Une expérience recrée le monde sans vie et des protocellules émergent, une étape antérieure aux êtres vivants : « Il n’y a pas de souffle divin » | Science

Le géologue Juan Manuel García Ruiz affirme, toujours étonné, que lui et ses collègues ont créé « un protomonde » dans leur laboratoire, à seulement 1 500 mètres de la plage de La Concha, à Saint-Sébastien. Cela semble transcendantal, et ça l’est, mais il s’agit d’un petit récipient transparent de trois litres, dans lequel ils ont essentiellement mis un verre d’eau, de méthane, d’azote et d’ammoniac, en ajoutant des décharges électriques pour imiter l’environnement sauvage de la Terre primitive. Il s’agit d’une autre version de la célèbre expérience de Stanley Miller, un chimiste américain de 22 ans qui en 1952 démontré qu’il était facile de créer les briques de base des êtres vivants dans ce bouillon primordial. García Ruiz a cependant rencontré une surprise de taille. Dans ton pot aussi Des « protocellules » ont émergédes structures qu’il considère comme l’antichambre de la vie. «C’est incroyable», proclame-t-il.

Le chercheur, né à Séville il y a 71 ans, raconte que son expérience a duré à peine deux semaines. Bientôt, une couche superficielle se forma, comme de la crème sur du lait, et l’eau claire devint brun jaunâtre. Les images du microscope sont déconcertantes. Une multitude de minuscules structures curvilignes apparaissent, que tout observateur attribuerait aux êtres vivants, mais ce n’est pas le cas. Ce sont simplement des molécules auto-organisées.

« Nous avons toujours abordé l’origine de la vie en suivant le texte biblique, comme s’il existait un souffle divin, un moment où il est déjà irréversible. Ce que notre étude suggère, c’est que cela n’aurait pas dû être le cas, mais plutôt qu’il s’agit d’une évolution chimique qui dure des millions d’années, absolument aléatoire, comme l’évolution biologique ultérieure, et dont la complexité augmente avec le temps. Elle peut atteindre des structures auto-organisées et, dans certains cas, des structures auto-assemblées, comme la vie », explique García Ruiz. « Ces types de protomondes doivent exister sur des milliards de planètes dans l’univers. Et ces protomondes peuvent atteindre quelque chose d’aussi complexe que la vie ou rien. Il n’y a pas de dessein intelligent, il n’y a pas de souffle divin, mais il n’y a pas non plus de réaction fondamentale », souligne le géologue, du Centre International de Physique de Donostia.

Stanley Miller, âgé d’une vingtaine d’années, a rédigé ses résultats dans une douzaine de paragraphes en février 1953 et a changé la façon dont l’humanité se percevait. Il a montré que trois gaz, de l’eau et des décharges électriques suffisaient pour créer en laboratoire des acides aminés, composants des protéines, qui sont les machines biologiques qui forment la matière vivante. L’équipe de Juan Manuel García Ruiz déjà refait l’expérience de Miller en 2021, mais a remplacé le récipient en verre d’origine par un récipient en téflon. Sa conclusion était d’actualité qui a fait le tour du monde: aucune brique de vie n’y a émergé. La silice – un minéral composé de silicium et d’oxygène – présente dans le verre était essentielle. L’année dernière, un consortium dirigé par García Ruiz a reçu 10 millions d’euros de l’Union européenne à étudier le rôle de la silice à l’origine de la vie.

La nouvelle expérience a généré des acides aminés ainsi que les cinq bases nucléiques qui constituent l’ingrédient fondamental de l’ADN, mais la grande nouveauté est l’apparition simultanée de ces « protocellules ». Le géologue explique qu’il s’agit d’une sorte de vésicules creuses, qui compartimentent l’espace, enferment les briques de la vie et facilitent leur réaction les unes avec les autres, étape clé dans cet immense océan primitif. “Ces protocellules auraient également dû apparaître dans l’expérience de Miller et dans les expériences ultérieures, mais personne ne les avait recherchées jusqu’à présent”, explique García Ruiz, qui a dirigé la recherche avec son collègue allemand. Christian Jenewein.

Leurs résultats impliquent que la vie terrestre aurait pu apparaître des centaines de millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait, pendant le Hadic, la période géologique qui a commencé il y a 4,6 milliards d’années, avec la formation de la planète Terre, et s’est terminée il y a environ 4 milliards d’années. . García Ruiz souligne que ses « protocellules » sont formées, à l’aide de barbotages, d’unités répétées d’acide cyanhydrique, une molécule simple avec un atome d’hydrogène, un autre atome de carbone et un autre atome d’azote. “Plusieurs études suggèrent que tout peut être créé à partir de ces polymères d’acide cyanhydrique, tout ce dont vous avez besoin pour atteindre les éléments de base de la vie”, explique le géologue. Leur étude est publiée ce lundi dans le magazine PNASde l’Académie nationale des sciences des États-Unis.

