L’apparition de la vie sur Terre : La grande question

J’ai été vraiment impressionné par les divers voyages de sondes interplanétaires visant à explorer cet espace très restreint, somme toute, qui entoure le Soleil. Le petit instrument qui a atteint – quelle prouesse technologique car il fallait qu’il soit encore capable d’envoyer des signaux – les confins de ce que les astronomes appellent la ceinture de Kuiper, n’est en réalité qu’un épiphénomène. Bien au delà en effet existe, les astronomes le suspectent, une zone entourant le Soleil et se déplaçant avec lui dans l’espace intersidéral appelé le nuage de Oort où se trouveraient encore plus de cailloux que dans cette ceinture de Kuiper dans laquelle l’ancienne planète Pluton a été relégué au rang de simple gros astéroïde. Il y a eu aussi la sonde « Rozetta » qui n’a pas vraiment apporté de nouvelles informations. Tous ces objets gravitant autour du Soleil sont des cailloux agglomérés avec des poussières et parfois de l’eau et ils voguent dans l’espace entourant le Soleil depuis 4,568 milliards d’années, l’âge officiel du système solaire.

Comme les astronomes considèrent que l’âge de l’univers est de près de 14 milliards d’années que s’est-il donc passé à notre niveau régional, si on peut parler ainsi, durant les 9,5 milliards d’années précédant l’apparition du Soleil ?

Notre Soleil, notre astre de vie, est complètement isolé dans l’espace puisqu’il faut à la lumière émise par l’étoile la plus proche, Proxima Centauri, 4 ans pour nous atteindre, en d’autres termes le Soleil est totalement seul dans le vide galactique. Or il est entouré de cailloux de tailles diverses et de planètes dont la grande majorité est constituée de gaz, Jupiter, Uranus, Saturne et Neptune, les autres, insignifiantes de par leur taille étant de vulgaires petits agglomérats ronds – c’est le résultat de la loi de la gravitation – dont la Terre.

D’où provient donc toute cette matière qui contient les 92 éléments du tableau périodique des éléments bien connu ? La seule explication qu’ont trouvé les astrophysiciens est que le Soleil est un reste de l’explosion d’une étoile plus grosse, ils disent « une nova », qui aurait eu lieu par le passé et en 9,5 milliards d’années précédant cette explosion il s’en est passé des choses ! Il est difficile d’imaginer que ces rochers trouvés dans la ceinture d’astéroïdes au delà de l’orbite de Mars et ceux de la ceinture de Kuiper proviennent directement de l’étoile, ancêtre du Soleil, qui explosa. N’importe quel enfant de dix ans pourrait imaginer que cette matière solide provient des restes de planètes rocheuses, on dit telluriques, et ressemblant par exemple à la Terre ou à Mars soufflées lors de cette explosion cataclysmique. Toute cette matière se serait alors en partie à nouveau agglomérée pour former de nouvelles planètes. Et si avant l’explosion de l’ancêtre du Soleil il y avait eu une planète habitable où la vie était apparue alors la vie sur Terre telle que nous la connaissons ne serait qu’un « reste » de cette vie qui aurait existé bien avant que le Soleil et son système planétaire ne se reforme.

Cette divagation toute personnelle exclut que l’Univers soit issu d’un « big-bang » primordial. Je ne crois pas trop à cette théorie depuis que j’ai questionné cet astrophysicien rencontré lors d’un colloque pluridisciplinaire dans la région lyonnaise il y a près de 50 ans. Quand je lui ai demandé où se trouvaient aujourd’hui les galaxies dont la lumière, pour nous parvenir a voyagé dans l’espace pendant 12 milliards d’années il n’a pas su me répondre. J’en avais conclu qu’il ne croyait pas lui-même à cette théorie du big-bang qui stipule que l’Univers est en expansion depuis un point « zéro ».

Cette étoile ancêtre du Soleil devait donc exister depuis longtemps pour qu’elle arrive en fin de vie et explose. Un jour aussi le Soleil arrivera en fin de vie et il se transformera en étoile sombre et froide, alors il contribuera à sa manière à la matière noire invisible qui constitue la majorité de la masse de l’Univers. Un beau sujet de réflexion même si j’ai écrit de grosses bêtises car je ne suis nullement un astrophysicien …

Suite dans un prochain billet où il sera question d’une autre hypothèse d’apparition de la vie sur la Terre.

