Crédit d'image: University of Arizona
Des scientifiques de l'Université d'Arizona ont découvert que les météorites, en particulier les météorites de fer, peuvent avoir été essentielles à l'évolution de la vie sur Terre.
Leurs recherches montrent que les météorites auraient facilement pu fournir plus de phosphore que ce qui se produit naturellement sur Terre - suffisamment de phosphore pour donner naissance à des biomolécules qui se sont finalement assemblées en organismes vivants et reproducteurs.
Le phosphore est au cœur de la vie. Il forme l'épine dorsale de l'ADN et de l'ARN car il relie les bases génétiques de ces molécules en longues chaînes. Il est vital pour le métabolisme car il est lié au carburant fondamental de la vie, l’adénosine triphosphate (ATP), l’énergie qui stimule la croissance et le mouvement. Et le phosphore fait partie de l'architecture vivante? ce sont les phospholipides qui composent les parois cellulaires et les os des vertébrés.
"En termes de masse, le phosphore est le cinquième élément biologique le plus important, après le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote", a déclaré Matthew A. Pasek, doctorant au département des sciences planétaires de l'UA et au laboratoire lunaire et planétaire.
Mais où la vie terrestre a obtenu son phosphore a été un mystère, at-il ajouté.
Le phosphore est beaucoup plus rare dans la nature que l'hydrogène, l'oxygène, le carbone et l'azote.
Pasek cite des études récentes qui montrent qu'il y a environ un atome de phosphore pour 2,8 millions d'atomes d'hydrogène dans le cosmos, tous les 49 millions d'atomes d'hydrogène dans les océans et tous les 203 atomes d'hydrogène dans les bactéries. De même, il y a un seul atome de phosphore pour 1 400 atomes d'oxygène dans le cosmos, tous les 25 millions d'atomes d'oxygène dans les océans et 72 atomes d'oxygène dans les bactéries. Les nombres d'atomes de carbone et d'atomes d'azote, respectivement, par seul atome de phosphore sont de 680 et 230 dans le cosmos, 974 et 633 dans les océans, et 116 et 15 dans les bactéries.
"Parce que le phosphore est beaucoup plus rare dans l'environnement que dans la vie, comprendre le comportement du phosphore sur la Terre primitive donne des indices sur l'origine de la vie", a déclaré Pasek.
La forme terrestre la plus courante de l'élément est un minéral appelé apatite. Lorsqu'elle est mélangée à de l'eau, l'apatite ne libère que de très petites quantités de phosphate. Les scientifiques ont essayé de chauffer l'apatite à des températures élevées, en la combinant avec divers composés étranges et superénergétiques, même en expérimentant avec des composés du phosphore inconnus sur Terre. Cette recherche n'a pas expliqué d'où vient le phosphore de la vie, a noté Pasek.
Pasek a commencé à travailler avec Dante Lauretta, professeur adjoint aux sciences planétaires de l'UA, sur l'idée que les météorites sont la source du phosphore vivant de la Terre. Le travail a été inspiré par les expériences antérieures de Lauretta qui montraient que le phosphore se concentrait sur les surfaces métalliques qui se corrodaient au début du système solaire.
"Ce mécanisme naturel de concentration de phosphore en présence d'un catalyseur organique connu (comme le métal à base de fer) m'a fait penser que la corrosion aqueuse des minéraux météoritiques pourrait conduire à la formation d'importantes biomolécules phosphoreuses", a déclaré Lauretta.
"Les météorites ont plusieurs minéraux différents qui contiennent du phosphore", a déclaré Pasek. "Le plus important, avec lequel nous avons travaillé le plus récemment, est le phosphure de fer-nickel, connu sous le nom de schreibersite."
La schreibersite est un composé métallique extrêmement rare sur Terre. Mais il est omniprésent dans les météorites, en particulier les météorites de fer, qui sont parsemées de grains de schreibersite ou parsemées de veines de schreibersite de couleur rose.
En avril dernier, Pasek, Virginia Smith, étudiant de premier cycle de l'UA, et Lauretta ont mélangé de la schriebersite avec de l'eau fraîche, déionisée à température ambiante. Ils ont ensuite analysé le mélange liquide par RMN, résonance magnétique nucléaire.
"Nous avons vu toute une série de différents composés du phosphore se former", a déclaré Pasek. "L'une des plus intéressantes que nous avons trouvées était le P2-O7 (deux atomes de phorphore avec sept atomes d'oxygène), l'une des formes de phosphate les plus utiles sur le plan biochimique, semblable à ce que l'on trouve dans l'ATP."
Des expériences précédentes ont formé P2-07, mais à haute température ou dans d'autres conditions extrêmes, non pas simplement en dissolvant un minéral dans de l'eau à température ambiante, a déclaré Pasek.
"Cela nous permet de contraindre quelque peu les origines de la vie", a-t-il déclaré. «Si vous voulez avoir une vie à base de phosphate, cela aurait probablement dû se produire près d'une région d'eau douce où une météorite était récemment tombée. On peut aller si loin, peut-être, pour dire que c'était une météorite de fer. Les météorites de fer ont environ 10 à 100 fois plus de schreibersite que les autres météorites.
«Je pense que les météorites ont été essentielles à l'évolution de la vie à cause de certains minéraux, en particulier le composé P2-07, qui est utilisé dans l'ATP, dans la photosynthèse, dans la formation de nouvelles liaisons phosphate avec les matières organiques (composés contenant du carbone), et dans une variété d'autres processus biochimiques », a déclaré Pasek.
"Je pense que l'un des aspects les plus passionnants de cette découverte est le fait que les météorites de fer se forment par le processus de différenciation planétésimale", a déclaré Lauretta. Autrement dit, les éléments constitutifs des planètes, appelés planestesmals, forment à la fois un noyau métallique et un manteau de silicate. Les météorites de fer représentent le noyau métallique et d'autres types de météorites, appelées achondrites, représentent le manteau.
"Personne n'a jamais réalisé qu'une telle étape critique de l'évolution planétaire pouvait être couplée à l'origine de la vie", a-t-il ajouté. «Ce résultat limite l'endroit où, dans notre système solaire et dans d'autres, la vie pourrait naître. Il nécessite une ceinture d'astéroïdes où les planétésimaux peuvent atteindre une taille critique? environ 500 kilomètres de diamètre? et un mécanisme pour perturber ces corps et les livrer au système solaire intérieur. »
Jupiter conduit la livraison de planétésimaux à notre système solaire intérieur, a déclaré Lauretta, limitant ainsi les chances que les planètes et les lunes du système solaire extérieur soient alimentées par les formes réactives du phosphore utilisées par les biomolécules essentielles à la vie terrestre.
Les systèmes solaires dépourvus d'un objet de la taille de Jupiter qui peuvent perturber les astéroïdes riches en minéraux vers les planètes terrestres ont également de faibles perspectives de développement de la vie, a ajouté Lauretta.
Pasek parle de la recherche aujourd'hui (24 août) lors de la 228e réunion nationale de l'American Chemical Society à Philadelphie. Le travail est financé par le programme de la NASA, Astrobiologie: exobiologie et biologie évolutive.
Source d'origine: communiqué de presse UA
