Milieu d'apparition originel de la vie


    Les molécules prébiotiques se seraient ainsi formées dans des milieux riches en composés carbonés, azotés et en eau, dont les conditions physiques auraient favorisé leurs interactions. 

Expérience de Miller

L'expérience de Miller-Urey est une expérience qui a simulé les conditions hypothétiques présentes sur la Terre il y a plusieurs milliards d'années, et cela, dans le but de tester l'existence d'évolution chimique. Plus précisément, l'expérience testait l'hypothèse de Oparin et de Haldane affirmant que les conditions d'une Terre jeune favorisaient les réactions chimiques qui créaient les composés organiques (contient du carbone qui est combustible et provient d'un être vivant à partir de composés inorganiques). L'expérience est considérée comme l'expérience classique dans le domaine de l'origine de la vie, et a été conduite en 1953 par Stanley Miller et Harold Clayton Urey à l'Université de Chicago. Elle a donné naissance au concept de « soupe primitive (ou primordiale) de la vie ».

L'expérience fait intervenir de l'eau (H2O), du méthane (CH4), de l'ammoniac (NH3) et de l'hydrogène (H2). Les substances sont enfermées dans un groupe de tubes de verre stériles connectés ensemble en boucle, avec un flacon à moitié plein d'eau liquide et un autre contenant une paire d'éléctrodes. L'eau liquide est ensuite chauffée pour provoquer l'évaporation, puis des étincelles sont déclenchées entre les électrodes pour simuler des éclairs à travers l'atmosphère de la Terre et la vapeur d'eau. Enfin, l'atmosphère est rafraîchie pour que l'eau se condense et retourne dans le premier flacon. Et le cycle redémarre.

À la fin de la première semaine d'opération continue, Miller et Urey observèrent qu'entre 10% et 15% du carbone à l'intérieur du système était alors sous la forme de composés organiques. 2% du carbone avait formé des acides aminés, dont treize des 22 qui sont utilisés pour fabriquer des protéines dans les cellules des organismes. Des sucres, des lipides et quelques composants des acides nucléiques se formèrent également, mais pas d'acides nucléiques entiers (ADN ou ARNm). Mais cette expérience a aussi créé une substance qui serait un « cancerogène toxique» pour beaucoup d'organismes. Malgré leur toxicité, ces composés, dont le méthanal et le cyanure, sont des « composants nécessaires pour les composés biochimiques importants, dont les acides aminés ».

Les résultats de l'expérience Miller-Urey furent confirmés trois ans plus tard par d'autres expériences d'un groupe indépendant.
                                     Schéma de l'expérience


Les environnements propices à l'émergence de la vie:

Origine terrestre: 

Les fumeur noirs:

 Les sources hydrothermales ont été découvertes en 1977, à 2600 mètres de profondeur, là où deux plaques tectoniques se séparent, c'est pour cette raison qu'elle sont constamment alimentées en énergie thermique par le magma terrestre. Les fumeurs sont situés sur la couche sédimentaire. Leur diamètre à la base varie de 25 à 100 mètres et leur hauteur varie de 70 à 100 mètres. 

Ces sources sont particulièrement intéressantes car on y a trouvé la vie où on la croyait impossible : milieu privé d'oxygène, à haute température, chargée de métaux et de souffre, dans l'obscurité la plus totale. Cependant les gradients de température importants autour de ces zones et le fait que les ultraviolets destructeurs ne parviennent pas si profondément (alors qu'ils détruisent toute molécule formée à la surface) sont de bonnes conditions pour l'apparition de la vie. Ces organismes ont les mêmes formes que ceux que l'on connaît plus près de la surface (ADN, protéines, sucres), mais puisent leur énergie de l'oxydation de H2S pour transformer le carbone minéral en matière organique. Les sources hydrothermales pourraient alors avoir constitué un milieu favorable à la synthèse des molécules prébiotiques, et donc à l'émergence des toutes premières formes de vie. Des traces d'acides aminés ont effectivement été obtenues en laboratoire en soumettant un mélange de méthane et d'azote aux conditions physico-chimiques régnant dans ces fumeurs noirs.
L'existence de ce fumeur noir témoigne d'une forte activité volcanique et magmatique. Il déverse dans l'eau de mer de grandes quantités d'oligoéléments que la microfaune bactérienne transforme en éléments organiques

Origine océanique:

