30.2 : Astrobiologie
- Page ID
- 191768
Objectifs d'apprentissage
À la fin de cette section, vous serez en mesure de :
- Décrire les éléments chimiques nécessaires à la vie
- Décrire les systèmes moléculaires et les processus qui sous-tendent l'origine et l'évolution de la vie
- Décrire les caractéristiques d'un environnement habitable
- Décrivez certaines des conditions extrêmes de la Terre et expliquez comment certains organismes se sont adaptés à ces conditions
Les scientifiques d'aujourd'hui adoptent une approche multidisciplinaire pour étudier l'origine, l'évolution, la distribution et le destin ultime de la vie dans l'univers ; ce domaine d'étude est connu sous le nom d'astrobiologie. Vous pouvez également parfois entendre ce domaine appelé exobiologie ou bioastronomie. L'astrobiologie réunit des astronomes, des planétologues, des chimistes, des géologues et des biologistes (entre autres) pour travailler sur les mêmes problèmes sous leurs différents angles.
Parmi les questions explorées par les astrobiologistes figurent les conditions dans lesquelles la vie est née sur Terre et les raisons de l'extraordinaire capacité d'adaptation de la vie sur notre planète. Ils participent également à l'identification des mondes habitables au-delà de la Terre et à essayer de comprendre en termes pratiques comment rechercher de la vie sur ces mondes. Examinons certains de ces problèmes plus en détail.
Les éléments de base de la vie
Bien qu'aucune preuve claire de la vie n'ait encore été trouvée au-delà de la Terre, les éléments chimiques constitutifs de la vie ont été détectés dans un large éventail d'environnements extraterrestres. Les météorites (que vous avez découvertes dans les échantillons cosmiques et l'origine du système solaire) contiennent deux types de substances dont la structure chimique indique qu'elles ont une origine extraterrestre : les acides aminés et les sucres. Les acides aminés sont des composés organiques qui sont les éléments constitutifs moléculaires des protéines. Les protéines sont des molécules biologiques clés qui fournissent la structure et la fonction des tissus et des organes de l'organisme et accomplissent essentiellement le « travail » de la cellule. Lorsque nous examinons le gaz et la poussière qui entourent les comètes, nous trouvons également un certain nombre de molécules organiques, des composés qui, sur Terre, sont associés à la chimie de la vie.
Au-delà de notre système solaire, l'un des résultats les plus intéressants de la radioastronomie moderne a été la découverte de molécules organiques dans des nuages géants de gaz et de poussière entre les étoiles. Plus de 100 molécules différentes ont été identifiées dans ces réservoirs de matières premières cosmiques, notamment du formaldéhyde, de l'alcool et d'autres substances que nous connaissons comme des étapes importantes du développement de la vie sur Terre. À l'aide de radiotélescopes et de spectromètres radio, les astronomes peuvent mesurer l'abondance de divers produits chimiques dans ces nuages. Nous trouvons les molécules organiques le plus facilement dans les régions où la poussière interstellaire est la plus abondante, et il s'avère que ce sont précisément les régions où la formation des étoiles (et probablement la formation des planètes) se produit le plus facilement (Figure\(\PageIndex{1}\)).
Il est clair que la Terre primitive elle-même a produit certains des éléments moléculaires de base de la vie. Depuis le début des années 1950, les scientifiques ont essayé de reproduire dans leurs laboratoires les voies chimiques à l'origine de la vie sur notre planète. Dans le cadre d'une série d'expériences connues sous le nom d'expériences Miller-Urey, mises au point par Stanley Miller et Harold Urey à l'Université de Chicago, des biochimistes ont simulé les conditions des débuts de la Terre et ont pu produire certains des éléments fondamentaux de la vie, y compris ceux qui forment protéines et autres grandes molécules biologiques appelées acides nucléiques (dont nous parlerons prochainement).
