Une nouvelle théorie sur l’origine de l’apparition de la vie sur Terre

Si les scientifiques s’entendent sur la date de la formation de la Terre, il y a plus de 4 milliards d’années, leurs avis divergent sur les conditions qui ont vu naître la vie. À l’origine, notre planète devait contenir de nombreux composés chimiques, mais presque aucune molécule organique avec des liaisons carbone-azote, qui sont essentielles à la vie pour fabriquer des protéines, des enzymes, des acides nucléiques, de la chlorophylle… Leur apparition a longtemps été une énigme pour les scientifiques et a suscité de nombreuses hypothèses. En reprenant une ancienne théorie datant de plus de 70 ans, une étude parue dans Science Advances propose une nouvelle interprétation sur l’origine de la vie.

En 1952, les chimistes Stanley Miller et Harold Urey ont montré expérimentalement que des composés organiques pouvaient se former grâce à l’application de décharges électriques à un mélange d’eau et de gaz inorganiques. Ils ont alors émis l’hypothèse que la foudre, en frappant l’océan et en interagissant avec les gaz présents sur la planète comme le méthane, l’ammoniac et l’hydrogène, aurait pu créer des molécules organiques après la formation de la Terre. Mais cette théorie sur l’origine chimique de l’apparition de la vie a fait l’objet de nombreuses critiques, notamment sur le fait que la fréquence des éclairs était trop faible et l’océan trop vaste et dispersé pour que cela puisse être une cause plausible.

En s’inspirant de cette théorie, des chercheurs de l’université de Stanford ont étudié non pas les éclairs dans le ciel, mais les petites charges électriques qui se produisent lorsque l’eau se retrouve pulvérisée. Au cours de ce phénomène, les plus grosses gouttelettes portent souvent des charges positives, tandis que les plus petites sont négatives. Et lorsque des gouttelettes de charges opposées se rapprochent, des micro-éclairs apparaissent. Selon les auteurs de cette nouvelle étude, l’énergie fournie peut alors être suffisante pour provoquer des réactions chimiques, sans qu’aucune électricité supplémentaire ne soit nécessaire.

Une énergie suffisante pour créer des molécules organiques

Pour parvenir à ce résultat, des caméras à haute vitesse ont été utilisées afin d’observer ces micro-éclairs, difficiles à détecter à l’œil nu, mais qui transportent néanmoins une énergie considérable. Les scientifiques ont démontré que l’énergie libérée lors de projections de jets d’eau à température ambiante avec un mélange de gaz supposés être présents sur la Terre (azote, méthane, dioxyde de carbone et ammoniac) pouvait provoquer la formation de molécules organiques possédant des liaisons carbone-azote. Les molécules en question sont notamment le cyanure d’hydrogène, la glycine, un acide aminé, ainsi que l’uracile, une base azotée présente dans l’ARN.

« Les décharges microélectriques entre des microgouttelettes d’eau de charge opposée produisent toutes les molécules organiques observées précédemment dans l’expérience Miller-Urey, et nous proposons qu’il s’agisse d’un nouveau mécanisme pour la synthèse prébiotique des molécules qui constituent les éléments constitutifs de la vie », explique Richard Zare, auteur principal de cette étude et chercheur à l’université de Stanford. Il ajoute que : « Sur la Terre primitive, il y avait des gerbes d’eau partout – dans les crevasses ou contre les rochers – et elles pouvaient s’accumuler et créer cette réaction chimique. Je pense que cela résout bon nombre des problèmes que l’hypothèse Miller-Urey soulève.

À travers leur publication, les chercheurs soutiennent que leur découverte permet de démontrer que ce ne sont pas nécessairement les coups de foudre, mais les minuscules étincelles produites par les vagues ou les chutes d’eau qui ont donné naissance à la vie sur notre planète. « Nous pensons généralement que l’eau est bénigne, mais lorsqu’elle est divisée sous forme de petites gouttelettes, l’eau est très réactive », conclut Richard Zare.