Bien avant que les animaux ne parcourent la Terre, avant les premières bactéries et même avant le développement de l’ADN, de minuscules molécules ont découvert qu’elles pouvaient faire de simples copies d’elles-mêmes.
Les rayons cosmiques qui descendent de l’espace bombardent constamment ces molécules au fur et à mesure qu’elles se répliquent et se développent dans le temps. Ces particules, qui pleuvent des étoiles et des galaxies lointaines, pourraient avoir joué un rôle important dans ce qui allait devenir la chimie de la vie.
Miroir, miroir, sur le mur…
Les molécules peuvent prendre différentes formes au fur et à mesure de leurs réactions. Certaines de ces molécules peuvent être des images en miroir de molécules ayant le même nombre et les mêmes types de molécules, mais liées entre elles sous des formes différentes.
Certaines de ces formes peuvent être des images en miroir l’une de l’autre, comme les mains sont des images opposées l’une de l’autre. Elles s’alignent si elles sont face à face ou dos à dos, mais elles ne peuvent pas être placées uniformément l’une sur l’autre avec les deux mains en haut ou en bas.
Lorsque les produits chimiques prennent des formes de miroir similaires, on les appelle des molécules chirales. Cette chiralité des molécules est parfois connue sous le nom de « handness », en raison de sa relation avec les mains humaines. Cette propriété des molécules chirales peut avoir des effets importants sur les réactions au sein des structures vivantes.
Les réactions inorganiques ne tiennent pas compte de la maniabilité des produits chimiques. Cependant, les réactions impliquant chaque biomolécule importante – ADN, ARN et acides aminés – vie n’utilise qu’une seule forme de molécules. Tenter d’utiliser le jumeau miroir peut souvent donner des résultats inattendus – souvent tragiques. Une seule molécule mal placée dans l’ADN peut détruire sa structure en spirale.
« Les acides ribonucléiques et désoxyribonucléiques (ARN et ADN), responsables de la réplication et du stockage de l’information génétique, sont constitués de séquences linéaires d’éléments constitutifs ayant la même main, appelés nucléotides, dont l’agencement n’est ni périodique ni aléatoire et qui contiennent l’information génétique nécessaire au maintien de la vie », expliquent les chercheurs dans un article détaillant leurs conclusions, publié dans Les lettres de la revue d’astrophysique.
Vous pouvez m’appeler « ray ».
La nature chirale de certains produits chimiques a été découverte pour la première fois en 1848, par le célèbre chimiste Louis Pasteur. Cette découverte a donné lieu à des spéculations effrénées, dans le but de comprendre pourquoi les réactions biologiques sont si particulières en ce qui concerne la maniabilité des produits chimiques. Il y a plus d’un siècle et demi, Pasteur a d’abord pensé qu’une asymétrie fondamentale et sous-jacente dans la nature était responsable des différences entre les molécules des gauchers et des droitiers dans les systèmes biologiques.
Cette nouvelle étude suggère la manière biaisée dont la nature traite les produits chimiques pour vie peut être le résultat de rayons cosmiques venant de l’espace il y a longtemps.
« Nous proposons que la mainmise biologique dont nous sommes témoins aujourd’hui sur Terre est due à l’évolution au milieu d’un rayonnement polarisé magnétiquement, où une minuscule différence dans le taux de mutation peut avoir favorisé l’évolution de la vie basée sur l’ADN, plutôt que son image miroir », a déclaré Noémie Globus de l’Institut Kavli d’astrophysique des particules et de cosmologie (KIPAC).
Les rayons cosmiques sont des rayonnements de haute énergie, créés par des processus énergétiques autour du Cosmos, qui bombardent la Terre de toutes les directions à des vitesses énormes.
« Environ 90 % d’entre eux sont des protons, le reste étant constitué d’électrons et de noyaux atomiques. Au cours de leur voyage à travers la galaxie, les particules chargées électriquement sont déviées par des champs magnétiques. Cela brouille leur trajectoire et rend impossible de retracer directement leur origine ». La NASA décrit.
Cette énergie frappe l’atmosphère de la Terre, où elle se décompose en particules subatomiques fondamentales. Lorsqu’elles atteignent le sol, la majeure partie de cette énergie se présente sous la forme de muons, un type de particule différent de la matière normale.
Les muons sont exceptionnellement instables, n’existant que pour deux millionièmes de seconde. Cependant, ils se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière, ce qui signifie qu’ils peuvent couvrir une grande distance pendant ce temps, étant détectés à une profondeur de 700 mètres sous terre.
Ces particules sont également polarisées magnétiquement – ce qui signifie qu’elles partagent toutes la même polarisation magnétique. Lorsqu’elles se désintègrent, ces particules libèrent un électron (la particule familière chargée négativement que l’on trouve dans les nuages d’atomes extérieurs). Ces électrons créés partagent tous la même polarisation magnétique.
Les chercheurs pensent que ces muons polarisés, capables de traverser presque n’importe quelle barrière, combinés aux électrons polarisés de façon similaire, pourraient avoir travaillé ensemble, influençant les réactions chirales comme La vie a commencé à se former sur Terre.
Au fil du temps, le bombardement constant de muons et d’électrons polarisés aurait affecté préférentiellement chaque type de molécule, modifiant les taux de mutation entre les molécules protobiologiques gauchères et droitières.
Un léger avantage d’un État par rapport à l’autre se traduirait, avec le temps, par un avantage à long terme, semblable à l’avantage d’une maison dans les casinos de jeux. Les molécules droitières ont finalement gagné la lutte, devenant la base de toute la biologie. La vidéo ci-dessous montre comment la vie sur Terre a pu commencer.
Ces effets peuvent également s’appliquer à des mondes au-delà de la Terre, comme le supposent les chercheurs. Des conditions comme celles-ci s’étendent probablement loin dans le cosmos.
« Nous sommes constamment irradiés par les rayons cosmiques. Leurs effets sont faibles mais constants en tout lieu de la planète où La vie pourrait évoluer, et la polarisation magnétique des muons et des électrons est toujours la même. Et même sur d’autres planètes, les rayons cosmiques auraient les mêmes effets », a expliqué Globus.
Les bactéries pourraient être au centre de nouvelles études examinant comment les microbes réagissent au bombardement par les radiations sur une gamme de polarisations magnétiques. Des échantillons prélevés sur des comètes et des astéroïdes pourraient également être examinés, à la recherche d’un biais chiral dans leurs structures internes.
En étudiant comment les rayons cosmiques ont affecté la chimie à l’aube de la vie, nous pourrions en apprendre davantage sur la vie sur les mondes entourant les étoiles lointaines.
Cet article a été publié à l’origine sur Le compagnon cosmique par James Maynardfondateur et éditeur de The Cosmic Companion. Il est originaire de la Nouvelle-Angleterre et est devenu un rat du désert à Tucson, où il vit avec sa charmante épouse, Nicole, et Max le Chat. Vous pouvez lire cette pièce originale ici.
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