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Origine de la vie : une nouvelle piste, celle des pierres ponces

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Des chercheurs des universités d'Oxford et de Western Australia viennent de publier une intéressante proposition dans le journal Astrobiology. Les pierres ponces flottant sur la soupe chaude primitive des océans de la jeune Terre pourraient avoir été le lieu de l'apparition de la vie.

Un grand radeau de pierres ponces transpercé par le passage d'un navire à voile à proximité du groupe d'îles Lau, Fidji. © Stormsvalen crew

Les trois grandes questions scientifiques fondamentales que nous a léguées le XXe sont certainement celles de l'origine de l'univers, du rapport entre l'esprit et la matière et enfin de l'origine de la vie. Si l'on devait faire des pronostics sur la possibilité de répondre à ces trois énigmes au cours du XXIe siècle, la dernière aurait certainement des chances non négligeables d'être enfin résolue.

Pourtant, en ce qui concerne les différentes étapes ayant mené du Big Bang au vivant, on en sait beaucoup plus sur l'origine des noyaux, des étoiles, des galaxies et des planètes que sur l'apparition de l'ADN et des premières cellules. Depuis la théorie de la soupe chaude primitive proposée par les biochimistes Alexandre Oparine (1894-1980) et John Haldane (1892-1964) dans les années 1920, les progrès ont été lents.

À cette époque, les deux chercheurs avaient proposé que des molécules organiques auraient pu se former sur la Terre primitive à partir d'une atmosphère ressemblant à celle de Jupiter, c'est-à-dire constituée de dioxyde de carbone, de méthane, d'hydrogène, d'ammoniac et de vapeur d'eau, sous l'action du rayonnement ultraviolet du Soleil. Ces molécules tombant dans les océans de la Terre sortant de l'Hadéen, auraient constitué une « soupe chaude primitive » dans laquelle l'évolution chimique prébiotique aurait fini par faire apparaître la vie.

Les expériences de Stanley Miller ont montré par la suite que l'on pouvait synthétiser de cette façon des acides aminés mais à partir d'un mélange gazeux soumis à des décharges électriques, supposé reproduire l'atmosphère primitive soumise à des éclairs d'orage.


Le biochimiste russe Alexander Oparine, à l'origine d'une hypothèse sur la formation des premières molécules organiques sur Terre, parle (en russe, traduit ensuite par son interlocuteur) de la possibilité, dans un avenir pas très éloigné, de synthétiser la matière vivante, en choisissant judicieusement les différentes étapes à suivre. © Ina

Depuis, d'autres hypothèses ont été avancées, comme le rôle de dépôts de sel. La découverte des sources hydrothermales a par exemple ouvert la porte à la possibilité que la vie soit apparue dans les parois des fumeurs noirs ou blancs au fond des océans primitifs.

Des réacteurs chimiques naturels ?

Un autre lien possible avec l'activité volcanique vient aujourd'hui d'être proposé par Martin Brasier, de l'université d'Oxford, et David Wacey de l'University of Western Australia. Dans un article publié dans Astrobiology (donné en lien ci-dessous), les deux chercheurs font remarquer que les pierres ponces qui flottent sur l'eau en formant de véritables tapis de roches présentent des caractéristiques prometteuses pour comprendre l'apparition des premières formes vivantes.

La pierre ponce possède le plus haut rapport surface/volume de toutes les roches connues et elle est la seule roche volcanique à flotter sur la mer. Les métaux, les composés organiques et phosphatés s'adsorbent remarquablement bien sur sa surface. La roche elle-même est accueillante pour des catalyseurs organiques comme la zéolite. Produites lors de certaines éruptions volcaniques, on sait que les pierres ponces peuvent flotter un bon moment sur la surface de la mer avant de s'échouer sur des plages pendant de longues périodes.

Ainsi, comme le fait remarquer Brasier : « Une pierre ponce est potentiellement exposée à, entre autres choses, la foudre associée à des éruptions volcaniques, les hydrocarbures et les métaux produits par les sources hydrothermales et les rayons ultraviolets du Soleil. Toutes ces conditions ont le potentiel d'accueillir, ou même de générer, les genres de processus chimiques que nous pensons avoir créé les premières cellules vivantes ».

Les chercheurs pensent que leur hypothèse peut être testée en examinant les restes fossiles de tapis flottant de pierres ponces, et en menant des expériences en laboratoire pour voir si ces roches ignées peuvent créer des composés organiques lorsqu'elles sont périodiquement chauffées et exposées à des rayonnements ultraviolets.