La vie telle que nous la connaissons sur Terre est basée sur le carbone, un élément polyvalent qui peut former des molécules complexes avec divers autres éléments. Le carbone est également abondant dans l’univers, et il est compatible avec l’eau, le solvant qui permet de nombreuses réactions biochimiques.
Cependant, le carbone n’est pas le seul élément qui pourrait potentiellement soutenir la vie. Les scientifiques ont spéculé sur des biochimies alternatives qui pourraient exister dans différents environnements, en utilisant différents éléments et solvants.
L’un des candidats les plus populaires pour un élément alternatif est le silicium, qui appartient au même groupe que le carbone sur le tableau périodique et possède quatre électrons de valence. Le silicium peut former de longues chaînes et des anneaux comme le carbone, mais il est moins stable et plus réactif.
Le silicium a également tendance à former des liaisons fortes avec l’oxygène, ce qui donne des silicates et de la silice, qui sont des structures rigides et cristallines qui ne sont pas propices à la vie.
Cependant, certains scientifiques ont suggéré que la vie à base de silicium pourrait exister dans des environnements où l’oxygène est rare, comme sur des planètes à atmosphère réductrice ou sous la surface de géantes gazeuses.
Une autre possibilité est que la vie puisse utiliser des éléments autres que le carbone ou le silicium comme squelette principal de ses molécules, comme le phosphore, le soufre, l’azote ou le bore.
Ces éléments ont des propriétés de liaison et des comportements chimiques différents de ceux du carbone, et ils pourraient créer de nouveaux types de composés organiques.
Par exemple, la vie à base de phosphore pourrait utiliser des phosphates au lieu de sucres comme principale source d’énergie, la vie à base de soufre pourrait utiliser des sulfures au lieu de l’eau comme solvant, la vie à base d’azote pourrait utiliser des azotures au lieu d’acides aminés comme éléments constitutifs, et la vie basée sur le bore pourrait utiliser des boranes au lieu d’hydrocarbures comme unités structurelles.
Outre le choix de l’élément, un autre facteur qui pourrait affecter la possibilité de formes de vie alternatives est le choix du solvant. L’eau est une molécule polaire qui peut dissoudre de nombreuses substances et faciliter les réactions chimiques.
Il a également une large gamme de températures et de pressions où il reste liquide, ce qui est important pour maintenir un environnement stable pour la vie. Cependant, l’eau n’est pas le seul solvant possible pour la vie.
Certains scientifiques ont proposé que l’ammoniac, qui est également une molécule polaire et cosmiquement abondante, pourrait agir comme un solvant pour la vie dans les régions plus froides de l’univers, comme sur les lunes glacées ou les objets de la ceinture de Kuiper.
L’ammoniac a un point de congélation plus bas et un point d’ébullition plus élevé que l’eau, ce qui signifie qu’il peut rester liquide à des températures et des pressions plus basses.
D’autres solvants potentiels comprennent des hydrocarbures non polaires tels que le méthane et l’éthane, dont on sait qu’ils existent sous forme liquide à la surface de Titan, la plus grande lune de Saturne.
Les solvants hydrocarbonés pourraient soutenir la vie qui utilise des lipides au lieu de protéines comme macromolécules principales, puisque les lipides sont insolubles dans l’eau mais solubles dans les hydrocarbures. Les solvants hydrocarbonés pourraient également permettre une chimie organique plus complexe que l’eau, car l’eau a tendance à hydrolyser de nombreux composés organiques.
À quoi pourraient ressembler les formes de vie non carbonées dans l’univers
Sur la base de ces défis et possibilités, nous pouvons imaginer certaines des formes et apparences possibles de formes de vie non carbonées dans l’univers. Les formes de vie à base de silicium peuvent ressembler à des cristaux ou à des roches, avec des arêtes vives et des facettes.
Ils peuvent vivre dans des régions volcaniques ou géothermiques, où ils peuvent accéder à des températures élevées et à des solvants acides. Les formes de vie à base de bore peuvent ressembler à des bulles ou à des sphères, avec des surfaces lisses et des membranes flexibles.
Ils peuvent vivre dans des régions glacées ou gazeuses, où ils peuvent accéder à de basses températures et à des solvants alcalins. Les formes de vie à base d’azote peuvent ressembler à des étincelles ou à des éclairs, avec des comportements transitoires et explosifs.
Ils peuvent vivre dans des champs électriques ou magnétiques, où ils peuvent accéder à des énergies élevées et à des solvants réactifs. Les formes de vie à base de phosphore peuvent ressembler à des brins ou à des réseaux, avec des modèles complexes et dynamiques. Ils peuvent vivre dans des régions organiques ou minérales, où ils peuvent accéder à des températures modérées et à des solvants neutres.
Bien sûr, ce ne sont que quelques-uns des scénarios possibles pour les formes de vie non carbonées dans l’univers. Il peut y avoir d’autres éléments ou combinaisons qui peuvent soutenir la vie d’une manière que nous n’avons pas encore imaginée.
La recherche de formes de vie alternatives dans l’univers n’est pas seulement une curiosité scientifique, mais aussi un défi philosophique.
Elle nous oblige à repenser notre définition de la vie et nos hypothèses sur son origine et son évolution. Cela élargit également notre imagination et notre sens de l’émerveillement face à la diversité et à la complexité de la nature.
Les formes de vie alternatives peuvent être très différentes de nous en apparence et en comportement, mais elles peuvent également partager certaines caractéristiques et principes communs avec nous, tels que l’auto-organisation, l’adaptation, la reproduction et la communication. En explorant la possibilité de formes de vie alternatives, nous pouvons également en apprendre davantage sur nous-mêmes et sur notre place dans le cosmos.
Et si une bactérie pouvait produire des composés silicium-carbone?
Des biologistes résument leurs résultats dans un communiqué, agrémenté d’une vidéo en anglais, et les décrivent dans la revue Science. (voir la vidéo ci-dessus)
Ils ont jeté leur dévolu sur Rhodothermus marinus, une bactérie qui apprécie les eaux très chaudes des geysers islandais. Elle abrite une petite protéine, connue de tous les organismes qui respirent, le cytochrome C, dont la tâche est de transporter des électrons. Celui de la bactérie islandaise semblait capable de catalyser, au moins faiblement, des réactions menant à la fameuse liaison C-Si.
Les biologistes ont alors usé de « l’évolution dirigée », selon une méthode mise au point par Frances Arnold. Des mutations, plus ou moins aléatoires, sont imposées au gène codant pour cette protéine et les bactéries résultantes sont sélectionnées, pour ne retenir que celles chez qui la fonction recherchée semble plus efficace. Après trois cycles seulement, leur variété de R. marinus fabrique désormais une enzyme qui catalyse les liaisons C-Si quinze fois mieux, affirment les auteurs, que le meilleur catalyseur chimique.
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