Le ribose a peut-être contribué à préserver la chimie du bore essentielle à la vie

Un sucre découvert dans des météorites a peut-être joué un double rôle dans la chimie qui a précédé l’apparition de la vie sur Terre, selon un article de Nautilus consacré à une étude publiée dans Scientific Reports.

Cette étude porte sur le ribose, un sucre fragile qui entre dans la composition de l’ARN. L’ARN est important chez les organismes vivants, car il contribue à stocker et à utiliser l’information génétique, et de nombreux scientifiques pensent qu’il a joué un rôle dans les tout premiers stades de la vie. Le problème est que le ribose se décompose facilement, surtout lorsqu’il est chauffé, ce qui complique l’explication de la manière dont une quantité suffisante aurait pu survivre dans les environnements hostiles de la jeune Terre.

L’étude avance que le ribose aurait pu contribuer lui-même à résoudre ce problème. Lorsque le ribose interagit avec le borate, un composé contenant du bore, de l’oxygène et de l’hydrogène, le borate peut protéger le sucre de la dégradation chimique. Les nouveaux résultats suggèrent que la relation fonctionnait aussi dans l’autre sens : le ribose favorisait la dissolution des minéraux de borate, laissant davantage de bore dans l’eau environnante.

Un ingrédient fragile dans un ancien mélange chimique

Les scientifiques qui étudient les origines de la vie recréent souvent en laboratoire des réactions susceptibles de s’être produites sur la Terre primitive. Ces expériences peuvent révéler le comportement de substances chimiques individuelles, mais des ingrédients purifiés et des conditions soigneusement contrôlées ne rendent pas forcément compte des interactions complexes observées dans les milieux naturels.

Les chercheurs ont donc utilisé de véritables minéraux, notamment des croûtes de borate prélevées dans des sources chaudes de Puga, dans l’Himalaya indien. Le site contient suffisamment de bore pour que des dépôts de sel de borate craquent sous les pieds des visiteurs. Pourtant, même ces eaux exceptionnellement riches en bore ne contiennent qu’une petite fraction de la concentration utilisée dans certaines expériences de laboratoire.

Cette différence est importante, car les minéraux contenant du bore se dissolvent généralement mal. Une grande partie de l’élément est intégrée à des cristaux solides au lieu de rester dans l’eau, où elle pourrait participer à des réactions. Les expériences décrites par Nautilus ont montré que le ribose pouvait perturber la formation de ces grains solides et aider les minéraux de borate à se dissoudre. Ainsi, une plus grande quantité de bore reste disponible en solution, tandis que le borate dissous contribue à préserver le ribose.

Cela crée une possible boucle de rétroaction. Un composé minéral protège une molécule organique essentielle, et cette molécule aide à maintenir le composé minéral sous une forme chimiquement utile. Un tel processus aurait pu rendre les conditions plus favorables aux réactions de plus en plus complexes nécessaires avant l’apparition de la biologie.

Météorites, sources chaudes et Terre primitive

La Terre d’il y a environ quatre milliards d’années était très différente de la planète actuelle. Son atmosphère contenait peu d’oxygène, l’activité volcanique était plus intense, et sa surface comprenait des régions volcaniques peu peuplées ainsi que des océans riches en fer. Des météorites issues du jeune Système solaire s’abattaient aussi fréquemment sur les terres, apportant de l’eau et des composés contenant du carbone.

Nautilus rapporte qu’environ un million de tonnes de carbone auraient pu arriver chaque année durant cette période. La météorite de Murchison, tombée dans le Victoria en 1969, fournit un échantillon des matériaux qui ont pu atteindre la Terre. Des scientifiques y ont découvert du ribose et d’autres sucres, tandis que les personnes qui en ont recueilli des fragments après sa chute ont remarqué une forte odeur rappelant le kérosène, due à son contenu riche en carbone.

Une fois acheminés sur Terre, ces composés auraient pu s’accumuler dans des endroits où leur arrivée dépassait la vitesse à laquelle ils étaient détruits. Des lacs et des mares peu profonds, par exemple, auraient pu concentrer les matériaux à mesure que l’eau s’évaporait. De tels milieux ont peut-être fourni les mélanges chimiques dans lesquels les minéraux, l’eau et les composés organiques ont interagi pendant de longues périodes.

Les études sur l’origine de la vie se sont traditionnellement concentrées sur la manière dont les minéraux auraient pu contribuer à rendre la chimie organique plus complexe. Les nouveaux travaux renversent également la perspective, en se demandant comment les molécules organiques ont pu modifier les minéraux qui les entouraient.

La chimie avant la biologie

Si le ribose et des composés apparentés maintenaient davantage de bore dissous, ils auraient également pu influencer les minéraux qui se formaient à la surface de la Terre primitive. Le ribose était probablement rare, mais l’éthylène glycol et le glycérol peuvent eux aussi se lier au borate. Il reste à tester leurs effets sur les dépôts minéraux naturels.

Les chercheurs suggèrent que ces implications pourraient dépasser le seul bore. Les molécules contenant du carbone peuvent interagir avec des minéraux faisant intervenir des éléments plus abondants, notamment la silice et le calcium. Si tel est le cas, les mélanges chimiques apportés par les météorites ou produits sur Terre ont pu influencer la formation des roches et des dépôts minéraux avant l’existence des organismes vivants.

Les organismes modernes remodèlent visiblement la géologie en produisant des coquilles et des structures coralliennes par biominéralisation. L’étude soulève la possibilité que des composés carbonés non vivants aient commencé à influencer la formation des minéraux bien plus tôt, au cours de la transition de la géochimie vers la biologie.

On ignore encore si ces interactions ont modifié des paysages entiers. Mais leur étude pourrait rendre les modèles de laboratoire sur l’origine de la vie plus réalistes et aider les scientifiques à déterminer quels environnements sur d’autres mondes pourraient favoriser l’apparition de la vie.