Sommes-nous tous des extraterrestres ? Peut-être …

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Il s’agit d’une réflexion vers laquelle je suis souvent revenu personnellement depuis ces longues conversation inoubliables avec Francis Crick (Prix Nobel de Médecine 1962) qui pensait que la panspermie (voir note en fin de billet) devait être une hypothèse à ne pas écarter dans le cadre d’une approche globale de la biologie avec pour principale préoccupation l’explication de l’apparition de la vie. En effet, si on observe non pas l’Univers mais simplement notre petite planète bleue, la seule explication plausible à la présence d’éléments chimiques « lourds » comme le silicium ou encore le fer et jusqu’à l’uranium sur la Terre est que le système solaire est le résultat de l’explosion d’une super-nova c’est-à-dire une étoile qui existait avant le Soleil et dont ce dernier n’est qu’un vestige entouré de matière disparate constituée de quelques concrétions significatives comme les planètes et d’une nuée de « poussières » constituant la ceinture de Kuiper et le nuage de Oort qui s’étend jusqu’à presque la moitié de la distance séparant le Soleil de son plus proche voisin, Alpha du Centaure.

Puisque l’Univers date de 13 milliards d’années selon la théorie du Big-Bang et que le système solaire ne date « que » de 5 milliards d’années environ, en 8 milliards d’années il a pu se passer bien des choses autour de l’étoile qui finit par exploser en emportant tout sur le passage de l’onde de choc provoquée par cette explosion et en donnant naissance au système solaire. En écrivant ce texte, je suis assis sur un balcon orienté plein sud et je vois Sirius, la deuxième étoile la plus proche du Soleil après Alpha du Centaure, s’élever lentement à l’est. Entre ces trois étoiles, le vide, rien que le vide et un intense trafic de particules venues de nulle part et allant également nulle part.

Rien ne permet d’exclure que l’étoile qui donna naissance au système solaire en explosant n’ait pas aussi été entourée d’une ou plusieurs planètes favorables à l’apparition de la vie, en 8 milliards d’années il s’est en effet passé beaucoup de choses, je le répète, et comme la vie telle que nous la connaissons sur notre planète Terre repose sur un pilier incontournable, à notre échelle et selon nos observations, la présence d’acides nucléique, ADN ou ARN, le support génétique de la vie, comment ne pas exclure sinon prouver que l’ADN de formes de vie précédant la vie sur la Terre depuis plusieurs milliards d’années ait pu être capable d’ensemencer notre planète pour qu’une nouvelle vie y apparaisse ? Parce qu’après tout quand cette étoile explosa et volatilisa ses planètes éventuellement porteuses de vie, rien ne prouve que des fragments de ces dernières n’aient pas été soufflés par l’explosion en emportant avec eux des traces de vie.

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Cette hypothèse de la panspermie n’est pas du tout invraisemblable. Cependant l’ADN n’est pas une molécule très résistante aux conditions extrêmes de températures et de radiations mais on peut imaginer que la vie sur Terre ait « réapparu » en un peu plus d’un milliard d’années à partir de fragments d’ADN ayant échappé à l’anéantissement et se retrouvant sur la Terre dans la « bouillie primordiale » (expérience de Miller-Urey, 1952) pour catalyser une nouvelle apparition de la vie. L’une des missions de la sonde Rosetta n’est-elle pas de tenter de retrouver des molécules chimiques complexes dont la structure ne peut pas être expliquée autrement que comme les restes de formes de vie. Par exemple on trouve dans le pétrole des hydrocarbures cycliques complexes qui proviennent des pigments impliqués dans la photosynthèse. L’ensemencement de la Terre par de l’ADN aurait donc pu subvenir par les retombées de fragments solides après que notre planète se fut suffisamment refroidie pour devenir compatible avec la vie, soit un bon milliard d’années après la constitution du système solaire sur les restes de l’explosion de la supernova ancestrale. Encore fallait-il que cet ADN ait résisté à ces évènements extrêmes …

