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Des ingrédients des océans primitifs de la Terre sont à l’origine des éléments de base de la vie

by Lindsay Jolivet déc. 29 / 14
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Image: Les voies métaboliques sont-elles le fruit de la sélection évolutive de catalyseurs codés par des gènes (enzymes) — et dont l’apparition découle ainsi de la génétique qu’a permis le monde de l’ARN (rangée du haut) — ou bien le métabolisme remonte-t-il à des séquences de réactions chimiques basées sur une chimie prébiotique qui a ensuite facilité l’émergence de composantes de l’ARN et, conséquemment, de la génétique (rangée du bas)? Photo de Molecular Systems Biology

Des chercheurs ont recréé le mélange chimique des océans primitifs plus chauds de la Terre et ont observé des réactions chimiques similaires à celles qui se produisent dans les cellules vivantes.

La nouvelle étude suggère que le processus métabolique utilisé par les cellules organiques pour croître, changer et se multiplier précède peut-être la vie elle-même.

Il y a environ quatre milliards d’années, la Terre était bien différente; exempts d’oxygène et de vie, les océans de la planète étaient chauds et riches en fer. De ces océans proviennent les premières formes de vie. Toutefois, nous ignorons comment se sont déroulées les étapes qui ont mené à la vie et nous ne savons pas dans quel ordre le phénomène s’est produit.

La Boursière de l’ICRA Alexandra Turchyn (Université de Cambridge) et deux collaborateurs ont mené une expérience avec une recette réunissant les éléments qui se trouvaient probablement dans les océans primitifs de la planète. Après avoir mélangé les ingrédients, augmenté la température et retiré l’oxygène, des réactions spontanées ont mené à la formation de composés essentiels à la fonction du métabolisme moderne, comme le glucose et les précurseurs des acides nucléiques et aminés.

« Cela nous a permis d’avoir un aperçu intriguant du monde prébiotique », explique Turchyn, Boursière du programme Évolution du système terrestre.

En outre, le mélange tentant de reproduire les métaux océaniques de l’Archéen a stabilisé les composés issus des réactions chimiques, plutôt que de les transformer en d’autres composés ou les dégrader.

« Il semble que la chimie et le manque d’oxygène dans les océans primitifs facilitaient et possiblement accéléraient les réactions métaboliques cellulaires », explique Turchyn.

Tout cela s’est produit sans l’aide d’enzymes, les biomolécules qui catalysent le métabolisme des cellules contemporaines. Les chercheurs croyaient auparavant que les enzymes devaient être présents sur la Terre primitive pour entraîner la conversion des sucres à base de carbone en acides aminés, acides nucléiques et autres composés nécessaires à la vie. Toutefois, ces recherches suggèrent que les enzymes ont peut-être évolué plus tard seulement.

« Si ces résultats sont justes, cela suggère fortement que les concentrations de fer dans les océans primitifs étaient peut-être plus élevées que ce que l’on croyait », ajoute Turchyn. Cela suggère aussi que la température des océans primitifs était peut-être, dans certains environnements locaux, aussi élevée que 70 degrés Celsius.

En tant que spécialiste des sciences de la Terre, Turchyn a apporté à cette collaboration ses connaissances sur la nature probable des éléments présents dans les océans primitifs. Ses collègues, tous deux biochimistes, ont réalisé l’expérience dans son laboratoire.

« Mes connaissances et ma compréhension de la chimie des océans primitifs découlent directement de ma participation au programme Évolution du système terrestre de l’ICRA où l’on retrouve de nombreuses personnes qui réfléchissent à de grandes questions sur la Terre primitive », dit Turchyn.

Ces recherches ont été publiées dans la revue Molecular Systems Biology.