Sur Terre, chaque être vivant possède un code génétique sous forme d'ADN. Mais la vie extraterrestre est-elle aussi construite sur l'ADN ? Les scientifiques soupçonnent que, comme nous, il est construit sur une molécule avec un code génétique. Quelque chose de similaire à l'ADN, mais différent.
Prenez n'importe quelle cellule de votre corps et au milieu du noyau cellulaire, vous trouverez une molécule d'un mètre de long, enroulée à la taille de quelques micromètres dans un nombre infini de torsions. C'est votre ADN. C'est le code génétique qui stocke toutes les informations nécessaires pour vous construire. Chaque organisme vivant sur Terre contient de l'ADN. Des bactéries sur votre siège de toilette, à votre plante d'intérieur, en passant par le voisin à deux portes.
Supposons que nous rencontrions enfin un être vivant d'une autre planète. Cette créature pourrait-elle également provenir de l'ADN ? Aurait-il été construit avec exactement le même type de molécule que toute vie sur Terre ? Alors que la recherche de vie extraterrestre continue d'évoluer, c'est une question que les scientifiques envisagent sérieusement.
Sur Terre, avoir un code génétique semble être une exigence, un ingrédient de base pour la vie. Est-ce aussi le cas ailleurs dans l'univers ? Chaque organisme vivant dans l'univers a-t-il besoin d'un code génétique ? "Sans aucun doute", déclare Vincent Icke, astronome théoricien à l'université de Leiden, qui a écrit un livre sur ce que nous pourrions trouver si jamais nous rencontrions une vie extraterrestre.
L'ADN n'est pas la seule molécule capable de fonctionner comme matériel génétique. Cela pourrait nous rendre moins uniques que nous ne le pensions
Selon Icke, un code génétique est absolument nécessaire. Cela a tout à voir avec la manière dont la vie surgit et se développe. "En fait, nous ne savons presque rien de la vie extraterrestre", commence-t-il. "Mais sur la base de ce que nous savons, nous pouvons affirmer qu'un certain nombre de choses doivent jouer un rôle."
La première chose que nous savons, c'est que la vie sur Terre est construite à partir d'atomes ordinaires. Des atomes qui sont partout dans l'univers. Cela s'applique presque certainement à la vie extraterrestre. Deuxièmement, il est difficile d'imaginer que la vie puisse exister sans évolution. « Afin de développer la vie, une amélioration doit avoir lieu. Quelque chose doit pouvoir s'adapter aux conditions de cette planète. Sur Terre, cela se produit sous forme d'évolution.'
L'évolution est une combinaison de nécessité et de hasard, explique Icke. La coïncidence est ce qui peut arriver. La nécessité détermine que les substances chimiques, étant donné les lois de la chimie, réagissent simplement les unes avec les autres d'une certaine manière. Coïncidence et nécessité font ensemble que les organismes se créent et qu'ils s'adaptent progressivement mieux à l'environnement. « Il est impératif que nous transmettions d'une manière ou d'une autre l'information d'une génération à l'autre. Et cela signifie que vous avez besoin de quelque chose comme un code génétique. »
Une molécule avec un code génétique semble nécessaire pour un organisme viable. Dans notre cas, c'est l'acide désoxyribonucléique, l'ADN. Il a la forme d'une longue chaîne à maillons, où chaque maillon se compose de trois parties. Le premier est un groupe phosphate, composé de phosphore et de quatre atomes d'oxygène. Le second forme le groupe sucre désoxyribose. Le troisième est constitué de nucléobases, qui se déclinent en quatre types :A, T, G et C. L'ordre des nucléobases fait office de code. Ce code est lu par l'ARN ou l'acide ribonucléique. Les molécules d'ARN ont une structure similaire à celle de l'ADN, mais contiennent un type différent de groupe sucre. Avec l'ARN, toutes les protéines nécessaires sont construites dans le corps sur la base du code de l'ADN.
Comment cela fonctionnerait-il avec la vie au-delà de la Terre ? Un organisme sur une autre planète est-il également construit sur l'ADN ? La probabilité qu'il s'agisse exactement de la même molécule n'est pas si grande, pense Icke. Mais il est probable qu'une telle molécule soit très similaire dans sa composition ou sa structure à l'ADN. L'ADN est composé d'atomes très ordinaires. Azote, carbone, hydrogène, oxygène :ils sont disponibles partout dans l'univers.» Il y a de fortes chances qu'un autre type de molécule génétique soit également constitué en grande partie de ces substances. Il s'ensuit logiquement que la construction de la structure ne peut pas dévier à l'extrême, explique Icke. "Parce que les atomes ont leurs limites, ils donnent toujours naissance au même type de molécules." Compte tenu des lois de la chimie, il n'y a pas une infinité de façons dont ces atomes se lient.
Piet Herdewijn, chimiste à la KU Leuven, pense également que «l'ADN» extraterrestre diffère peu dans sa structure. "Si la planète en question est similaire à la Terre", ajoute-t-il. "Si, comme la Terre, elle a une atmosphère riche en oxygène et est riche en eau, la structure de base sera peu différente." Il est alors probable qu'elle se compose de composants comparables au groupe phosphate, au groupe sucre et aux nucléobases. . "L'ADN est fait pour produire la vie dans ces conditions."
