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Reproduire l'apparition de la vie, est-ce possible ?

Dossier - Exobiologie : quelle est l'origine de la vie dans l'univers ?
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L'obsédante question de savoir si nous sommes seuls dans l'univers et si, d'une manière plus générale, la vie est universelle, n'a toujours pas reçu de réponse à ce jour. Alors quelle est donc l'origine de la vie dans l'univers ?

  
DossiersExobiologie : quelle est l'origine de la vie dans l'univers ?
 

Comment vérifier que la synthèse d'acides aminés dans les conditions du milieu interstellaire est possible ? Pour ce faire, les chercheurs tentent de reproduire l'apparition de la vie, à l'aide d'expériences en laboratoires mais aussi en orbite terrestre.

Près de 110 molécules différentes ont été identifiées à ce jour dans les nuages denses de gaz et de poussières du milieu interstellaire (Ehrenfreund et Charnley, 2000).

Peut-on reproduire l'apparition de la vie ? Ici, NGC 1300, une galaxie spirale barrée. Photo prise par le télescope spatial Hubble (HST). © NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team STScI/AURA, DP

Parmi ces 110 molécules, 83 contiennent du carbone, dont :

Des molécules précurseurs qui conduisent généralement aux acides aminés.

Le milieu interstellaire contient une centaine de molécules. Certaines d'entre elles seraient précurseurs des acides aminés. © DR

Reproduire les conditions du milieu interstellaire en laboratoire

Pour vérifier que la synthèse d'acides aminés dans les conditions du milieu interstellaire est possible, un mélange de glaces d'eau, d'ammoniac, de méthanol, de monoxyde et de dioxyde de carbone a été irradié au laboratoire d'Astrophysique de Leyde, aux Pays-Bas, dans des conditions mimant celles du milieu interstellaire (vide poussé de 10-7 mbar, température de -261 °C).

Une fois ramenés à la température ambiante, les échantillons ont été analysés au centre de Biophysique moléculaire du CNRS, à Orléans. Nous y avons identifié 16 acides aminés dont 6 (glycine, alanine, valine, proline, serine, acide aspartique) font partie des 20 acides aminés protéiques (Munoz Caro et al., 2002).

Pour comprendre l'origine de l'excès énantiomérique de certains acides aminés trouvés dans certaines météorites carbonées, des films de D,L-leucine ont été exposés au rayonnement synchrotron polarisé du Lure, à Orsay. Un excès de 2,6 % de D-leucine a été mesuré dans l'échantillon, après une photodécomposition de 70 % (Meierhenrich et al., 2005).

Expérience de reproduction de la synthèse d'acides aminés dans le milieu interstellaire. © DR

Acides animés et météorites : l'expérience Biopan 1

On sait que les météorites dont la masse est supérieure à 100 grammes peuvent transporter les acides aminés. Cependant, l'apport en météorites (aujourd'hui de l'ordre de 100 tonnes par an) est très minoritaire par rapport à celui des micrométéorites.

Des expériences spatiales ont été menées en orbite terrestre pour vérifier à partir de quelle taille une micrométéorite devient un transporteur possible d'acides aminés. Dans l'expérience Biopan 1, six acides aminés L présents dans la météorite de Murchison ont été exposés aux conditions de l'espace pendant 15 jours en juin 1994, à bord de la capsule automatique russe Foton 8.

Expériences spatiales sur les acides aminés. © DR

Ils ont été exposés nus mais également enrobés dans une argile (la montmorillonite). Après récupération, les acides aminés ont été analysés à l'aide d'une technique qui permet de mesurer le taux de décomposition des acides aminés mais aussi le taux de racémisation, c'est-à-dire la proportion de forme gauche qui a été éventuellement transformée en forme droite au cours de l'exposition.

Les analyses effectuées après le vol révèlent des différences nettes de comportement se traduisant notamment par un déficit significatif des acides aminés acides (acide glutamique et acide aspartique) dans les échantillons exposés au rayonnement solaire. Aucun déficit n'est constaté lorsque les échantillons sont associés à des argiles.

Aucune racémisation n'a été observée. Le second vol de dix jours, en 1997, a confirmé les résultats du premier vol et a permis de montrer qu'au-dessous de 5 µm, l'argile n'offrait plus de protection totale contre le rayonnement solaire.

La station Mir a accueilli une expérience sur les acides aminés. © DR

Un troisième vol s'est déroulé en 1999 à bord de la station Mir. Pour cette mission, différentes protections minérales ont été utilisées, à différentes épaisseurs :

  • une argile ;
  • une poudre de basalte ;
  • une poudre de météorite.

Après trois mois en orbite terrestre, les acides aminés ont été détruits à hauteur de 50 % en l'absence de protection minérale. À épaisseur égale, c'est la poudre de météorite qui a présenté le meilleur pouvoir protecteur. La poudre météoritique protège efficacement à partir d'une épaisseur de 5 µm (Boillot et al., 2002). En d'autres termes, toute micrométéorite de taille supérieure à 5 µm représente un transporteur possible d'acides aminés dans l'espace.