Nombreux sont les scientifiques à penser que tant qu'il y a de l'eau sous forme liquide, la vie trouvera une voie pour apparaître. Ce qui est vrai pour la planète Terre peut très bien l'être également sur d'autres régions du Système Solaire.
Un exemple probant est la découverte en 2000, d'extrémophiles se nourrissant d'hydrogène ainsi que de dioxyde de carbone et rejetant du méthéne. Ces organismes très particuliers n'ont besoin ni d'oxygène, ni de la lumière solaire. Ils prélèvent l'hydrogène contenu dans les rochers, dans le voisinage de sources d'eau chaude souterraines
Une analogie actuelle d'un site océanique où aurait pu avoir lieu une ancienne synthése des éléments organiques actifs,
 là où de l'eau réagit avce de l'olivine chaude, présente dans ces basaltes d'Hawaï

Origine extraterrestre:

Une hypothèse plus large est la panspermie : la vie même serait apparue dans l'espace puis disséminée sur Terre. 

Ces théories d'une origine extraterrestre n'expliquent pas directement comment la vie est apparue, car elles ne font a priori que reporter le problème. Cependant, elles élargissent les conditions dans lesquelles la vie a pu apparaître dans l'univers. 

Les comètes:

Une comète est une structure composée de glace et de poussière en orbite autour du soleil. En s'approchant du soleil, du gaz et des poussières s'échappent de la comète laissant une longue trainée sur son passage : la queue de la comète.

Les comètes, ces objets célestes qui se déplacent sur des orbites instables et succombent parfois au champ gravitationnel d'une planète, telle la comète Schoemaker-Levy 9 qui entra en collision avec Jupiter en 1994, ont pu apporter de très importantes quantités de matière organique extraterrestre et fournir une grande fraction de l'eau terrestre. 
Les observations effectuées depuis la Terre et grâce aux sondes Véga et Giotto, ont effectivement montré que la comète de Halley, tout comme celles de Hyakutake et Hale-Boppe d'ailleurs, était riche en matériaux organiques : parmi les molécules d'intérêt prébiotique figurent l'acide cyanhydrique, le formaldéhyde, l'acétonitrile, le cyanoacétylène, l'acide isocyanhydrique et l'acide isocyanique. Les missions spatiales à venir devraient permettre de généraliser ce résultat et donc d'augmenter la probabilité de l'origine extraterrestre de la vie terrestre.
                La comète de Hale-Boppe
La météorite:
Corp rocheu d'origine extraterrestre qui a survécu à la traversée de l'atmosphère et qu'on retrouve donc sur le sol terrestre.

Parce qu'elles renferment de nombreux composés organiques d'intérêt biologique dont des acides aminés, certaines météorites carbonées appelées chondrites sont également susceptibles d'avoir acheminé la vie sur Terre.
La météorite de Murchison renferme ainsi près de 70 acides aminés différents, parmi lesquels figurent 8 acides aminés protéiques.
Chaque année, la surface terrestre reçoit près de 100 tonnes de météorites carbonées. Ce qui est bien peu comparé aux quelques 20 000 tonnes annuelles de micrométéorites. On estime ainsi à 100 tonnes, la quantité de carbone acheminée chaque année par ces micrométéorites sur Terre. Sans doute cette quantité était-elle voisine de 30 000 milliards de tonnes lors de la phase active du bombardement terrestre, soit entre -4,1 et -3,8 milliards d'années. Le flux de micrométéorites était alors mille fois plus intense qu'aujourd'hui.
De nombreux prélèvements effectués dans les glaces du Groenland et de l'Antartique ont révélé la présence d'acides aminés, de sulfures métalliques, d'oxydes, d'argiles, ... en leur sein. Diverses expériences spatiales, ont par ailleurs montré le rôle de film UV-protecteur joué par les argiles vis à vis des acides aminés, accréditant par là-même la théorie selon laquelle ces derniers auraient survécu aux épreuves du voyage interstellaire.

    La météorite carbonée de Murchison

Les nuages moléculaires et les nébuleuses:

En astronomie, les nuages moléculaires sont des nébuleuses interstellaires, qui ont une densité et une taille suffisante pour permettre la formation de H2..

Si l’atmosphère de la Terre n’a sans doute jamais été constituée d’un mélange primitif necessaire à la vie , il existe un milieu naturel où l’on trouve ces gaz : les nuages moléculaires, aussi appelés nébuleuses. Les molécules s’obtiennent spontanément, puisqu'il y a dans ces nuages de l’énergie disponible (rayons cosmiques, rayonnement UV des étoiles proches) et les atomes H, C, O et N.

Des études spectrales ont même réussi à identifier récemment la glycine, le plus simple des acides aminés.
                    Nébuleuse de l'helice

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