Des "micro-éclairs" dans les éclaboussures des vagues pourraient avoir donné naissance à la vie sur Terre

Mystère et explication douteuse

De manière générale, les scientifiques pensent que la Terre, pendant quelques milliards d'années après sa formation, pourrait avoir été le théâtre d'un tourbillon de substances chimiques. Mais notre planète aurait été alors quasiment dépourvue de molécules organiques possédant certaines liaisons (carbone-azote) essentielles aux "briques" (protéines, enzymes…) des êtres vivants actuels. L'apparition de ces composants biologiques a longtemps intrigué les scientifiques, et une expérience menée par les chercheurs Harold Urey et Stanley Miller en 1952 a fourni une explication possible : la foudre frappant l'océan et interagissant avec les gaz des premières planètes (méthane, ammoniac et hydrogène) aurait pu créer ces molécules organiques. Mais d'autres scientifiques n'étaient pas convaincus, estimant la foudre trop rare et l'océan trop vaste et dispersé pour rendre cette création possible.

Pour sa part, l'équipe de l'Université de Stanford a effectué des expériences en laboratoire. Richard Zare et ses collègues ont notamment pulvérisé de l'eau sur un mélange de gaz supposé présent dans l'atmosphère de la Terre primitive. Ils ont étudié comment les gouttelettes d'eau développaient différentes charges lorsqu'elles étaient divisées par un jet ou une éclaboussure. Ils ont constaté que les plus grosses gouttelettes portaient souvent des charges positives, tandis que les plus petites étaient négatives. Lorsque les gouttelettes de charges opposées se rapprochaient, des étincelles jaillissaient entre elles.

Les scientifiques ont appelé ce phénomène "microéclair", car ce processus est lié à la façon dont l'énergie s'accumule et se décharge sous forme d'éclairs dans les nuages. Les chercheurs ont utilisé des caméras à haute vitesse pour documenter ces éclairs, difficiles à détecter à l'œil nu. "En général, tout le monde pense que l'eau est bénigne, mais lorsqu'elle est divisée en gouttelettes, elle est très réactive. Sur la Terre primitive, il y avait des gerbes d'eau partout – dans les crevasses ou contre les rochers – et elles pouvaient s'accumuler et créer cette réaction chimique, décrit le Professeur Zare. Les décharges microélectriques entre des microgouttelettes d'eau de charges opposées produisent toutes les molécules organiques observées précédemment dans l'expérience Miller-Urey, et nous proposons qu'il s'agit d'un nouveau mécanisme pour la synthèse prébiotique de molécules qui constituent les briques de la vie."

Le Dr Eva Stueeken, qui étudie les origines de la vie à l'Université de St Andrews, a par exemple qualifié ces travaux de fascinants dans le Guardian. "Ils ouvrent un éventail de possibilités que nous devons explorer plus avant, en utilisant différentes compositions de gaz et de fluides. Pour David Deamer, de l'Université de Californie à Santa Cruz, le microéclair "peut désormais être ajouté à la liste des sources d'énergie possibles disponibles pour conduire la synthèse organique avant le début de la vie".

La vie nécessite de nombreuses étapes

"Cela me semble intéressant comme découverte, mais ce n'est pas l'étude ultime pour expliquer l'origine de la vie, cadre de son côté le géochimiste Charles Langmuir, spécialiste de l'habitabilité de la Terre et professeur à l'Université d'Harvard, tout juste fait Docteur Honoris Causa de l'ULiège. Tout d'abord, il existe de très nombreuses façons de fabriquer des molécules organiques. Sur Terre, dans l'atmosphère, dans les sources chaudes, dans les météorites…. Au niveau scientifique, la formation de ces molécules est un phénomène que nous découvrons de plus en plus, elles sont là. Mais la vie a de nombreux aspects. La vie est un phénomène d'autoréplication."

L'un de ces aspects est que les molécules ont une latéralité ou chiralité : elles peuvent être droitière ou gauchère. "Toutes les molécules en nous sont unilatérales mais les molécules créées dans la nature ont les deux côtés, des mains droites et des mains gauches. Lorsqu'elles se rejoignent, elles peuvent donc former un cercle. Si elles sont unilatérales, les molécules peuvent juste construire une chaîne. Nos protéines sont ainsi. Elles demandent la même latéralité pour toutes les molécules. Comment est-ce arrivé ? C'est toujours un mystère", détaille-t-il.

Certains espèrent d'ailleurs qu'en créant la fameuse "vie miroir" (un organisme à la chiralité inversée), cela pourrait aider à répondre à la question : pourquoi le vivant sur Terre n'a-t-il choisi de travailler qu'avec un seul type de latéralité ? Cependant, nombre de scientifiques s'accordent désormais à dire qu'une telle création serait bien trop risquée pour la vie humaine et les écosystèmes.

En outre, la vie a besoin d'un contenant, souligne également Charles Langmuir. "Il y a de petites molécules qui ont tendance à former des bulles, comme dans le savon. Les bulles sont donc une sorte de petit contenant qui se forme, mais il faut qu'il persiste longtemps. Alors, comment créer une bulle qui dure longtemps ? Et une fois cela fait, il faut qu'il y ait réplication et que la bulle puisse se diviser en deux bulles avec le même phénomène… Il y a donc de nombreuses étapes pour faire apparaître la vie. On ne sait d'ailleurs pas encore combien il y en aurait ! Mais ce que font les chercheurs, c'est établir que telle étape peut se produire, que telle autre étape peut se produire également. Et donc, progressivement, ils développent la possibilité de voir comment on pourrait générer la vie."