La composition de la molécule d'atomes peut différer légèrement, mais elle a probablement des propriétés chimiques similaires. Herdewijn n'ose pas dire cela s'il y a de la vie dans un environnement complètement différent. Sur une planète avec une température extrême, une pression extrêmement élevée ou des océans qui ne sont pas constitués d'eau, mais d'ammoniac, par exemple. Qu'est-ce que la vie pourrait être construite là-dessus? "Eh bien, ça pourrait être n'importe quoi. C'est vraiment difficile à dire", conclut Herdewijn.
Quelque chose de similaire à l'ADN, mais différent. C'est à peu près ce à quoi nous nous attendons lorsque nous rencontrons un extraterrestre. À quoi ressemblerait une telle version alternative ? Nous ne savons pas, dit Icke. Mais vous pouvez spéculer à ce sujet. L'ADN est constitué pour la plupart des atomes les plus ordinaires. Mais l'ADN contient aussi du phosphore. Et cela n'arrive pas très souvent. La première chose qui peut donc être différente à mon goût est que le phosphore est remplacé par un autre type d'atome.» C'est de la spéculation d'un point de vue astronomique, souligne Icke. "Peut-être qu'un chimiste dira :c'est une pensée idiote."
'Pour la recherche de vie extraterrestre, il est essentiel de comprendre à quoi cela pourrait ressembler'
Steven Benner est l'un de ces biochimistes, associé à la Foundation for Applied Molecular Evolution en Floride. Il étudie sur quelles molécules un code génétique peut fonctionner. "Nous ne nous contentons pas de spéculer sur les molécules qui peuvent ou non fonctionner comme matériel génétique. Nous les construisons et testons ensuite s'ils fonctionnent." Des laboratoires comme celui de Benner font cela depuis plus de trente ans.
"Nous avons essayé de remplacer le phosphore par toutes sortes de choses, mais cela n'a rien donné." Il semble donc que le groupe phosphate est une partie essentielle d'une molécule génétique. Cela ne semble pas s'appliquer au désoxyribose du groupe des sucres. En 2012, Herdewijn et ses collègues ont construit un certain nombre de versions dans lesquelles ils ont remplacé le désoxyribose par des groupes de sucre alternatifs. Avec ces groupes de sucre, "l'ADN" était encore capable de coder l'information génétique et de la transférer à la génération suivante.
Au début de cette année, Benner a réussi à créer une autre version alternative fonctionnelle de l'ADN. En collaboration avec un laboratoire japonais financé par la NASA, il a développé une molécule génétique avec un ensemble modifié de nucléobases. Cet ADN ne contenait pas seulement les quatre bases habituelles, désignées par les lettres A, G, C, T. Ils ont ajouté quatre autres bases synthétiques à la structure. Il y en avait huit au total. Par conséquent, cette version alternative a reçu le nom Hachimoji, qui est japonais pour huit lettres. Cette molécule était capable de coder et de transférer des informations génétiques.
Les travaux de Herdewijn et Benner ne prouvent pas que n'importe où dans l'univers nous pouvons trouver des organismes vivants avec ces types d'« ADN ». Cela montre que l'ADN n'est pas la seule molécule capable de fonctionner comme matériel génétique. Et cela nous rend, ou l'origine de la vie, peut-être moins unique que nous le pensions.
Vous pourrez peut-être jouer avec la composition des molécules de l'ADN. De plus, Icke ose spéculer sur la structure spatiale. Sur Terre, l'ADN a deux brins qui se rejoignent pour former une hélice, comme un escalier en colimaçon en spirale. Pour "l'ADN" extraterrestre, la structure spatiale peut sembler très différente. "Il est tout à fait concevable que l'ADN extraterrestre, par exemple, ait trois brins", déclare Icke.
Nous savons que moléculairement une telle structure à trois brins est possible. "Enlevez juste un cheveu de votre tête. Les cheveux sont constitués de kératine. La molécule de kératine, comme l'ADN, a la forme d'une sorte d'escalier en colimaçon en spirale, mais avec trois brins», explique Icke. "Dans ce cas, c'est une protéine, pas une molécule codante. Mais cela n'a pas d'importance. Le fait est que nous savons que la forme géométrique d'une telle molécule à trois brins peut exister."
L'ADN à trois brins pourrait également présenter de nombreux avantages, explique Icke. Par exemple, il peut être plus résistant aux mutations génétiques. «Si vous avez trois brins dans une molécule d'ADN, une sorte de système de correction d'erreur est créé», explique Icke. Supposons que dans notre ADN à deux brins, l'une des deux bases d'une paire de bases mute. Ensuite, l'ARN voit en lisant le code que quelque chose ne va pas, mais il ne peut pas déterminer laquelle des deux bases est la bonne et laquelle est mutée.
