Origine de la vie et panspermie : la vie sur Terre pourrait venir de Mars

Nous sommes en 2020, nous n'avons toujours pas découvert l'origine de la vie sur Terre mais nous progressons, cherchant des indices dans les comètes, comme ce fut le cas avec Churyumov-Gerasimenko, ou sur Mars avec la mission Perseverance... ou encore, bien plus proche de nous, comme le montre un article publié dans Frontiers in Microbiology par une équipe de chercheurs japonais. Y sont exposés les travaux menés à bord de la Station spatiale internationale (ISS), plus précisément dans JEM (Japanese Experiment Module), le module baptisé Kibo (« espoir ») de l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise, souvent dénommée par sa traduction anglaise Japan Aerospace Exploration Agency, en abrégé la Jaxa.

Akihiko Yamagishi, professeur de pharmacie et des sciences de la vie à l'université de Tokyo, y a dirigé la mission spatiale Tanpopo, consacrée à l'exobiologie. Deux thèmes de recherche ont été explorés par les chercheurs de 26 universités et institutions japonaises.

La vie à l'épreuve du vide spatial

Le premier consistait à utiliser -- en l'exposant dans l'espace, à l'extérieur de Kibo et à plus de 400 km d'altitude -- un aérogel de silicesilice pour collecter des poussières cosmiques comme la sonde StardustStardust l'a fait avec la comète Wild 2. Ces poussières pouvaient contenir des molécules prébiotiquesprébiotiques, apportant une nouvelle preuve que ces molécules pouvaient être arrivées sur la Terre primitive en y créant les conditions favorables à l'apparition de la vie dans la fameuse soupe chaude primitive du biochimistebiochimiste russe Alexander Oparine. On pouvait peut-être y trouver des micro-organismesmicro-organismes issus de notre Planète bleue, ce qui suggérerait qu'ils peuvent la quitter pour voyager dans le Système solaire.

Si tel était bien le cas, cela donnerait du poids à la théorie de la panspermiepanspermie issue il y a plus d'un siècle des spéculations de Lord KelvinKelvin, puis de Svante Arrhenius comme Futura l'expliquait plus en détail dans le précédent article ci-dessous. Mais il faut dire que cette théorie, qui suppose que la vie peut voyager entre les planètes du Système solaire et même les systèmes planétaires dans la Voie lactéeVoie lactée, a connu des hauts et des bas depuis cette période. Il n'est pas en effet évident d'envisager que des formes vivantes, expulsées par les ventsvents des étoilesétoiles, peuvent supporter le froid interstellaire et surtout l'intense rayonnement cosmique pendant des milliers, voire des millions d'années lors de leurs voyages.

Or, justement, le second objectif de la mission Tanpopo (le terme désigne en japonais les pissenlitspissenlits et évoque leurs graines transportées par le vent) était de soumettre des micro-organismes bien terrestres aux conditions du vide spatial, ce qui a été fait pendant trois années environ, de 2015 à 2018.

Des polyextrêmophiles qui survivraient dans un réacteur nucléaire

Ce sont des bactériesbactéries polyextrêmophiles bien connues, Deinococcus radiodurans, l'un des organismes les plus résistants aux radiations que l'on connaisse, qui ont été utilisées par Yamagishi et son équipe. Deinococcus radiodurans peut survivre à 5.000 fois la dose mortelle de radiation pour un Homme et ces bactéries peuvent se rassembler en formant de grandes colonies (de tailles facilement supérieures à un millimètre), ce qui la rend encore plus résistante, les couches externes de ces micro-organisme protégeant les plus internes.

Mais, pouvaient-elles résister suffisamment longtemps dans l'espace pour accréditer la possibilité de la panspermie ? Ce qui est maintenant certain, c'est qu'elles le peuvent au moins pendant quelques années comme l'ont montré les chercheurs japonais en plaçant des agrégats de Deinococcus séchés dans des panneaux d'exposition à l'extérieur de la Station spatiale internationale (ISS).

Des échantillons de différentes grosseurs ont été exposés à l'environnement spatial pendant un, deux ou trois ans. Après ces trois années, les exobiologistes ont constaté que tous les agrégats supérieurs à 0,5 mm ont partiellement survécu aux conditions spatiales. Les observations semblent confirmer l'idée que les bactéries à la surface des agrégats, même mortes, créent bel et bien une couche protectrice pour les bactéries en dessous assurant la survie de la colonie.

