Comment la vie pourrait s’être formée sur Terre

Un lac plein de P

Le récit commence par une anecdote inattendue : au XVIIe siècle, l’alchimiste allemand Hennig Brand fit bouillir des dizaines de seaux d’urine à la recherche d’un remède pour transformer le métal en or. Selon des reconstitutions historiques, sa persévérance aboutit en 1669 à la découverte du phosphore, un élément qui, bien que redoutable par sa réactivité, s’avérera central pour la formation de la vie. Pour en savoir plus sur les expériences historiques, on peut consulter des archives pédagogiques détaillant ces procédés (education.jlab.org).

Le phosphore, sous sa forme pure, est toxique et dégage une odeur âcre rappelant l’ail ou les allumettes, et il peut provoquer des brûlures graves au contact ou par inhalation. Pourtant, malgré sa dangerosité, ce même élément joue un rôle fondamental dans la biochimie : il compose l’ossature de l’ADN et de l’ARN, intervient dans le métabolisme énergétique des cellules et fait partie des lipides qui forment les membranes cellulaires. La question centrale pour la formation de la vie était donc : d’où venait suffisamment de phosphore sur une Terre initialement pauvre en éléments biodisponibles ? Pour un rappel sur les propriétés du phosphore, voir une synthèse vulgarisée (Live Science).

Une étude publiée en 2019 propose une solution convaincante à ce « problème du phosphate » : les lacs riches en carbonate auraient pu concentrer suffisamment de phosphore pour permettre l’émergence des premières formes de vie. En observant des lacs carbonatés contemporains, notamment en Californie, au Kenya (Lac Magadi) et en Inde, les chercheurs ont constaté que ces milieux, situés en régions arides, deviennent salés et alcalins sous l’effet d’une évaporation intense.

Les caractéristiques clés qui rendent ces lacs prometteurs pour la formation de la vie :

• forte évaporation conduisant à une concentration élevée des minéraux ;
• alcalinité et salinité qui favorisent la précipitation et la rétention du phosphore ;
• concentrations de phosphore jusqu’à 50 000 fois supérieures à celles des lacs non carbonatés, des rivières ou de l’eau de mer ;
• présence moderne d’écosystèmes divers, suggérant que ces milieux peuvent soutenir la vie.

De ce point de vue, les lacs carbonatés d’il y a environ quatre milliards d’années auraient constitué des « creusets » idéaux pour la chimie prébiotique, offrant à la fois les éléments et les conditions nécessaires à l’assemblage des premiers blocs moléculaires impliqués dans la formation de la vie. Pour un compte rendu de cette recherche et de ses implications, voir l’article de synthèse scientifique (Phys.org).

Cette hypothèse permet de relier des observations géochimiques actuelles à des problèmes fondamentaux d’astrobiologie et rappelle que des environnements terrestres apparemment hostiles peuvent, paradoxalement, favoriser la chimie qui mène à la vie.