La chimie de l’émergence de la vie, c’est-à-dire la façon dont de simples molécules organiques contenant du carbone commencent à se lier pour former de grandes molécules auto-réplicatives comme l’ADN et former la vie, reste un mystère, mais les scientifiques pensent que cette ancienne transition de la chimie à la biochimie s’est produite dans les anciens océans de la Terre.
Mais cela pose un problème, un paradoxe. Même si la biochimie et la vie organique nécessitent de l’eau liquide, les réactions chimiques nécessaires à la formation des premiers éléments constitutifs de la vie ne peuvent pas se produire dans un environnement entièrement saturé d’eau – les premiers océans de la Terre, semble-t-il, étaient tout simplement trop humides pour permettre la formation des molécules nécessaires à la création de la vie.
Le fait que des myriades de formes de vie, dont l’homme, existent aujourd’hui est une preuve suffisante que la vie a trouvé un moyen, et Graham Cooks, professeur de chimie analytique à l’université Purdue, a peut-être résolu le puzzle.
Il s’avère que “l’eau n’est pas mouillée partout”, a-t-il déclaré dans une déclaration aux médias.
Dans un nouvel article publié lundi dans le Proceedings of the National Academy of Sciencesle Dr Graham et ses collègues de Purdue, Dylan Holden et Nicolas Morato, décrivent les résultats de leurs recherches qui montrent que les réactions chimiques nécessaires à la formation des molécules peptidiques, molécules essentielles à la vie, pourraient avoir lieu dans de très petites bulles d’eau.
“Nous proposons que l’interface des microgouttelettes aqueuses serve de surface de séchage”, écrit le trio dans l’article, cette fine pellicule entre l’eau et l’air offrant juste assez de sécheresse pour permettre aux importantes réactions chimiques d’avoir lieu.
Les réactions chimiques qui intéressent les chercheurs sont l’assemblage d’acides aminés en molécules peptidiques plus grandes.
Les acides aminés sont les éléments constitutifs de biochimies plus complexes. Les acides aminés sont des molécules simples, à base de carbone, qui s’assemblent en chaînes allant jusqu’à 50 pour former des peptides. Les chaînes plus longues d’acides aminés forment des polypeptides qui, à leur tour, sont reliés entre eux pour former des protéines.
Les acides aminés peuvent se former à partir de réactions chimiques qui n’impliquent pas et ne conduisent pas nécessairement à la création de la vie. Les scientifiques pensent, par exemple, que d’anciennes météorites ont ensemencé la Terre avec de nombreux acides aminés créés sur des astéroïdes dans l’espace, un fait récemment confirmé par la mission japonaise Hayabusa 2 qui a ramené sur Terre des échantillons de l’astéroïde Ryugu.
Une fois qu’ils font partie de la vie, les acides aminés sont d’une importance cruciale. Les acides aminés adénosine, cytosine, guanine et thymine forment l’épine dorsale de l’ADN, tandis que les polypeptides forment des hormones comme l’insuline et que les protéines comme le collagène aident à créer la structure de notre corps.
Mais pour que les acides aminés se lient et forment des chaînes peptidiques, ils doivent céder une molécule d’eau – ce qui semblait impossible aux scientifiques dans le monde humide de l’océan.
Mais le Dr Cooks et ses collègues de Purdue, Dylan Holden et Nicolas Morato, montrent maintenant que la surface des minuscules gouttelettes d’eau créées par les vagues qui s’écrasent ou les éclaboussures des cours d’eau offre un environnement où les acides aminés peuvent établir ces liens, permettant ainsi la formation de plus grandes molécules à partir d’acides aminés.
“C’est essentiellement la chimie derrière l’origine de la vie”, a déclaré le Dr Cooks. “C’est la première démonstration que des molécules primordiales, de simples acides aminés, forment spontanément des peptides, les éléments constitutifs de la vie, dans des gouttelettes d’eau pure.”
Cette découverte permet non seulement de reconstituer le puzzle de l’apparition spontanée de la vie à partir des ingrédients présents sur la Terre naissante, mais elle pourrait également contribuer à la vie humaine plus de 3 milliards d’années plus tard. Il s’avère que les réactions de liaison entre les acides aminés et les peptides ont lieu beaucoup, beaucoup plus rapidement dans les micro-gouttelettes que dans une solution liquide, ce qui pourrait accélérer le développement de médicaments.
“Les taux de réaction dans les gouttelettes sont de cent à un million de fois plus rapides que les mêmes produits chimiques réagissant dans une solution en vrac”, a déclaré le Dr Cooks. “En utilisant la chimie des gouttelettes, nous avons construit un appareil, qui est actuellement utilisé à Purdue, pour accélérer la synthèse de nouveaux produits chimiques et de nouveaux médicaments potentiels.”
