Comment retrouver des traces de vie sur Mars ?

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Quelles formes de vie peut-on espérer trouver à la surface de Mars ? Où les chercher, mais surtout, comment les identifier de manière certaine ? Les chercheurs du Centre de biophysique moléculaire (CNRS) dressent un inventaire des scénarios pouvant conduire à la détection, ou non, de biosignatures au cours d’une prochaine mission martienne programmée en 2018. Ces travaux font l’objet d’une publication dans la revue Astrobiology.

Le robot Curiosity de la mission Mars Science Laboratory (MSL) cherche actuellement des traces organiques de vie sur Mars dans le cratère de Gale, site potentiellement habitable. L’objectif de la mission ExoMars 2018 et de son robot Pasteur sera également de rechercher des traces de vie fossile mais cette fois dans la région du pôle nord nommée « Northern Plains ». Aujourd’hui, la surface de Mars est stérile mais dans sa jeunesse, certaines parties de la planète étaient habitables. Quelles formes de vie ont pu se développer à la surface de Mars ? Où sont leurs traces ? Et comment pouvons-nous les retrouver ?

Afin de répondre à ces questions, les chercheurs se sont intéressés aux conditions ayant pu conduire à l’apparition de la vie sur Mars. Ils ont montré notamment que l’habitabilité de Mars a probablement été très hétérogène dans le temps et dans l’espace, parlant de conditions d’habitabilité “ponctuelles”. Ainsi, s’il y a réellement eu de la vie sur Mars, elle a dû rester (et reste peut-être encore en sub-surface) très primitive, semblable à des microorganismes chimiotrophes (＊) anaérobies. C’est ce type d’organismes qu’il faut donc rechercher en priorité.

Mais comment détecter de manière fiable la présence de biosignatures martiennes préservées lors de la fossilisation ? Les chercheurs ont commencé par étudier des traces fossiles de ce type de microorganismes retrouvées dans des roches de la Terre primitive (3.5-3.33 milliards d’années). Ils montrent comment il est possible de remonter à la biogénicité (évolution des organismes vivants) de ces anciennes biosignatures en les comparant à des structures abiogènes (ne provenant pas d’organismes vivants). Pour cela, l’équipe s’est rendue compte qu’il était nécessaire de tenir compte de la morphologie et des compositions géo-organo-chimiques et isotopiques des biosignatures pour obtenir une identification fiable à partir des mesures. Il est alors possible de remonter à la biogénécité des structures mais également à leur métabolisme et leur environnement. Ils ont ainsi montré que le développement de ces organismes était contrôlé par la disponibilité des sources de nutriment et d’énergie, organiques et inorganiques, produites par l’activité de sources hydrothermales, ces biosignatures y étant toujours retrouvées à proximité.

Mais pour pouvoir étudier ces organismes, encore faut-il qu’ils aient été fossilisés et que leurs biosignatures aient été préservées. Les auteurs montrent que pour que cela soit le cas, la minéralisation des restes microbiens et la cimentation des sédiments doivent avoir été rapides.

Cette étude permet de dresser un inventaire plus précis des scénarios pouvant conduire à la détection, ou non, de biosignatures lors d’une mission martienne, en fonction de l’apparition (ou non) de la vie sur Mars, de la préservation des biosignatures, des limites de détection des instruments utilisés, et de la localisation géographique du robot par rapport aux traces de vie ou encore d’une possible contamination.

Note:
(＊) Un organisme chimiotrophe produit des molécules organiques par oxydation de substances minérales par voie de chimiosynthèse.

