Un mélange unique de sels pourrait être à l’origine de la vie sur la Terre primitive, selon une étude

Aucun d’entre nous n’existerait si des organismes n’avaient pas vu le jour il y a des milliards d’années. La question de savoir comment cette étincelle s’est produite continue de fasciner les scientifiques.

De nouvelles recherches visant à déterminer comment les conditions de la Terre primordiale ont pu donner naissance à la vie ont permis d’identifier un mélange de sels qui, associé à des flux de chaleur provenant de roches en fusion, aurait pu contribuer à la formation de biomolécules auto-réplicatives.

Cette autoréplication est un élément clé de l’hypothèse du “monde de l’ARN” : l’idée que les acides ribonucléiques (ARN) peuvent à la fois stocker des informations biologiques et réaliser le repliement de structure nécessaire à la croissance et à l’évolution de la vie jusqu’à son état actuel.

Dans ce cas, les scientifiques ont examiné le mélange de magnésium (Mg) et de sodium (Na) tel qu’il aurait pu être sur la Terre à ses débuts : pour que le repliement de l’ARN fonctionne, il faut une concentration relativement élevée d’ions magnésium doublement chargés et une concentration plus faible de sodium à charge simple.

“Par conséquent, la question se pose de savoir quels environnements sur la Terre primitive ont pu fournir des conditions salines appropriées pour de tels processus prébiotiques. Un processus géologiquement probable qui produit des environnements salins est la lixiviation des sels du basalte”, écrit l’équipe internationale de chercheurs dans son étude.

“En tant que fusion partielle primaire du manteau terrestre, le basalte est l’un des types de roche les plus abondants auxquels on peut s’attendre dans la croûte primitive de la Terre, ainsi que dans la croûte des autres planètes terrestres de notre système solaire.”

L’équipe a synthétisé du verre basaltique – qui apparaît naturellement sur Terre lorsque le basalte fondu est rapidement refroidi (par contact avec l’eau de l’océan, par exemple) – et l’a caractérisé sous ses différentes formes, à la fois roche et verre.

Une analyse de la quantité de magnésium et de sodium extraite du verre, à diverses températures et avec une variété de tailles de grains, a toujours montré que le sodium était nettement supérieur au magnésium.

Qui plus est, les niveaux de magnésium étaient toujours nettement inférieurs à ceux nécessaires au bon fonctionnement du pliage de l’ARN prébiotique. Les chercheurs ont découvert que la partie manquante du processus était les flux convectifs de chaleur.

“La situation a considérablement changé lorsqu’on a ajouté des courants de chaleur – qui sont très susceptibles d’avoir été présents, en raison des niveaux élevés d’activité géologique attendus dans les environnements prébiotiques”, explique le biophysicien Christof Mast, de l’université Ludwig-Maximilians de Munich en Allemagne.

“Nous avons montré qu’une combinaison de roches basaltiques et de simples courants de convection peut donner lieu à la relation optimale entre les ions Mg et Na dans des conditions naturelles.”

Les gradients de température qui caractérisent les fissures et les pores étroits du verre basaltique créent les flux convectifs nécessaires à l’optimisation du sel et déplacent également davantage d’ions à contre-courant – créant ce que l’on appelle la thermophorèse.

Ensemble, la convection et la thermophorèse augmentent le nombre d’ions magnésium dans le mélange, créant ainsi des conditions propices à l’autoréplication de l’ARN, selon l’étude. Le même type de réactions chimiques a pu se produire sur Terre il y a 4 milliards d’années.

Cette lixiviation des sels du basalte – que l’on trouve en abondance dans le manteau terrestre – correspond au modèle de fonctionnement de l’hypothèse du monde de l’ARN, selon l’étude. De plus, elle élargit les possibilités en termes de mélanges de sels qui ont pu contribuer à l’apparition de la vie.

“Le principe démontré ici est applicable à une large gamme de concentrations et de compositions de sel et, en tant que tel, il est très pertinent pour divers scénarios d’origine de la vie”, écrivent les chercheurs dans leur article publié.

Cette recherche a été publiée dans Nature Chemistry.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche