L’apparition de la vie sur Terre, il y a près de 4 milliards d’années, aurait reposé sur l’assemblage progressif de briques chimiques fondamentales, comme les acides aminés, les nucléotides, les sucres simples (ribose, glucose) ou les lipides. D’autres composés, comme les phosphates et les sulfures, auraient également joué un rôle essentiel dans les réactions chimiques prébiotiques. Ces différentes molécules sont à la base de structures biologiques plus complexes, comme les protéines, les membranes cellulaires ou les acides nucléiques tels que l’ARN et l’ADN.
Le bore, un élément essentiel mais à bonne dose
Le ribose est une molécule particulièrement importante dans cette histoire de l’émergence du vivant. Ce sucre est en effet indispensable à la structure de l’ARN, considéré par de nombreux chercheurs comme l’une des premières grandes molécules de la chimie prébiotique. Le ribose constitue ainsi l’ossature de l’ARN. Or, il s’agit d’une molécule très fragile et instable. Il se dégrade en effet rapidement dans l’eau et est très réactif avec d’autres molécules.
Il pourrait donc sembler compliqué de former de l’ARN dans ces conditions. Les chercheurs savent toutefois que le bore pourrait être intervenu pour stabiliser le ribose dans cet environnement prébiotique. Le bore représenterait donc un élément important pour la formation des premières molécules biologiques.
Origine de la vie : l’ARN peut se former spontanément sur du verre volcanique martien
L’acide ribonucléique, ou ARN, permet au matériel génétique des cellules d’être exploité pour synthétiser des molécules essentielles du vivant comme les protéines et les enzymes. Des expériences montrent que cet acide peut se former facilement en percolant tel le café avec de l’eau à travers des laves vitrifiées que l’on trouvait en abondance sur la Terre primitive et sur Mars. La découverte renforce l’hypothèse du « Monde à ARN » pour l’origine de la vie…. Lire la suite
Mais tout n’est pas si simple. Car le bore n’est utile que dans une gamme de concentrations relativement étroite : à forte dose, il devient en effet toxique ou perturbe les réactions chimiques prébiotiques, alors que dans des concentrations trop faibles il ne sert à rien. Pour que le bore ait pu jouer un rôle actif et favorisé l’émergence de la vie, il a donc fallu que sa concentration dans les eaux des océans primitifs reste stable et optimale sur de longues périodes, ce qui n’a rien d’évident.
On imagine que c’est au niveau de telles cheminées hydrothermales que la vie aurait pu émerger il y a environ 4 milliards d’années. © Ifremer (2013)
Des océans primitifs trop riches en bore
Si aujourd’hui les concentrations de bore sont très faibles dans les océans, il y a plus de 4 milliards d’années la situation aurait été bien différente. En raison du dégazage interne de la Terre et des interactions avec les fluides hydrothermaux, les océans primitifs présentaient certainement des taux très élevés de bore. Une situation qui n’aurait pas été favorable à l’émergence du vivant.
Mais pour une équipe de chercheurs, un événement aurait permis d’abaisser significativement la concentration de bore dans les océans. Il s’agit de la formation des premières masses continentales.
Aujourd’hui, on observe en effet une forte abondance de bore au sein de la croûte continentale granitique. Cet élément est plus précisément piégé dans un minéral particulier qui compose ces roches magmatiques : la tourmaline. Les chercheurs estiment ainsi qu’environ un tiers du bore terrestre actuel pourrait être contenu dans les continents au sein de ces minéraux.
Les tourmalines sont des minéraux formant de beaux cristaux aux couleurs variés. Il s’agit surtout d’un minéral silicaté entrant dans la composition de certains granites. © Didier Descouens, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
L’idée développée dans un article publié par la revue Terra Nova est que les océans primitifs auraient été appauvris en bore par la formation des premiers continents, il y a 3,7 milliards d’années.
« Ce dont nous parlons, c’est d’un véritable système de contrôle géologique de la chimie de surface de la Terre, explique Brendan Dyck, co-auteur de l’étude. La croissance des continents n’a pas seulement remodelé la surface terrestre – elle aurait aussi aidé à établir les conditions chimiques qui ont permis à la vie d’émerger. »
La formation des premiers continents aurait permis de faire baisser le taux de bore dans les océans. © Nasa
Un véritable cycle du bore
Si la formation des premiers continents a dans un premier temps permis de faire chuter le taux de bore dans les océans, un autre mécanisme serait par la suite venu stabiliser celui-ci. Il s’agit de l’altération. L’altération des roches granitiques aurait en effet permis de relarguer progressivement du bore dans les eaux de surface, les deux mécanismes – croissance continentale et altération – assurant la mise en route d’un cycle du bore et donc la stabilisation sur le long terme de sa concentration dans les océans.
Et si les premiers continents ne s’étaient pas formés comme on le pensait ?
Si la tectonique des plaques est pour sûr une spécificité terrestre, du moins au sein de notre Système solaire, les questions de savoir comment se sont formés les premiers continents et quand ils ont été mis en mouvement restent encore très largement discutées. Une nouvelle étude montre d’ailleurs que plusieurs scénarios, très différents, sont envisageables…. Lire la suite
Ces résultats soulèvent d’intéressantes perspectives pour la recherche de la vie sur d’autres mondes, en suggérant que les planètes rocheuses ne possédant pas de croûte continentale (comme Mars) pourraient ne pas avoir développé les conditions nécessaires à une émergence du vivant (du moins de la façon dont nous l’envisageons sur Terre). L’existence de masses continentales granitiques pourrait être un critère majeur pour établir les conditions d’habitabilité d’une exoplanète.