Bien que ces expériences aient produit des résultats encourageants, elles présentent certains problèmes. La chimie la plus intéressante d'un point de vue biologique concerne les gaz riches en hydrogène ou réducteurs, tels que l'ammoniac et le méthane. Cependant, l'atmosphère primitive de la Terre était probablement dominée par le dioxyde de carbone (comme les atmosphères de Vénus et de Mars le sont encore aujourd'hui) et ne contenait peut-être pas une abondance de gaz réducteurs comparable à celle utilisée dans les expériences de type Miller-Urey. Les évents hydrothermaux, c'est-à-dire les systèmes des fonds marins dans lesquels l'eau de mer est surchauffée et circule à travers les roches de la croûte ou du manteau avant de réémerger dans l'océan, ont également été suggérés comme des contributeurs potentiels de composés organiques sur les débuts de la Terre, et de telles sources n'obligeraient pas la Terre à avoir une réduction précoce atmosphère.
Des sources terrestres et extraterrestres peuvent avoir contribué à l'approvisionnement précoce de la Terre en molécules organiques, bien que nous ayons des preuves plus directes de cette dernière. Il est même concevable que la vie elle-même ait pris naissance ailleurs et ait été ensemencée sur notre planète, bien que cela ne règle pas le problème de l'origine de cette vie.
Les cheminées hydrothermales semblent de plus en plus susceptibles d'être à l'origine des composés organiques présents sur Terre. Apprenez-en plus sur les évents hydrothermaux, regardez des vidéos et des diaporamas sur ces merveilles des grands fonds marins et essayez une simulation interactive de la circulation hydrothermale sur le site Web de la Woods Hole Oceanographic Institution.
L'origine et l'évolution précoce de la vie
Les composés carbonés qui constituent la base chimique de la vie sont peut-être courants dans l'univers, mais il ne reste qu'un pas de géant entre ces éléments constitutifs et une cellule vivante. Même les molécules les plus simples des gènes (les unités fonctionnelles de base qui transportent le matériel génétique ou héréditaire d'une cellule) contiennent des millions d'unités moléculaires, chacune organisée selon une séquence précise. De plus, même la vie la plus primitive exigeait deux capacités spéciales : un moyen d'extraire de l'énergie de son environnement et un moyen de coder et de reproduire l'information afin de faire des copies fidèles d'elle-même. Les biologistes d'aujourd'hui peuvent voir comment l'une ou l'autre de ces capacités a pu se former dans un environnement naturel, mais nous sommes encore loin de savoir comment les deux se sont réunies dans les premières formes de vie.
Nous n'avons aucune preuve solide de la voie qui a mené à l'origine de la vie sur notre planète, à l'exception des premiers éléments de l'histoire qui peuvent être conservés dans la biochimie de la vie moderne. En effet, nous avons très peu de preuves directes de ce qu'était la Terre elle-même au tout début de son histoire : notre planète est si efficace pour se refaire surface grâce à la tectonique des plaques (voir le chapitre sur la Terre en tant que planète) qu'il ne reste que très peu de roches datant de cette période initiale. Dans le chapitre précédent sur les mondes cratérisés, vous avez appris que la Terre avait été soumise à un bombardement intense, une période d'événements à fort impact, il y a environ 3,8 à 4,1 milliards d'années. Des impacts importants auraient été suffisamment énergiques pour stériliser à la chaleur les couches superficielles de la Terre, de sorte que même si la vie avait commencé à cette époque, elle aurait bien pu être anéantie.
Lorsque les impacts importants ont cessé, le décor était planté pour un environnement plus paisible sur notre planète. Si les océans de la Terre contenaient des matières organiques accumulées provenant de l'une des sources déjà mentionnées, les ingrédients étaient disponibles pour fabriquer des organismes vivants. Nous ne comprenons pas en détail la séquence des événements qui ont mené des molécules à la biologie, mais il existe des preuves fossiles de la vie microbienne dans des roches vieilles de 3,5 milliards d'années et des preuves possibles (débattues) de la vie remontant à 3,8 milliards d'années.
