Abiogenèse

Conceptions modernes de l’abiogenèse

Les hypothèses modernes d’abiogenèse reposent en grande partie sur les mêmes principes que la théorie d’Oparin-Haldane et l’expérience de Miller-Urey. Il existe cependant des différences subtiles entre les plusieurs modèles qui ont été énoncés pour expliquer la progression de la molécule abiogénique à l’organisme vivant, et les explications diffèrent quant à savoir si les molécules organiques complexes sont d’abord devenues des entités autoreproductrices dépourvues de fonctions métaboliques ou si elles sont d’abord devenues des protocellules métabolisantes qui ont ensuite développé la capacité de s’autoreproduire.

L’habitat de l’abiogenèse a également été débattu. Bien que certaines preuves suggèrent que la vie ait pu naître de la non-vie dans des cheminées hydrothermales au fond des océans, il est possible que l’abiogenèse se soit produite ailleurs, comme dans les profondeurs de la surface de la Terre, où les protocellules nouvellement apparues auraient pu subsister grâce au méthane ou à l’hydrogène, ou même sur les rivages des océans, où les protéinoïdes auraient pu émerger de la réaction des acides aminés avec la chaleur, puis pénétrer dans l’eau sous forme de gouttelettes de protéines semblables à des cellules.

Certains scientifiques ont proposé que l’abiogenèse se soit produite plus d’une fois. Dans un exemple de ce scénario hypothétique, différents types de vie sont apparus, chacun avec des architectures biochimiques distinctes reflétant la nature des matériaux abiogènes à partir desquels ils se sont développés. En fin de compte, cependant, la vie à base de phosphate (vie « standard », dont l’architecture biochimique nécessite du phosphore) a acquis un avantage évolutif sur toutes les formes de vie sans phosphate (vie « non standard ») et est ainsi devenue le type de vie le plus répandu sur Terre. Cette notion a conduit les scientifiques à déduire l’existence d’une biosphère fantôme, un système d’entretien de la vie constitué de micro-organismes de structure biochimique unique ou inhabituelle qui aurait pu exister autrefois, ou qui existe peut-être encore, sur Terre.

Comme l’expérience de Miller-Urey l’a démontré, des molécules organiques peuvent se former à partir de matériaux abiogènes sous les contraintes de l’atmosphère prébiotique de la Terre. Depuis les années 1950, les chercheurs ont découvert que les acides aminés peuvent former spontanément des peptides (petites protéines) et que les intermédiaires clés de la synthèse des nucléotides de l’ARN (composés azotés liés à des groupes sucre et phosphate) peuvent se former à partir de matériaux de départ prébiotiques. Cette dernière preuve pourrait soutenir l’hypothèse d’un monde d’ARN, c’est-à-dire l’idée qu’il existait sur la Terre primitive une abondance de vie en ARN produite par des réactions chimiques prébiotiques. En effet, en plus de transporter et de traduire l’information génétique, l’ARN est un catalyseur, une molécule qui augmente la vitesse d’une réaction sans être elle-même consommée, ce qui signifie qu’un seul catalyseur ARN aurait pu produire de multiples formes de vie, ce qui aurait été avantageux lors de l’apparition de la vie sur Terre. L’hypothèse du monde ARN est l’une des principales conceptions de l’abiogenèse fondée sur l’autoréplication.

Certains modèles modernes de l’abiogenèse fondés sur le métabolisme intègrent les coacervats contenant des enzymes d’Oparin mais suggèrent une progression régulière des molécules organiques simples vers les coacervats, plus précisément les protobiontes, agrégats de molécules organiques qui présentent certaines caractéristiques de la vie. Les protobiontes ont ensuite probablement donné naissance aux procaryotes, des organismes unicellulaires dépourvus de noyau distinct et d’autres organites en raison de l’absence de membranes internes, mais capables de métabolisme et d’autoréplication et sensibles à la sélection naturelle. Parmi les procaryotes primitifs que l’on trouve encore aujourd’hui sur Terre, on peut citer les archées, qui vivent souvent dans des environnements extrêmes où les conditions sont similaires à celles qui ont pu exister il y a des milliards d’années, et les cyanobactéries (algues bleues), qui prospèrent également dans des environnements inhospitaliers et sont particulièrement intéressantes pour comprendre l’origine de la vie, étant donné leurs capacités photosynthétiques. Les stromatolites, dépôts formés par la croissance des algues bleues, sont les fossiles les plus anciens du monde, datant de 3,5 milliards d’années.

Il reste de nombreuses questions sans réponse concernant l’abiogenèse. Les expériences doivent encore démontrer la transition complète des matériaux inorganiques vers des structures comme les protobiontes et les protocellules et, dans le cas du monde ARN proposé, doivent encore concilier les différences importantes dans les mécanismes de synthèse des bases puriques et pyrimidiques nécessaires pour former des nucléotides ARN complets. En outre, certains scientifiques soutiennent que l’abiogenèse n’était pas nécessaire, suggérant plutôt que la vie a été introduite sur Terre via une collision avec un objet extraterrestre abritant des organismes vivants, comme une météorite portant des organismes unicellulaires ; la migration hypothétique de la vie vers la Terre est connue sous le nom de panspermie.

La recherche sur l’abiogenèse a bénéficié de manière significative de l’astrobiologie, le domaine d’étude concerné par la recherche de la vie extraterrestre (vie au-delà de la Terre) et par la compréhension des conditions nécessaires à la formation de la vie. Les recherches astrobiologiques menées sur la lune Titan, par exemple, dont l’atmosphère est dépourvue d’oxygène libre, ont révélé la présence de molécules organiques complexes, offrant aux scientifiques un aperçu de la formation de matériaux biologiques dans un habitat prébiotique ressemblant à celui de la Terre primitive.

Kara Rogers