<h2><span style="font-size: 18pt;"><a href="https://commentwiki.fr/">Comment</a> la vie est apparue sur terre ? 2021</span></h2>
<figure id="attachment_2813" aria-describedby="caption-attachment-2813" style="width: 775px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-2813" title="Comment la vie est apparue sur terre ? 2021" src="https://commentwiki.fr/wp-content/uploads/2021/06/Vaccination-2020-08-11-RM-661192_0.jpg" alt="Comment la vie est apparue sur terre ? 2021" width="775" height="444" /><figcaption id="caption-attachment-2813" class="wp-caption-text">Comment la vie est apparue sur terre ? 2021</figcaption></figure>
<p><span style="font-size: 14pt;"><em>La vie est née sur Terre il y a environ quatre milliards d’années, soit peu de temps après la formation de notre planète, il y a 4,54 milliards d’années.</em></span></p>

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<p><span style="font-size: 14pt;"><em>Si le passage des macromolécules complexes aux plus simples des cellules est encore mal compris, leur origine pose beaucoup moins de problèmes. </em></span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;"><em>Leurs constituants de base sont en effet naturellement synthétisés à la surface des grains de poussières qui ont donné comètes et météorites et dans la croute superficielle de la Terre (la lithosphère), là où de l’eau chaude est en contact avec des silicates riches en fer. </em></span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;"><em>Or de nombreuses météorites et comètes sont tombées sur terre jusque vers -4 milliards d’années, et des minéraux riches en silice (silicates) et en fer abondaient à, et sous, la surface de la Terre.</em></span></p>
<h2><span id="1_Lrsquoorigine_de_la_vie_une_histoire_de_cellule">1. L’origine de la vie : une histoire de cellule</span></h2>
<p><span style="font-size: 14pt;">Jusqu’au milieu du 19<sup>e</sup> siècle, l’origine de la vie ne posait pas (trop) de problèmes : la vie était l’œuvre d’un Créateur. Pour les athées ou les croyants critiques, la théorie de la génération spontanée résolvait le problème : la vie (au moins les organismes simples) apparaissait spontanément à partir de substances minérales quand le milieu s’y prêtait. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Quand, dans les années 1860, Pasteur démontra que cette apparition spontanée d’organismes vivants n’avait pas lieu dans les conditions naturelles et les durées compatibles avec les expériences de laboratoire, le problème devint crucial. Cent cinquante ans plus tard, comment résumer le problème ?</span></p>
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</script></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">La vie, c’est avant tout une histoire de <strong>cellule</strong>. Pour faire une cellule, c’est « conceptuellement » assez facile. Cela nécessite 3 étapes que l’on peut décrire en remontant dans le temps. L’étape la plus récente correspond à la formation de la cellule elle-même. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Il faut pour cela des <strong>macromolécules organiques</strong> complexes, des polymères comme les <strong>protéines</strong>, les <strong>acides nucléiques</strong>…, si possible douées de propriétés d’<span id="tooltipck162292631488955" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">autoréplication</span> et de <span id="tooltipck162292631489053" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">propriétés catalytiques</span>. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Il faut aussi que ces macromolécules, présentes en solution ou en suspension dans de l’eau, se regroupent, créent des <strong>membranes</strong> plus ou moins perméables, s’associent en entités isolant un milieu intérieur d’un milieu extérieur. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Avant cette 3<sup>e </sup>étape, il en faut une 2<sup>e</sup>, qui correspond à la fabrication de ces macromolécules par <strong>polymérisation</strong> de molécules carbonées plus simples mais déjà assez complexes comme des <strong>acides aminés</strong>, des <strong>bases azotées</strong>, des <strong>sucres</strong> simples… Et avant cette 2<sup>e</sup> étape, il en faut une 1<sup>re </sup>c’est-à-dire fabriquer ces molécules déjà complexes qui se polymériseront.</span></p>
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<p><span style="font-size: 14pt;">Cette première étape dans l’histoire de la vie, la plus ancienne, consiste donc à synthétiser acides aminés, bases azotées… à partir de molécules simples et omniprésentes (dioxyde de carbone, CO<sub>2 </sub>; eau, H<sub>2</sub>O ; ammoniac, NH<sub>3 </sub>; cyanure d’hydrogène, CNH …) contenant les principaux éléments constitutifs de la vie : carbone (C), hydrogène (H), oxygène (O) et azote (N).</span></p>
