Thread by @FlashCordon

2e jour de cette belle expérience humaine qu'est #RED19! Et on commence par un cours d'Emmanuelle Javaux qui a pour but de corriger certains préjugés qu'on peut avoir sur les origines de la vie :)

Reconstruire l’histoire de la vie sur Terre et comprendre les processus qui transforment des planètes mortes en planètes vivantes avec des tardigrades et des Kardashians est l’une des quêtes les plus fascinantes (et l'une des plus complexes !) de la science moderne ! #RED19

L’histoire de la vie sur Terre est écrite dans les roches. Ces dernières sont de véritables archives, qui livrent de précieux indices sur le passé de notre planète à celles et ceux qui savent les lire. #RED19

Mais la Terre est une planète dynamique, du coup ces archives ne sont pas parfaites. En 4.5 milliards d’années, il y a plein de processus qui altèrent les roches (vent, érosion). De plus, la fossilisation est un phénomène rare qui demande des conditions particulières. #RED19

La Terre est âgée de 4.5 milliards d’années. Et grâce à l’étude de ses plus anciens minéraux, les zircons, on sait aussi qu’elle est habitABLE depuis 4.3 milliards d’années. Ce qui veut dire qu’il y avait de l’eau liquide à la surface à cette époque ! #RED19

Aujourd’hui la vie est divisée en 3 domaines: les bactéries, les archées et les eucaryotes (c’est nous! Notre ADN est encapsulé dans le noyau de nos cellules). On appelle les bactéries et les archées des procaryotes (leur matériel génétique n’est pas contenu dans un noyau) #RED19

La vie telle qu'on la connaît présente des caractéristiques communes :
Elle se perpétue (reproduction), se maintient grâce à des réactions chimiques (métabolisme), évolue au fil des générations grâce aux contraintes environnementales (sélection naturelle)... #RED19

Toute molécule peut se présenter sous 2 formes "miroir", analogues à la main gauche et la main droite. Mais la plupart des molécules de la vie se présentent sous une même forme! Cette caractéristique peu commune de la vie, on l'appelle l'homochiralité. #RED19

La cellule est la brique de base du vivant, son Lego 1x1. Une cellule, c'est essentiellement un sac d'eau, vu que H2O constitue 70% de sa masse. Mais dans ce sac se trouve plein de molécules complexes composées de CHONPS : Carbone,Hydrogène,Oxygène,Azote,Phosphore,Souffre! #RED19

Pour cuisiner de la vie, vous aurez besoin :
- d'une planète avec des cailloux (bonus si vous avez un champ magnétique pour la protéger des trucs dangereux de l'espace)
- d'eau liquide
- de CHONPS
- d'une source d'énergie
- de plaques tectoniques pour le recyclage #RED19

Bonne nouvelles pour les apprentis cuisiniers : on trouve des CHONPS un peu partout dans notre galaxie ! On ne sait pas si la vie est commune dans l'univers, mais au moins on n'est pas en rupture de stock de ses éléments de base ;) #RED19

L'exigence de la présence d'eau liquide pour développer de la vie a mené les astronomes à développer le concept de "Zone Habitable" (ZH), la zone autour d'une étoile juste assez chaude pour permettre à l'eau liquide d'exister à la surface des planètes qui s'y trouvent #RED19

La ZH dépend de plein de facteurs, notamment l'âge de l'étoile-hôte, et sa masse. Plus une étoile est massive, plus elle sera chaude et plus sa ZH sera loin d'elle ! #RED19

Petit comm perso: je trouve le concept de zone habitable mal nommé. Une planète dans la ZH n'est pas forcément habitée!La ZH exprime juste la POSSIBILITÉ d'avoir de l'eau liquide à la surface d'une planète. Je préfère le terme de "zone de surf" introduit par Franck Selsis #RED19

La ZH est un concept pragmatique, qui nous permet de détecter "rapidement" des exoplanètes intéressantes.MAIS il peut y avoir de l’eau en dehors de la ZH! Dans notre système solaire,les lunes glacées des planètes géantes comme Europe ou Encelade ont des océans souterrains! #RED19

De plus, la présence d’eau liquide sur une planète varie dans l’espace et le temps ! Aujourd’hui Mars est à la limite de la ZH mais elle ne présente pas d’eau liquide à sa surface. Mais il y a 4 milliards d'années elle avait probablement un océan ! kidiscience.cafe-sciences.org/articles/quand… #RED19

