Les acides aminés, les briques élémentaires nécessaires à la vie, avaient déjà été découverts dans des échantillons de roches vieilles de 4,6 milliards d’années provenant d’un astéroïde nommé Bennu, livrés sur Terre en 2023 par la mission OSIRIS-REx de la NASA. La manière dont ces acides aminés — les molécules qui créent les protéines et les peptides dans l’ADN — se sont formés dans l’espace était un mystère, mais de nouvelles recherches menées par des scientifiques de Penn State montrent qu’ils pourraient être nés dans un environnement glacial et radioactif à l’aube du système solaire terrestre.
Selon les chercheurs, qui ont publié de nouvelles découvertes aujourd’hui (9 février) dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, certains acides aminés des échantillons de l’astéroïde Bennu se sont probablement formés d’une manière différente de ce que l’on pensait, dans les conditions hostiles du système solaire primitif.
« Nos résultats renversent la donne sur la façon dont nous avons généralement pensé que les acides aminés se formaient dans les astéroïdes », a déclaré Allison Baczynski, professeure adjointe de recherche en géosciences à Penn State et co-auteure principale de l’article. « Il semble maintenant qu’il existe de nombreuses conditions dans lesquelles ces briques de la vie peuvent se former, pas seulement lorsqu’il y a de l’eau liquide chaude. Notre analyse a montré qu’il y a une bien plus grande diversité dans les voies et les conditions dans lesquelles ces acides aminés peuvent se former. »
En analysant un précieux grain de poussière spatiale pas plus gros qu’une cuillère à café, l’équipe a utilisé des instruments spécialisés capables de mesurer les isotopes, de légères variations de la masse des atomes. En étudiant Bennu, les chercheurs se sont concentrés sur la glycine, l’acide aminé le plus simple, une minuscule molécule à deux atomes de carbone qui sert de brique de base à la vie. Les acides aminés s’assemblent pour former des protéines, qui exécutent presque toutes les fonctions biologiques — de la construction des cellules à la catalyse des réactions chimiques.
La glycine peut se former dans une large gamme de conditions chimiques et elle est souvent considérée comme un indicateur clé de la chimie prébiotique précoce, a expliqué Baczynski. Trouver de la glycine dans des astéroïdes ou des comètes suggère que certains des ingrédients fondamentaux de la vie ont pu se former dans l’espace et être livrés sur la Terre primitive.
Précédemment, l’hypothèse principale pour la formation de la glycine était la synthèse de Strecker, au cours de laquelle le cyanure d’hydrogène, l’ammoniac et les aldéhydes ou cétones réagissent en présence d’eau liquide. Les nouveaux résultats suggèrent cependant que la glycine de Bennu pourrait ne pas s’être formée du tout dans de l’eau chaude, mais plutôt dans de la glace gelée exposée aux radiations aux confins du système solaire primitif, a expliqué Baczynski.
« Ici à Penn State, nous avons modifié des instruments qui nous permettent de faire des mesures isotopiques sur des quantités très faibles de composés organiques comme la glycine », a déclaré Baczynski. « Sans les progrès technologiques et les investissements dans des instruments spécialisés, nous n’aurions jamais fait cette découverte. »
Pendant des décennies, les scientifiques ont examiné des météorites riches en carbone comme la célèbre météorite de Murchison, tombée en Australie en 1969, pour étudier les acides aminés qu’elles contiennent. L’équipe de Penn State a comparé ses résultats de Bennu à une analyse des acides aminés de la météorite de Murchison. Les molécules de Murchison semblaient s’être formées par un processus nécessitant de l’eau liquide et des températures douces, des conditions qui auraient pu exister sur les corps parents anciens de ces météorites, conditions qui existaient également sur la Terre primitive.
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« L’une des raisons pour lesquelles les acides aminés sont si importants est que nous pensons qu’ils ont joué un grand rôle dans le démarrage de la vie sur Terre », a expliqué Ophélie McIntosh, chercheuse postdoctorale au Département des géosciences de Penn State et co-auteure principale de l’article. « Ce qui est vraiment surprenant, c’est que les acides aminés de Bennu montrent un schéma isotopique très différent de ceux de Murchison, et ces résultats suggèrent que les corps parents de Bennu et de Murchison proviennent probablement de régions chimiquement distinctes du système solaire. »
À l’avenir, les résultats présentent de nombreux nouveaux mystères pour la science. Par exemple, les acides aminés existent sous deux formes miroir, comme une main gauche et une main droite. Précédemment, on supposait que ces paires devaient avoir la même signature isotopique. Mais dans Bennu, les deux formes de l’acide glutamique montrent des valeurs d’azote radicalement différentes. Pourquoi deux molécules miroirs se retrouveraient-elles avec des valeurs d’azote si différentes ? L’équipe s’emploiera à le découvrir.
« Nous avons maintenant plus de questions que de réponses », a déclaré Baczynski. « Nous espérons pouvoir continuer à analyser une série de météorites différentes pour examiner leurs acides aminés. Nous voulons savoir si elles continuent à ressembler à Murchison et Bennu, ou peut-être y a-t-il encore plus de diversité dans les conditions et les voies qui peuvent créer les briques de la vie. »
La recherche a été financée par plusieurs programmes de la NASA, notamment le programme New Frontiers, qui a financé la mission OSIRIS‑REx, et plusieurs bourses de recherche de la NASA, ainsi qu’avec le soutien du partenariat CRESST II de la NASA.
Article : Multiple formation pathways for amino acids in the early Solar System based on carbon and nitrogen isotopes in asteroid Bennu samples – Journal : Proceedings of the National Academy of Sciences – Méthode : Imaging analysis – DOI : Lien vers l’étude
Source : Penn State
