Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques a exploité les limites des combinaisons chimiques pour compiler un livre de recettes contenant des centaines de recettes susceptibles de donner naissance à la vie. La vie sur des planètes lointaines – si elle existe – peut être complètement différente de la vie sur Terre. Mais il n’y a qu’un nombre limité d’ingrédients chimiques dans les réserves de l’univers, et un nombre limité de façons de les mélanger. Une équipe de chercheurs dirigée par des scientifiques de l’Université du Wisconsin-Madison a profité de ces contraintes et a compilé un livre de recettes contenant des centaines de recettes chimiques susceptibles de donner naissance à la vie.
La vie nécessite la répétition de réactions chimiques. Décrire les types de réactions et les conditions requises pour des répétitions auto-entretenues, appelées réactions autocatalytiques, pourrait nous permettre de concentrer notre recherche de la vie sur d'autres planètes. Source : Betül Kaçar
Leurs listes d'ingrédients établissent la recette en soulignant les conditions les plus probables (une version planétaire des techniques de mélange, des températures du four et des temps de cuisson) qui mettent l'accent sur la recherche de la vie ailleurs dans l'univers.
Des ingrédients chimiques de base aux cycles complexes du métabolisme cellulaire et de la reproduction, la vie n’est pas définie simplement par un simple début mais par la répétition, affirment les chercheurs.
Betül Kaçar, astrobiologiste soutenu par la NASA et professeur de bactériologie à l'Université de Washington à Madison, estime que l'origine de la vie est en effet un processus à partir de zéro. Mais « créer quelque chose à partir de rien » ne peut pas se produire une seule fois. La vie dépend en fin de compte de la chimie et des conditions qui produisent un modèle de réaction auto-reproductible. »
Les réactions chimiques qui produisent des molécules provoquant la répétition de la même réaction sont appelées réactions autocatalytiques. Dans une nouvelle étude publiée le 18 septembre dans le Journal of the American Chemical Society, Zhen Peng, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Cachar, et ses collaborateurs ont compilé 270 combinaisons moléculaires impliquant des atomes de tous les groupes et séries du tableau périodique qui ont le potentiel d'une autocatalyse soutenue.
"On pense que ce type de réactions est très rare", a déclaré Kaçar. "Nos recherches montrent que cette réaction n'est en réalité pas rare. Il suffit de chercher aux bons endroits."
L'étude des chercheurs s'est concentrée sur les réactions dites proportionnelles. Dans ces réactions, deux composés contenant le même élément mais un nombre d’électrons ou des états de réaction différents se combinent pour former un nouveau composé avec l’élément au milieu de l’état de réaction initial.
Pour être autocatalytique, le résultat d'une réaction doit également fournir la matière première pour que la réaction se reproduise, de sorte que le résultat devient un nouvel intrant, a déclaré le co-auteur de l'étude Zach Adam, géoscientifique à l'Université du Wisconsin-Madison qui étudie l'origine de la vie sur Terre. Les réactions de rapport produisent plusieurs copies de certaines molécules apparentées, fournissant ainsi du matériel pour l'étape suivante de la réaction autocatalytique.
"Si les conditions sont réunies, vous pouvez commencer avec une production relativement faible", a déclaré Adam. "Chaque fois que vous faites une boucle, vous crachez au moins une sortie supplémentaire, ce qui accélère la réaction et la rend plus rapide."
L’autocatalyse est comme un troupeau de lapins en pleine croissance. Des couples de lapins se réunissent et donnent naissance à une portée de nouveaux lapins, puis les nouveaux lapins grandissent, s'associent seuls et donnent naissance à d'autres lapins. Il ne faut pas beaucoup de lapins et il y en aura bientôt davantage.
Cependant, rechercher dans l’univers des oreilles tombantes et des queues poilues n’est peut-être pas une stratégie gagnante. Au lieu de cela, Kaçar espère que les chimistes prendront quelques idées de la liste de recettes de la nouvelle étude et les testeront sur les casseroles et les poêles d'une cuisine extraterrestre simulée.
"Nous ne saurons jamais exactement ce qui s'est passé sur cette planète pour donner naissance à la vie. Nous n'avons pas de machine à voyager dans le temps", a déclaré Kaçar. "Mais, dans le tube à essai, nous pouvons créer diverses conditions planétaires pour comprendre comment les forces qui soutiennent la vie ont évolué."
Kaçar dirige un consortium soutenu par la NASA appelé MUSE, Metals Utilization and Options for a Future Alliance. Son laboratoire se concentrera sur les réactions impliquant des éléments tels que le molybdène et le fer, et elle a hâte de voir ce que d'autres préparent à partir des sections les plus étranges et les plus inhabituelles du nouveau livre de recettes.
Carl Sagan a déclaré que si vous voulez faire une tarte à partir de zéro, vous devez d'abord créer l'univers, a déclaré Kaçar. "Je pense que si nous voulons comprendre l'univers, nous devons d'abord préparer quelques tartes."