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Tous les êtres vivants ont besoin de cellules et d’énergie pour se répliquer. Sans ces éléments fondamentaux, les organismes vivants ne pourraient pas exister. On en savait peu jusqu’à présent sur un élément-clé constitutif de la vie:, le phosphate. Les chercheurs fournissent maintenant de nouvelles preuves convaincantes que cet élément a été généré dans l’espace extra-atmosphérique et livré sur la Terre au cours de son premier milliard d’années par des météorites ou des comètes.

On en savait peu jusqu’à présent sur un des blocs constitutifs de la vie, comme les phosphates. Les chercheurs de l’Université d’Hawaï à Manoa, en collaboration avec des collègues français et taïwanais, apportent de nouvelles preuves convaincantes que ces composants de la vie ont été générés depuis l’espace profond et délivrés sur la Terre dans son premier milliard d’années par des météorites ou des comètes. Les composés phosphorés ont ensuite été incorporés dans des biomolécules trouvées dans des cellules chez des êtres vivants sur Terre.

Les éléments constitutifs de la vie viendraient de l’espace

Cette recherche de pointe est décrite dans «une synthèse interstellaire des oxoacides phosphorés», rédigée par Andrew Turner, étudiant à l’UH Manoa, maintenant professeur adjoint à l’Université de Pikeville, et Ralf Kaiser, professeur de chimie UH dans le numéro de septembre de Nature Communications.

Selon cette étude, les phosphates et l’acide diphosphorique sont deux éléments essentiels constitutifs en biologie moléculaire. Ils sont les principaux constituants des chromosomes, porteurs de l’information génétique dans laquelle se trouve l’ADN. Avec les phospholipides dans les membranes cellulaires et l’adénosine triphosphate, qui servent de vecteurs énergétiques dans les cellules, ils forment un matériau auto-réplicatif présent dans tous les organismes vivants.

Dans une chambre ultra-vide refroidie à 5 K (-270 ° Celsius) dans le W.M. Keck Research Laboratory en astrochimie à UH Manoa, l’équipe d’Hawaii a reproduit des grains de glace interstellaires recouverts de dioxyde de carbone et d’eau, omniprésents dans les nuages ​​moléculaires froids, et de phosphine. Lorsqu’ils sont exposés à des rayonnements ionisants sous la forme d’électrons de haute énergie pour simuler les rayons cosmiques dans l’espace, plusieurs oxoacides phosphorés tels que l’acide phosphorique et l’acide diphosphorique ont été synthétisés via des réactions non équilibrées.

Une évolution de la vie 

«Sur Terre, la phosphine est mortelle pour les êtres vivants», a déclaré Turner, auteur principal. « Mais dans le milieu interstellaire, une chimie de phosphine exotique peut favoriser des voies de réactions chimiques rares pour initier la formation de molécules bioréligieuses telles que les oxoacides du phosphore, qui pourraient éventuellement déclencher l’évolution moléculaire de la vie telle que nous la connaissons. »

Kaiser a ajouté: « des oxoacides de phosphore détectés lors de nos expériences par une combinaison d’analyses sophistiquées impliquant des lasers, couplés à des spectromètres de masse et des chromatographes en phase gazeuse, auraiemt également été formés dans les glaces de comètes telles que 67P / Churyumov-Gerasimenko, qui contient une source de phosphore censé provenir de la phosphine. ”Kaiser explique que ces techniques peuvent également être utilisées pour détecter des quantités infimes d’explosifs et de médicaments.

« Comme les comètes contiennent au moins en partie les restes du matériau du disque protoplanétaire qui a formé notre système solaire, ces composés peuvent être retracés jusqu’au milieu interstellaire partout où il y suffisamment de phosphine dans les glaces interstellaires », a déclaré Cornelia Meinert de l’Université de Nice (France).

La chimie prébiotique de la Terre

Une fois déposés sur Terre par des météorites ou des comètes, ces oxoacides phosphorés pourraient être disponibles pour la chimie du phosphore prébiotique de la Terre. Par conséquent, une compréhension de la synthèse de ces oxoacides est essentielle pour démêler l’origine des composés phosphorés prébiotiques solubles dans l’eau et comment ils pourraient avoir été incorporés dans des organismes non seulement sur Terre, mais également dans notre univers.

Turner et Kaiser ont travaillé avec Meinert et Agnes Chang de l’Université nationale Dong Hwa (Taiwan) sur ce projet.

Source : University of Hawaii at Manoa