En extrapolant les données de survie, on arrive à la conclusion que des agrégats de plus de 0,5 mm pourraient survivre entre 15 et 45 ans sur l'ISS. Surtout, une colonie de 1 mm de diamètre pourrait potentiellement survivre jusqu'à 8 ans dans des conditions spatiales, ce qui fait dire à Akihiko Yamagishi que « les résultats suggèrent que les Deinococcus radiorésistants pourraient survivre pendant le voyage de la Terre à Mars, et vice versa, qui dure plusieurs mois ou années sur l'orbiteorbite la plus courte ».

Voilà de quoi conforter ceux qui pensent que la vie est peut-être née sur Mars, qui serait devenue plus rapidement habitable que la Terre bien que temporairement ; cette vie aurait ensuite migré sur Terre, notamment à la suite de collisions entre Mars et des petits corps célestes qui auraient éjecté des roches contenant des micro-organismes martiens dans l'espace. Arrivées sur Terre avec des météoritesmétéorites, ces formes de vie auraient ensemencé notre Planète bleue. Nous ne serions alors pas des Terriens mais des Martiens !

Ou peut-être plus encore si l'on se rappelle que la détection de ‘Oumuamua a démontré qu'il y avait un immense nombre de voyageurs interstellaires dans la Voie lactée.

Origine de la vie et panspermie : les lichens sont durs à tuer !

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco publié le 28/06/2012

Les premiers organismes vivants sont-ils apparus sur Terre ou ailleurs dans l'espace ? Dans la seconde hypothèse, la vie pourrait se répandre de systèmes planétaires en systèmes planétaires dans la Voie lactée. Cette théorie de la panspermie vient de recevoir un soutien avec la preuve apportée par l'Esa que des lichens peuvent supporter plus d'un an d'exposition aux conditions de l'espace.

Dès le XIXe siècle, Darwin avait émis une hypothèse sur l'origine de la vie dans une lettre en ces termes : « Il est souvent affirmé que les conditions permettant la première production d'un être vivant sont tout aussi bien réunies actuellement qu'elles ne l'ont jamais été dans le passé.. Mais si (et oh !, quel grand si) nous pouvions concevoir, dans quelque petite mare chaude, en présence de toutes sortes de sels d'ammoniacammoniac et d'acideacide phosphorique, de lumièrelumière, de chaleurchaleur, d'électricité, etc., qu'un composé de protéineprotéine fût chimiquement formé, prêt à subir des changements encore plus complexes, aujourd'hui une telle matièrematière serait instantanément dévorée ou absorbée, ce qui n'aurait pas été le cas avant l'apparition des créatures vivantes ». Il s'opposait à l'argument avancé pour réfuter une apparition spontanée de la vie, impliquant que le processus, s'il était vrai, devait être observable aujourd'hui. Cette idée devait inspirer par la suite bon nombre de biologistes et de chimistes dans les décennies qui suivirent.

Mais cette petite mare chaude devait-elle nécessairement se trouver sur Terre ? Si ce n'était pas le cas, il fallait trouver un moyen pour que la vie soit transportée de son lieu de naissance sur notre planète.

Remarquablement, le premier à avoir proposé un tel moyen n'était autre que lord Kelvin en 1871. Selon lui, lors de chocs de petits corps célestes à la surface d'une planète de notre Système solaire où la vie avait pu démarrer, certains organismes vivants avaient pu se trouver piégés au cœur des éjectas propulsés dans l'espace pour retomber un jour sur Terre à l'intérieur des météorites. Peu de collègues de Kelvin furent convaincus car selon eux, les conditions du vide interplanétaire devaient tuer rapidement ces organismes.

Mais au début du XX^e siècle le chimiste Svante Arrhenius donna une nouvelle impulsion à l'idée d'une propagation des formes de vie de planètes en planètes, en se basant sur plusieurs découvertes. D'abord que des spores restaient vivantes après avoir été plongées dans de l'azoteazote liquideliquide et ensuite que la lumière pouvait exercer une pressionpression sur un corps comme l'avait démontré en 1899 le célèbre physicienphysicien russe Piotr Nikolaïevitch Lebedev (l'effet avait été prédit théoriquement par Poyting).

