Modèle chimique de la terre

Pour tester la façon dont les structures cellulaires précoces auraient pu se former et agir pour compartimenter les molécules d`ARN, même en l`absence de molécules lipidiques qui composent les membranes cellulaires modernes, Strulson et Molden ont généré des «cellules» de modèle simples et non vivantes dans le Laboratoire. «Notre équipe a préparé des compartiments à l`aide de solutions de deux polymères appelés polyéthylène glycol (PEG) et dextran», a expliqué Keating. «Ces solutions forment des compartiments aqueux riches en polymères distincts, dans lesquels des molécules comme l`ARN peuvent devenir concentrées localement.» Keating a ajouté que, bien que les membres de l`équipe ne suggèrent pas que PEG et dextran étaient les polymères spécifiques présents sur le début de la terre, ils fournissent un indice à une voie plausible à compartimentalisation-séparation de phase. «La séparation de phase se produit lorsque différents types de polymères sont présents en solution à des concentrations relativement élevées. Au lieu de mélanger, l`échantillon se sépare pour former deux liquides distincts, semblables à la façon dont l`huile et l`eau se séparent. Keating a expliqué. «Les compartiments en phase aqueuse que nous avons fabriqués à l`aide de dextran et PEG peuvent conduire des réactions biochimiques en augmentant les concentrations locales de réactants. Il est donc possible que certaines autres sortes de polymères aient été les molécules qui ont conduit à la compartimentation sur la Terre primitive. Strulson a ajouté que, «en plus de l`hypothèse de l`ARN-monde, ces résultats peuvent être pertinents pour la localisation de l`ARN et la fonction dans les compartiments non membranaires dans la biologie moderne. Le théoricien de la structure électronique et le scientifique de la terre Artem Oganov à l`université Stony Brook, États-Unis, dit que le groupe UCL a proposé une composition similaire pour le noyau de retour en 2002 et «la conclusion de leur travail est complètement confirmée par ce document. Bien qu`il accepte que le noyau externe contient de l`oxygène, il est sceptique que le soufre est entièrement, ou presque entièrement, absent.

«Si vous regardez les météorites de fer qui représentent les noyaux des planètes échouées dans le système solaire, ils contiennent beaucoup de soufre, dit-il. «Je n`ai jamais rencontré une personne qui pense que le noyau martien contient moins de 20% de soufre. Pourquoi le noyau de la terre serait-il si différent? L`analyse chimique directe des roches de surface montre que leur composition est principalement l`oxygène, le silicium, l`aluminium et le fer, dans cet ordre d`abondance. Ces roches ont une densité moyenne d`environ 2,7 g/cm 3, alors que la densité moyenne globale de la terre est de 5,5 g/cm 3, une observation qui a deux conséquences importantes. Premièrement, l`intérieur de la planète doit avoir des matériaux beaucoup plus denses qu`à la surface. Le poids sus-jacente de la roche compresse les roches intérieures dans une certaine mesure, mais la densité nécessaire exige la présence d`éléments intrinsèquement denses qui doivent également être ceux qui sont cosmologiquement relativement abondants; c`est-à-dire le fer et le nickel. Deuxièmement, la différenciation de la chimie de la terre en matériaux extérieurs plus légers et des matériaux intérieurs plus lourds suggère qu`au début de son histoire, la planète doit avoir été raisonnablement fondu afin de permettre aux matériaux plus lourds de couler à l`intérieur. À l`aide de polymères, les scientifiques de Penn State ont créé des structures cellulaires primitives qu`ils ont perfusées avec de l`ARN, démontrant comment les molécules réagissent chimiquement dans des conditions qui peuvent avoir été présentes sur terre il y a 4 milliards ans.

En mesurant le moment d`inertie de la terre et en regardant les météorites faites de matériaux semblables à la planète, les scientifiques calculent que le noyau est principalement fait d`un alliage qui a 16 fois plus de fer que le nickel. Cependant, les ondes sismiques traversent le noyau plus rapidement qu`elles ne le feraient par un alliage pur fer – nickel, ce qui implique que certains éléments plus légers sont présents.