Bon, on l'a vu, des CHONPS on en a partout. De l'eau, on en a partout. Des sources d'énergie aussi. La chimie du carbone (qu'on appelle la chimie organique) doit donc être vachement commune dans l'univers! Trop cool les aliens sont partout !! Sauf que... Pas forcément. #RED19

Meet Friedrich Wöhler. En 1828, ce bout-en-train (qui était aussi chimiste !) découvre accidentellement qu'en jouant avec certains composés, il peut synthétiser de l'urée, le composé chimique qui compose... Le pipi ! C'est un grand jour pour le monde de la chimie #RED19

Pourquoi un grand jour? Parce que la découverte de Wöhler prouve pour la 1ère fois que de la chimie organique peut être réalisée... Sans forcément impliquer des processus vivants ! Good news pour les chimistes, mais bad news pour ceux qui espèrent trouver de la vie partout #RED19

La prochaine fois que vous lirez un article sensationnaliste qui en parle, retenez bien ceci : la vie utilise la chimie du carbone, mais la chimie du carbone ne mène pas forcément à la vie ! #RED19

Bon. On a quand même pas mal avancé mine de rien ! Pour écrire le grand livre de cuisine de la vie, on a la liste complète des ingrédients. Ce qui nous manque, c'est les premières étapes de la recette. Et c'est là que les choses deviennent intéressantes... #RED19

Rappelez-vous.On sait que la Terre est habitable (a des océans à sa surface) dès 4.3 milliards d'années.Mais les+vieilles roches qu’on connaisse et qui pourraient contenir les 1ers fossiles sont datées de 4 milliards d'années! Que s'est-il passé en 300 millions d’années? #RED19

Voilà la question à 1 million de dollars : à partir du moment la Terre présente des étendues stables d'eau liquide, combien de temps faut-il à la vie pour apparaître, et grâce à quels mécanismes ? Si vous avez la réponse à cette question, le prix Nobel vous attend :p #RED19

Pour se perpétuer,la vie a besoin d'une molécule pour contenir l'information génétique.Elle a besoin d'un métabolisme pour maintenir sa structure. Les cellules ont besoin d'une membrane pour concentrer le matériel génétique. Qu'est ce qui est apparu en 1er? Nul ne le sait. #RED19

Le truc frustrant avec l’origine de la vie, c’est qu’on ne sera JAMAIS certain de savoir comment elle est apparue. Pourquoi ? Parce que la nature a eu des centaines de millions d’années pour faire des trillions d’expériences chimiques dans des environnements variées. #RED19

L'histoire de la vie est l'issue d'une combinaison subtile entre hasard et nécessité. Si on rembobinait le film de l'histoire de la vie et qu'on recommençait, l'issue serait certainement différente. Mais ça nous empêche pas de réfléchir à des scénarios plausibles ! #RED19

Exemple : l'intégralité de la vie sur Terre aujourd'hui est issue d'un unique ancêtre commun, LUCA pour les intimes (pour Last Universal Common Ancestor), une population de cellules complexes vivant il y a plusieurs milliards d'années. [1/3] #RED19

Mais LUCA n'est pas la 1ère forme de vie sur la planète ! Loin de là ! La lignée de LUCA a certes survécu au fil des milliards d'années, mais il y a probablement d'innombrables lignées qui lui ont précédées, et qui n'ont pas laissé de descendants dans la vie d'aujourd'hui. #RED19

Imaginez les types de vie qu'on aurait pu avoir si une autre lignée que celle de LUCA avait fini par dominer le monde. Imaginez qu'il n'y ait pas une origine de la vie, mais plusieurs. Ça file le vertige. Ces lignées avortées n'ont laissé aucune trace de leur passage. #RED19

Cet exemple illustre les limites de nos approches pour comprendre l'origine de la vie sur Terre. La diversité de la vie d'aujourd’hui n’est qu’une fraction de la diversité de la vie dans toute l’histoire de la Terre ! Il nous manque des données sur cette diversité globale. #RED19

Si on ne peut pas connaître la séquence exacte d'événements qui a conduit à l'apparition de la vie, on peut légitimement se demander dans quel type d'environnement elle est apparue. De la "soupe primordiale" aux sources hydrothermales, les candidats ne manquent pas ! #RED19

Le but de ce type d'approches, c'est de déterminer les lieux sur Terre qui sont propices à rassembler une grande quantité de composés chimiques essentiels à la vie, avec une source d'énergie suffisante pour favoriser un grand nombre de réactions chimiques. #RED19