La vie telle que nous la connaissons utilise deux systèmes moléculaires principaux : les molécules fonctionnelles appelées protéines, qui effectuent le travail chimique de la cellule, et les molécules d'ADN contenant des informations (acide désoxyribonucléique) qui stockent des informations sur la façon de créer la cellule et ses substances chimiques et composants structuraux. L'origine de la vie est parfois considérée comme un « problème de la poule et de l'œuf » car, dans la biologie moderne, aucun de ces systèmes ne fonctionne sans l'autre. Ce sont nos protéines qui assemblent les brins d'ADN dans l'ordre précis requis pour stocker les informations, mais les protéines sont créées à partir des informations stockées dans l'ADN. Lequel est arrivé en premier ? Certains chercheurs sur l'origine de la vie pensent que la chimie prébiotique était basée sur des molécules capables à la fois de stocker des informations et d'effectuer le travail chimique de la cellule. Il a été suggéré que l'ARN (acide ribonucléique), une molécule qui facilite la circulation de l'information génétique de l'ADN vers les protéines, aurait pu remplir un tel objectif. L'idée d'un « monde d'ARN » primitif est de plus en plus acceptée, mais il reste encore beaucoup à comprendre sur l'origine de la vie.
L'innovation la plus importante de l'histoire de la biologie, outre l'origine de la vie elle-même, a peut-être été la découverte du processus de photosynthèse, la séquence complexe de réactions chimiques par laquelle certains êtres vivants peuvent utiliser la lumière du soleil pour fabriquer des produits qui stockent de l'énergie (tels que glucides), libérant de l'oxygène en tant que sous-produit. Auparavant, la vie devait se contenter de sources d'énergie chimique disponibles sur Terre ou émises depuis l'espace. Mais l'énergie abondante disponible dans la lumière solaire pourrait soutenir une biosphère plus vaste et plus productive, ainsi que certaines réactions biochimiques impossibles auparavant pour la vie. L'un d'entre eux était la production d'oxygène (sous forme de déchets) à partir du dioxyde de carbone, et l'augmentation des niveaux atmosphériques d'oxygène il y a environ 2,4 milliards d'années signifie que la photosynthèse productrice d'oxygène doit avoir émergé et avoir acquis une importance mondiale à cette époque. En fait, il est probable que la photosynthèse productrice d'oxygène soit apparue beaucoup plus tôt.
Certaines formes de preuves chimiques contenues dans les roches anciennes, telles que les formations rocheuses solides en couches appelées stromatolites, sont considérées comme des fossiles de bactéries photosynthétiques productrices d'oxygène présentes dans des roches vieilles de près de 3,5 milliards d'années (Figure\(\PageIndex{2}\)). On pense généralement qu'une forme plus simple de photosynthèse qui ne produit pas d'oxygène (et qui est encore utilisée par certaines bactéries aujourd'hui) a probablement précédé la photosynthèse productrice d'oxygène, et il existe de solides preuves fossiles que l'un ou l'autre type de photosynthèse fonctionnait sur Terre au moins aussi loin que Il y a 3,4 milliards d'années.
L'oxygène libre produit par la photosynthèse a commencé à s'accumuler dans notre atmosphère il y a environ 2,4 milliards d'années. L'interaction de la lumière du soleil avec l'oxygène peut produire de l'ozone (qui contient trois atomes d'oxygène par molécule, contre deux atomes par molécule dans l'oxygène que nous respirons), qui s'est accumulé dans une couche supérieure de l'atmosphère terrestre. Comme c'est le cas sur Terre aujourd'hui, cet ozone protégeait contre les rayons ultraviolets nocifs du soleil. Cela a permis à la vie de coloniser les masses continentales de notre planète au lieu de rester uniquement dans l'océan.
L'augmentation des niveaux d'oxygène a été mortelle pour certains microbes car, en tant que produit chimique hautement réactif, elle peut endommager de manière irréversible certaines des biomolécules développées au début de la vie en l'absence d'oxygène. Pour d'autres microbes, c'était une aubaine : la combinaison de l'oxygène avec de la matière organique ou d'autres substances chimiques réduites génère beaucoup d'énergie, comme on peut le constater lorsqu'une bûche brûle, par exemple, et de nombreuses formes de vie ont adopté ce mode de vie. Cette nouvelle source d'énergie a permis une grande prolifération d'organismes qui ont continué à évoluer dans un environnement riche en oxygène.
