La science des phénomènes électriques et magnétiques a commencé son essor fulgurant au début du XIXe siècle, mais il existait déjà des travaux préparatoires au siècle précédent, notamment avec les travaux de Charles Coulomb sur l’électrostatiqueélectrostatique et la magnétostatique donnant les lois des forces produites par des charges électriques entre elles et des aimantsaimants entre eux. Il y avait aussi le début de la prise de conscience d’un lien entre les courants électriquescourants électriques et la vie, par exemple avec les travaux de Galavani. La manifestation la plus spectaculaire de cette prise de conscience est sans doute le fameux roman de Mary ShelleyMary Shelley : Frankenstein ou le Prométhée moderne.
Or, voilà qu’une équipe de chercheurs travaillant à l’Université de Stanford et menée par Richard Zare, titulaire de la chaire Marguerite Blake Wilbur de sciences naturelles et professeur de chimiechimie à la faculté des sciences humaines de Stanford, vient d’apporter une nouvelle pièce aux débats sur l’origine de la vie, en mobilisant à nouveau des effets électriques. Comme le montre une publication dans Science Advances accompagnée d’un communiqué, ces chimistes ont découvert que de nombreux échanges de micro-éclairs apparaissant entre des gouttelettes d’eau provenant de chutes d’eau ou de vagues déferlantes pouvaient faire naître des moléculesmolécules organiques à partir de molécules inorganiques.
Il y a au moins 4 milliards d’années une telle scène devait déjà être très commune sur la Terre primitive. © Relaxing White Noise
Plus précisément, les travaux menés ont établi que l’eau pulvérisée sur un mélange de gazgaz supposé présent dans l’atmosphère primitive de la Terre (de l’azoteazote, du méthane, du dioxyde de carbone et de l’ammoniacammoniac) peut entraîner la formation de molécules organiques possédant des liaisons carbone-azote, dont l’uracileuracile, l’un des composants de l’ADNADN et de l’ARNARN, mais aussi par exemple le cyanure d’hydrogènecyanure d’hydrogène et la glycineglycine (un acide aminéacide aminé).
On peut donc spéculer sur un scénario où les micro-éclairs pourraient avoir contribué à la création des éléments constitutifs nécessaires aux premiers signes de la vie sur Terre. On peut de plus considérer que c’est une nouvelle variante de la fameuse expérience de Millerexpérience de Miller-Urey au début des années 1950.
Par Hervé Cottin, astrochimiste, professeur des universités, LISA, Université Paris Est Créteil/Université de Paris/CNRS. Saviez-vous que Louis Pasteur a contribué à faire entrer la question des origines de la vie dans l’ère de la science moderne ? Hervé Cottin nous parle aussi de l’expérience de Miller-Urey. © Société Française d’Exobiologie
Des idées d’Oparine-Haldane à l’expérience de Miller-Urey
De fait, « les décharges micro-électriques entre des micro-gouttelettes d’eau de charges opposées produisent toutes les molécules organiques observées précédemment lors de l’expérience de Miller-Urey, et nous suggérons qu’il s’agit d’un nouveau mécanisme de synthèse prébiotiqueprébiotique des molécules qui constituent les éléments constitutifs de la vie », explique Richard Zare dans le communiqué de l’Université de Stanford.
Pour prendre de la perspective et mieux comprendre l’importance de cette nouvelle découverte, remontons donc en 1953. Le tout jeune chimiste Stanley Miller est alors étudiant en thèse du prix Nobel de chimie Harold Urey et il voulait savoir si les idées sur l’origine de la vie, proposées dans les années 1920 par le biochimistebiochimiste russe Alexandre Oparine et le biologiste anglais John Burton Haldane, étaient plus que de simples spéculations scientifiques.
Il entreprit donc de simuler l’environnement de la Terre primitive voilà 4,5 milliards d’années. On supposait à l’époque de Miller que l’atmosphère de notre Planète contenait alors de la vapeur d’eau, du méthane, de l’ammoniac et de l’hydrogène, par analogieanalogie avec la composition de l’atmosphère de Jupiter, considérée comme un fossilefossile de la formation du Système solaireSystème solaire. L’hypothèse était plausible puisque le champ de gravitégravité de la Terre n’aurait fait qu’attirer à lui le même mélange de gaz présent à l’époque dans le disque protoplanétairedisque protoplanétaire qui allait donner les atmosphères de ces géantes.
Miller enferma donc ces gaz dans un ballon, les soumit à un rayonnement ultravioletultraviolet similaire à celui du jeune SoleilSoleil ainsi qu’à des décharges électriques, comme à l’occasion d’oragesorages. Au bout de quelques jours, le chimiste constata la formation d’un dépôt sombre sur les parois du ballon empli d’eau censé représenter l’océan terrestre. L’analyse montra qu’il contenait non seulement du formaldéhydeformaldéhyde et de l’acide cyanhydrique (deux molécules qui jouent un rôle clé dans la synthèse de molécules organiques d’intérêt biologique), mais aussi de petites quantités d’acides aminés, les briques des protéinesprotéines, notamment de la glycine. Une chimie prébiotique pouvait donc fort bien avoir été à l’origine de la vie sur Terre.
Une écume électrisée synthétisant des briques de la vie ?
L’expérience Miller-Urey a rapidement été critiquée, notamment sur la validité de la composition initiale de l’atmosphère de la Terre, mais aussi parce que certains ont avancé que les éclairs étaient trop rares et l’océan trop vaste et dispersé pour avoir massivement produit un environnement riche en molécules prébiotiques concentrées dans les ancêtres des cellules et rendant le saut de l’inerte au vivant avec une machinerie moléculaire complexe probable.
Tout change si l’on se rend compte que des interactions entre des gouttelettes d’eau développaient différentes charges, puis de micro-éclairs, lorsqu’elles étaient produites à l’occasion de vagues se brisant sur les rivages.
Sommes-nous seuls dans l’univers ? Vous vous êtes peut-être déjà posé la question… On peut trouver des réponses dans les films, la littérature ou les bandes dessinées de science-fiction et notre imaginaire est peuplé de créatures extraterrestres ! Mais que dit la science à ce sujet ? Le site AstrobioEducation vous propose de partir à la découverte de l’exobiologie, une science interdisciplinaire qui a pour objet l’étude de l’origine de la vie et sa recherche ailleurs dans l’Univers. À travers un parcours pédagogique divisé en 12 étapes, des chercheurs et chercheuses de différentes disciplines vous aideront à comprendre comment la science s’emploie à répondre aux fascinantes questions des origines de la vie et de sa recherche ailleurs que sur la Terre. © Société Française d’Exobiologie
