Dans ce qui pourrait être une percée majeure dans l’étude de la vie sur d’autres planètes, des scientifiques ont reconstitué l’état dans lequel le plus ancien organisme sur Terre a dû exister. La reconstitution a été réalisée à l’aide de protéines capturant la lumière dans des microbes vivants. Les premières formes de vie sur Terre, y compris les bactéries et les organismes unicellulaires appelés archées, vivaient sur une planète essentiellement océanique pour se protéger des radiations solaires en l’absence de couche d’ozone. Les premiers microbes ont développé la rhodopsine, une protéine capable de transformer la lumière du soleil en énergie en l’utilisant pour alimenter les processus cellulaires.
“Sur la Terre primitive, l’énergie pouvait être très rare. Les bactéries et les archées ont compris comment utiliser l’énergie abondante du soleil sans les biomolécules complexes nécessaires à la photosynthèse”, a déclaré Edward Schwieterman, co-auteur d’une étude publiée dans la revue Molecular Biology and Evolution.
Pour cette étude, les scientifiques ont utilisé l’intelligence artificielle pour analyser la séquence des rhodopsines et leur évolution dans le temps. Ils ont ensuite créé une sorte d’arbre généalogique qui a permis aux chercheurs de reconstituer les protéines d’il y a 2,5 milliards à 4 milliards d’années, ainsi que les conditions auxquelles elles ont pu être confrontées lorsque la vie est apparue sur Terre.
Contrairement à leurs versions modernes qui absorbent la lumière bleue, verte, jaune et orange, les rhodopsines anciennes ont été réglées pour absorber principalement la lumière bleue et verte pour la reconstruction. La sélection des couleurs a été faite parce que les premiers microbes vivaient dans l’eau pour se protéger des rayons du soleil. Comme les lumières bleue et verte pénètrent mieux dans l’eau, il est probable que les premières rhodopsines absorbaient principalement ces couleurs.
Lorsque le niveau d’oxygène dans l’atmosphère terrestre a commencé à augmenter après le Grand événement d’oxydation, il y a plus de 2 milliards d’années, les rhodopsines ont évolué pour absorber d’autres couleurs de lumière.
Elles sont maintenant capables d’absorber des couleurs de lumière que les pigments de chlorophylle des plantes ne peuvent pas absorber. “Cela suggère une coévolution, en ce sens qu’un groupe d’organismes exploite la lumière non absorbée par l’autre. Cela pourrait être dû au fait que les rhodopsines se sont développées en premier et ont éliminé la lumière verte, de sorte que les chlorophylles se sont ensuite développées pour absorber le reste. Ou bien cela a pu se produire dans l’autre sens”, a déclaré le Dr Schwieterman.
Dans des études futures, les scientifiques espèrent ressusciter des rhodopsines modèles en laboratoire en utilisant des techniques de biologie synthétique.