C’est de manière tout à fait inattendue qu’une équipe de chercheurs de l’Université de Zürich, en collaboration avec diverses équipes universitaires allemandes a apporté une petite vraisemblance à la panspermie dont était adepte Francis Crick et dont je viens de décrire le processus qui est d’ailleurs valable aussi pour la planète Mars. Il s’est agi de profiter de fusées-sondes encore utilisées pour de nombreuses études de la haute atmosphère jusqu’à des altitudes de 250 kilomètres. Lors de l’ascension et de la retombée vers le sol, le bouclier protégeant les instruments de mesure embarqués s’échauffe par friction avec les gaz constituant l’atmosphère, un genre de simulation de l’entrée dans les hautes couches de l’atmosphère des météorites, à la seule différence près que la vitesse d’entrée des météorites est de l’ordre de 20 km par seconde alors qu’une fusée sonde atteint au mieux une vitesse de l’ordre de 1 km par seconde mais l’expérience de résistance de l’ADN dans ces conditions valait tout de même le coup d’être tentée. À divers endroits de l’ogive de protection de la fusée de l’ADN a été badigeonné et après récupération de la fusée, cet ADN a été soigneusement prélevé et analysé. Il s’agissait d’un petit morceau d’ADN circulaire appelé dans le jargon scientifique un plasmide codant pour deux informations facilement détectables expérimentalement, une résistance à la kanamycine, un antibiotique communément trouvé dans le sol, donc en fait le gène de l’enzyme capable de détruire la kanamycine, et le gène d’une protéine fluorescente. Le plasmide présentant la propriété de pouvoir pénétrer à l’intérieur d’une cellule vivante, le test d’intégrité de l’ADN après sa promenade dans les hautes couches de l’atmosphère et son retour vers le sol fut donc facilement obtenu.

Cette expérience assez simple décrite dans PlosOne en libre accès ( DOI: 10.1371/journal.pone.0112979 ) a montré que l’ADN était remarquablement résistant alors que, dans des conditions similaires, des bactéries sous forme de spores ne résistaient pas à un tel traitement. L’endroit le plus propice pour retrouver jusqu’à 60 % d’ADN fonctionnel était l’anfractuosité des boulons reliant l’ogive de protection au corps de la fusée. Quand on a vu l’aspect de la comète Churyumov-Gerasimenko révélée par la sonde Rosetta, on peut sans hésitation imaginer que de l’ADN provenant de formes vivantes (hypothétiques) ayant existé avant l’explosion de la supernova qui donna naissance au Soleil ait pu subsister dans un recoin de cette comète depuis plus de 5 milliards d’années …

Finalement nous sommes peut-être tous des descendants d’ extraterrestres n’en déplaise aux créationistes.

Note : La panspermie est une hypothèse proposant que des formes de vie microscopiques peuvent survivre à l’intérieur de débris éjectés dans l’espace après un événement cataclysmique. Lorsque ces débris retombent sur une planète hospitalière alors la vie réapparaît avec le processus d’évolution qui lui est associé (Wikipedia).

Panspermie ?

