Exobiologie : cette découverte sur l’origine de la vie sur Terre pourrait tout changer

Déterminer les clés de l'émergenceémergence de la vie sur Terre n'est pas une mince affaire. La vie est apparue sur notre Planète il y a environ 3,8 milliards d'années, d'abord sous la forme d'organismes très simples. Les milliards d'années d'évolution ont ensuite abouti à des organismes complexes d'une grande diversité, des bactéries aux animaux en passant par les végétaux. Pour comprendre les processus qui ont permis l'apparition de la vie sur notre Planète, les scientifiques peuvent retracer l'évolution des mécanismes biologiques présents chez tous les êtres vivants afin d'en identifier les plus anciens, vraisemblablement existants chez les tout premiers organismes. Cette première méthode, connue sous le nom de « top-down » (méthode descendante), permet de remonter le temps à partir de données connues en analysant les organismes actuels, et particulièrement les plus anciens, ceux qui ont connu le moins de mutations depuis leur apparition. Elle permet d'en déduire les différentes étapes de l'évolution qui ont permis à la vie d'émerger et de se développer. Cette méthode montre cependant des limites, car les plus anciennes traces de vie sont rarement conservées et les mutations génétiquesgénétiques successives effacent certains indices importants.

Les scientifiques peuvent également choisir d'étudier le problème dans l'autre sens, en tentant de recréer artificiellement les conditions initiales de la Terre primitive afin de comprendre à partir de quels paramètres la vie aurait pu émerger. C'est par exemple le cas de l’expérience de Stanley Miller qui, en 1953, a réussi à synthétiser en laboratoire des acides aminésacides aminés et des molécules organiques en recréant les conditions présentes dans l'atmosphèreatmosphère de la jeune Terre. Cette méthode, connue sous le nom de « bottom-up » (méthode ascendante), ne permet en revanche que de formuler des scénarios hypothétiques.

L'évolution de la vie depuis ses prémices. Elle commence par une chimie proto-biologique, au sein de laquelle des processus chimiques ont formé des molécules organiques complexes. Apparaissent ensuite les premières cellules, avec un système génétique primitif. Viennent ensuite les débuts de la vie cellulaire, semblable au dernier ancêtre commun universel. L'étude des premières étapes nécessite une approche ascendante, tandis que l'étude de la dernière étape nécessite une approche descendante. © Goldman et al, 2023

Les chaînes de transport d'électrons, un mécanisme commun à tous les êtres vivants

Dans leur nouvelle étude, des scientifiques de l'Oberlin College et du Jet Propulsion Laboratory de la Nasa ont cherché à combiner ces deux méthodes, en étudiant les mécanismes des chaînes de transport d'électrons. Ces chaînes de transport sont présentes dans chaque cellule de tous les organismes vivants, et favorisent le transport d'électrons d'une molécule à une autre. Ce transport d'électrons permet la production d'ATPATP (adénosineadénosine-triphosphate), un nucléotidenucléotide fournissant l'énergie nécessaire au fonctionnement des cellules. Elle est, par exemple, impliquée dans la division cellulaire, le transport d'éléments chimiqueséléments chimiques dans et entre les cellules, ou encore dans les réactions chimiquesréactions chimiques nécessaires au bon fonctionnement du métabolismemétabolisme.

En combinant les approches descendantes et ascendantes, les scientifiques cherchent à comprendre les conditions de la Terre primitive dans lesquelles ces chaînes de transport ont pu apparaître et évoluer à partir de molécules simples, tout en étudiant les organismes actuels afin de comprendre comment ces mécanismes ont évolué au cours des milliards d'années.

Premier fait notable, les scientifiques avancent que ces mécanismes de transport d'électrons existaient également dans les premiers océans et minérauxminéraux présents à la surface de la Terre primitive. Selon cette idée, les mécanismes de production d'énergie dans les cellules du vivant, qui rendent la vie possible, existaient déjà avant l'apparition des premières cellules. Cette hypothèse crée un pont entre les matièresmatières inertes de la Terre primitive et les organismes vivants qui ont émergé dans un paysage initialement sans vie.

Des implications pour la recherche de vie extraterrestre ?

La compréhension des origines de la vie sur Terre peut également fournir des indications sur la recherche de vie sur d’autres planètes. Si nous parvenons à dresser un tableau précis des processus qui ont permis l'apparition de la vie sur la Terre, les scientifiques pourront rechercher ces mêmes processus sur d'autres planètes. Ainsi, si les chaînes de transport d'électrons sont bel et bien à l'origine de l'émergence de la vie, leur présence dans d'autres mondes indiquerait de possibles conditions propices à l'émergence de formes de vie extraterrestres. L'étude de l'émergence de la vie sur Terre peut donc nous pousser à affiner nos critères de recherche de vie sur d'autres planètes.