En 1952, un chimiste de l’Université de Chicago nommé Stanley Miller et son conseiller, Harold Urey, ont mené une expérience célèbre. Leurs résultats, publiés l’année suivante, ont fourni la première preuve que les molécules organiques complexes nécessaires à l’émergence de la vie (abiogenèse) pouvaient être formées à l’aide de précurseurs inorganiques plus simples, fondant essentiellement le domaine de la chimie prébiotique. Maintenant, une équipe de scientifiques espagnols et italiens a recréé cette expérience séminale et a découvert un facteur contributif que Miller et Urey ont manqué. Selon un nouvel article publié dans la revue Scientific Reports, les minéraux contenus dans le verre borosilicaté utilisé pour fabriquer les tubes et les flacons de l’expérience accélèrent la vitesse à laquelle les molécules organiques se forment.
En 1924 et 1929, respectivement, Alexander Oparin et JBS Haldane avaient émis l’hypothèse que les conditions de notre Terre primitive auraient favorisé le type de réactions chimiques qui pourraient synthétiser des molécules organiques complexes à partir de simples précurseurs inorganiques, parfois connue sous le nom d’hypothèse de la « soupe primordiale ». Les acides aminés se sont formés en premier, devenant les éléments constitutifs qui, une fois combinés, ont fait des polymères plus complexes.
Miller a mis en place un appareil pour tester cette hypothèse en simulant ce que les scientifiques de l’époque pensaient que l’atmosphère d’origine de la Terre aurait pu être. Il a scellé du méthane, de l’ammoniac et de l’hydrogène à l’intérieur d’un flacon en verre borosilicaté stérile de 5 litres, relié à un deuxième flacon de 500 ml à moitié rempli d’eau. Ensuite, Miller a chauffé l’eau, produisant de la vapeur, qui à son tour est passée dans le plus grand flacon rempli de produits chimiques, créant une atmosphère mini-primordiale. Il y avait aussi des étincelles électriques continues entre deux électrodes pour simuler l’éclairage. Ensuite, “l’atmosphère” s’est refroidie, provoquant la condensation de la vapeur en eau. L’eau ruisselait dans un piège au fond de l’appareil.
Cette solution est devenue rose après un jour et rouge foncé après une semaine. À ce stade, Miller a retiré le ballon bouillant et a ajouté de l’hydroxyde de baryum et de l’acide sulfurique pour arrêter la réaction. Après avoir évaporé la solution pour éliminer toutes les impuretés, Miller a testé ce qui restait par chromatographie sur papier. Toute vie connue se compose de seulement 20 acides aminés. L’expérience de Miller a produit cinq acides aminés, bien qu’il soit moins certain des résultats pour deux d’entre eux.
Lorsque Miller a montré ses résultats à Urey, ce dernier a suggéré qu’un article soit publié dès que possible. (Urey était senior mais a généreusement refusé d’être répertorié comme co-auteur, de peur que Miller n’obtienne peu ou pas de crédit pour le travail.) L’article est paru en 1953 dans la revue Science. “Le simple fait d’allumer l’étincelle dans une expérience prébiotique de base produira 11 acides aminés sur 20”, a déclaré Miller dans une interview en 1996. L’appareil original est exposé au Denver Museum of Nature and Science depuis 2013.
Miller est décédé en 2007. Peu de temps avant son décès, l’un de ses étudiants, Jeffrey Bada, maintenant à l’Université de San Diego, a hérité de tout l’équipement d’origine de son mentor. Cela comprenait plusieurs boîtes remplies de flacons de résidus séchés de l’expérience originale. Ces 1952 échantillons ont été réanalysés l’année suivante à l’aide des dernières méthodes de chromatographie, révélant que l’expérience originale produisait en fait encore plus de composés (25) que ce qui avait été rapporté à l’époque.
Miller avait également effectué des expériences supplémentaires simulant des conditions similaires à celles d’une éruption volcanique riche en vapeur d’eau, qui impliquait la pulvérisation de vapeur à partir d’une buse au niveau de la décharge d’étincelle. Bada et plusieurs collègues ont également réanalysé les échantillons originaux de ces expériences et ont découvert que cet environnement produisait 22 acides aminés, cinq amines et plusieurs molécules hydroxylées. Ainsi, les expériences originales ont été encore plus réussies que Miller et Urey ne l’avaient réalisé.
Il y a eu beaucoup, beaucoup plus d’expériences sur l’abiogenèse au cours des décennies suivantes, mais le co-auteur Joaquin Criado-Reyes de l’Université de Grenade en Espagne et ses collaborateurs pensaient qu’un facteur potentiel avait été négligé : le rôle du verre borosilicaté qui comprenait les flacons et les tubes que Miller avait utilisés. Ils ont noté que l’atmosphère simulée de Miller était très alcaline, ce qui devrait provoquer la dissolution de la silice. “Par conséquent, on pourrait s’attendre à ce qu’au contact de l’eau alcaline avec la paroi interne du flacon en borosilicate, même ce verre renforcé se dissolve légèrement, libérant de la silice et des traces d’autres oxydes métalliques [into the vapor], écrivent les auteurs.