<h2><span id="2_Les_temoins_fossiles_de_la_vie_primitive_sur_Terre">2. Les témoins fossiles de la vie primitive sur Terre</span></h2>
<p><span style="font-size: 14pt;">Y a t-il des témoins de l’origine de la vie ? Pour savoir où en chercher, il faut d’abord essayer d’identifier le milieu, les conditions et l’époque dans lesquelles ces trois étapes ont eu lieu. Les plus vieilles traces morphologiques de vie formant consensus en 2016 datent de -3,5 milliards d’années.</span></p>
<figure id="attachment_2814" aria-describedby="caption-attachment-2814" style="width: 770px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-2814" title="Comment la vie est apparue sur terre ? 2021" src="https://commentwiki.fr/wp-content/uploads/2021/06/11420157-5.jpg" alt="Comment la vie est apparue sur terre ? 2021" width="770" height="395" /><figcaption id="caption-attachment-2814" class="wp-caption-text">Comment la vie est apparue sur terre ? 2021</figcaption></figure>
<p><span style="font-size: 14pt;">Ce sont des traces indirectes que l’on trouve dans des <a href="https://www.universalis.fr/encyclopedie/roches-classification-roches-sedimentaires/"><strong>roches sédimentaires</strong></a> australiennes ou sud-africaines montrant l’existence de <span id="tooltipck162292631489069" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">voiles bactériens </span><a href="https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/lorigine-de-la-vie/#_ftn1" name="_ftnref1"></a> et de <span id="tooltipck162292631489088" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">stromatolithes</span><a href="https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/lorigine-de-la-vie/#_ftn2" name="_ftnref2"> </a>de morphologie assez semblables à leurs équivalents actuels (Figure 1) (lire La biosphère, un acteur géologique majeur). Des restes de cellules bactériennes sont également identifiables, mais leur origine fait encore l’objet de débats. Dans ces roches sédimentaires, il y a aussi de la matière organique, enrichie en <sup>12</sup>C, l’<span id="tooltipck162292631489103" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">isotope</span> léger (et majoritaire) du carbone. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Or, la synthèse de molécules organiques par des processus enzymatiques (comme le <strong>cycle de Benson et Calvin</strong>) enrichit la matière organique en <sup>12</sup>C dans les mêmes proportions que ce que l’on trouve dans ces vieux rochés. On ne connait pas d’indice morphologique plus ancien que 3,5 milliards d’années. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Mais on connait des <span id="tooltipck162292631489113" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">roches métamorphiques</span> montrant un enrichissement en <sup>12</sup>C. On en connait beaucoup au Groenland où elles datent de -3,8 milliards d’années. Les plus vie illes roches (en fait des minéraux) présentant de telles anomalies en <sup>12</sup>C ont été trouvées en Australie ; elles datent de -4,1 milliards d’années, suggérant qu’une biosphère existait déjà à cette époque. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Elle serait donc apparue sur Terre à une époque où l’atmosphère et l’océan étaient dépourvus de <strong>dioxygène</strong> (O<sub>2</sub>), où la Terre était encore bombardée d’innombrables comètes et météorites, où le <strong>volcanisme</strong> était plus abondant qu’actuellement … C’est dans un tel contexte qu’ont dû avoir lieu les 3 étapes principales qui sont à l’origine de tout.</span></p>
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<h2><span id="3_Les_trois_etapes_de_lrsquoorigine_de_la_vie">3. Les trois étapes de l’origine de la vie</span></h2>
<h3><span id="31_Former_une_cellule_a_partir_de_macromolecules_organiques">3.1. Former une cellule à partir de macromolécules organiques…</span></h3>