On pouvait donc imaginer des spores, ou l'équivalent, apportant la vie cette fois dans toute la GalaxieGalaxie en voyageant d'exoplanètes en exoplanètesexoplanètes, poussées par le souffle de lumière des étoiles. Cette théorie dite de la panspermie, et ses variantes, était fort ancienne car Anaxagore, le grand philosophe grec, l'avait déjà proposée il y a 2.500 ans en lui donnant même cette dénomination.

Cependant, une telle théorie ne fait que repousser un problème, et même si elle a été soutenue au cours du XX^e siècle par des chercheurs aussi éminents que Fred Hoyle ou Francis CrickFrancis Crick, il restait à comprendre comment la vie elle-même était apparue.

Panspermie ou théorie de la soupe chaude primitive ?

C'est pourquoi, plutôt que de multiplier les hypothèses, on a développé des théories pour l'apparition de la vie sur la Terre elle-même. C'est ainsi que dans les années 1920 le biochimiste russe Aleksandr Oparin et le biologiste anglais John Burton Haldane vont reprendre l'hypothèse de DarwinDarwin en remplaçant sa petite mare chaude par les mers et les océans de la Terre primitive, enrichis en molécules prébiotiques par des réactions dans l'atmosphèreatmosphère initiale de la Terre, supposée différente de notre atmosphère actuelle. 

C'est la théorie de la soupe chaude primitive qui reçut une forte impulsion à la suite des expériences de Stanley Miller. Plusieurs variantes ont été proposées, dont celles de petites mares chaudes à la surface des comètes, ce qui était une façon de conserver les idées de la panspermie.

On voit sur cette photo un lichen similaire à ceux utilisés pour la mission Expose-E, Xanthoria elegans. © Creative Commons-N. McAuley

De nos jours, on continue toutefois à s'intéresser à la panspermie, notamment la théorie de la lithopanspermie, c'est-à-dire que plus spécifiquement que dans le Système solaire, la vie a pu se propager de planètes en planètes grâce aux météorites, comme Kelvin l'avait proposé. On a d'ailleurs pensé avoir découvert une indication forte en faveur de cette théorie devant ce qui avait été interprété comme de probables traces fossilesfossiles de micro-organismes dans la météorite martienne ALH84001, une achondriteachondrite découverte en AntarctiqueAntarctique dans la région d'Allan Hills en décembre 1984, d'où son nom. Il avait fallu déchanter.

Expose, un équipement dédié à l'exobiologie

C'est dans ce contexte qu'a été lancé il y a quelques années le projet Expose. Il s'agissait d'évaluer l'effet de l'environnement spatial sur des objets biologiques ou des molécules présentant un intérêt pour l'exobiologie ou la planétologie. L'un des buts de la mission était donc d'évaluer le taux de survie des échantillons biologiques et l'effet biologique des radiations tant pour valider des mesures de protection planétaire que pour tester certaines hypothèses de la théorie de la panspermie.

Pour cela, les expériences devaient se dérouler à l'intérieur d'un équipement fixé au module européen ColumbusColumbus faisant partie de l'ISS. En raison de diverses contraintes, l'Esa avait négocié avec la Russie la mise en place d'un équipement similaire sur le module Svezda (« étoile » en russe). Finalement Expose-E (E pour Europe) a rejoint l'ISS en 2008 avec quelques mois d'avance sur Expose-R (R pour Russie). 

Le journal Astrobiology vient de publier plusieurs articles faisant un premier bilan des expériences effectuées dans Expose-E. Il y a eu notamment celle baptisée Life, dédiée à l'étude de l'effet de radiations sur des lichens, des champignonschampignons et des symbiotes.

Les lichens représentant l'espèceespèce Xanthoria elegans se sont révélés durs à tuer. Presque 1,5 an d'expositions aux U.V. solaires, aux rayons cosmiquesrayons cosmiques et aux variations de températures n'ont pas eu raison de certains d'entre eux. Ainsi, lors de leur séjour dans l'espace, les températures ont varié plus de 200 fois de -12 °C à +40 °C. Selon les chercheurs, ces organismes se seraient ainsi mis dans une sorte d'état de stase en attendant des conditions de vie meilleures.

Ils précisent tout de même que si c'est un résultat intéressant pour qui pense que la vie est peut-être d'abord apparue sur Mars et a ensuite été apportée sur Terre par une météorite, la duréedurée d'exposition aux conditions du vide spatial est encore bien trop courte pour affirmer que cette hypothèse est vraiment tenable.