Certains acides aminés peuvent se concentrer lorsqu’ils traversent les fissures des roches chaudes.
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Des réactions chimiques essentielles à l’origine de la vie sur Terre auraient pu se produire lorsque des molécules se déplaçaient le long de gradients thermiques au sein de réseaux de fines fractures rocheuses en profondeur.
De tels réseaux, qui auraient été commun sur la Terre primitiveaurait pu constituer une sorte de laboratoire naturel dans lequel de nombreux éléments constitutifs de la vie étaient concentrés et séparés des autres molécules organiques.
« Il est très difficile d’obtenir un environnement plus général dans lequel ces purifications et ces étapes intermédiaires pourraient avoir lieu », explique Christof Mast à l’Université Ludwig Maximilian de Munich en Allemagne.
Lui et ses collègues ont créé une chambre à flux thermique de la taille d’une carte à jouer pour modéliser le comportement d’un mélange de molécules organiques dans de telles fractures rocheuses.
Ils ont chauffé un côté de la chambre de 170 micromètres d’épaisseur à 25°C (77°F) et l’autre à 40°C (104°F), créant un gradient de température le long duquel les molécules se déplaceraient dans un processus appelé thermophorèse. La sensibilité d’une molécule à ce processus dépend de sa taille, de sa charge électrique et de la manière dont elle interagit avec le fluide dans lequel elle est dissoute.
Au cours d’une expérience de 18 heures dans la chambre à flux thermique, ils ont découvert qu’une variété de molécules étaient concentrées dans différentes parties de la chambre en fonction de leur sensibilité à la thermophorèse. Parmi ces molécules se trouvaient de nombreuses acides aminés et bases nucléiques A, T, G et C, qui sont un élément clé de l’ADN. Cet effet a été encore amplifié lorsqu’ils ont créé un réseau de trois chambres interconnectées, là encore avec un côté du réseau de chambres à 25°C et l’autre à 40°C. Les chambres supplémentaires enrichissent encore les composés concentrés par la première.
Dans une simulation mathématique avec 20 chambres interconnectées, qui pourraient mieux ressembler à la complexité d’un système naturel de fractures, ils ont découvert que l’enrichissement de différentes molécules pouvait être encore amplifié. Dans une chambre, l’acide aminé glycine a atteint des concentrations environ 3 000 fois supérieures à celles d’un autre acide aminé, l’isoleucine, bien qu’elles entrent dans le réseau à la même concentration.
Les chercheurs ont également démontré que ce processus d’enrichissement pouvait permettre une réaction qui serait autrement extrêmement difficile. Ils ont montré que les molécules de glycine étaient capables de se lier les unes aux autres à mesure que la concentration d’une molécule catalysant la réaction appelée trimétaphosphate (TMP) augmentait. Le TMP est une molécule remarquable à enrichir car elle aurait été rare au début de la Terre, explique Mast. « Puisque (les chambres) sont toutes connectées de manière aléatoire, vous pouvez mettre en œuvre toutes sortes de conditions de réaction. »
« Il est extrêmement intéressant d’avoir des régions dans une fissure avec différents ratios de composés », explique Evan Spruijt à l’Université Radboud aux Pays-Bas, qui n’a pas participé à la recherche. « Vous pouvez créer plus de diversité à partir d’éléments de base très simples grâce à cet enrichissement supplémentaire. »
Cependant, il affirme que l’enrichissement des fractures rocheuses est encore loin d’être une solution. scénario viable pour une origine de la vie. « En fin de compte, ils doivent encore s’assembler pour former quelque chose qui ressemble à une cellule ou à une protocellule. »
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