Les recherches sur l’émergence de la vie sur Terre se sont souvent concentrées sur le rôle des sources hydrothermales des grands fonds, ces structures massives situées au fond des océans qui pompent en permanence un mélange de matières organiques et inorganiques.
À l’intérieur de ces panaches se trouvent des minéraux appelés sulfures de fer, ce qui, selon les scientifiques, aurait contribué à déclencher les premières réactions chimiques qui ont donné naissance à la vie.
Ces mêmes minéraux se retrouvent également dans les sources chaudes actuelles, comme la Source Grand Prismatic dans le parc national de Yellowstone, aux États-Unis. Les sources chaudes sont des plans d’eau souterrains chauffés par l’activité volcanique sous la surface de la Terre.
De nouvelles recherches s’ajoutent à un nombre restreint mais croissant de preuves attestant de l’existence de versions anciennes de ces sources chaudes. aurait pu jouer un rôle clé dans l’émergence de la vie sur Terre. Cela permet de combler le fossé entre les hypothèses concurrentes sur l’origine de la vie.
L’importance de la séquestration du carbone pour la vie
La fixation du carbone est le processus par lequel les organismes vivants transforment le dioxyde de carbone présent dans l’air et dissous dans l’eau en molécules organiques. De nombreuses formes de vie, notamment les plantes, les bactéries et les micro-organismes appelés archées (archées), utilisent différentes voies pour atteindre cet objectif. La photosynthèse en est un exemple. Chacune de ces voies comprend une cascade d’enzymes et de protéines, dont certaines contiennent des noyaux constitués de fer et de soufre.
Les protéines contenant ces noyaux fer-soufre se retrouvent dans toutes les formes de vie. En fait, les chercheurs suggèrent qu’ils remontent au dernier ancêtre commun universel (LUCA), une cellule ancestrale à partir de laquelle la vie telle que nous la connaissons aurait évolué et se serait diversifiée.
Les sulfures de fer sont des minéraux qui se forment lorsque le fer dissous réagit avec le sulfure d’hydrogène, le gaz volcanique qui donne aux sources chaudes une odeur d’œuf pourri.
Si nous examinons de près la structure de ces sulfures de fer, nous constatons que certains d’entre eux sont incroyablement similaires aux amas fer-soufre. Ce lien entre les sulfures de fer et la fixation du carbone a abouti Certains chercheurs ont proposé que ces minéraux aient joué un rôle crucial dans la transition de la géochimie primordiale de la Terre à la biologie.
Cette recherche approfondit ces connaissances étudier l’activité chimique des sulfures de fer dans d’anciennes sources chaudes terrestres dont la géochimie est similaire à celle des sources profondes.
La simulation a donné des résultats clairs
Pour cette étude, les chercheurs ont conçu une petite chambre personnalisée qui leur a permis de simuler les environnements thermiques de la Terre primitive. Ils ont ensuite dispersé des échantillons de sulfure de fer synthétisé provenant de cette chambre.
Les chercheurs ont simulé les conditions des sources chaudes primitives pour répondre à plusieurs questions.
Certains étaient purs. D’autres ont été dosés avec d’autres métaux normalement trouvés dans les sources chaudes. Une lampe placée au-dessus de ces échantillons simulait la lumière du soleil à la surface de la Terre primitive. Différentes lampes ont été utilisées pour simuler un éclairage avec différentes quantités de rayons ultraviolets.
Le dioxyde de carbone et l’hydrogène sont constamment pompés dans la chambre. Il a été démontré que ces gaz sont importants pour la fixation du carbone dans les expériences de cheminées en eaux profondes. Il a été constaté que tous les échantillons de sulfure de fer synthétisés étaient capables de produire du méthanol, un produit de la fixation du carbone, à des degrés divers.
Ces résultats montrent que les sulfures de fer peuvent faciliter la fixation du carbone non seulement dans les sources hydrothermales des grands fonds, mais aussi dans les sources chaudes terrestres.
La production de méthanol a également augmenté avec l’irradiation par la lumière visible et à des températures plus élevées. Des expériences avec des températures, un éclairage et des teneurs en vapeur d’eau variables ont démontré que les sulfures de fer facilitaient probablement la fixation du carbone dans les sources chaudes terrestres des débuts de la Terre.
Les conclusions sont satisfaisantes
Autres expériences et calculs théoriques a révélé que la production de méthanol se produit par un mécanisme appelé réaction de déplacement inverse eau-gaz. Une réaction similaire a été observée dans la voie utilisée par certaines bactéries et archées pour transformer le dioxyde de carbone en nutriments.
Cette voie, appelée voie « acétyl-CoA » ou voie « Wood-Ljungdahl », est considérée comme comme la forme la plus ancienne de fixation du carbone apparue dès les premiers stades de la vie.
Cette similitude entre les deux processus est intéressante car le premier se produit sur terre, au bord des sources thermales, tandis que le second se produit dans le milieu humide à l’intérieur des cellules.
Cette étude démontre la production de méthanol dans un large éventail de conditions qui auraient pu être trouvées dans les sources chaudes des débuts de la Terre.
Ces découvertes élargissent la gamme de conditions dans lesquelles les sulfures de fer peuvent faciliter la fixation du carbone. Ils montrent que cela peut se produire aussi bien en haute mer que sur terre, bien que cela soit dû à des mécanismes différents.
Les scientifiques pensent que ces découvertes confortent le consensus scientifique actuel selon lequel les amas fer-soufre et la voie acétyl-CoA sont anciens et ont probablement joué un rôle important dans l’émergence de la vie. que cela se soit produit sur terre ou au fond de la mer.
Référence de l’article :
Réduction du CO2 gazeux catalysée par le sulfure de fer et fixation du carbone prébiotique dans les sources chaudes terrestres. Communications naturelles (2024). Nan, J., Luo, S., Tran, QP et al.