<p><span style="font-size: 14pt;">Le géologue n’est pas le mieux armé pour comprendre la 3<sup>e</sup> étape : faire des cellules à partir de polymères et autres macromolécules organiques.</span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;"> Cette étape n’a laissé aucune trace fossile. Il ne peut que se rapporter au travail des chimistes et des biochimistes, qui sont loin d’avoir abouti en 2016. Depuis le début du 20<sup>e</sup> siècle, des expériences (et plus récemment des modélisations) indiquent des pistes et suggèrent ce qui a pu se passer : regroupement des polymères en films, transformation des films en globules, existence d’<span id="tooltipck162292631489124" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">ARN</span> ayant à la fois des propriétés catalytiques, la capacité d’effectuer des <span id="tooltipck162292631489134" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">réactions d’oxydoréduction</span> et celle de transmettre de l’information nécessaire à leur réplication…</span></p>
<h3><span id="32_Fabriquer_des_macromolecules_organiques_par_polymerisation">3.2. Fabriquer des macromolécules organiques par polymérisation</span></h3>
<p><span style="font-size: 14pt;">Le géologue est beaucoup plus concerné par la 2<sup>e</sup> étape de l’origine de la vie : fabriquer ces macromolécules par polymérisation de monomères organiques plus simples que sont les acides aminés, les bases azotées… </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">En effet, cette polymérisation est grandement facilitée par des catalyseurs, et la géologie fournit de tels catalyseurs : ce sont les sulfures comme la <strong>pyrite</strong> (FeS<sub>2</sub>) et les <span id="tooltipck162292631489144" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1"><strong>phyllosilicates</strong></span><a href="https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/lorigine-de-la-vie/#_ftn3" name="_ftnref3"></a>, dont les principaux sont les <strong>argiles</strong> et les <strong>serpentines</strong>. La surface de ces minéraux a en effet la propriété d’adsorber des monomères comme les acides aminés, de les concentrer et de grandement favoriser leur polymérisation. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Or les sulfures sont fréquents dans les régions volcaniques, et argiles et serpentines sont abondantes dès que de l’eau est en contact avec des roches silicatées, en particulier les <span id="tooltipck162292631489153" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">basaltes</span> et les <span id="tooltipck162292631489161" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">péridotites</span>, roches constituant la <span id="tooltipck162292631489170" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">lithosphère</span> océanique. Si donc on a un milieu aqueux « riche » en molécules de type acide aminé et autres molécules organiques (on parle parfois de « <strong>soupe primitive</strong> »), en phyllosilicates et/ou en sulfures, ces étapes 2 et 3 peuvent alors « spontanément » donner naissance à des <span id="tooltipck162292631489182" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1"><strong>proto-cellules</strong></span> qui devi endront les premiers organismes vivants.</span></p>
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<h3><span id="33_Fabriquer_les_molecules_de_la_vie">3.3. Fabriquer les « molécules de la vie »</span></h3>
<p><span style="font-size: 14pt;">Quelle(s) a (ont) été la (les) source(s) des acides aminés, bases azotées et autres <span id="tooltipck162292631489191" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">monomères</span> (que l’on appelle parfois « briques élémentaires de la vi e »), première étape indispensable à l’origine des polymères complexes que sont protéines, acides nucléiques et autres macromolécules ? Les scientifiques étudiant Terre et système solaire proposent trois mécanismes à l’origine de cette première étape, trois origines non incompatibles.</span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;"><strong>L’origine atmosphérique. </strong>La première origine (chronologiquement parlant) fut proposée en 1953 : ce sont les célèbres expériences de Miller. On pensait à l’époque que l’atmosphère de la Terre vers -4 milliards d’années était majoritairement constituée de méthane (CH<sub>4</sub>), d’ammoniac (NH<sub>3</sub>), de dihydrogène (H<sub>2</sub>) et d’eau (H<sub>2</sub>O). </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Un apport d’énergie externe (décharge électrique, photons UV…) suffit pour générer des molécules plus complexes, comme les <strong>acides aminés.</strong></span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Mais on pense maintenant que l’atmosphère primitive de la Terre ne comprenait pas de H<sub>2</sub>, et que son carbone était principalement sous forme de CO<sub>2</sub> et non pas de CH<sub>4</sub>. Avec une telle atmosphère, les synthèses ne sont pas les mêmes, et décharges et UV forment presque exclusivement des composés trop oxydés.</span></p>
