Phases couplées et sélection combinatoire dans des piscines hydrothermales fluctuantes: Un scénario pour guider les approches expérimentales de l'origine de la vie cellulaire

Les auteurs dans cette review, proposent un modèle dans lequel des systèmes moléculaires entraînés par des cycles d'hydratation et de déshydratation dans des sites hydrothermaux, subissent une évolution chimique et forment des vésicules lipidiques.
Dans leur modèle, le site géologique étudié est celui d'une masse volcanique émergeant dans un océan global, il y a 4 milliards d'années. Les précipitations y produisent de petites piscines hydrothermales qui subissent des cycles d'évaporation et de remplissage (champ hydrothermal et geyser).
Dans de tels environnements fluctuants, les cycles d'hydratation-déshydratation (HD) développent des dépôts de solutés organiques sur les surfaces minérales autour de la piscine et favorisent les réactions de polymérisation.
Il est fort probable qu'une variété de composés organiques étaient présents dans l'environnement prébiotique, synthétisés par des processus géochimiques associés au volcanisme ou livrés sous forme extraterrestre. La plupart des matières organiques tomberaient dans un océan global pour former une solution extrêmement diluée.

Trois caractéristiques principales du modèle sont résumées ci-dessous :

• phase de déshydratation -> les cycles de déshydratation entraînent les systèmes moléculaires loin de l'équilibre. Au cours de la déshydratation, les amphiphiles s'auto-assemblent en structures multilamellaires qui capturent les monomères concentrés entre les couches. Dans ces conditions, des réactions de condensation relient des monomères, tels que des mononucléotides, à des polymères.

• phase d'hydratation -> Dans le cycle d'hydratation, les vésicules sont produites lorsque l'eau interagit avec la matrice multilamellaire sèche. Les amphipliles forment des vésicules de 0,5 à 5,0 micromètres de diamètre, mélangés à dix espèces différentes des monomères tels que des acides aminés et des nucléotides qui se combinent pour former des polymères à séquence aléatoire dont la longueur varie de dix à 100 sous-unités.
  Les lipides encapsulent des systèmes de polymères sur plusieurs cycles, augmentant ainsi les chances que des systèmes comportant une ou plusieurs fonctions requises pour l’origine de la vie puissent émerger.

• La sélection commence au cours de la phase hydratée lorsque certaines vésicules sont perdues ou perturbées pendant que d'autres survivent.
  La survie est favorisée par le contenu encapsulé des vésicules. Par exemple, si une vésicule contient un polymère stabilisant la membrane, elle résistera aux forces perturbatrices telles que le cisaillement mécanique causé par la turbulence. La stabilité de la membrane est donc le premier facteur sélectif. La sélection de vésicules encapsulant ces polymères conduit à des étapes successives telles que l'émergence de systèmes fonctionnels capables de croissance, de reproduction et d'évolution.

La review suivante apporte des questions intéressantes sur la transition éventuelle de monomères à des vésicules lipidiques dans des sites hydrothermaux. Néanmoins, aucune information n'est donnée sur le type de modèle utilisé, et les hypothèses de réflexion ne sont que légèrement abordées. Des doutes sont à avoir sur la pertinence scientifique de cet article.

Elle amène un outil de modélisation dans la controverse, et intègre par une nouvelle approche (cycle de déshydratation-hydratation) des cycles géochimiques dans l'émergence du vivant.