Les détails de cette évolution font à juste titre l'objet de cours de biologie, mais le processus d'évolution par sélection naturelle (survie du plus fort) fournit une explication claire du développement de la remarquable variété de formes de vie sur Terre. Elle ne résout toutefois pas directement le mystère des premiers débuts de la vie. Nous émettons l'hypothèse que la vie surgira chaque fois que les conditions s'y prêteront, mais cette hypothèse n'est qu'une autre forme du principe copernicien. Nous avons maintenant la possibilité de répondre à cette hypothèse par des observations. Si un deuxième exemple de vie est découvert dans notre système solaire ou dans une étoile voisine, cela signifierait que la vie émerge suffisamment fréquemment pour que l'univers soit probablement rempli de biologie. Pour faire de telles observations, nous devons toutefois d'abord décider où concentrer nos recherches.
Comment est née la vie en premier lieu ? Et cela aurait-il pu se produire avec un autre type de chimie ? Regardez la vidéo de 15 minutes Making Matter Come Alive dans laquelle un expert en chimie explore certaines réponses à ces questions, tirées d'une conférence TED de 2011.
Environnements habitables
Parmi le nombre impressionnant d'objets de notre système solaire, de notre galaxie et de notre univers, certains peuvent présenter des conditions propices à la vie, d'autres non. Il est important de comprendre les conditions et les caractéristiques qui font d'un environnement habitable, un environnement capable d'accueillir la vie, à la fois pour comprendre l'étendue des environnements habitables dans l'univers et pour se concentrer sur la recherche de la vie au-delà de la Terre. Nous discutons ici de l'habitabilité du point de vue de la vie que nous connaissons. Nous explorerons les exigences de base de la vie et, dans la section suivante, examinerons l'ensemble des conditions environnementales sur Terre où la vie est présente. Bien que nous ne puissions pas totalement exclure la possibilité que d'autres formes de vie puissent avoir une biochimie basée sur des alternatives au carbone et à l'eau liquide, une telle vie « telle que nous ne la connaissons pas » reste totalement spéculative. Dans notre discussion ici, nous nous concentrons sur l'habitabilité de la vie qui est chimiquement similaire à celle de la Terre.
La vie a besoin d'un solvant (un liquide dans lequel les produits chimiques peuvent se dissoudre) qui permet la construction de biomolécules et les interactions entre elles. Pour la vie telle que nous la connaissons, ce solvant est l'eau, qui possède diverses propriétés essentielles au fonctionnement de notre biochimie. L'eau est abondante dans l'univers, mais la vie exige que l'eau soit sous forme liquide (plutôt que sous forme de glace ou de gaz) afin de remplir correctement son rôle en biochimie. Ce n'est le cas que dans une certaine plage de températures et de pressions, trop élevées ou trop basses dans l'une ou l'autre des variables, et l'eau prend la forme d'un solide ou d'un gaz. L'identification des environnements dans lesquels l'eau est présente dans la plage appropriée de température et de pression est donc une première étape importante pour identifier les environnements habitables. En effet, une stratégie de « suivi de l'eau » a été et continue d'être un moteur clé de l'exploration des planètes à la fois à l'intérieur et au-delà de notre système solaire.
Notre biochimie est basée sur des molécules de carbone, d'hydrogène, d'azote, d'oxygène, de phosphore et de soufre. Le carbone est au cœur de la chimie organique. Sa capacité à former quatre liaisons, à la fois avec elle-même et avec les autres éléments de la vie, permet la formation d'un grand nombre de molécules potentielles sur lesquelles fonder la biochimie. Les éléments restants contribuent à la structure et à la réactivité chimique de nos biomolécules et constituent la base de nombreuses interactions entre elles. Ces « éléments biogéniques », parfois désignés par l'acronyme CHNOPS (carbone, hydrogène, azote, oxygène, phosphore et soufre), sont les matières premières à partir desquelles la vie est assemblée, et leur approvisionnement accessible est une deuxième condition d'habitabilité.
