Cette illustration de la Terre primitive comprend de l’eau liquide ainsi que du magma s’échappant du noyau de la planète en raison d’un impact important. Les scientifiques de la NASA étudient la chimie qui aurait pu exister à cette époque de l’histoire de la planète. Crédit : Simone Marchi
Un laboratoire spécialisé à
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>JPL[{“attribute=””>JPLconçu pour éliminer l’influence chimique des organismes modernes, permet aux scientifiques d’étudier la chimie qui a pu donner naissance à la vie.
À
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribut=””>NASA[{“attribute=””>NASA‘s Origins and Habitability Lab du Jet Propulsion Laboratory, vous pouvez trouver un monde dans un tube à essai. Il s’agit d’une représentation simplifiée de la Terre primitive, reconstruite pour ressembler aux conditions qui existaient sur notre planète il y a environ 4 milliards d’années. Grâce à cette simulation, les scientifiques peuvent se concentrer sur les réactions chimiques potentielles qui se sont produites pendant cette période, y compris celles qui auraient pu jouer un rôle crucial dans le développement de la vie sur Terre ou pourraient indiquer l’existence de la vie sur d’autres planètes.
L’année dernière, des chercheurs du laboratoire Origins and Habitability du JPL ont simulé la chimie de la Terre primitive et effectué une réaction chimique clé impliquée dans le métabolisme, le processus utilisé par les organismes vivants pour convertir le carburant (comme la lumière du soleil ou la nourriture) en énergie. Les premières formes de vie de la Terre ont-elles créé de l’énergie avec les mêmes réactions chimiques utilisées par les organismes vivants aujourd’hui ?
La première étape pour répondre à cette question est de savoir si ces réactions étaient même possibles sur la Terre primitive. Chez les organismes vivants, de telles réactions n’ont lieu qu’à l’intérieur d’une membrane (telle que la paroi protectrice d’une cellule vivante), ce qui n’est qu’une des raisons pour lesquelles la question reste ouverte de savoir si – et comment – ces réactions auraient pu se produire avant la formation de la vie.
Dans le laboratoire Origins and Habitability du JPL, les chercheurs utilisent une chambre scellée pour mener des expériences sans oxygène dans le but de reproduire la chimie de la Terre primitive. De gauche à droite, Laurie Barge, co-responsable du laboratoire, et les chercheuses Jessica Weber et Laura Rodriguez. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Les travaux du laboratoire appartiennent à une discipline connue sous le nom d’astrobiologie : l’étude des origines, de l’évolution, de la distribution et de l’avenir de la vie dans l’univers. Les fils sont tous liés, donc essayer de comprendre comment la vie s’est formée sur Terre aiderait également les scientifiques à rechercher la vie ailleurs. En fait, dans un autre étudel’équipe du laboratoire a étudié comment la compréhension de l’origine de la vie sur Terre peut également aider les scientifiques à interpréter l’apparence des molécules organiques (la base chimique des êtres vivants sur Terre) qui pourraient se trouver sur une autre planète ou lune.
Mais simuler les conditions rencontrées sur Terre avant l’émergence de la vie n’est pas une tâche facile. Remonter le temps, c’est prendre en compte comment la vie a transformé notre planète.
Quelque chose dans l’air
Il n’y a pratiquement aucun endroit sur Terre qui ne soit pas occupé par une forme de vie. Les micro-organismes peuvent être trouvés au fond de l’océan, dans les geysers brûlants et dans salles dédiées à l’élimination de ces organismes.
Les formes de vie ont également transformé la chimie de notre planète. L’un des plus grands défis pour essayer de créer des conditions de pré-vie dans le laboratoire est la présence d’oxygène. Largement absente de l’atmosphère terrestre avant l’émergence de la vie, elle est maintenant omniprésente car de nombreuses formes de vie la produisent. En conséquence, toutes les expériences d’origine de la vie du laboratoire doivent être menées à l’intérieur d’une boîte hermétique, avec un sas pour mettre ou sortir des objets. En plus des tubes à essai contenant des produits chimiques, tous les instruments utilisés pour analyser ces produits chimiques doivent tenir dans la boîte, il y a donc certaines expériences que l’équipe ne peut pas faire dans ce cadre.
De plus, une seule personne peut travailler dans la boîte à la fois, enfilant des gants en caoutchouc épais intégrés aux côtés du conteneur pour déplacer des objets ou utiliser l’équipement. Les filtres (qui nécessitent un nettoyage régulier) capturent les atomes d’oxygène parasites. Même l’eau doit passer par un long processus pour éliminer l’oxygène gazeux.
“La science est une question de répétition”, a déclaré Laurie Barge, chercheuse au JPL, qui co-dirige le laboratoire Origins and Habitability. “Nous voulons faire des expériences encore et encore, et c’est difficile à faire quand vous devez passer autant de temps à vous assurer que pas même un tout petit peu d’oxygène ne s’est glissé dans votre tube à essai.”
Il a fallu des mois à Barge et à son équipe pour démontrer qu’une réaction chimique impliquée dans le métabolisme moderne peut avoir lieu dans ces conditions de la Terre primitive. Ils prévoient de continuer à essayer de simuler chaque étape du processus métabolique et, à un moment donné, ils pourraient découvrir qu’une réaction particulière ne peut se produire qu’à l’intérieur d’une structure protectrice comme une membrane. Cela pourrait aider à réduire le moment où les membranes sont devenues nécessaires à l’émergence de la vie – un aperçu dans le temps.
Il existe un autre moyen pour les scientifiques d’en savoir plus sur la chimie qui s’est produite et potentiellement de préparer le terrain pour la vie sur Terre : en étudiant une planète ou une lune avec à peu près les mêmes ingrédients bruts que ceux qui auraient été trouvés sur la Terre primitive. L’emplacement pourrait être une lune sans vie dans notre propre système solaire ou une planète autour d’une autre étoile. Ensuite, Barge et ses collègues ont pu tester les idées qu’ils étudient dans un environnement qui n’est pas limité à la taille d’une boîte à gants.
“Il serait très intéressant de valider et de vérifier certains de nos résultats de laboratoire par rapport aux résultats d’un autre monde”, a déclaré Jessica Weber, chercheuse scientifique au JPL au laboratoire Origins and Habitability, qui a dirigé les travaux sur le métabolisme. “Trouver un environnement comme celui-ci nous aiderait à mieux recréer la Terre primitive dans nos expériences de laboratoire, et cela nous rapprocherait de la réponse à certaines de ces grandes questions sur la vie sur notre propre planète et potentiellement sur d’autres.”
Références : « Déterminer le « seuil de biosignature » pour la détection de la vie dans les mondes biotiques, abiotiques ou prébiotiques » par Laura M. Barge, Laura E. Rodriguez, Jessica M. Weber et Bethany P. Theiling, 13 avril 2022, Astrobiologie.
DOI : 10.1089/ast.2021.0079
“Tester la réduction abiotique du NAD+ Directly Mediated by Iron/Sulfur Minerals » par Jessica M. Weber, Bryana L. Henderson, Douglas E. LaRowe, Aaron D. Goldman, Scott M. Perl, Keith Billings et Laura M. Barge, 11 janvier 2022, Astrobiologie.
DOI : 10.1089/ast.2021.0035
