Une nouvelle technologie éclaire davantage la façon dont la vie s’est formée sur Terre


En utilisant une approche innovante, les chercheurs ont fait la lumière sur une question séculaire : comment la vie est-elle apparue sur Terre ? L’étude, menée par un groupe collaboratif international, offre un aperçu des tout premiers processus responsables de la formation des éléments constitutifs de la vie.

On pense que de petites flaques d’eau contenant de l’urée, un composé organique vital pour la formation de la base nucléo, ont été soumises au rayonnement intense à haute énergie de l’espace, qui était omniprésent avant la formation de la vie, entraînant la conversion de l’urée en produits de réaction qui ont finalement formé l’ADN et l’ARN.

Pour approfondir les mécanismes derrière l’ionisation et la réaction de l’urée, ainsi que les voies et la dissipation d’énergie impliquées, l’équipe internationale, y compris l’auteur correspondant Zhong Yin, professeur associé au Centre international d’innovation en rayonnement synchrotron intelligent (SRIS) de l’Université de Tohoku, a développé une approche innovante de spectroscopie X.

Tirant parti d’une source lumineuse de génération d’harmoniques élevées et d’un jet plat liquide submicronique, la nouvelle approche a permis aux scientifiques d’étudier les réactions chimiques dans les liquides avec une précision temporelle inégalée. Cette technique de pointe a permis à l’équipe d’observer les changements complexes des molécules d’urée au niveau femtoseconde, ce qui équivaut à un quadrillionième de seconde.

« Nous avons montré pour la première fois comment les molécules d’urée réagissent après ionisation. Le rayonnement d’ionisation endommage les biomolécules d’urée. Mais en dissipant l’énergie du rayonnement, les urées subissent un processus dynamique qui se produit à l’échelle de temps femtoseconde », a déclaré l’auteur correspondant Zhong. Yin, actuellement basé en tant que professeur associé au Centre international pour l’innovation en rayonnement synchrotron intelligent (SRIS) de l’Université de Tohoku.

Alors que les études antérieures se concentraient principalement sur la phase gazeuse, cette nouvelle approche a facilité les investigations dans le milieu aqueux, qui ressemble étroitement au cadre naturel des processus biochimiques. Pour cela, les chercheurs ont développé un dispositif capable de générer un jet de liquide ultra-fin, d’une épaisseur inférieure à un millionième de mètre, dans le vide était un aspect crucial de l’expérience. Un jet plus épais aurait gêné les mesures en absorbant une partie importante des rayons X utilisés dans l’étude.

Yin pense que leur percée fournit non seulement un aperçu de la formation de la vie sur Terre, mais ouvre également de nouvelles voies dans le domaine en plein essor de l’attochimie.

« Des impulsions lumineuses plus courtes sont nécessaires pour comprendre les réactions chimiques en temps réel et repousser les limites de l’attochimie. Notre approche permet aux scientifiques d’observer un film moléculaire, en suivant chaque étape du processus en cours de route », a déclaré Yin.

La nouvelle approche de spectroscopie à rayons X a le potentiel de révolutionner notre compréhension des processus biologiques fondamentaux et de leurs origines.

Les découvertes de l’équipe sont publiées dans la revue Nature.

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