Comme nous l'avons appris dans les chapitres précédents sur la fusion nucléaire et l'histoire de la vie des étoiles, le carbone, l'azote, l'oxygène, le phosphore et le soufre sont tous formés par fusion au sein des étoiles, puis distribués dans leur galaxie lorsque ces étoiles meurent. Mais la façon dont ils sont répartis entre les planètes qui se forment au sein d'un nouveau système stellaire, sous quelle forme et comment les processus chimiques, physiques et géologiques de ces planètes transforment les éléments en structures accessibles à la biologie, peuvent avoir des impacts importants sur la distribution de la vie. Dans les océans de la Terre, par exemple, l'abondance de phytoplancton (organismes simples qui constituent la base de la chaîne alimentaire des océans) dans les eaux de surface peut être multipliée par mille parce que l'apport en azote varie d'un endroit à l'autre (Figure\(\PageIndex{3}\)). Il est donc essentiel de comprendre quels processus contrôlent l'accessibilité des éléments à toutes les échelles pour identifier les environnements habitables.
Avec ces deux premières exigences, nous disposons des matières premières élémentaires de la vie et d'un solvant dans lequel les assembler pour former les molécules complexes qui régissent notre biochimie. Mais réaliser cet assemblage et maintenir la machinerie biochimique complexe de la vie demande de l'énergie. Vous répondez à vos propres besoins en énergie chaque fois que vous mangez ou respirez, et vous ne vivrez pas longtemps si vous ne le faites pas régulièrement. La vie sur Terre utilise deux principaux types d'énergie : pour vous, il s'agit de l'oxygène de l'air que vous respirez et des molécules organiques présentes dans vos aliments. Mais la vie en général peut utiliser une gamme beaucoup plus large de produits chimiques et, bien que tous les animaux aient besoin d'oxygène, de nombreuses bactéries n'en ont pas besoin. L'un des plus anciens processus biologiques connus, qui fonctionne encore dans certains microorganismes modernes, combine l'hydrogène et le dioxyde de carbone pour produire du méthane, libérant ainsi de l'énergie. Il existe des microorganismes qui « respirent » des métaux qui seraient toxiques pour nous, et même certains qui respirent du soufre et de l'acide sulfurique. Les plantes et les microorganismes photosynthétiques ont également développé des mécanismes pour utiliser directement l'énergie de la lumière.
L'eau en phase liquide, les éléments biogéniques et l'énergie sont les exigences fondamentales de l'habitabilité. Mais existe-t-il des contraintes environnementales supplémentaires ? Nous examinerons ce point dans la section suivante.
La vie dans des conditions extrêmes
Au niveau chimique, la vie se compose de nombreux types de molécules qui interagissent les unes avec les autres pour mener à bien les processus de la vie. Outre l'eau, les matières premières élémentaires et l'énergie, la vie a également besoin d'un environnement dans lequel ces molécules complexes sont stables (ne se décomposent pas avant d'avoir pu faire leur travail) et où leurs interactions sont possibles. Votre propre biochimie ne fonctionne correctement que dans une plage très étroite d'environ 10 °C de température corporelle et de deux dixièmes d'unité de pH sanguin (le pH est une mesure numérique de l'acidité ou de la quantité d'ions hydrogène libres). Au-delà de ces limites, vous courez un grave danger.
La vie en général doit également avoir des limites quant aux conditions dans lesquelles elle peut fonctionner correctement mais, comme nous le verrons, elles vont bien au-delà des limites humaines. Les ressources qui alimentent la vie sont réparties dans un très large éventail de conditions. Par exemple, l'énergie chimique est abondante dans les sources thermales qui sont essentiellement de l'acide bouillant (Figure\(\PageIndex{4}\)). Cela incite amplement l'évolution à remplir autant de vie que possible sur le plan biochimique. Un organisme (généralement un microbe) qui tolère ou même prospère dans des conditions que la plupart des personnes vivant autour de nous considéreraient comme hostiles, telles que des températures ou une acidité très élevées ou basses, est connu sous le nom d'extrêmophile (où le suffixe -phile signifie « amoureux de »). Examinons certaines des conditions qui peuvent mettre la vie au défi et les organismes qui ont réussi à se tailler une place aux confins du possible.