Il est impossible de dire lequel des deux a « raison ». Ça va être une sorte d'histoire de bien-être », dit Icke. Ceci est différent avec l'ADN à trois brins. Si deux des trois bases d'un triplet sont toujours les mêmes et que l'une d'entre elles a muté, vous pouvez supposer que la paire est « bonne ». Ensuite, vous pouvez corriger cette base mutée.
Il est également concevable que l'ADN à trois brins soit très stable, ajoute Icke. La molécule à trois brins de la kératine est également incroyablement stable. C'est pourquoi il se décompose si lentement. Il y a des momies vieilles de milliers d'années avec tous les cheveux encore sur la tête. Quel pourrait être l'avantage de cette stabilité? Par exemple, une version plus stable de l'ADN pourrait être utile sur une planète avec de forts rayons cosmiques, pense Icke. Après tout, ce rayonnement est nocif pour l'ADN.
"Sur Terre, nous sommes bien protégés contre le rayonnement cosmique par le champ magnétique terrestre, mais ce ne sera pas le cas de toutes les planètes." D'un autre côté, l'ADN à trois brins a aussi un inconvénient :il faut une fois et demie autant de matériaux de construction.
Supposons que la vie extraterrestre ait un type de code génétique très différent, avec trois brins, huit paires de bases, ou tout ce à quoi vous pouvez penser. Cela aurait-il l'air fondamentalement différent alors? Serait-il méconnaissable à notre idée terrestre de la vie ? "Je ne pense pas", dit Icke. « Notre apparence détermine les choses à grande échelle. Les matériaux avec lesquels nous devons composer. Comment nous absorbons la nourriture. Que nous vivions dans l'eau ou sur terre. Et ainsi de suite. Au niveau moléculaire, vous pouvez avoir un code différent, mais à un niveau plus large, les propriétés seront beaucoup plus comparables.'
Vous pouvez également voir cette idée sur terre. Ici, vous voyez des organismes qui ne sont pas du tout génétiquement similaires, mais qui ont toujours une forme similaire. Et c'est le résultat des propriétés de leur environnement, explique Icke. "Prenez la chauve-souris et l'oiseau, par exemple." Ces espèces sont loin d'être apparentées, mais les deux ont des ailes évoluées et diffèrent peu par leur forme. Les ailes s'avèrent être des outils utiles si les organismes veulent se déplacer dans les airs. Les conditions dans l'océan conduisent également à des similitudes. "Un hareng et un dauphin ont presque la même forme. Cela est dû aux propriétés de l'eau », explique Icke.
La nécessité de développer les mêmes formes ou propriétés oblige la physique. « La nécessité de traiter l'environnement d'une certaine manière est la même sur une autre planète. Si la vie avancée a évolué quelque part sur une planète semblable à la Terre, je vous ferai remarquer qu'il y a là-bas des oiseaux qui volent comme les oiseaux sur Terre. »
Herdewijn pense que la structure d'un organisme aurait également des propriétés comparables à un niveau inférieur. "Cela ne veut pas dire qu'il doit être construit avec les mêmes molécules ou protéines que les nôtres. Mais ce que vous verrez probablement, c'est une forme de compartimentation.» Les processus métaboliques d'un organisme se déroulent probablement dans des «compartiments» séparés. Dans un tel compartiment, des molécules telles que des enzymes peuvent faire leur travail sans être dérangées. Sur Terre, les organismes sont donc constitués d'une ou plusieurs cellules. Bien que la vie extraterrestre puisse être faite d'un matériau de construction complètement différent, elle se compose probablement de cellules, tout comme nous.
S'il arrive un jour que nous trouvions une vie extraterrestre, il y a de fortes chances qu'il s'agisse d'organismes unicellulaires. «Dans notre pays, la plus grande partie de la biomasse est également constituée de boue verte unicellulaire», explique Icke. « Les algues et les algues, les microbes unicellulaires et autres petites choses au bord des océans. C'est aussi à peu près ce que je m'attends à trouver sur une autre planète pleine de vie :une mousse d'organismes unicellulaires.'
Vous vous demandez peut-être pourquoi il est même utile de penser à la génétique extraterrestre et pourquoi les scientifiques y travaillent. Il y a plusieurs raisons à cela. Premièrement, cela peut nous en apprendre davantage sur la question de savoir comment la vie surgit, conviennent à la fois Benner et Icke. Comment exactement la vie a commencé ici reste également un mystère non résolu. Selon Benner, réfléchir aux éléments constitutifs de la vie extraterrestre peut élargir notre vision de la vie centrée sur la Terre.
De plus, les connaissances sur la génétique extraterrestre peuvent être utiles dans la recherche de la vie extraterrestre. Des agences spatiales telles que la NASA et l'ESA européenne travaillent sur des missions de recherche de vie sur des planètes telles que Mars, Europe ou Encelade. Il est alors utile de savoir ce que vous recherchez. Selon Benner, la recherche pourrait aider à développer de meilleurs outils pour la détection et l'analyse des organismes extraterrestres. "Ce n'est pas pour rien que la NASA finance nos recherches", explique Benner. "Pour la recherche de vie extraterrestre, il est essentiel de comprendre à quoi cela pourrait ressembler."
