L'argile est-elle à l'origine de la chiralité du vivant ?

La vermiculite est un minéralminéral naturel formé par l'hydratationhydratation de certains minéraux basaltiquesbasaltiques, et souvent associé dans la nature à l'amianteamiante. Elle possède une structure argileuse et les argiles de type vermiculite ont une structure de micas au sein desquels les ionsions K⁺ situés entre les feuillets ont été remplacés par des cationscations Mg²⁺ et Fe²⁺. La vermiculite vient d'être utilisée par Don Fraser, de l'Université d'Oxford et ses collègues de l'Université d'Innsbruck, pour tenter de percer les secrets de l'origine de la Vie. Les chercheurs ont en particulier découvert que de l'argileargile de ce type avaient des propriétés susceptibles de permettre de résoudre une des grandes énigmes des sciences du vivant, celle de la chiralité.

Depuis les expériences de Stanley Miller, influencé par les idées du grand biochimistebiochimiste russe Alexandre Oparine, on pense que la vie a pu apparaître naturellement sur TerreTerre à partir de processus abiotiquesabiotiques. L'un des premiers à suggérer le rôle important des argiles pour expliquer l'origine de la vie a été le grand cristallographe britannique John Desmond Bernal.

La prescience d'un génie ?

Le grand public le connaît au moins grâce aux projets de stations spatialesstations spatiales des années 1970, en particulier la sphère de Bernal. Mais on sait moins que la description de l'évolution des intelligencesintelligences extraterrestres à l'origine du monolithemonolithe noir du roman d'Arthur Clarke, 2001, l'Odyssée de l'espace est directement transposé d'un texte de Bernal.

Dans celui-ci, après une phase où l'esprit de l'Homme ne ferait progressivement plus qu'un avec des dispositifs biomécaniques adaptés à l'exploration de l'espace, l'intelligence et la conscience finiraient par être stockées sous forme de réseaux de lumièrelumière en interaction, comme des circuits neuronaux, mais dans la structure même de l'espace-tempsespace-temps topologiquement compliqué.

John Desmond Bernal a été le premier à déterminer la structure cristallographique du graphite. Il a été un des pionniers de l'application des rayons X pour l'étude des molécules biologiques. © W.Suschitzky-Nature

Bernal est donc considéré comme un esprit particulièrement créatif et il a influencé les pionniers de la biologie moléculairebiologie moléculaire. Il se trouve que l'on dispose depuis quelque temps de plusieurs expériences montrant que l'hypothèse de John Desmond Bernal sur l'apparition de la vie pourrait bien être exacte.

Un outil pour la synthèse de nouveaux médicaments ?

Par exemple, les travaux de James Ferris ont montré que des argiles peuvent agir comme catalyseurs lors de la formation de longues chaînes d'ARN, qui, avec les protéinesprotéines et l'ADNADN, sont des composés essentiels à la vie. On peut citer aussi ceux du prix Nobel Jack Szostak sur la capacité des argiles à produire les acides grasacides gras formant la membrane des cellules vivantes.

Don Fraser a quant à lui conduit des expériences sur des gelsgels contenant de la vermiculite et ses effets sur des acides aminésacides aminés, la D-histidine et la L-histidine. L'histidinehistidine est l'un des acides aminés composant les protéines. D'autres acides aminés, comme l'alaninealanine et la lysinelysine, ont été considérés. Avec ses collègues, Fraser a montré que se produisait un enrichissement des solutions en forme D ou L. L'argile a donc le pouvoir de faire une distinction entre les moléculesmolécules chirales et d'en adsorber un type aux dépens de l'autre.

Si l'hypothèse de l'apparition de l'ARNARN à la surface de l'argile dans la petite mare chaude de DarwinDarwin est correcte, alors il est peut-être possible d'expliquer simultanément pourquoi la vie a démarré sous une forme chirale.

Plus généralement, selon les mots mêmes de Fraser : « À long terme, ce travail pourrait avoir des applications importantes, non seulement pour notre compréhension de l'origine de la vie, mais aussi en médecine, par exemple avec la conception des surfaces minérales aidant à la production de médicaments chiraux, d'un grand avantage pour l'industrie pharmaceutique ».