HYPOTHÈSE HYDROTHERMALE: QU'EST-CE QUE C'EST, CONTEXTE ET CRITIQUE - LA BIOLOGIE - 2025

L' hypothèse hydrothermale vise à expliquer les conditions primitives dans lesquelles les premières formes de vie ont vu le jour sur la planète Terre, en proposant comme décor principal les sources chaudes situées dans les profondeurs des océans.

Une série de sources d'eau thermale ont été localisées avec des températures qui atteignent 350 ° C, où habitent une série de faune typique de ces conditions, comme les bivalves, les vers, les crustacés, les porifères et certains échinodermes (étoiles de mer et leurs parents).

Ces preuves suggèrent que les environnements océaniques profonds étaient probablement propices à l'origine de la vie et que les premières formes de vie étaient des microorganismes chimioautotrophes.

De plus, l'eau bouillante abrite une série de bactéries chimiosynthétiques qui extraient leur énergie des substances soufrées, abondantes dans ce type d'environnement.

Les bactéries chimiosynthétiques ont des fonctions productrices dans les écosystèmes, étant la base de la chaîne alimentaire, analogue au rôle des plantes dans les écosystèmes typiques.

Des idées liées à l'hypothèse hydrothermale ont commencé à émerger au début de 1977, lorsque le chercheur Corliss a fait des observations directes dans des systèmes hydrothermaux situés dans les îles Galapagos.

Contexte et théories alternatives

Depuis plusieurs décennies, les chercheurs ont proposé des dizaines de théories qui cherchent à expliquer l'origine de la vie et l'environnement favorable dans lequel elle aurait dû se développer. L'origine de la vie a été l'une des questions scientifiques les plus anciennes et les plus controversées.

Certains auteurs soutiennent l'origine primaire du métabolisme, tandis que leurs adversaires soutiennent l'origine génétique.

Panspermie

Au milieu des années 1900, le célèbre scientifique Arrhenius proposa la théorie de la panspermie ou la théorie cosmologique. Cette idée soulève l'origine de la vie grâce à l'arrivée de micro-organismes spatiaux d'une planète où la vie existait auparavant.

Logiquement, la théorie cosmologique ne fournit pas d'idées qui résolvent le problème, car elle n'explique pas comment la vie extraterrestre est née sur ladite planète hypothétique.

De plus, il est peu probable que les entités microscopiques qui ont colonisé les environnements prébiotiques aient survécu aux conditions de l'espace jusqu'à ce qu'elles atteignent la planète Terre.

Modèles abiotiques

Les modèles abiotiques suggèrent que la vie est née en dehors des «microstructures» en tant que formes de transition entre les molécules organiques et les premières formes de vie. Parmi les principaux défenseurs de cette théorie figurent Oparín, Sydney W. Fox et Alfonso F. Herrera.

Selon Oparin et Haldane, les coacervats sont des probionts précurseurs de la vie, délimités par une membrane plasmique qui permet une interaction avec leur environnement. Selon les auteurs, ils sont originaires avant les molécules qui transmettent l'information génétique: l'ADN ou l'ARN.

De leur côté, Stanley Miller et Harold Urey ont réussi à construire un système ingénieux qui imitait «l'atmosphère primitive de la vie». Les composants présents dans l'atmosphère hypothétique, très différente de celle actuelle, ont pu synthétiser des molécules organiques essentielles à la vie (comme les acides aminés) lorsque la chaleur et la tension y étaient appliquées.

Fox a pu obtenir des microsphères d'une taille similaire à celle des bactéries, soumettant les acides aminés à une source de chaleur.

De la même manière, d'autres chercheurs ont réalisé la synthèse de molécules organiques en utilisant des molécules inorganiques comme matière première, expliquant ainsi l'origine de la vie à partir d'un environnement abiotique.

Monde de l'ARN

Une autre position de l'origine de la vie postule comme événement principal l'apparition des molécules contenant des informations génétiques. Différents auteurs défendent l'origine de la vie de l'ARN et soutiennent que cette molécule a servi de modèle et de catalyseur en même temps.

