Des chercheurs résolvent le mystère des premières cellules terrestres
Les scientifiques savent que l’acide ribonucléique (ARN) et les protéines sont des molécules fragiles qui ont tendance à se décomposer dans l’eau. Cela pose un grand défi pour les chercheurs qui supposent que ces molécules représentent les formes de vie primitive apparues sur la surface de la Terre il y a environ 4 milliards d’années, dans un environnement principalement aquatique.
Cependant, une équipe de l’Université technique de Munich a récemment découvert, dans une étude publiée dans la revue *Nature*, comment surmonter ce défi fondamental, en utilisant des molécules synthétiques pour augmenter la stabilité de ces dernières, à travers la création de moules capables de contenir des molécules qui imitent les briques de l’ARN.
Dans un entretien avec Al Jazeera, Christine Kriebitzsch, la chercheuse principale de l’étude, a déclaré : « Ce que nous avons fait ici, c’est accepter l’hydrolyse comme une réalité même dans l’origine de la vie. Cela nous a permis de nous concentrer sur les mécanismes qui aident à ralentir ou à empêcher l’hydrolyse. »
Sur la table de l’abiogenèse
Les scientifiques estiment qu’il y a environ 3,7 à 4 milliards d’années, un milieu aquatique riche en composés organiques qui s’étaient accumulés dans les plan d’eau de la Terre primitive, ainsi que des composés qui auraient pu arriver de l’espace par le biais de collisions avec des comètes et des astéroïdes, ont joué un rôle crucial dans l’émergence des premières formes de vie, sous forme de briques essentielles telles que l’ARN et les protéines.
Mais le défi ne réside pas seulement dans la formation de ces briques, mais aussi dans leur stabilité. Pour mieux comprendre cela, imaginez le processus de fabrication d’un collier de perles. Pendant que vous ajoutez une perle au collier, quelqu’un coupe le fil, et toutes les perles que vous avez mises tombent. Alors que vous vous dépêchez d’enfiler cinq perles, le fil est à nouveau sectionné, séparant les perles en un groupe de deux et un autre de trois.
Dans ce cas, vous représentez une réaction alimentée par des composants chimiques, ajoutant et empilant des molécules synthétiques comme des perles. La personne qui interrompt ce processus par une coupure représente l’hydrolyse. Dans le contexte de l’émergence des premières formes de vie, ces perles sont des bases de l’ARN qui s’unissent pour former les premiers brins d’ARN portant le code génétique, mais qui finissent par se briser face à la dure réalité de l’hydrolyse.
Les premiers brins d’ARN
Les chercheurs ont développé des moules capables de contenir des molécules synthétiques qui interagissent en utilisant des composants chimiques comme modèle pour comprendre comment formaient les premiers brins d’ARN, comment ils étaient sélectionnés, dupliqués et rendus résistants à l’hydrolyse.
Kriebitzsch explique : « Ces moules aident à la production et à la stabilisation des briques de la vie fragile, comme l’ARN. Sans ces moules, les séquences produites restent courtes, tandis qu’avec les moules, nous pouvons atteindre des séquences plus longues. »
Les résultats de l’étude concluent que les mécanismes de stabilisation établis par les chercheurs pourraient maîtriser le chaos chimique des conditions de vie primitives, menant à des processus stables de réplication et de codage des séquences informationnelles. La réplication et le codage sont les premières étapes vers la multiplication ou la reproduction, à la base des systèmes vivants.
Kriebitzsch ajoute : « Nos résultats suggèrent que l’ARN primitif a peut-être influencé les caractéristiques des premières cellules, ce qui a conduit à un avantage adaptatif. Imaginez que les premières cellules hébergeant l’ARN (A) vivent plus longtemps que celles contenant l’ARN (B). Ainsi, le groupe de cellules A survivra et prospèrera par rapport au groupe B. »
Le groupe de recherche vise à créer un environnement où les briques de vie primitives peuvent survivre, se déplacer, se reproduire et évoluer pour s’adapter aux changements. En effaçant les barrières entre la chimie et la biologie, et en comprenant les manières de transformer des systèmes chimiques en systèmes biologiques, les scientifiques se rapprochent d’une compréhension de ce qu’est la vie.