Pour plus d'information voir:
F. Westall, F. Foucher, N. Bost, M. Bertrand, D. Loizeau, J.L. Vago, G. Kminek, F. Gaboyer, K.A. Campbell, J.-G. Bréhéret, P. Gautret & C.S. Cockell
Biosignatures on Mars: what, where and how? Implications for the search for Martian life
Astrobiology 17 novembre 2015

kace 8 janv. 2016, 14:15

Etonnant qu'ils ne parlent pas de chiralité, c'est LE meilleur moyen a priori pour différencier vivant et non-vivant !
En effet, la matière inorganique est peu ou pas chirale, c'est à dire qu'une molécule asymétrique quelconque a autant de chances d'être produite en forme "droite" ou en forme "gauche". In fine, la proportion est en général de 50/50, avec parfois une légère asymétrie genre 52/48, voire 75/25 dans des cas extrêmes très rares (ex : réactions photochimiques avec lumière très fortement polarisée, mais ça se trouve peu ou pas dans la nature)
Par contre, un organisme vivant est toujours à 100/0 pour une molécule donnée : il fabrique des molécules par reproduction, et le phénomène est fondamentalement instable et conduit à une "sélection" naturelle d'une des 2 formes droite ou gauche, transmises par hérédité. Et le constat se fait au quotidien dans la nature : c'est 100/0 ou 0/100 selon les molécules, et ça n'est jamais mélangé !
Donc pour savoir si des molécules asymétriques sont d'origine organique, il suffit de regarder la proportion : un mélange à peu près homogène est un indicateur fiable de matière inorganique, alors qu'une proportion de 100/0 est la signature a priori de matière organique (sauf à trouver un mécanisme inorganique qui fabrique du 100/0, mais on n'en connaît pas !)
J'avais cru comprendre il y a qques années que l'on comptait justement faire ces tests avec une mission martienne : n'est ce plus le cas ? Je vais creuser ...

cisou9 8 janv. 2016, 16:42

_____________
Tu es jeune, tu peux creuser !!! _____ _______

Pendesinialessandro 9 janv. 2016, 07:55

Bonjour
-Nos connaissances actuellement ne nous permettent pas de dire si une quelconque forme de vie peut apparaître dans des conditions différentes de celle que nous connaissons.
A noter que la matière vivante et matière inerte sont faites des mêmes constituants élémentaires, ce qui rend la frontière entre vivant et non-vivant particulièrement floue. On ne peut donc pas distinguer la matière vivante de la matière inerte. Mais aussi que certains cristaux peuvent se reproduire. Il n’existe aucune différence, au niveau atomique, entre un cristal et un être vivant qui se construisent tous deux par auto-assemblage, arrangements spontanés d’une structure dans l’espace et dans le temps

La chiralité, comme nous savons, désigne la propriété d’un objet qui n’est pas superposable à son image dans un miroir. Les acides aminés sont des molécules chirales, mais pas la glycine (le plus petit d’entre eux). L’énigme du vivant semble se situer dans le fait suivant : tous les acides aminés du vivant sont de forme gauche, et uniquement de cette forme, alors que lorsqu’on les synthétise en laboratoire on obtient un mélange 50/50 pour 100 des deux énantiomères gauche et droit. La situation est analogue pour les sucres des organismes vivants : les glucides sont tous de forme droite. Chaque fois que le « problème » s’est posé pour la vie, un seul énantiomère a été sélectionné. Raison pour laquelle on dit que la vie est homochirale. Le mystère qui reste à découvrir : comment la nature a ponctuellement choisi une seule des deux formes possibles de molécules ?

kace 11 janv. 2016, 10:19

Hello Alessandro
J'ai du mal à comprendre ton argument :