Les températures élevées et basses peuvent poser des problèmes à vie. En tant que gros organisme, vous pouvez maintenir une température corporelle presque constante, qu'il fasse plus froid ou plus chaud dans l'environnement qui vous entoure. Mais cela n'est pas possible avec la petite taille des microorganismes ; quelle que soit la température du monde extérieur, c'est aussi la température du microbe, et sa biochimie doit pouvoir fonctionner à cette température. Les températures élevées sont l'ennemi de la complexité : l'augmentation de l'énergie thermique tend à décomposer les grosses molécules en morceaux de plus en plus petits, et la vie a besoin de stabiliser les molécules grâce à des liaisons plus fortes et à des protéines spéciales. Mais cette approche a ses limites.
Néanmoins, comme indiqué précédemment, les environnements à haute température tels que les sources chaudes et les évents hydrothermaux offrent souvent d'abondantes sources d'énergie chimique et stimulent donc l'évolution d'organismes capables de tolérer des températures élevées (Figure\(\PageIndex{5}\)) ; un tel organisme est appelé thermophile. Actuellement, le détenteur du record de températures élevées est un microorganisme producteur de méthane qui peut se développer à 122 °C, là où la pression est également si élevée que l'eau ne bout toujours pas. C'est incroyable quand on y pense. Nous cuisinons nos aliments, c'est-à-dire que nous modifions la chimie et la structure de leurs biomolécules, en les faisant bouillir à une température de 100 °C. En fait, les aliments commencent à cuire à des températures bien plus basses que celle-ci. Et pourtant, il existe des organismes dont la biochimie reste intacte et fonctionne parfaitement à des températures supérieures de 20 degrés.
Le froid peut également être un problème, en partie parce qu'il ralentit le métabolisme à de très faibles niveaux, mais aussi parce qu'il peut provoquer des modifications physiques des biomolécules. Les membranes cellulaires, c'est-à-dire les enveloppes moléculaires qui entourent les cellules et leur permettent d'échanger des produits chimiques avec le monde extérieur, sont essentiellement constituées de molécules semblables à des graisses. Et tout comme les graisses se figent lorsqu'elles se refroidissent, les membranes cristallisent, modifiant ainsi leur mode de fonctionnement lors de l'échange de matériaux à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. Certaines cellules adaptées au froid (appelées psychrophiles) ont modifié la composition chimique de leurs membranes afin de faire face à ce problème ; mais là encore, il existe des limites. Jusqu'à présent, la température la plus froide à laquelle il a été démontré qu'un microbe se reproduit est d'environ —25 ºC.
Les conditions très acides ou alcalines peuvent également être problématiques pour la vie, car bon nombre de nos molécules importantes, comme les protéines et l'ADN, se décomposent dans de telles conditions. Par exemple, le nettoyant pour canalisations domestiques, qui fait son travail en décomposant la structure chimique d'éléments tels que les bouchons à cheveux, est une solution très alcaline. Les organismes les plus tolérants aux acides (acidophiles) sont capables de vivre à des valeurs de pH proches de zéro, soit environ dix millions de fois plus acides que le sang (Figure\(\PageIndex{6}\)). À l'autre extrême, certains alcalinophiles peuvent se développer à des niveaux de pH d'environ 13, ce qui est comparable au pH de l'eau de javel domestique et presque un million de fois plus alcalin que celui du sang.
Des niveaux élevés de sels dans l'environnement peuvent également poser des problèmes à vie, car le sel bloque certaines fonctions cellulaires. Les humains l'ont reconnu il y a des siècles et ont commencé à saler les aliments pour les empêcher de se détériorer, c'est-à-dire pour les empêcher d'être colonisés par des microorganismes. Pourtant, certains microbes ont évolué pour se développer dans de l'eau saturée en chlorure de sodium (sel de table), environ dix fois plus salée que l'eau de mer (Figure\(\PageIndex{7}\)).
Des pressions très élevées peuvent littéralement comprimer les biomolécules de la vie, les amenant à adopter des formes plus compactes qui ne fonctionnent pas très bien. Mais nous trouvons toujours de la vie, pas seulement microbienne, mais aussi animale, au fond de nos tranchées océaniques, où les pressions sont plus de 1 000 fois supérieures à la pression atmosphérique. De nombreuses autres adaptations aux « extrêmes » environnementaux sont également connues. Il existe même un organisme, Deinococcus radiodurans, qui peut tolérer des rayonnements ionisants (tels que ceux émis par les éléments radioactifs) mille fois plus intenses que ce à quoi vous pourriez résister. Il est également très efficace pour survivre à une dessiccation extrême (dessèchement) et à divers métaux qui seraient toxiques pour les humains.