Le biologiste mexicain Antonio Lazcano se souvient qu’il y a tout juste 100 ans, le scientifique soviétique Alexandre Oparine publiait son livre révolutionnaire L’origine de la viedans lequel il défendait l’hypothèse selon laquelle les premiers organismes étaient le résultat de l’évolution chimique de molécules contenues dans la soupe primitive de la Terre primitive. En pleine guerre froide, le jeune américain Stanley Miller grimpé sur les épaules du Soviétique. “Le mérite des travaux de García Ruiz est d’avoir suivi l’évolution de molécules simples jusqu’à la formation de structures microscopiques complexes dans le même système”, applaudit Lazcano, fondateur du Laboratoire d’Origine de la Vie de l’Université Nationale Autonome du Mexique.

Le chercheur mexicain se montre toutefois prudent. “Je ne les appellerais pas protocellules, car cela suggère une continuité évolutive qui est loin d’être démontrée, et qui ne correspond pas à leur composition chimique”, souligne-t-il. “Ils ont raison d’écrire qu’il s’agissait peut-être de microréacteurs permettant d’autres réactions, mais nous sommes encore loin de construire une séquence détaillée et réaliste de l’évolution qui a conduit des composants et molécules inorganiques de la Terre prébiotique aux premiers organismes, parmi lesquels d’autres raisons parce que nous ne sommes toujours pas d’accord sur ce que pourrait être une bonne définition des premières formes de vie », prévient Lazcano.

García Ruiz lui-même souligne cette incertitude. «Je dirais que la conclusion de nos travaux est qu’aujourd’hui, la différence entre le vivant et le non-vivant est moins nette que jamais, tant sur le plan morphologique que chimique», déclare le géologue, qui est également chercheur émérite de l’Institut Institut Andalou des Sciences de la Terre (CSIC), à Grenade, où son équipe a réalisé une partie des expériences. García Ruiz prévient que les missions spatiales rapporteront des roches de Mars dans les années à venir et que des acides aminés, les bases nucléiques de l’ADN et même ces « protocellules » pourraient y être détectés, mais cela ne signifiera pas que des traces de vie extraterrestre auront été découvertes.

Le philosophe de la biologie Kepa Ruiz Mirazoexpert en origine de la vie et en modèles protocellulaires, salue également « l’excellent travail » de García Ruiz. « La pertinence et l’intérêt spécifique de ces recherches, au-delà de situer les premiers pas vers la vie à des époques très reculées, réside dans le fait que la synthèse de molécules organiques à la Miller s’accompagne ici de la formation de compartiments ayant une taille, une morphologie et une topologie semblables à celles d’une cellule », souligne Ruiz Mirazo, de l’Université du Pays Basque.

“Il reste à déterminer – et j’espère que ce groupe relèvera maintenant le défi de le démontrer – si ces types de structures supramoléculaires fermées et creuses pourraient être couplées à une chimie prébiotique avec laquelle elles pourraient coévoluer vers des formes d’organisation.” vraiment protocellulaireétablissant des mécanismes d’échange de matière et d’énergie avec son environnement », prévient Ruiz Mirazo. « De mon point de vue, l’encapsulation de précurseurs biomoléculaires, bien que nécessaire (comme le défendent les auteurs de l’article), n’est pas en soi une condition suffisante pour qu’un compartiment soit conçu comme protocole. Or, c’est ainsi que la science avance, dans tous ses domaines : plus une réalisation est importante, plus elle soulève des questions ouvertes autour d’elle. Continuer à enquêter dans cette voie élargira sans aucun doute les horizons dans la recherche de nos origines les plus profondes et les plus lointaines, en tant qu’entités biologiques que nous sommes », affirme ce chercheur.

Le géologue Juan Manuel García Ruiz prépare une expédition en 2026 au Kenya, dans la vallée du Rift, un endroit qu’il considère relativement similaire à celui de la Terre primitive, avec des lacs alcalins et de la silice en abondance. Entre-temps, son groupe continuera de répéter l’expérience de Miller dans de nouvelles versions, par exemple en modifiant la température et en ajoutant des ingrédients tels que du soufre, du phosphore et du monoxyde de carbone. « Nous allons prolonger le temps et commencer à cuisiner, et voir ce qui se passe », annonce-t-il.