Des milliards d’années Il y a quelques années, un endroit inconnu sur la Terre stérile et primordiale est devenu un chaudron de molécules organiques complexes d’où ont émergé les premières cellules. Les chercheurs sur l’origine de la vie ont proposé d’innombrables idées imaginatives sur la façon dont cela s’est produit et sur l’origine des matières premières nécessaires. Certaines des plus difficiles à expliquer sont les protéines, les piliers essentiels de la chimie cellulaire, car dans la nature aujourd’hui, elles sont fabriquées exclusivement par des cellules vivantes. Comment la première protéine s’est-elle formée sans vie pour la fabriquer ?
Les scientifiques ont surtout cherché des indices sur Terre. Pourtant, une nouvelle découverte suggère que la réponse pourrait être trouvée au-delà du ciel, à l’intérieur de sombres nuages interstellaires.
Le mois dernier en Astronomie naturelle, un groupe d’astrobiologistes a montré que les peptides, les sous-unités moléculaires des protéines, peuvent se former spontanément sur les particules solides et gelées de poussière cosmique qui dérivent à travers l’univers. Ces peptides pourraient en théorie avoir voyagé à l’intérieur des comètes et des météorites vers la jeune Terre – et vers d’autres mondes – pour devenir l’un des matériaux de départ de la vie.
La simplicité et la thermodynamique favorable de ce nouveau mécanisme spatial de formation de peptides en font une alternative plus prometteuse aux processus purement chimiques connus qui auraient pu se produire sur une Terre sans vie, selon Serge Krasnokutski, l’auteur principal du nouvel article et un chercheur à l’Institut Max Planck d’astronomie et à l’Université Friedrich Schiller en Allemagne. Et cette simplicité “suggère que les protéines ont été parmi les premières molécules impliquées dans le processus évolutif menant à la vie”, a-t-il déclaré.
La question de savoir si ces peptides auraient pu survivre à leur difficile voyage depuis l’espace et contribuer de manière significative à l’origine de la vie est une question ouverte. Paul Falkowski, professeur à l’École des sciences environnementales et biologiques de l’Université Rutgers, a déclaré que la chimie démontrée dans le nouvel article est “très cool” mais “ne comble pas encore le fossé phénoménal entre la chimie proto-prébiotique et la première preuve de la vie.” Il a ajouté: “Il manque encore une étincelle.”
Pourtant, la découverte de Krasnokutski et de ses collègues montre que les peptides pourraient être une ressource beaucoup plus facilement disponible dans tout l’univers que ne le pensaient les scientifiques, une possibilité qui pourrait également avoir des conséquences sur les perspectives de vie ailleurs.
Poussière cosmique dans le vide
Les cellules rendent la production de protéines facile. Ils fabriquent à la fois des peptides et des protéines de manière extravagante, grâce à des environnements riches en molécules utiles comme les acides aminés et leurs propres stocks d’instructions génétiques et d’enzymes catalytiques (qui sont elles-mêmes généralement des protéines).
Mais avant que les cellules n’existent, il n’y avait pas de moyen facile de le faire sur Terre, a déclaré Krasnokutski. Sans aucune des enzymes fournies par la biochimie, la production de peptides est un processus inefficace en deux étapes qui consiste d’abord à fabriquer des acides aminés, puis à éliminer l’eau lorsque les acides aminés se lient en chaînes dans un processus appelé polymérisation. Les deux étapes ont une barrière énergétique élevée, elles ne se produisent donc que si de grandes quantités d’énergie sont disponibles pour aider à démarrer la réaction.
En raison de ces exigences, la plupart des théories sur l’origine des protéines se sont soit centrées sur des scénarios dans des environnements extrêmes, tels que des évents hydrothermaux proches du fond de l’océan, soit ont supposé la présence de molécules comme l’ARN aux propriétés catalytiques qui pourraient abaisser suffisamment la barrière énergétique pour faire avancer les réactions. (La théorie de l’origine de la vie la plus populaire propose que l’ARN ait précédé toutes les autres molécules, y compris les protéines.) Et même dans ces circonstances, Krasnokutski dit que des “conditions spéciales” seraient nécessaires pour concentrer suffisamment les acides aminés pour la polymérisation. Bien qu’il y ait eu de nombreuses propositions, il n’est pas clair comment et où ces conditions auraient pu survenir sur la Terre primordiale.