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L’année dernière, une météorite est tombée dans le désert californien pas très loin d’une ancienne mine d’or à Sutter’s Hill qui avait provoquée la ruée vers l’or de 1849 mais ce n’est qu’une coïncidence. La trajectoire repérée par des radars a permis de retrouver des fragments de cette météorite très rapidement, avant que le soleil ou l’humidité ne viennent altérer d’éventuels composés carbonés présents dans cette météorite. L’analyse chimique par spectrographie de masse et résonance magnétique nucléaire a permis à une équipe de chercheurs de l’Université de l’Etat d’Arizona d’identifier une multitude de molécules organiques oxygénées qui, pour partie, sont révélatrices de la présence antérieure de possibles formes de vie. Des composés chimiques similaires sont par exemple présents dans le pétrole, ce qui indique que le pétrole a une origine biologique associée à la lente fermentation des boues sous-marines ou lacustres qui ont ensuite été emprisonnées par des sédiments, la chaleur des profondeurs de la terre ayant fait le reste. Lors de l’arrivée d’une météorite dans l’atmosphère terrestre, celle-ci est naturellement chauffée à de hautes températures par friction avec l’atmosphère, mais avec un peu de chance il reste des fragments chimiques analysables comme ceux qui ont été trouvés en particulier dans la fameuse météorite carbonée d’Orgueil en France ou celle de Murchison. Mais dans le cas de celle de Sutter’s Hill la rapidité de l’identification de son point de chute et les précautions qui ont été prises pour la récupérer et enfin l’analyse chimique détaillée laissent la voie ouverte à de multiples questions compte tenu de l’identité des molécules chimiques trouvées. Sans vouloir faire un catalogue détaillé, on a détecté sans ambiguité des alcools et leurs esters propanoiques correspondants dont par exemple un ester assez complexe comme le propanoic, 2-methyl-,1-(2-hydroxy-1-methylethyl) 2,2-dimethoxypropylester (CAS 074367-33-2) qui provient sans doute d’une activité biologique bactérienne. Mais plus troublant on a aussi trouvé une série de composés aromatiques comme du benzoic acid methyl ester, ou de la benzophenone et plus troublant du benzothiazole, des terphényls, des phénanthrenes ou encore des pyrenes. J’arrête là cette énumération mais la présence de ces molécules complexes peut tout simplement indiquer que la vie existait quelque part autour de la grosse étoile qui donna naissance au soleil, ses planètes et les innombrables résidus solides qui gravitent autour du soleil jusqu’à une distance d’une année lumière (nuage de Oort) et aux confins du système planétaire du soleil, la ceinture de Kuiper au delà de l’orbite de Neptune. La composition isotopique des débris de comètes indique d’ailleurs une origine commune pour ces deux ensembles de résidus. Si on fait un peu de science fiction, supposons qu’une ou plusieurs planètes de l’étoile qui a donné naissance au système solaire après son explosion il y aurait environ 5 milliards d’années aient été habitées par des formes de vie susceptibles de produire des molécules carbonées et oxygénées complexes ayant laissé dans la météorite de Sutter’s Hill des résidus variés. Il faut garder présent à l’esprit que l’étoile existant avant le soleil a explosé en émettant de la matière mais aussi d’énormes quantités de chaleur et de rayonnements électromagnétiques variés. Puisqu’on ne peut pas exclure la présence d’une ou plusieurs planètes ayant gravité autour de cette étoile ancestrale ayant abrité certaines formes de vie, aujourd’hui, à l’évidence, près de 5 milliards d’années plus tard, il n’est pas surprenant qu’on ne retrouve que des molécules chimiques relativement simples mais pourtant suffisamment complexes pour se poser la question de la présence de vie avant même que le soleil et ses planètes, dont la terre, aient existé. C’est d’ailleurs ce genre de remarque qui avait conduit Francis Crick à émettre l’hypothèse de la panspermie. Mais il n’était pas le premier à y penser puisque cette idée d’une origine extra-terrestre de la vie avait été pour la première fois émise par le philosophe grec Anaxagoras cinq siècles avant notre ère et tout récemment Stephen Hawking reprit cette hypothèse en déclarant qu’après tout les comètes ou d’autres objets intersidéraux pouvaient répandre la vie de planète en planète. La démarche de Francis Crick, alors au Salk Institute était un peu différente puisqu’il tentait de concilier l’existence de la molécule d’ADN et ses codons de trois lettres et l’hypothèse d’une lecture plus simple de ces informations sans la nécessité de l’encombrante et complexe machinerie qu’est le ribosome. Crick était persuadé qu’avant l’apparition du ribosome il devait nécessairement exister un système simple, presque pré-biotique si l’on peut le dire ainsi, une idée fermement défendue par Leslie Orgel qui travaillait en voisin à l’Université de San Diego sur l’exobiologie et que j’ai eu d’ailleurs le privilège de rencontrer. A n’en pas douter un instant autant Crick qu’Orgel auraient été profondément intéressés par les résultats des analyses fournies par l’équipe de chimistes de l’Université d’Arizona avec la météorite de Sutter’s Hill.

Sources : PNAS et ASU