Les chimistes trouvent la recette qui aurait pu donner un start à la vie sur Terre

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Dans la danse moléculaire qui a donné naissance à la vie sur Terre, l’ARN semble jouer un rôle de premier plan.

Mais l’origine de la molécule, qui peut stocker des informations génétiques comme l’ADN et augmenter les réactions chimiques telles que les protéines, reste un mystère.

Maintenant, une équipe de scientifiques a d’abord montré un ensemble de matières premières simples qui étaient probablement présentes sur la Terre primitive et pourraient produire les quatre blocs chimiques d’ARN.

Ces blocs de base – cytosine, uracile, adénine et guanine – ont été précédemment recréés en laboratoire à partir d’autres matières premières.

En 2009, les chimistes dirigés par John Sutherland, de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni, ont mis au point un ensemble de cinq composés terrestres potentiellement anciens susceptibles de donner naissance à la cytosine et à l’uracile, collectivement appelés pyramidines.

Deux ans plus tard, des chercheurs dirigés par Thomas Carell, chimiste à l’Université Ludwig Maximilian de Munich (Allemagne), ont annoncé que son équipe disposait d’une option tout aussi simple pour former de l’adénine et de la guanine, des blocs de construction connue sous le nom de purine.

Mais les deux séries de réactions chimiques étaient différentes.

Personne n’avait la moindre idée des conditions requises pour former les deux paires de blocs de construction au même endroit et au même moment.

Maintenant, Carell dit qu’il pourrait avoir la réponse.

Lors du séminaire Origins of Life, il a expliqué que ses collègues et lui-même étaient parvenus à un ensemble de réactions simples qui auraient pu générer les quatre bases d’ARN.

L’histoire de Carell commence avec six blocs constitutifs moléculaires – l’oxygène, l’azote, le méthane, l’ammoniac, l’eau et le cyanure d’hydrogène, potentiellement tout sur Terre à un stade précoce.

D’autres groupes de recherche ont montré que ces molécules peuvent réagir pour former des composés plus complexes que ceux utilisés par Carell.

Pour produire les pyramidines, Carell a commencé avec des composés appelés cyan acétylène et hydroxylamine, qui réagissent pour former des composés appelés amino-isoxazoles.

À leur tour, ils réagissent avec une autre molécule simple appelée urée pour former des composés qui réagissent ensuite avec le sucre appelé ribose pour créer un dernier ensemble de composants intermédiaires.

Enfin, en présence de composés soufrés, appelés thiols, et de petites quantités de sels de fer ou de nickel, ces intermédiaires sont convertis en cytosine pyrimidines ou uraciles.

En prime, cette dernière réaction est déclenchée lorsque les métaux dans les sels ont une charge supplémentaire positive, ce qui se produit exactement au stade final dans une cascade moléculaire similaire qui produit le surin, l’adénine et la guanine.

De plus, l’étape qui mène aux quatre nucléotides est réalisée dans un seul conteneur, explique Carell, donnant pour la première fois une explication plausible de la manière dont tous les blocs constitutifs de l’ARN auraient pu apparaître l’un après l’autre.

« Cela me semble tout à fait convaincant », déclare Steven Benner, chimiste à Alacua, en Floride, membre fondateur de la Foundation for Applied Molecular Evolution.

Le processus offre un moyen simple de produire toutes ces bases dans des conditions compatibles avec celles présentes sur la Terre primitive, dit-il.

Le processus ne résout pas tous les mystères de l’ARN.

Par exemple, une autre étape chimique nécessite toujours « l’activation » de chacun des quatre blocs d’ARN pour les lier dans les longues chaînes qui constituent le matériel génétique et effectuent les réactions chimiques.

Cependant, la création d’ARN dans des conditions telles que celles présentes sur la Terre primitive semble maintenant réalisable.

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