Des réactions chimiques proches du "zéro absolu" (-263.15 °C)

Par William Brown, biophysicien à la Resonance Science Foundation

Dans notre modèle unifié, "Le Réseau Unifié d'Espace-Mémoire : de la cosmogénèse à la conscience" [1], nous introduisons l'idée de biogénèse universelle, dans laquelle nous soulignons que l'univers n'est pas seulement optimalement biophile - avec les constantes de la nature fixées dans une gamme optimale pour que des états complexes de la matière, comme le système vivant, puissent exister - mais que la dynamique d'ordonnancement néguentropique du réseau universel d'espace-mémoire est telle que les états conduisant à la biogénèse seront retrouvés partout dans l'univers. En tant que telle, une prédiction primaire du modèle est que partout dans l'univers où les conditions sont propices aux processus chimiques organiques, il y a une bonne probabilité de trouver la vie, et donc nous devrions nous attendre à trouver la vie sur de nombreuses exoplanètes et lunes à travers l'univers.

Même avant l'existence du réseau unifié d'espace-mémoire, on savait que les ingrédients de base pour former le vivant peuvent être trouvés partout dans l'univers : des molécules organiques telles que les acides nucléiques, les acides aminés et les lipides membranaires peuvent être trouvés en abondance dans l'espace interstellaire, dans les nébuleuses et sur les comètes et les météorites [2]. De même, l'eau se trouve en grande abondance, constituant le corps glacé des comètes et de nombreux autres corps célestes et interstellaires.

En tant que tel, on pense généralement que les matériaux nécessaires à la vie, y compris l'eau, ont été déposés sur la Terre primordiale à partir de corps cométaires, de sorte qu'aux niveaux les plus élémentaires, la vie trouve son origine dans les nébuleuses interstellaires, où se produit la synthèse biochimique des éléments de base. Il s'agit en soi d'une forme de panspermie galactique [3], bien qu'il soit tout à fait possible - et cela pourrait être confirmé un jour par des observations - que des cellules entièrement formées puissent existées dans les milieux interstellaires et puissent ensemencer des planètes primordiales (et des lunes) avec une vie prête à démarrer, une observation qui confirmerait le postulat et la prédiction du réseau unifié d'espace-mémoire.

L'idée que les éléments de base de la vie se sont formés dans les milieux interstellaires et ont ensuite été déposés sur des planètes primordiales pose problème, car on n'a pas observé de molécules organiques beaucoup plus complexes que des acides aminés simples. On peut donc se demander si l'environnement interstellaire est propice aux réactions de polymérisation qui produiraient les grandes macromolécules typiques (et nécessaires) au système du vivant.

Par exemple, les protéines sont de longues chaînes d'acides aminés liés entre eux de manière covalente qui interagissent avec l'eau pour se plier en configurations tridimensionnelles hautement spécifiques. La chaîne d'acides aminés qui compose ces polymères est ce pour quoi les gènes de l'ADN codent - les gènes sont des séquences de codons qui spécifient un ordre séquentiel d'acides aminés polymérisés ensemble dans une longue chaîne - et les configurations 3D, et même les configurations spatio-temporelles 4D de ces longues chaînes polypeptidiques (protéines), sont ce qui permet les développements enzymatiques et biochimiques qui sont à la base de la vie.

Les expériences menées en laboratoire, qui reproduisent les conditions de l'espace interstellaire et des nébuleuses, ont permis de synthétiser tous les éléments constitutifs de la vie (acides aminés, acides nucléiques et lipides), mais jusqu'à récemment, elles n'avaient pas produit de polymère complexe tel que les polypeptides qui sont les forces de travail de la cellule.

Aujourd'hui, une équipe d'astrobiologistes de l'Institut Astronomique Max Planck a montré expérimentalement que la condensation d'atomes de carbone à la surface de particules solides froides (poussière cosmique) conduit à la formation de monomères de polyglycine isomères (une chaîne polypeptidique formée par la liaison de nombreux acides aminés de glycine) [4]. L'étude est publiée dans Nature Astronomy.

L'équipe a montré que la chimie fait intervenir trois des espèces les plus abondantes (CO, C et NH3) présentes dans les nuages moléculaires en formation d'étoiles et qu'elle se déroule selon un processus que nous venons de découvrir. Fait remarquable, la recherche démontre que cette chimie spécifique saute l'étape de la formation des acides aminés dans la synthèse des protéines et se produit dans le vide de l'espace à 10 kelvins (-263,15 °C). Ceci est important car si l'eau liquide est largement requise pour la synthèse prébiotique des peptides (acides aminés), l'étape secondaire de polymérisation nécessite l'expulsion de l'eau pour qu'il y ait une condensation des acides aminés. De plus, les attaques hydrophiles de l'eau liquide auront tendance à hydrolyser - ou à briser - les chaînes d'acides aminés, empêchant ainsi leur polymérisation et la formation de polypeptides (protéines).

En laboratoire, l'équipe d'astrophysiciens a pu démontrer la polymérisation d'un polypeptide monomère dans les conditions de l'espace interstellaire, en contournant la formation initiale du monomère peptidique. L'équipe de recherche a démontré qu'en principe, les polypeptides peuvent se former sans la présence de rayonnement ionisant ou d'eau liquide, à -263,15 °C. L'équipe de recherche a démontré pour la première fois que la formation de grandes molécules organiques complexes est possible dans le milieu interstellaire. L'étude est importante car l'acheminement des biopolymères formés par cette chimie vers les planètes rocheuses de la zone habitable pourrait, comme nous l'avons évoqué, être un élément important sur l'origine de la vie.

Si de grandes macromolécules organiques et des polymères peuvent se former dans l'espace interstellaire, cela signifierait une plus grande probabilité de trouver de la vie dans de nombreux systèmes planétaires et satellites dans des zones aux conditions habitables - une grande abondance et diversité de vie dans l'univers, tout comme le prédit notre modèle du réseau unifié d'espace-mémoire. Une fois que cela aura été vérifié par l'observation, le postulat suivant de notre modèle d'unification pourra être abordé : si la vie n'est pas une coïncidence accidentelle qui se produit rarement, est-il possible que la vie et la conscience associée au système vivant jouent un rôle plus intégral et dynamique dans la physique de l'univers qu'un simple accident épiphénoménologique ?

Références

[1] N. Haramein, W. D. Brown, and A. Val Baker, “The Unified Spacememory Network: from Cosmogenesis to Consciousness,” Neuroquantology, vol. 14, no. 4, Jun. 2016, doi: 10.14704/nq.2016.14.4.961.

[2] S. A. Krasnokutski, “Did life originate from low-temperature areas of the Universe?,” Low Temperature Physics, vol. 47, no. 3, pp. 199–205, Mar. 2021, doi: 10.1063/10.0003519.

[3] I. Ginsburg, M. Lingam, and A. Loeb, “Galactic Panspermia,” ApJL, vol. 868, no. 1, p. L12, Nov. 2018, doi: 10.3847/2041-8213/aaef2d.

[4] S. A. Krasnokutski, K.-J. Chuang, C. Jäger, N. Ueberschaar, and T. Henning, “A pathway to peptides in space through the condensation of atomic carbon,” Nat Astron, vol. 6, no. 3, Art. no. 3, Mar. 2022, doi: 10.1038/s41550-021-01577-9.

     

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