<figure id="attachment_2815" aria-describedby="caption-attachment-2815" style="width: 765px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-2815" title="Comment la vie est apparue sur terre ? 2021" src="https://commentwiki.fr/wp-content/uploads/2021/06/10867734-4.jpg" alt="Comment la vie est apparue sur terre ? 2021" width="765" height="411" /><figcaption id="caption-attachment-2815" class="wp-caption-text">Comment la vie est apparue sur terre ? 2021</figcaption></figure>
<p><span style="font-size: 14pt;">Les expériences de Miller ne concerneraient donc pas la Terre. Il est cependant loin d’être exclu que dans des sites particuliers, dans une atmosphère riche en composés volcaniques par exemple, de telles synthèses soient possibles. Les recherches continuent.</span></p>
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<p><span style="font-size: 14pt;"><strong>L’origine extraterrestre. </strong>Comètes et météorites constituent la deuxième source possible de l’origine des molécules de la vie. On sait depuis 1864 avec la chute de la météorite d’Orgueil (Tarn et Garonne) que certaines météorites (les <span id="tooltipck162292631489201" class="tooltipck" data-position="right" data-done="1">chondrites carbonées</span>) contiennent ces fameuses « <strong>briques élémentaires de la vie</strong> ». </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">On a prouvé dès les années 1960 que ces molécules organiques étaient intrinsèques à la météorite et ne provenaient pas d’une pollution terrestre, contrairement ce qu’on évoquait (voire invoquait) dès la chute de la météorite d’Orgueil. Une tonne de cette classe de météorite contient 60 grammes d’acides aminés, soit la masse d’un œuf de poule, et 1,3 grammes de bases azotées.</span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Des molécules organiques simples sont détectables (par des analyses spectrales) dans la queue des comètes. Les analyses <em>in situ</em> faites par la sonde <em>Giotto</em> (1986) et par la mission <em>Rosetta-Philae</em> (2014-2016) ont confirmé la présence de molécules organiques dans les comètes. Quel dommage que l’atterrisseur <em>Philae</em> n’aie pas pu mener à bien ses analyses du sol de la comète 67P-CG (dite <em>Tchourioumov-Guerassimenko</em> ou plus simplement Tchouri). </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Mais rien qu’en analysant les composés volatils s’échappant de ce sol, <em>Philae</em> a identifié 16 molécules carbonées dont certaines sont des précurseurs de la synthèse d’acides aminés. Et un des grains cométaires ramenés sur Terre en 2006 par la sonde américaine <em>Stardust</em> contenait de la glycine, le plus simple des acides aminés. De la glycine a d’ailleurs d’être détectée dans la queue de la comète Tchouri grâce à l’instrument <em>Rosina</em>, installé sur la sonde <em>Rosetta</em>.</span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Quand des météorites ou des fragments et poussières cométaires arrivent sur Terre, la majorité est brulée par la traversée de l’atmosphère ; cependant, une partie non négligeable arrive intacte à la surface. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">En se basant sur le flux actuel de météorites et sur celui du passé (déduit des études lunaires), et en fonction de la teneur de ces objets en carbone organique, on a pu estimer à 10<sup>15 </sup>à 10<sup>16</sup> kg la masse de molécules organiques arrivées sur Terre sans être détruites entre -4,5 et -4 milliards d’années. Ces molécules organiques extraterrestres dateraient pour une bonne part de l’origine du système solaire.</span></p>
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<p><span style="font-size: 14pt;">Les poussières externes de la nébuleuse pré-solaire (celles qui se sont rassemblées pour devenir des comètes et des chondrites carbonées) devaient être riches en glaces d‘H<sub>2</sub>O et autres petites molécules (CO, CO<sub>2</sub>, CH<sub>4</sub>, NH<sub>3</sub>, CH<sub>3</sub>O …). Et quand on irradie un tel mélange de glaces avec des photons UV ou des rayons cosmiques, des molécules plus complexes se forment, dont nos fameuses briques élémentaires.</span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;"><strong>L’origine géologique. </strong>Le fond des océans et/ou le sous-sol des continents constituent la 3<sup>e</sup> source possible de l’origine de la vie sous forme de molécules organiques. