Les bonnes choses, bien combinées

Le bon type de planète tournant au bon type de distance autour du bon type d'étoile produira-t-il la vie ? La réponse semble être : oui, si elle a le bon type de matériau avec lequel travailler. Tout à ce jour pointe vers la conclusion que les bons matériaux sont automatiquement là. C'est une conclusion pratiquement sans débat.

Nous avons un concept convaincant pour la formation globale des éléments (tout ce qui est plus lourd que l'hydrogène et l'helium). Ils sont formés de manière ubiquitaire dans la galaxie dans les cœurs et les affres de la mort des étoiles. Les étoiles les plus grandes dispersent leurs éléments dans l'espace en ratios similaires partout où elles s'auto-détruisent dans leurs explosions titanesques. Nous avons mesuré la composition des nuages moléculaires resultants par spectroscopie. Une révélation plaisante est de trouver que la composition de la galaxie correspond grandement à celle de notre système solaire. Le fait crucial semble assuré : les choses élémentaires qui ont permis des planètes, la Terre, et la vie dans notre système solaire étaient, et sont, disponibles partout ailleurs dans le disque, une fois que la galaxie sent through its initial element-building and dispersing stage s1Fowler 1984 s2Wood & Chang 1985.

Nous trouvons, alors, que les éléments adéquats existent déjà pour une formation ultérieure, et que ces élémentaux se combinent déjà pour former des molécules utiles. Certaines de ces molécules sont des organiques chimiquement actifs qui pourraient mener à une biologie. Des scientifiques particulièrement créatifs ont même imaginé la vie elle-même composée dans l'espace sur des grains de poussière ou particules cométaires s3Hoyle & Wickramasinghe 1980. Quelle que soit la vérité de ceci, il est presque une certitude que la chimie de l'espace produit des molécules biologiques importantes comme les acides aminés, les unités de protéines monomériques s4Ferris 1984 s5Greenberg 1984. De telles substances et d'autres importantes ont été trouvées dans des météorites chondrite carbonacées s6Engel & Nagy 1985 s7Irvine 1987.

Il y a 4 milliards d'années de cela, des pluies de comètes et de météorites pourraient avoir apporté les composés de base de la vie sur Terre. Lors de leurs rencontres avec la Comète de Halley, les vaisseaux Vega et Giotto ont détecté nombre des éléments nécessaires à la vie. Des analyses de météorites et de poussière cométaire tombées sur Terre nous ont montré que ces objets interplanétaires sont souvent riches en matériau organique s8William Irvine, Université du Massachusetts.

Ces découvertes sont importantes en ce qu'elles ajoutent 3 pièces presque certaines à notre vision des jours de formation des systèmes planétaires et mondes semblables à la terre :

1. les réactions chimiques entre les éléments sont si programmées que des quantités massive de produits chimiques organiques sont fabriqués dans l'espace et existent dans les nuages moléculaires lourds à partir desquels se forment les systèmes planétaires
2. beaucoup de cette substance organique se condense en poussière chondritique et grumeaux formant la base des premiers cœurs planétaires, contribuant aux produits chimiques organiques prêts à l'emploi des planètes néonatales
3. même après la formation de planète, d'autres grumeaux et poussières (un pluie météoritique carbonacée) continuent de tomber dans les nouveaux environnements des "terres", les fécondant avec des composés potentiellement biogéniques.

Ceci devrait arriver en ce moment, et est arrivé dans le passé, dans toute la galaxie : des milliards de terres absorbent une pluie prébiologique. La bonne chose est présente au bon moment. Est-ce suffisant pour assurer la vie ?

Lorsque nos chimistes commençèrent à simuler l'atmosphère et les conditions d'énergie primordiales, ils furent ravis de découvrir que ces circonstances originelles commençaient spontanément à créer la chimie de la vie. Durant 2 décennies les avancées ont été continuelles et positives s9Calvin 1975 s10Dickerson 1978 s11Hartman & al. 1985. Les conditions primitives non seulement produisent les bons biochimiques mais elles ne semblent pas le faire au hasard. Les produits de la chimie sont déterminés, tout n'est pas possible. Certains arrangements atomiques (par exemple, juste certains acides aminés ou bases d'acide nucléique) sont fortement favorisés par rapport à d'autres arrangements dans les mêmes classes de composés biochimiques. Il semble y avoir un ensemble limité d'unités biochimiques à partir desquelles la vie semblable à celle de la terre, et probablement toute la vie galactique, peut être construite.

