Les chercheurs ont démontré qu’un solide formé à partir d’un plasma d’ammoniac et de méthane peut utiliser la lumière du soleil pour catalyser les conversions amine en imine, un processus potentiellement crucial dans la formation des premières biomolécules. L’étude suggère que l’atmosphère primordiale pourrait avoir fourni les catalyseurs nécessaires à de telles conversions, favorisant ainsi l’évolution des premières molécules d’ARN.
Le graphite dopé à l’azote catalyse les réactions pour donner des biomolécules précoces.
Le soleil, qui a joué un rôle essentiel dans l’alimentation des premières molécules biochimiques sur Terre, a facilité des réactions cruciales ainsi que des catalyseurs qui ont accéléré les processus chimiques. Un groupe de chercheurs a récemment démontré qu’une substance issue de l’interaction de l’ammoniac et du méthane plasma a le potentiel d’exploiter l’énergie lumineuse pour faciliter les transformations amine en imine.
Ce mécanisme aurait pu contribuer de manière significative à la formation des premières biomolécules. Les résultats ont été récemment publiés dans la revue Chimie modifiée.
Il y a entre trois et quatre milliards d’années, sur la Terre primordiale, les premières biomolécules se formaient avant une explosion de la vie. Ces premières réactions chimiques nécessitaient cependant des catalyseurs. Xinchen Wang et une équipe de chercheurs de l’Université de Fuzhou en Chine ont découvert que l’atmosphère primordiale elle-même aurait pu servir de source à ces catalyseurs.
En utilisant des gaz méthane et ammoniac, qui étaient très probablement présents dans le mélange de gaz chauds qui enveloppait le monde à l’époque archéenne, l’équipe a utilisé le dépôt chimique en phase vapeur pour produire des composés de carbone azotés comme catalyseurs possibles. Ils ont découvert que, dans une chambre de réaction, les molécules se condensaient à partir d’un plasma d’ammoniac et de méthane sur une surface, se développant rapidement pour former un polymère de carbone azoté solide semblable au graphite dopé à l’azote.
Comme l’a observé l’équipe, les atomes d’azote irrégulièrement incorporés ont donné à ce polymère des sites catalytiquement actifs et une structure électronique qui lui a permis d’être excité par la lumière. Les chercheurs ont ensuite cherché à prouver dans quelle mesure cette substance pouvait réduire ou oxyder d’autres substances sous l’effet de la lumière.
L’une des réactions les plus significatives au début de la Terre a peut-être été la formation d’imines. Les imines, également appelées bases de Schiff, sont une forme déshydrogénée d’amines, composés composés de carbone, d’azote et d’hydrogène. De nombreux chimistes supposent que, sur la Terre primordiale, les imines pourraient avoir servi à la formation des premières molécules héréditaires de cellules ribonucléiques. acide (ARN). Wang et son équipe pourraient montrer que leur catalyseur généré par plasma peut convertir les amines en imines en utilisant uniquement la lumière du soleil.
L’équipe affirme que les photocatalyseurs à base de nitrure de carbone, tels que la substance générée par le plasma, auraient pu durer des millions d’années et produire d’importants intermédiaires chimiques. En outre, ils auraient également pu servir de source de composés contenant du carbone et de l’azote. En démontrant qu’il est possible de produire un tel catalyseur en utilisant uniquement les gaz et les conditions présentes dans l’atmosphère de la Terre primitive, l’étude apporte un nouvel éclairage sur le chemin évolutif possible des biomolécules.
L’étude a été financée par le programme national de R&D sur les technologies clés de Chine, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et le projet 111.