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">On sait faire des molécules organiques avec de l’H<sub>2</sub> et du CO<sub>2 </sub>à haute ou moyenne température en présence de catalyseurs adéquats : CO<sub>2</sub> + 4 H<sub>2 </sub>→ CH<sub>4 </sub>(et autres molécules plus complexes) + 2 H<sub>2</sub>O (réaction de type <em>Fischer-Tropsch</em>). En présence d’NH<sub>3</sub> (ammoniac) ou d’HCN (cyanure d’hydrogène), il peut y avoir synthèses d’acides aminés et de bases azotées (réaction de type <em>Strecker</em>).</span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;"> Or quand de l’eau pas trop froide (T ≥ 80°C) est au contact de silicates contenant du fer sous le forme Fe<sup>2+</sup> (olivine, pyroxène …) il se produit une réaction dont le type peut être résumé par l’équation suivante :</span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Olivine + H<sub>2</sub>O → serpentine + brucite + magnétite + H<sub>2</sub></span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Il peut donc y avoir synthèse d’H<sub>2</sub> dès que de l’eau (eau de mer, eau souterraine …) est en contact avec des roches chaudes riches en olivine comme les péridotites (Figure 3). Cette réaction produit de la magnétite (Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>) et de la serpentine. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Or il se trouve que la magnétite est un catalyseur favorisant les réactions de type Ficher-Tropsch. De plus la brucite (Mg[OH]<sub>2</sub>) entretient un milieu basique favorisant les réactions de type Strecker. Et il se trouve que la serpentine est un très bon catalyseur pour la polymérisation des monomères organiques.</span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Ces sites où de l’eau est en contact avec des olivines chaudes avaient donc « tout ce qu’il faut » pour que soit apparue la vie: des monomères types acides aminés, et un catalyseur pour les polymériser. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Les deux autres mécanismes proposés (monomères apportés par des météorites ou comètes, ou synthétisés dans l’atmosphère puis tombés sur le sol) nécessitent une autre condition : qu’ils soient arrivés dans une zone géographique riche en phyllosilicates. Mais les phyllosilicates ne manquent pas.</span></p>
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<h2><span id="4_Conclusion_et_perspectives_de_lrsquoorigine_de_la_vie">4. Conclusion et perspectives de l’origine de la vie</span></h2>
<p><span style="font-size: 14pt;">Tout ce qui précède suggère fortement que l’origine de la vi e est un phénomène spontané « assez facile » à se réaliser car ne nécessitant aucune condition exceptionnelle ; la « rapidité » avec laquelle la vie est apparue sur Terre renforce cette impression. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Les termes « facile » et « rapide » doivent évidemment être compris au sens géologique. « Rapide », cela signifie que la vi e a mis moins de 400 millions d’années pour apparaitre, soit moins de 8 % de l’histoire de la Terre. Et « facile » doit être compris au sens où l’on dit qu’un puzzle est « facile » quand il se fait « vite ». </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Tout cela suggère aussi que la vie a pu apparaître partout où il y avait de l’eau liquide, des arrivées de météorites et de comètes et/ou de l’eau en contact avec de l’olivine ou des pyroxènes. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">De tels sites ne manquent pas dans le système solaire, avec en particulier Mars, Europe (satellite de Jupiter), Encelade (satellite de Saturne), sans compter d’innombrables planètes extra-solaires.</span></p>
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<p><span style="font-size: 14pt;">Les recherches à venir diront ce qu’il en est ! Pour ce qui est de Mars, Europe et Encelade, il « n’y a qu’à » aller voir sur place, car elles sont accessibles depuis la Terre à l’aide de sondes spatiales. Pour les planètes extra-solaires, impossibles à étudier <em>in situ</em> dans un avenir prévisible, il faudra se contenter d’études spectrales de leur atmosphère et de leur surface. </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Une des pistes les plus faciles à explorer, bien qu’encore hors de notre portée instrumentale en 2016, ce sera de chercher dans l’atmosphère d’une exo-planète la coexistence de raies spectrales de composés fortement oxydant (comme l’O<sub>2</sub>) et fortement réducteur (comme CH<sub>4</sub>). </span></p>
<p><span style="font-size: 14pt;">Cette coexistence prouvera(it) qu’il existe un fort déséquilibre chimique dans cette atmosphère. Or la vi e est une formidable source de déséquilibre chimique !</span></p>

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