on est d'accord sur le fait que la vie est homochirale alors que les synthèses en labo (et dans la nature via des process non biologiques) sont mélangés en 50/50 à peu près : la chiralité est donc bien un critère discriminant clé pour faire la différence entre processus biologique et non-biologique !
et en même temps tu indiques qu'il n'y a pas de différence de fond entre matière vivante et non vivante, et que la vie peut apparaître différemment : bien sûr, les constituants de la matière vivante et non vivante sont les mêmes, mais pour autant le critère de chiralité permet a priori de séparer les 2 origines ! Du coup, j'ai l'impression que tes 2 paragraphes se contredisent ... Quand à la sélection par la vie d'un énantiomère au dépend de l'autre, c'est justement intrinsèquement lié à la vie : pour fabriquer 2 énantiomères, il faut 2 codages dans l'ADN ! Or non seulement un seul codage suffit, mais en plus, quelle est la probabilité que l'ADN intègre simultanément les 2 codages : 0 ... De même, si on imagine qu'un gêne mute et devienne plus performant, va-t-il muter simultanément pour les 2 énantiomères ? Non bien sûr, donc un seul sera sélectionné ! Bref, le phénomène biologique est totalement instable et un seul énantiomère va être sélectionné, puis transmis à la descendance ... Donc au bout de quelques générations, la vie est homochirale. CQFD (démo "quali", mais l'idée est là) Et pour la forme gauche plutôt que droite : c'est une "brisure de symétrie", aucune "logique" particulière pour un choix plutôt qu'un autre, c'est un pur aléa. Note : cette "démo" est valable pour n'importe quelle forme de vie qui utilise un patrimoine de type "génétique" pour se reproduire, et ça n'a nul besoin d'être de l'ADN avec 4 briques et 20 acides aminés, c'est valable dès qu'il y a présence de molécules asymétriques, ce qui est tjs le cas quand il y a de la chimie un peu complexe (or la vie est complexe, donc ça doit être le cas pour toutes les formes de vie).

Pendesinialessandro
Bonjour
-Nos connaissances actuellement ne nous permettent pas de dire si une quelconque forme de vie peut apparaître dans des conditions différentes de celle que nous connaissons.
A noter que la matière vivante et matière inerte sont faites des mêmes constituants élémentaires, ce qui rend la frontière entre vivant et non-vivant particulièrement floue. On ne peut donc pas distinguer la matière vivante de la matière inerte. Mais aussi que certains cristaux peuvent se reproduire. Il n’existe aucune différence, au niveau atomique, entre un cristal et un être vivant qui se construisent tous deux par auto-assemblage, arrangements spontanés d’une structure dans l’espace et dans le temps

La chiralité, comme nous savons, désigne la propriété d’un objet qui n’est pas superposable à son image dans un miroir. Les acides aminés sont des molécules chirales, mais pas la glycine (le plus petit d’entre eux). L’énigme du vivant semble se situer dans le fait suivant : tous les acides aminés du vivant sont de forme gauche, et uniquement de cette forme, alors que lorsqu’on les synthétise en laboratoire on obtient un mélange 50/50 pour 100 des deux énantiomères gauche et droit. La situation est analogue pour les sucres des organismes vivants : les glucides sont tous de forme droite. Chaque fois que le « problème » s’est posé pour la vie, un seul énantiomère a été sélectionné. Raison pour laquelle on dit que la vie est homochirale. Le mystère qui reste à découvrir : comment la nature a ponctuellement choisi une seule des deux formes possibles de molécules ?

Pendesinialessandro 11 janv. 2016, 15:09

@kake : On est fait mon commentaire peut prêter à confusion !
En clair, ce que je veux dire c’est que la spécificité du vivant n'est pas encore très bien définie par la biologie académique actuelle, qui ne propose (à mon humble avis) aucune définition pertinente et bien explicitée en ce qui le concerne…C’est sans doute par le fait que distinguer ce qui doit être considéré comme vivant (un virus, par exemple, n’est pas considéré comme vivant puisque incapable de se reproduire sans l’aide d’un hôte, même si certains affirment le contraire..) de ce qui ne l’est pas, relève plus de l’arbitraire que du rationnel ! A ce sujet les orientations et méthodes des biologistes ne sont pas unanimes, voire contradictoires, sans être antagonistes…Bien entendu que pour tout ce qui est considéré officiellement comme « vivant » ta remarque sur la chiralité est, plus que probablement, pertinente.

P.S. Ce qui compte par exemple, ce n’est pas d’être constitués de matière biologique. La matière biologique, etant composée de carbone, d’oxygène, d’hydrogène et d’azote, n’est pas intrinsèquement biologique : ce qui compte en effet, c’est l’organisation de ces éléments. Sans oublier que la chimie organique, ne se limite pas à notre Terre, elle est indiscutablement universelle. D’où…..