Depuis plusieurs décennies, les scientifiques tentent de comprendre pourquoi la vie sur Terre privilégie une seule orientation moléculaire. Cette asymétrie, connue sous le nom d’homochiralité, caractérise les molécules biologiques essentielles comme les acides aminés et les sucres. Une étude récente financée par la NASA remet en question certaines hypothèses établies, notamment le rôle supposé de l’ARN dans cette sélection. L’origine de cette singularité pourrait être bien plus complexe qu’on ne le pensait.
L’homochiralité est une propriété fondamentale du vivant qui se manifeste par la sélection systématique d’une seule forme énantiomérique des molécules biologiques. Tous les acides aminés utilisés par les organismes vivants sont de type L, tandis que les sucres présents dans l’ADN et l’ARN sont exclusivement de type D. Cette préférence, qui ne repose sur aucun avantage chimique évident, reste une énigme pour la biologie et la chimie prébiotique. Une étude récente publiée dans Nature Communications et financée par la NASA remet en question une hypothèse longtemps privilégiée selon laquelle l’ARN aurait joué un rôle clé dans ce choix moléculaire.
L’ARN et l’hypothèse du monde prébiotique
L’ARN est souvent considéré comme un précurseur de l’ADN dans l’évolution de la vie. Cette molécule possède une double fonction : elle est capable de stocker l’information génétique et d’agir comme un catalyseur, jouant ainsi un rôle fondamental dans les premières formes de vie. Pendant longtemps, les chercheurs ont supposé que l’ARN pouvait avoir influencé la sélection des acides aminés gauchers, donnant naissance à l’homochiralité observée aujourd’hui.
Les résultats de l’étude menée par des chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles viennent cependant contredire cette hypothèse. En testant 15 ribozymes, des molécules d’ARN aux propriétés enzymatiques, sous des conditions censées reproduire celles de la Terre primitive, les scientifiques ont constaté que ces enzymes ne manifestaient aucune préférence particulière pour une orientation moléculaire. Certains ribozymes favorisaient la production d’acides aminés gauchers, d’autres privilégiaient les formes droitières. Cette observation remet en cause l’idée selon laquelle l’ARN aurait joué un rôle déterminant dans la fixation de l’homochiralité biologique.
L’hypothèse d’une origine cosmique
Face à ces résultats, les chercheurs se tournent vers d’autres explications, notamment une origine extraterrestre de l’homochiralité. L’analyse de météorites tombées sur Terre, comme celle de Murchison en Australie, a révélé la présence d’acides aminés présentant un léger excès de la forme L. Ce déséquilibre pourrait être lié à des processus se produisant dans l’espace, avant même l’apparition de la vie sur Terre.
Une des hypothèses les plus sérieuses repose sur l’effet des rayonnements ultraviolets polarisés circulairement. Des expériences en laboratoire ont montré que ce type de rayonnement peut induire un excès énantiomérique au sein des glaces interstellaires contenant des molécules organiques. Si ces conditions étaient courantes dans les nébuleuses où se sont formées les premières molécules organiques, cela pourrait expliquer pourquoi les acides aminés gauchers se sont imposés sur Terre.
L’étude des échantillons ramenés par la mission OSIRIS-REx de la NASA, qui a prélevé du matériel sur l’astéroïde Bennu, pourrait permettre de tester cette hypothèse. Si un excès énantiomérique similaire à celui observé dans les météorites terrestres est découvert dans ces échantillons, cela renforcerait l’idée que l’homochiralité trouve son origine dans les conditions de formation du système solaire.
Le rôle potentiel des champs magnétiques
Une autre piste explorée concerne l’influence des champs magnétiques sur la sélection moléculaire. Des expériences en laboratoire ont montré que certaines molécules chirales réagissent différemment en présence d’un champ magnétique intense, favorisant ainsi une orientation spécifique. Si la Terre primitive, ou certains environnements extraterrestres, possédaient des champs magnétiques puissants, ils auraient pu influencer la sélection moléculaire et favoriser progressivement l’homochiralité.
Ce phénomène pourrait également s’être produit à l’échelle cosmique, dans les disques protoplanétaires où se forment les étoiles et les planètes. Des champs magnétiques intenses y sont observés, et leur effet sur les molécules organiques reste encore largement inexploré.
Un phénomène apparu progressivement ?
L’absence de déterminisme chimique clair dans la sélection de l’homochiralité suggère que ce phénomène pourrait résulter d’une évolution progressive. Certains chercheurs avancent que les premières molécules impliquées dans la vie n’étaient pas exclusivement gauchères ou droitières, mais qu’un processus d’amplification asymétrique aurait progressivement conduit à la prédominance d’une seule forme.
Des expériences menées à l’Institut Pasteur ont montré que dans des conditions spécifiques, des mélanges initiaux équilibrés d’énantiomères peuvent évoluer naturellement vers une seule forme chirale. Ce phénomène, connu sous le nom d’auto-catalyse asymétrique, pourrait avoir joué un rôle clé dans l’émergence de l’homochiralité biologique.