À partir de nombreux exemples de ce type, nous pouvons conclure que la vie est capable de tolérer un large éventail d'extrêmes environnementaux, à tel point que nous devons travailler dur pour identifier les endroits où la vie ne peut pas exister. Quelques-uns de ces endroits sont connus. Par exemple, les eaux des cheminées hydrothermales situées à plus de 300 °C semblent trop chaudes pour permettre la vie. La découverte de ces lieux permet de définir les possibilités de vie ailleurs. L'étude des extrêmophiles au cours des dernières décennies nous a permis de mieux comprendre l'éventail des conditions dans lesquelles la vie peut survivre et, ce faisant, a rendu de nombreux scientifiques plus optimistes quant à la possibilité que la vie puisse exister au-delà de la Terre.
Concepts clés et résumé
L'étude de la vie dans l'univers, y compris de son origine sur Terre, s'appelle l'astrobiologie. La vie telle que nous la connaissons a besoin d'eau, de certaines matières premières élémentaires (carbone, hydrogène, azote, oxygène, phosphore et soufre), d'énergie et d'un environnement dans lequel la chimie complexe de la vie est stable. Les molécules à base de carbone (ou organiques) sont abondantes dans l'espace et peuvent également avoir été produites par des processus sur Terre. La vie semble s'être répandue sur notre planète 400 millions d'années après la fin des bombardements intensifs, voire plus tôt. L'origine réelle de la vie, c'est-à-dire les processus menant de la chimie à la biologie, n'est pas complètement comprise. Une fois que la vie s'est installée, elle a évolué pour utiliser de nombreuses sources d'énergie, y compris d'abord une gamme de produits chimiques différents, puis la lumière, et s'est diversifiée dans une gamme de conditions environnementales que les humains considèrent comme « extrêmes ». Cette prolifération de la vie dans de nombreuses niches environnementales, peu de temps après que notre planète soit devenue habitable, a contribué à rendre de nombreux scientifiques optimistes quant aux chances que la vie puisse exister ailleurs.
Lexique
- acides aminés
- composés organiques qui sont les éléments de base moléculaires des protéines
- astrobiologie
- l'étude multidisciplinaire de la vie dans l'univers : son origine, son évolution, sa distribution et son destin ; des termes similaires sont exobiologie et bioastronomie
- ADN (acide désoxyribonucléique)
- une molécule qui stocke des informations sur la façon de répliquer une cellule et ses composants chimiques et structuraux
- extrêmophile
- un organisme (généralement un microbe) qui tolère ou même prospère dans des conditions que la plupart des personnes vivant autour de nous considéreraient comme hostiles, telles que des températures ou une acidité très élevées ou basses
- gène
- unité fonctionnelle de base qui transporte le matériel génétique (héréditaire) contenu dans une cellule
- environnement habitable
- un environnement capable d'accueillir la vie
- composé organique
- un composé contenant du carbone, en particulier un composé carboné complexe, qui n'est pas nécessairement produit par la vie
- photosynthèse
- une séquence complexe de réactions chimiques par laquelle certains êtres vivants peuvent utiliser la lumière du soleil pour fabriquer des produits qui emmagasinent de l'énergie (tels que les glucides), libérant de l'oxygène en tant que sous-produit
- protéine
- une molécule biologique clé qui fournit la structure et la fonction des tissus et des organes de l'organisme et qui effectue essentiellement le travail chimique de la cellule
- ARN (acide ribonucléique)
- une molécule qui facilite la circulation de l'information génétique de l'ADN vers les protéines
- stromatolites
- formations rocheuses solides et stratifiées que l'on pense être les fossiles de bactéries photosynthétiques productrices d'oxygène dans des roches vieilles de 3,5 milliards d'années
- thermophile
- un organisme qui peut tolérer des températures élevées