La plus grande preuve est l'existence de ribosomes, des molécules d'ARN capables de catalyser des réactions et, en même temps, de stocker des informations dans leur séquence nucléotidique.

En quoi consiste?

L'hypothèse hydrothermale propose ces milieux aquatiques extrêmes comme le lieu propice à la synthèse des composés organiques qui ont conduit à l'origine des organismes vivants sur Terre.

Les auteurs de cette théorie sont basés sur des fossiles archéens, des systèmes modernes de ventilation hydrothermale sous-marine et des observations théoriques et expérimentales.

Les systèmes hydrothermaux sont caractérisés par des flux d'énergie élevés, un environnement hautement réducteur et des argiles minérales abondantes, qui sont des surfaces idéales pour les réactions catalytiques. De plus, il a des concentrations élevées de CH ₄, NH ₃, H ₂ et différents métaux.

L'hypothèse consiste en la conversion séquentielle de CH ₄, NH ₃, H ₂ en acides aminés, ceux-ci en protéines puis en polymères plus complexes, jusqu'à atteindre un métabolisme structuré et des organismes vivants.

L'examen des fossiles dans les roches précambriennes a révélé des structures en forme de cellules datant d'environ 3,5 à 3,8 milliards d'années dans des assemblages hydrothermaux sous-marins.

Contrairement aux hypothèses précédentes, l'hypothèse hydrothermale propose la chaleur comme source d'énergie et non les rayons UV et les décharges électriques, comme modèle du «bouillon primal». De plus, ce modèle propose l'existence de gradients environnementaux en termes de température, de pH et de concentration chimique.

Critiques de la théorie

Bien que l'hypothèse hydrothermale ait plusieurs arguments valables, elle n'est pas universellement acceptée. L'une des critiques sur l'origine de la vie dans une source thermale est l'incongruité et le manque d'information concernant les modèles géologiques de l'ère prébiotique.

De même, les molécules essentielles au développement de la vie - telles que les acides nucléiques, les protéines et les membranes - subiraient leur destruction immédiate, en raison des températures élevées des milieux hydrothermaux.

Cependant, il est également probable que les premières formes de vie étaient thermostables, similaires aux organismes thermophiles qui habitent aujourd'hui des environnements extrêmes.

D'autre part, un autre problème se pose lié à la concentration des composants. Il est peu probable que la vie ait pu évoluer dans l'immensité des océans prébiotiques, où les biomolécules seraient très diluées et dispersées.

Pour qu'un environnement soit adapté à l'origine de la vie, il doit favoriser les interactions entre molécules, afin qu'elles forment des entités plus complexes; pas les diluer, comme cela se produirait dans l'océan profond.

Les partisans de la théorie hydrothermale suggèrent que la vie aurait pu provenir de zones délimitées qui empêchaient la dilution de molécules nouvellement formées, comme les cratères.

Références

1. Chatterjee, S. (2016). Une vue symbiotique de l'origine de la vie au cratère d'impact hydrothermal - lacs. Physique Chimie Chimie Physique, 18 (30), 20033–20046.
2. Corliss, JB, Baross, JA et Hoffman, SE (1981). Une hypothèse concernant les relations entre les sources chaudes sous-marines et l'origine de la vie sur terre. Oceanologica Acta, numéro spécial.
3. Holm, NG (1992). Pourquoi les systèmes hydrothermaux sont-ils proposés comme des environnements plausibles pour l'origine de la vie?. In Marine Hydrothermal Systems and the Origin of Life (pp. 5–14). Springer, Dordrecht.
4. Jheeta, S. (2017). Le paysage de l'émergence de la vie. Vie, 7 (2), 27.
5. Lanier, KA et Williams, LD (2017). L'origine de la vie: modèles et données. Journal of Molecular Evolution, 84 (2), 85–92.