Des briques du vivant au vivant

La chimie du carbone et de l’eau sur terre

Le vivant se compose de molécules organiques formées de différents éléments, comme des atomes de carbone, d’azote, d’hydrogène et d’oxygène qui sont les éléments constitutifs de tous les organismes vivants. Ces éléments sont parmi les plus abondants dans l’univers.

Les molécules organiques prébiotiques

Les molécules organiques prébiotiques sont les premières briques du vivant dont l’évolution aurait donné naissance à des structures vivantes. Il existe plusieurs hypothèses sur leur formation :

• Dans l’atmosphère terrestre :

Ces molécules seraient le résultat d’une évolution chimique : des gaz (comme le méthane CH₄, l’ammoniac NH₃ et le dihydrogène H₂) associés à de l’eau à l’état liquide (océans) et sous l’action de décharges électriques (éclairs) auraient réagis entre eux pour former des molécules organiques prébiotiques comme les acides aminés. Cependant, après avoir observé Vénus et Mars, les scientifiques pensent que l’atmosphère primitive de la Terre était principalement composée de CO2 et de N2 (diazote) et que ces molécules ne permettaient pas la synthèse de molécules organiques prébiotiques.

• Au fonds des océans :

Dans les sources hydrothermales sous-marines (fumeurs noires), qui ont peu évoluées depuis 4 milliards d’années, on trouve tous les éléments nécessaires à la formation des molécules organiques prébiotiques : eau, hydrogène, azote, monoxyde et dioxyde de carbone, hydrogène sulfuré, méthane. Des bactéries extrêmophiles s’y développent d’ailleurs. La chaleur nécessaire est fournie par le magma. De plus, l’océan est une protection contre les rayons ultraviolets nocifs et les météorites.

• Une origine extraterrestre :

Il y a 3,9 milliards d’années sous la poussée gravitationnelle de Jupiter et Saturne, Uranus et Neptune auraient été poussées vers la ceinture de Kuiper (immense disque de comètes et de débris situé aux confins du système solaire) et de nombreuses comètes auraient été éjectées de leur orbite. Pendant 100 millions d’années ces comètes ont bombardé le système solaire dont la Terre. Les comètes contiennent des molécules organiques : en 2006, la sonde Stardust a traversé une comète et ramené des échantillons contenant de la glycérine (un acide aminé).

Apparition de la vie

La vie est apparue progressivement : petit à petit, les molécules organiques prébiotiques se sont assemblées et organisées pour former des cellules. Cependant, les scientifiques ne savent toujours pas comment ces briques du vivant se sont assemblées. Ils ne peuvent pas encore expliquer comment l’on passe des acides aminés aux protéines où des bases azotées et des sucres à l’ARN.

Une autre chimie est-elle possible ?

L’eau n’étant pas le seul élément liquide (la surface de Titan est couverte de lacs de méthane et d’éthane liquides), on pourrait théoriquement envisager l’apparition de la vie au travers d’une chimie du carbone et du méthane CH₄.

En effet, on sait aujourd’hui que les molécules de base peuvent se dissoudre dans le méthane. Cependant, les êtres vivants qui pourraient être issus de cette chimie auraient des structures différentes que ceux présents sur Terre.

Molécule de méthane