L'eau de mer pourrait avoir fourni le phosphore nécessaire à la vie émergente.
Des chercheurs des universités de Cambridge et Cape Town a peut-être résolu un mystère sur l'origine de la vie - comment le phosphore est devenu un composant essentiel de la vie sur Terre en recréant de l'eau de mer préhistorique contenant l'élément dans un laboratoire.
Leurs découvertes, qui ont été publiées dans la revue Nature Communications, suggèrent que l'eau de mer pourrait être la source manquante de phosphate, suggérant qu'elle aurait pu être présente en quantités suffisantes pour soutenir la vie sans avoir besoin de conditions environnementales particulières.
"Cela pourrait vraiment changer notre façon de penser aux environnements dans lesquels la vie est née", a déclaré le professeur Nick Tosca de l'Université de Cambridge, qui était l'un des auteurs de l'étude.
La recherche, dirigée par l'Université de Cambridge Ph.D. Matthew Brady, étudiant, révèle que l'eau de mer des premières années pouvait contenir 1,000 10,000 à XNUMX XNUMX fois plus de phosphate qu'on ne le pensait auparavant, à condition que l'eau contienne beaucoup de fer.
Le phosphate est un composant crucial de l'ADN et de l'ARN, qui sont les éléments constitutifs de la vie, bien qu'il soit l'un des éléments les moins courants dans l'univers par rapport à sa signification biologique. Le phosphate est également relativement inaccessible sous sa forme minérale - il peut être difficile de se dissoudre dans l'eau pour que la vie puisse l'utiliser.
Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que le phosphore fait partie de la biologie dès le début, mais ils n'ont que récemment commencé à reconnaître le rôle du phosphate dans la direction de la synthèse des molécules nécessaires à la vie sur Terre. biomolécules s'il y a beaucoup de phosphate en solution », a déclaré Tosca, professeur de minéralogie et de pétrologie au département des sciences de la Terre de Cambridge.
Cependant, il y a eu un débat sur les circonstances précises requises pour créer du phosphate. Selon certaines recherches, le phosphate devrait en fait être encore moins accessible à la vie lorsque le fer est abondant. Cependant, cela est contesté car l'atmosphère de la Terre primitive était pauvre en oxygène et le fer aurait été répandu.
Ils ont utilisé la modélisation géochimique pour simuler les conditions de la Terre primitive afin de comprendre comment la vie en est venue à dépendre du phosphate et le type d'environnement dans lequel cet élément aurait évolué.
"C'est excitant de voir comment de simples expériences dans une bouteille peuvent bouleverser notre réflexion sur les conditions qui étaient présentes sur la Terre primitive"
Matthieu Brady
En laboratoire, ils ont fabriqué de l'eau de mer avec la même chimie que l'on pensait avoir existé au début de l'histoire de la Terre. Ils ont également mené leurs expériences dans une atmosphère privée d'oxygène, tout comme sur la Terre antique.
Les résultats de l'équipe suggèrent que l'eau de mer elle-même aurait pu être une source majeure de cet élément essentiel.
"Cela ne signifie pas nécessairement que la vie sur Terre a commencé dans l'eau de mer", a déclaré Tosca, "cela ouvre de nombreuses possibilités sur la façon dont l'eau de mer aurait pu fournir du phosphate à différents environnements - par exemple, des lacs, des lagunes ou des rivages où les embruns marins aurait pu transporter le phosphate sur terre.
Auparavant, les scientifiques avaient proposé une gamme de moyens de générer du phosphate, certaines théories impliquant des environnements spéciaux tels que des sources volcaniques acides ou des lacs alcalins, et des minéraux rares trouvés uniquement dans les météorites.
"Nous avions l'intuition que le fer était la clé de la solubilité du phosphate, mais il n'y avait tout simplement pas assez de données", a déclaré Tosca. L'idée des expériences de l'équipe est venue lorsqu'ils ont examiné les eaux qui baignent les sédiments déposés dans la mer Baltique moderne. "C'est inhabituel parce qu'il est riche en phosphate et en fer - nous avons commencé à nous demander ce qui était si différent dans ces eaux particulières."
Dans leurs expériences, les chercheurs ont ajouté différentes quantités de fer à une gamme d'échantillons d'eau de mer synthétiques et ont testé la quantité de phosphore qu'il pouvait contenir avant la formation de cristaux et la séparation des minéraux du liquide. Ils ont ensuite intégré ces points de données dans un modèle qui pourrait prédire la quantité de phosphate que l'eau de mer ancienne pourrait contenir.
Les eaux interstitielles de la mer Baltique ont fourni un ensemble d'échantillons modernes avec lesquels ils ont testé leur modèle. "Nous pourrions parfaitement reproduire cette chimie inhabituelle de l'eau", a déclaré Tosca. De là, ils ont continué à explorer la chimie de l'eau de mer avant toute biologie.
Les résultats ont également des implications pour les scientifiques qui tentent de comprendre les possibilités de vie au-delà de la Terre. "Si le fer aide à mettre plus de phosphate en solution, cela pourrait être pertinent pour le début de Mars", a déclaré Tosca.
Les preuves de l'eau sur l'ancienne Mars sont abondantes, y compris les anciens lits de rivières et les dépôts d'inondation, et nous savons également qu'il y avait beaucoup de fer à la surface et que l'atmosphère était parfois pauvre en oxygène, a déclaré Tosca.
Leurs simulations des eaux de surface filtrant à travers les roches à la surface martienne suggèrent que l'eau riche en fer pourrait également avoir fourni des phosphates dans cet environnement.
"Il va être fascinant de voir comment la communauté utilise nos résultats pour explorer de nouvelles voies alternatives pour l'évolution de la vie sur notre planète et au-delà", a déclaré Brady.
Référence : « Disponibilité du phosphate marin et origines chimiques de la vie sur Terre » par Matthew P. Brady, Rosalie Tostevin et Nicholas J. Tosca, 2 septembre 2022, Communications Nature.
DOI: 10.1038 / s41467-022-32815-x
