L’émergence de la vie dans un ‘petit étang chaud‘ il y a quelque 4,5 milliards d’années est une base relativement solide de la biologie moderne.
Malgré le rôle vital de l’eau dans la facilitation des réactions organiques précoces sur Terre, l’un des ingrédients les plus élémentaires ne se forme pas dans les milieux aqueux, ce qui soulève la question de savoir comment la vie les a initialement acquis.
Une nouvelle expérience révèle comment ces réactions chimiques critiques auraient pu avoir lieu.
Les liaisons amides sont les maillons des chaînes de acides aminés qui forment la base de tant de composants cruciaux de la vie, y compris les peptides (chaînes courtes d’acides aminés) et les protéines (chaînes plus longues d’acides aminés qui peuvent fonctionner sous la forme d’enzymes).
Le problème est que les liaisons amides sont en fait entravées par l’eau, ce qui est un peu un problème sur un monde océanique comme la Terre antique. Quelque chose d’autre a dû entrer en jeu, pensent les scientifiques, et la nouvelle étude suggère que c’est à la frontière de l’eau et de l’air que la magie s’est produite.
“Ici, nous rapportons une réactivité unique des acides aminés libres à l’interface air-eau des gouttelettes d’eau de la taille d’un micron qui conduit à la formation d’isomères peptidiques à l’échelle de la milliseconde”, écrivent le chimiste de l’Université Purdue Dylan Holdena et ses collègues dans leur article publié.
“Cette réaction est effectuée dans des conditions ambiantes et ne nécessite pas de réactifs supplémentaires, d’acide, de catalyseurs ou de rayonnement.”
L’équipe a pulvérisé des microgouttelettes d’eau contenant deux acides aminés, la glycine et la L-alanine, vers un spectromètre de masse dispositif d’analyse chimique détaillée. Une chaîne de deux acides aminés, un dipeptide, s’est formée dans les gouttelettes.
Étant donné que les dipeptides sont capables de construire d’autres chaînes d’acides aminés, les résultats sont considérés comme impliquant que des microgouttelettes en suspension dans l’air auraient pu accélérer la construction précoce de chaînes peptidiques en exposant les acides aminés dissous à l’air.
Il y a des milliards d’années, de telles microgouttelettes ont peut-être été produites sous la forme d’embruns provenant de l’océan, créant les liaisons chimiques essentielles au développement de la vie.
De plus, la réaction observée dans ces expériences s’est produite sans l’ajout d’autres agents chimiques, catalyseurs ou sources de rayonnement, ce qui rend plus probable qu’elle aurait pu se produire il y a des milliards d’années sur Terre.
“La génération observée de peptides à partir d’acides aminés libres à l’interface air-eau des gouttelettes d’eau pure, le plus simple de tous les systèmes prébiotiques, suggère que des paramètres tels que les aérosols atmosphériques ou les embruns marins peuvent avoir fourni un environnement unique et omniprésent pour surmonter l’énergétique. obstacles associés à la condensation et à la polymérisation des biomolécules dans l’eau », écrivent les chercheurs.
Si l’équipe a raison, là où des microgouttelettes d’eau frappent l’air, aux plus petites échelles, l’environnement pourrait être sec plutôt qu’humide – ce qui signifie qu’il fournirait des conditions où les dipeptides peuvent être synthétisés.
Les scientifiques ont été occupés à chercher toutes sortes d’explications sur la façon dont les chaînes d’acides aminés auraient pu se former dans les environnements océaniques. Évents hydrothermaux peut avoir joué un rôle, par exemple, ou peut-être un astéroïde en visite. Maintenant, il y a une nouvelle option.
C’est encore une hypothèse pour le moment, et des études futures seront nécessaires pour déterminer comment ces chaînes d’acides aminés sont assemblées – et comment ces éléments chimiques de base ont conduit à la vie sur Terre que nous connaissons aujourd’hui.
“Cette réactivité fournit une voie plausible pour la formation des premiers biopolymères dans des environnements aqueux”, écrivent les chercheurs.
La recherche a été publiée dans PNAS.
