Les cinq composants informationnels de la vie peuvent se former dans l’espace

Sur Terre, toute vie se résume aux molécules polymères appelées acide désoxyribonucléique (ADN) et acide ribonucléique (ARN). Ces deux blocs de construction contiennent toutes les instructions pour chaque organisme vivant et ses nombreuses opérations. À leur tour, ceux-ci sont constitués de cinq composants informationnels (nucléobases), qui sont composés de molécules organiques (purines et pyrimidines). Pendant des décennies, les scientifiques ont fouillé des échantillons de météorites pour trouver ces blocs de construction.

À ce jour, ces efforts ont abouti à la détection de trois des cinq nucléobases dans les météorites. Cependant, une analyse récente menée par des chercheurs de l’Université d’Hokkaido, au Japon (avec le soutien de la NASA) a révélé les deux nucléobases restantes qui ont échappé aux scientifiques jusqu’à présent. Cette découverte pourrait aider à résoudre le débat en cours sur la question de savoir si la vie sur Terre a émergé d’elle-même ou a été assistée par des composés organiques déposés par des météorites (alias panspermie).

L’équipe de recherche était dirigée par Yasuhiro Oba, professeur agrégé à l’Institut des sciences de la basse température (ILTS) de l’Université d’Hokkaido. Il a été rejoint par des chercheurs de l’Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres (JAMSTEC), de l’Université de Tohoku, de l’Université de Kyushu et de la Division d’exploration du système solaire (SSED) du Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland. L’article qui décrit leurs découvertes est récemment paru dans la revue Communication Nature.

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Les peptides auraient pu être transportés vers la Terre primitive par des météorites, des astéroïdes ou des comètes. Crédit : © S. Krasnokutski/Département graphique MPIA

Les cinq nucléobases qui fabriquent l’ADN et l’ARN comprennent l’adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G), la thymine (T) et l’uracile (U), les bases A, G, C et T se trouvant dans l’ADN tandis que A, G, C et U se trouvent dans l’ARN. Alors que les scientifiques ont déjà trouvé ces bases dans des météorites, les scientifiques ne savent pas pourquoi plus de types n’ont pas été découverts jusqu’à présent. Comme Oba l’a expliqué dans un récent communiqué de presse de la NASA :

“Je me demande pourquoi les purines et les pyrimidines sont exceptionnelles en ce sens qu’elles ne présentent pas de diversité structurelle dans les météorites carbonées contrairement à d’autres classes de composés organiques tels que les acides aminés et les hydrocarbures. Puisque les purines et les pyrimidines peuvent être synthétisées dans des environnements extraterrestres, comme l’a démontré notre propre étude, on s’attendrait à trouver une grande diversité de ces molécules organiques dans les météorites.

Comme Oda et ses collègues l’indiquent dans leur étude, cette paire de nucléobases nouvellement découverte (cytosine et thymine) a peut-être échappé aux scientifiques car elles se sont dégradées avant de pouvoir être extraites (en raison de leur structure plus délicate). Dans des expériences antérieures, les scientifiques plaçaient des grains d’échantillons de météorite dans une solution d’acide formique chaud pour extraire les nucléotides et créer une solution (“thé de météorite”) qu’ils analyseraient ensuite. Comme l’a expliqué le co-auteur Danny Glavin du Goddard Space Flight Center de la NASA :

“Nous avons maintenant la preuve que l’ensemble complet des nucléobases utilisées dans la vie aujourd’hui aurait pu être disponible sur Terre lorsque la vie est apparue. Nous étudions ces extraits d’eau car ils contiennent les bonnes choses, d’anciennes molécules organiques qui auraient pu être des éléments clés de l’origine de la vie sur Terre.

Pour les besoins de leur étude, l’équipe s’est appuyée sur une approche “infusion froide” plutôt que sur une approche “thé chaud”. Cela consistait à utiliser de l’eau froide pour extraire la cytosine et la thymine plutôt que l’acide formique – qui peut les avoir détruits dans des études précédentes. Deuxièmement, l’équipe a utilisé des analyses plus sensibles que les études précédentes, leur permettant de détecter de plus petites quantités de molécules. Cela a permis à l’équipe de détecter la cytosine et la thymine fragiles dans leurs échantillons de thé de météorite.

Bien que ces découvertes complètent efficacement les nucléobases qui composent toute la vie sur Terre, elles n’ont pas encore tranché le débat. À l’heure actuelle, les scientifiques ne peuvent toujours pas dire avec certitude si la vie a commencé dans un étang prébiotique il y a des milliards d’années ou a été assistée par des molécules organiques venues de l’espace. Cependant, la détection des deux nucléobases restantes et d’autres molécules trouvées dans l’échantillon a fourni quelques pièces supplémentaires du puzzle.

Par exemple, l’équipe a détecté des traces de sucres et de bases dans l’échantillon, indiquant que des molécules biologiques plus fondamentales se trouvent dans l’espace. Enfin, les recherches de l’équipe ont abouti à une nouvelle technique de preuve de concept qui s’est avérée plus efficace pour extraire des informations des astéroïdes. Cela sera utile lorsque la mission OSIRIS-REx de la NASA retournera des échantillons de l’astéroïde Bennu l’année prochaine.

Lectures complémentaires : NASA, Communication Nature

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