Une autre étape de l'origine de la vie qu'il faut comprendre c'est la formation des membranes des premières (proto)cellules. C'est l'approche du célèbre Jack Szostak, qui a trouvé un scénario plausible pour que des lipides s'assemblent spontanément #RED19

Ces membranes sont des sortes de bulles qui auraient pu encapsuler le matériel génétique primordial, le protégeant de son environnement tout en étant assez poreux pour faire entrer des molécules complexes à l'intérieur histoire que le matériel génétique se reproduise #RED19

Autre approche pour comprendre l'origine de la vie : chercher ses traces les plus anciennes ! Problème : on n’a pas de fossiles des plus anciens représentants de la vie. On cherche donc des biosignatures, des traces que la vie primitive aurait pu imprimer dans les roches #RED19

Ces biosignatures peuvent prendre plusieurs formes : traces chimiques, structures minérales créées ou altérées par de la vie primitive, fossiles moléculaires... #RED19

Mais cette quête de biosignatures est loin de faire consensus ! Il y a pas mal d’écueils qui rendent la recherche de traces de vie primitive très difficile.
1. Les traces sont forcément incomplètes, et peuvent être contaminées.
#RED19

2. On peut dater les roches, mais pas les fossiles directement.
3. La nature est fourbe ! Des minéraux peuvent s’auto-assembler pour former des structures qui peuvent être interprétées à tort comme de la vie... On appelle ça des pseudosignatures.
#RED19

4. La nature est très fourbe! Des processus géologiques comme le métamorphisme dus à des hautes pressions ou températures peuvent altérer ou effacer les anciennes traces de la vie
Autant vous dire que les chercheurs de ce domaine sont à cran à chaque annonce sensationnelle
#RED19

Pour illustrer ces difficultés, laissez-moi vous conter l'histoire de la météorite d'Allen Hills, l'un des plus gros fails de la NASA. ALH 84001 de son petit nom est une météorite qui vient de Mars, et qui a été découverte... A Allen Hills donc, dans les années 90. #RED19

Si vous avez vécu dans les années 90, vous avez forcément entendu parler de la nouvelle de sa découverte. Parce que niveau comm, la NASA avait mis le paquet. Dans cette météorite martienne, on pouvait en effet trouver... Des bâtonnets ! #DUNDUNDUN #muchsuspense #RED19

Quand on voit ce genre de Croustibat dans un caillou venant de Mars, on peut légitimement frissonner d'excitation! Ces bâtonnets seraient-ils de la vie primitive? LA VIE VIENDRAIT-ELLE DE MARS ?? Heureusement, les chercheurs sont plus prudents que la comm de la NASA. #RED19

Parce que des analyses ultérieures ont fini par montrer que la météorite d'Allen Hills... A juste probablement été contaminée par des bactéries bien terrestres issues de son environnement local ! #Oups Cette histoire est un cas d'école, une fable pour appeler à la prudence #RED19

Aujourd'hui, les biosignatures les plus anciennes non controversées sont datées de 3.5 milliards d'années. Il s'agit de fossiles de micro-organismes perminéralisés dans des roches australiennes : le craton de Pilbara fr.wikipedia.org/wiki/Craton_de… #RED19

Plus controversées, des traces de graphites générées par de la vie ont été découvertes au Groenland et sont datées de 3.8 milliards d'années ! #RED19

Toute les traces de vie plus vieilles que 3.8 milliards d'années sont à prendre avec beaucoup de pincettes, et sont chaudement débattus par une large communauté de biologistes ! Dans ce domaine, seul le temps déterminera si ces biosignatures sont fiables ou non. Patience ! #RED19

Allez, on termine ce LONG thread avec quelques messages clés et quelques idées fausses qu'on a presque tous sur les origines de la vie ! #RED19

1. Dire qu'une espèce X (au hasard, nous) est "plus évoluée" qu'une espèce Y (au hasard, toutes les autres), ça n'a aucun sens en biologie. L'évolution n'a pas de direction. Elle ne va pas forcément du moins complexe au plus complexe, du moins swag au plus swag. #RED19

Tous les êtres vivants sur notre belle planète bleue sont au même niveau d'évolution. Tout simplement parce qu'elles évoluent depuis aussi longtemps.Ça paraît évident, mais ça ne l'est pas. Nous ne sommes pas au sommet de l'évolution, car l'évolution n'est pas une pyramide #RED19

Et c'est sur cette leçon d'humilité que je vous laisse ! Merci à celles et ceux qui ont lu ce thread jusqu'au bout, vous êtes des warriors ;) #RED19