Les nébuleuses peuvent fabriquer les briques de l'ADN
Publié par Adrien le 05/02/2020 à 14:00
Source: CNRS INC
Les preuves s'accumulent pour montrer que les éléments nécessaires à l'apparition de la vie se sont formés dans l'espace, avant d'arriver sur Terre. Il ne manquait qu'un seul "ingrédient": les cinq bases nucléiques qui servent de briques à l'ADN. Des chimistes et des astrophysiciens du PIIM (CNRS/Aix-Marseille Université) et de l'IC2MP (CNRS/Université de Poitiers) ont démontré qu'au moins une de ces bases nucléiques peut être produite dans les conditions extrêmes du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système...) primitif. Publiés dans la revue The Astrophysical Journal Letters, ces travaux donnent également un grand espoir pour les quatre autres bases nucléiques.


La nébuleuse solaire: un réacteur (Un réacteur peut désigner :) chimique menant à la formation des bases nucléiques. © Ruf et al.

Dans les nuages de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de...) et de poussière qui constituent les nébuleuses, des sucres et des acides aminés peuvent se former. Or ce sont deux des trois grands ingrédients qui constituent la vie (La vie est le nom donné :) sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...). Seules manquaient les bases nucléiques, qui forment les nucléotides composant l'ADN et l'ARN. Ces bases nucléiques sont au nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de cinq: adénine, cytosine, guanine, thymine et uracile. Grâce à des simulations expérimentales permettant de synthétiser des analogues de la matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par des êtres vivants , végétaux, animaux, ou micro-organismes. Il s'agit par exemple des glucides, protides et...) produite lors de la formation de notre système solaire et des techniques d'analyse de pointe, des scientifiques du laboratoire Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de...) des interactions ioniques et moléculaires (PIIM, CNRS/Aix-Marseille Université) et de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) des milieux et matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) de Poitiers (IC2MP, CNRS/Université de Poitiers) ont montré que les bases nucléiques de l'ADN peuvent elles aussi se former dans la nébuleuse (Une nébuleuse (du latin nebula, « nuage ») désigne, en astronomie, un objet céleste d’aspect diffus composé de gaz raréfié et/ou de poussières interstellaires. Les nébuleuses sont...) solaire, vaste nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la...) de gaz et de poussières à partir duquel s'est constitué le système solaire.

Les conditions si particulières de l'espace ouvrent en effet la voie à des réactions chimiques plus complexes qu'imaginées auparavant. Les rayonnements cosmiques y cassent les molécules en radicaux libres. Ces entités extrêmement réactives se réarrangent ensuite en de nouveaux composés, qui n'auraient pas forcément pu être obtenus autrement. Les chercheurs ont donc reproduit, en laboratoire, les conditions de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) et d'irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de...) présentes au sein de la nébuleuse solaire, véritable réacteur chimique. De l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), du méthanol et de l'ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des nitrures d'hydrogène). C'est une molécule pyramidale à base trigonale : l'atome d'azote (N) est au sommet et...) y ont été déposés à basse température (77 K) et pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) (10-7 mbar), pour former des analogues de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) entourant ces poussières. Après altération par un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) ultra-violet, la glace irradiée a été réchauffée pour mener à la formation d'un résidu organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) analogue à celui ayant pu se former lors de l'évolution de la nébuleuse solaire. L'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) obtenu a été analysé par deux spectromètres de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...) travaillant en synergie. Résultat, une des cinq bases nucléiques a été formellement identifiée, la cytosine, ainsi que des isomères proches des quatre autres. L'incertitude pour ces dernières résulte de la grande diversité moléculaire présente, pouvant inclure un nombre important d'isomères: des molécules ayant des masses et des structures chimiques suffisamment proches pour pouvoir tromper les spectromètres de masse. Les chercheurs poursuivent leurs efforts pour éliminer le doute sur ces quatre bases, mais la présence prouvée de la seule cytosine est déjà une découverte d'importance.

Références:
Alexander Ruf, Justin Lange, Balkis, Eddhif, Claude Geffroy, Louis Le Sergeant d'Hendecourt, Pauline Poinot, and Grégoire Danger.
The Challenging Detection of Nucleobases from Pre-accretional Astrophysical Ice Analogs.
The Astrophysical Journal Letters, 17 Décembre 2019.
DOI: 10.3847/2041-8213/ab59df
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