La vie a-t-elle émergé d’ingrédients simples et de conditions physicochimiques cycliques dans des bassins comme le Grand Prismatic Spring, dans le parc de Yellowstone, aux États-Unis ?

1La question de l’origine de la vie sur Terre fascine. Certaines théories envisagent une arrivée de molécules organiques depuis l’espace, par des comètes par exemple ; selon les autres, de telles molécules seraient apparues spontanément sur Terre, au fil de mécanismes physicochimiques de plus en plus complexes donnant naissance aux briques élémentaires de la vie. Sous la direction de Thomas Carell, de l’université Louis-et-Maximilien, à Munich, en Allemagne, une équipe vient d’appuyer la seconde hypothèse : elle a montré que des précurseurs de l’ARN, une molécule support de l’information génétique, ont pu se former spontanément dans une « soupe primordiale ».

2Pour tester l’idée que la vie serait apparue sur Terre, on peut recréer des conditions physicochimiques (température, pression, pH, éléments présents…) proches de celles régnant sur Terre avant les plus anciennes traces de vie connues, qui remontent à environ 3,4 milliards d’années. On examine ensuite si ces conditions donnent spontanément naissance à des molécules organiques complexes, notamment des acides nucléiques tels que l’ADN ou l’ARN, susceptibles de stocker une information génétique.

3Ces dernières années, les chercheurs se sont focalisés sur l’ARN, car on s’est aperçu que dans les cellules, cet intermédiaire de traduction des gènes en protéines remplit aussi d’autres fonctions cruciales : nombre d’ARN régulent l’activité d’autres molécules, par exemple en les guidant vers une cible, en les séquestrant ou en catalysant des réactions. Des biochimistes ont alors imaginé un « monde à ARN » – un monde où l’ARN aurait assuré seul diverses fonctions biologiques. L’ADN, dont la réplication et la traduction nécessitent une machinerie complexe, serait apparu dans un deuxième temps. Afin de déterminer si un tel monde à ARN a été possible, Thomas Carell et ses collègues ont essayé de synthétiser de l’ARN en laboratoire dans des conditions imitant celles de la Terre avant l’apparition de la vie.

4Pour rappel, cette macromolécule est formée d’une suite de « bases azotées » de quatre types, notés A, C, G et U, dont l’enchaînement constitue l’information génétique. Or personne n’était parvenu à produire ces quatre bases en même temps. En 2016, l’équipe avait réussi à créer ensemble les bases A et G, et une autre avait produit les bases C et U, mais dans des conditions incompatibles.

5Cette fois, les chercheurs ont mis en évidence un mécanisme réactionnel produisant simultanément les quatre bases à partir d’ingrédients simples tels que l’eau, l’azote et le dioxyde de carbone, dans des conditions similaires à celles de la Terre il y a 4 milliards d’années. Ils ont créé deux mares contenant ces ingrédients et pouvant échanger des molécules solubles par des flux d’eau, et ont fait varier les conditions pour imiter le cycle des saisons, entre sec et humide, froid et chaud, acide et basique. C’est cette succession de phases qui a permis de concilier les deux synthèses auparavant incompatibles. Ces réactions sont si efficaces qu’en cristallisant durant des millénaires, les bases synthétisées auraient pu former d’épaisses couches gris-brun à la surface de la Terre…