La liaison, ou polymérisation, de ces petites unités dans les structures vitales de protéines ou acides nucléiques est actuellement impossible à imiter dans nos labos dans des courtes périodes de temps. Néanmoins, 3 lignes de raisonnement nous ont amené à suspecter avec confiance qu'une telle polymérisation intervient de manière ordonnée, rapide et probablement uniforme sur les mondes semblables à terre :

1. Plusieurs mécanismes de polymérisation ont été recherchés et quelques-uns semblent fonctionner. Ils impliquent des sources de haute-énergie (e.g., radiations UV, foudre, chaleure volcanique) et des zones de surface élevée pour encourager la catalyse (comme sur les bulles de l'écume de la mer ou dans les matrices de matériaux d'argile). Toutes ces conditions devraient être disponibles à travers toute la galaxie. Le travail associé, comme la fusion de monomères biochimiques purs ensemble, et l'analyse des produits résultants, montre encore une fois que tout n'est pas possible. Ces fusions débouchent sur une variété étonnamment limitée de polymères.
2. Une 2de ligne de raisonnement implique des tentatives de calculer l'aggrégation de molécules la plus stable, l'alliance moléculaire qui aurait la meilleure chance de persister dans des environnement planétaire primitifs. Les gagnants semblent être les aggrégats alliant protéines et polymères d'acide nucléique, la même alliance cruciale qui se trouve universellement à la base de la vie sur Terre s12Eigen & al. 1981 s13Schuster 1984.
3. La 3^ème ligne de raisonnement est une déduction à partir d'une seule observation. Quelle que soit la route que les produits biochimiques ont pris pour former des polymères et au-delà de la vie simple, ça n'a pas été difficile et c'est arrivé très vite. La vie est apparue dans ses formes les plus simples presque aussitôt que la Terre s'est refroidie et settled enough to permit it s14Groves & al. 1982 s15Ferris 1987 s16Gould 1978.

Sur Terre, la vie a commencé presque aussitôt que la planète a été suffisamment froide pour former des mers. C'est typique, il pourrait y avoir jusqu'à 10 milliards de planètes comme la Terre dans notre seule Voie Lactée. Aujourd'hui nous contemplons un univers foisonnant de vie, dont une partie pourrait être intelligente s17Bernard Oliver, chief, NASA SETI program, 1987.

D'autres morceaux du puzzle prébiologique continuent de venir en lumière. La découverte de microsphères, sphérules bi-couches se formant spontanément à partir de certaines protéines, est un autre exemple important. Ces structures se comportent beaucoup comme des membranes de cellules, créant des charges électriques differentielles à leurs surfaces et montrant des comportement de division étrangement semblables à des unités vivantes. Le travail avec ces microsphères et d'autres systèmes pré-biologiques simples a inspiré leur découvreur, Sidney Fox (1984), à dire : Les expériences suggèrent que l'évolution de la complexité moléculaire a pu arriver à partir de débuts simples très rapidement... en jours ou moins s18cité dans Ridpath 1975.

De tels optimismes sur la formation de la vie abondent dans la littérature cosmochimique et protobiologique. La tendance des travaux à ce jour soutient un tel optimisme. Etant données les bonnes choses aux bons endroits (une situation qui est la norme galactique attendue), la vie se formera spontanément et rapidement. Pour revenir à l'équation de Drake, le facteur "f_l" est "1" ; la vie apparaît à chaque fois, et rapidement. C'est la biochimie de base de l'univers.

Les éléments nécessaires à la vie ? carbone, azote, hydrogène, oxygène, phosphore et souffre ? viennent de la formation des étoiles. Ils évoluent alors en de plus grandes molécules organiques (basées sur le carbone) dans l'espace entre les étoiles. Dans les environnements planétaires primitifs elles se combinent en briques de la vie, évoluent en enzymes et le code génétique, s'organisent en des strutures complexes et stables semblables à des cellules, développent des processus d'auto-reproduction, et grandissent de choses vivantes simples à complexes s19Donald DeVincenzi, NASA Ames Research Center, 1987.