Des chercheurs des universités d'Amsterdam et d'Utrecht ont observé la formation de nanocavités dans l'argile montmorillonite sous exposition à l'acide gamma-aminobutyrique, une molécule couramment trouvée sur les météorites. Ce phénomène jusqu'ici non reconnu pourrait être pertinent pour l'origine de la vie sur Terre, en introduisant des nano-environnements confinés en argile qui auraient pu faciliter la première chimie de la vie. Les résultats ont été signalés dans Communications Earth & Environment.
La recherche, réalisée dans le cadre du programme de science planétaire et exoplanétaire (PEPSCI) du NWO de la recherche néerlandaise, ajoute une nouvelle dimension au concept du «petit étang chaud». Cet étang primordial aurait permis l'interaction des organiques et des minéraux dans un environnement en eau peu profonde.
L'action catalytique des minéraux aurait ainsi pu conduire à la création des premières molécules de la vie à partir de blocs de construction organiques plus simples. De nombreuses recherches ont été menées dans l'interaction des minéraux argileux avec des molécules organiques, en particulier celles qui pourraient conduire à la formation de bio-polymères de type Terre tels que les protéines et l'ARN.
L'inventaire moléculaire prébiotique, cependant, devrait être diversifié, y compris également des molécules qui ont été introduites dans l'atmosphère de la Terre à travers des météorites. Dans une nouvelle approche, Ph.D. La candidate Orr Rose Bezaly et ses superviseurs Helen King (Université d'Utrecht) et Annemieke Petgnani (Université d'Amsterdam) se sont maintenant concentrées sur le rôle de l'acide gamma-aminobutyrique (GABA), une petite molécule couramment trouvée sur les météorites. Il n'a aucun rôle connu dans la synthèse des protéines et n'a qu'une faible interaction avec les argiles.
Selon Petrignani, c'est donc un « suspect inhabituel » plutôt que l'origine de la vie. « Cependant, en raison de son événement généralisé sur les météorites, nous avons pensé qu'il serait intéressant d'étudier son rôle potentiel. Les résultats nous ont vraiment surpris. »
Exfoliation partielle conduisant à des nanocavités
Dans des expériences de laboratoire, les chercheurs ont exposé la montmorillonite d'argile commune (un minéral en aluminosilicate en couches) à une gamme de concentrations de GABA. En utilisant la spectroscopie infrarouge, la cristallographie aux rayons X et la microscopie électronique à transmission, ils ont pu révéler que la faible interaction du GABA avec l'argile induit un processus d'exfoliation partielle, où les couches d'argile sont « décollées ». Le processus, qui initie dans les mi-couches de l'argile, est également corrélé avec la formation de cavités à l'échelle nanométrique entre les couches d'argile.
Selon Petrignani, l'exfoliation est largement étudiée, en particulier dans la science des matériaux, mais cette exfoliation partielle atypique n'a pas été abordée et est également nouvelle dans le domaine de l'origine de la vie. « Nous sommes les premiers à en rendre compte, et nous pensons que cela peut être tout à fait pertinent. Les cavités à l'échelle nanométrique que nous observons pourraient faciliter la compartimentation qui est une exigence fondamentale d'un système prébiotique. »
Orr Rose Bezaly explique que ces nanocompartiments peuvent favoriser un déséquilibre local dans l'environnement chimique prébiotique à plus grande échelle, entraînant la synthèse de molécules cruciales. « Dans le contexte prébiotique, cela est le plus pertinent pour la chimie qui nécessite une faible activité d'eau, comme la polymérisation. Cela devrait en quelque sorte être couplé à la compartimentation – une autre fonction critique de la vie.
« Notre découverte nous pointe ainsi vers une voie de recherche réalisable visant à comprendre les processus à l'échelle nanométrique conduisant à l'émergence de la vie. Au-delà de ce domaine, la méthode d'exfoliation décrite dans notre travail peut être utilisée comme une technique durable pour le traitement d'argile pour la manipulation et la synthèse de nouveaux matériaux. »
