Une équipe de chimistes de l’Earth-Life Science Institute, affiliée à l’Université de technologie de Tokyo, en coopération avec des collègues de Malaisie, de République tchèque, des États-Unis et d’Inde, ont publié le 16 octobre dans la revue scientifique Scientific Reports une simulation de l’origine de la vie sur Terre. Leurs recherches ont montré que la vie pouvait apparaître à partir de substances non-biologiques, donnant naissance à des organismes primitifs capables ensuite de se nourrir et de se reproduire tous seuls. Cette étude confirme l’idée de l’origine de la vie selon Charles Darwin, qu’il a expliquée dans une lettre datant de 1871, adressée à son ami, le botaniste et explorateur anglais Joseph D. Hooker. Dans cette missive, il décrivait un petit étang chaud où la matière serait passée à l'état de matière évolutionnaire, sous l'effet d'un arrangement à l'aide de composants chimiques et de sources suffisantes d'énergie.
Des substances présentes sur la météorite Murchison 67
Un large éventail de composants capables de former la vie sur la Terre a été étudié. L’équipe s’est arrêtée sur les substances chimiques trouvées auparavant sur la météorite Murchison 67.
«Le développement de systèmes chimiques autoreproducteurs est un problème central pour comprendre les origines de la vie. Ces systèmes pourraient en principe être basés sur de nombreux types de polymères», expliquent les scientifiques dans leur rapport.
Pour obtenir des chaînes de polymères dans le laboratoire, les chimistes ont simulé une alternance de périodes sèches et humides. L'évaporation de la solution diluée a lancé le processus de polymérisation. Mais seulement une quantité restreinte des polymères formés a résisté à la période sèche. La plupart sont «morts». Le reste, avec de l’eau ajoutée, a poursuivi son cycle de synthèse. Ce phénomène a prouvé, selon le rapport, la présence de la sélection naturelle.
L’idée de Darwin soumise à quelques arrangements
Cependant, contrairement à la théorie de Darwin du «petit étang chaud», l’expérience comprenait des températures permanentes relativement basses, autour de ± 0,1°C.
«Il se peut que le processus de naissance de la vie se soit produit grâce à des températures basses pour pouvoir déclencher l'implication de composés relativement instables», expliquent les chimistes concernant leur choix.
Le développement ne s’est pas fait attendre. Les polymères «forts» ayant survécu à la sélection naturelle ont pris la forme d’une cellule contenant 20 atomes, sous l'œil du microscope des chimistes. Ces unités biologiques, après de longues transformations chimiques, pourraient devenir un jour des cellules à part entière, des structures constituées de millions d'atomes, atteste l’étude.
Les résultats confirmés par une autre équipe de chercheurs
Les mêmes résultats ont été démontrés par un groupe de physiciens de l’Université de Pennsylvanie dans leur modèle des cycles fermés d'hydratation/déshydratation publiée dans la revue Nature Communications. Ils ont simulé le modèle de l’étang qui se remplissait d’eau et se desséchait en permanence. Ils ont remarqué qu’au cours de ces changements, les polymères complexes, tels que l'ARN, se transformaient en protocellules.
Les cycles fermés d'hydratation/déshydratation qui propulsent un assemblage chimique de molécules, transformant, par exemple, les acides aminés et nucléotides en peptides et protéines, existent dans la nature, dans les systèmes naturels en milieux humides de la planète où les pluies et les sécheresses se succèdent.
En 2011, des biologistes de l'Université de Tokyo ont créé des analogues synthétiques de protocellules dans un laboratoire, mais à partir d'un ensemble de substances d’origine biologique.