La façon dont la vie est apparue sur Terre est l’un des mystères les plus importants de la science. Bien que cela reste une question ouverte en biologie, les scientifiques ont des théories assez prometteuses sur la façon dont une soupe chimique a finalement généré une vie cellulaire complexe il y a environ 3,7 milliards d’années. Mais une théorie est plus qu’une simple supposition – elle doit expliquer les preuves disponibles, et elle doit également être testable.
Les scientifiques pensent que les acides aminés existaient en grande abondance dans les premières années de la Terre et que ces morceaux ont contribué à créer la première cellule.
Il existe de nombreuses données suggérant que des organismes unicellulaires ont lentement émergé de l’assemblage aléatoire de produits chimiques flottant dans l’eau. Par exemple, nous pouvons voir des signatures de la vie ancienne sous la forme de tapis microbiens, qui sont des feuilles de microbes morts et fossilisés qui se forment dans les sédiments ou à la surface des roches. Nous pouvons estimer leur âge grâce à la datation radiométrique et à l’analyse chimique, ce qui nous donne une idée du moment où la vie a commencé.
Nous pouvons même tester cette théorie, en utilisant des expériences qui simulent nos meilleures estimations de ce à quoi ressemblait une Terre ancienne. En 1952, l’expérience Miller-Urey, par exemple, a simulé les conditions de l’atmosphère primitive de la Terre en faisant passer des étincelles électriques à travers un mélange de gaz (principalement du méthane, de l’ammoniac et de l’hydrogène). L’expérience a produit plusieurs composés organiques, dont des acides aminés, qui sont les éléments constitutifs des protéines. En effet, les scientifiques pensent que les acides aminés existaient en grande abondance dans les premières années de la Terre, et que ces morceaux ont contribué à créer la première cellule.
Les acides aminés sont comme les lettres d’un alphabet, tandis que les protéines sont comme des mots. Avec suffisamment de protéines, vous pouvez former des “phrases” – dans ce cas, des voies biologiques qui ressemblent un peu à des machines microscopiques de Rube Goldberg qui permettent à la vie de tout faire.
Les protéines ne sont pas considérées comme vivantes par la plupart des biologistes. Ce sont de grosses molécules complexes composées de longues chaînes d’acides aminés, qui sont essentielles à la structure et au fonctionnement de tous les organismes vivants. Alors, où tracez-vous la ligne entre une protéine non vivante et un organisme vivant ? Cela se résume à ces voies, régies par la grammaire de la biologie, que nous appelons ADN.
En d’autres termes, comprendre comment la vie a commencé signifie comprendre comment l’ADN s’est formé en premier lieu. Et comprendre à quoi ressemblait la Terre avant l’émergence de la vie – et quels types d’acides aminés et de protéines tourbillonnaient – signifie que nous sommes un peu plus près de comprendre comment la vie a émergé.
Même si des centaines d’acides aminés différents ont pu être présents sur la Terre primitive, tous les êtres vivants ne dépendent que d’environ 20 de ces composés.
Maintenant, une nouvelle étude dans le Journal of the American Chemical Society suggère que l’évolution a commencé bien avant l’émergence de la vie et que les protéines tourbillonnant dans la soupe primordiale ont été sélectionnées pour des traits préférables. En d’autres termes, il y avait une sorte d’effet de sélection darwinien qui se produisait (même avant l’émergence de la vie) parmi les protéines et les acides aminés non vivants dans la soupe primordiale.
Cette idée explique pourquoi, même si des centaines d’acides aminés différents ont pu être présents sur la Terre primitive, tous les êtres vivants ne dépendent que d’environ 20 de ces composés. Alors pourquoi ces acides aminés spécifiques ont-ils été sélectionnés ?
“Vous voyez les mêmes acides aminés dans chaque organisme, des humains aux bactéries en passant par les archées, et c’est parce que toutes les choses sur Terre sont connectées à travers cet arbre de vie qui a une origine, un organisme qui était l’ancêtre de tous les êtres vivants”, a déclaré Stephen. Fried, un chimiste de Johns Hopkins qui a codirigé la recherche avec des scientifiques de l’Université Charles en République tchèque, a déclaré dans un communiqué. “Nous décrivons les événements qui ont façonné pourquoi cet ancêtre a obtenu les acides aminés qu’il a obtenus.”
Bien qu’il y ait 20 acides aminés importants, de plus en plus de preuves suggèrent que la vie ancienne est née en utilisant seulement 10. Pour tester cela, les expérimentateurs ont créé plusieurs bibliothèques différentes de diverses combinaisons d’acides aminés, puis les ont criblées pour deux choses : leur solubilité et leurs propensions à la structure secondaire. . Cela semble compliqué (et ça l’est) mais ces termes se rapportent simplement aux formes appropriées des protéines.
La forme des protéines et la façon dont elles se replient sont assez essentielles à leur fonction. Cela détermine comment ils interagissent avec d’autres molécules et leur environnement. Considérez-les comme une feuille de papier origami qui peut être pliée en de nombreux motifs différents.
Ainsi, en testant quelles bibliothèques avaient la meilleure solubilité et la meilleure structure, les chercheurs ont pu conclure que les protéines évoluaient et conduisaient la sélection naturelle avant même de former des êtres vivants. Au fil du temps, les protéines qui avaient la meilleure forme pour les processus biochimiques ont été incorporées dans les cycles fondamentaux de la vie.
“Le repliement des protéines nous permettait essentiellement de faire de l’évolution avant même qu’il y ait de la vie sur notre planète”, a déclaré Fried. “Vous pourriez avoir une évolution avant d’avoir la biologie, vous pourriez avoir une sélection naturelle pour les produits chimiques utiles à la vie avant même qu’il y ait de l’ADN.”
“Pour avoir une évolution au sens darwinien, vous devez disposer de toute cette manière sophistiquée de transformer des molécules génétiques comme l’ADN et l’ARN en protéines. Mais la réplication de l’ADN nécessite également des protéines, nous avons donc un problème de poule et d’œuf”, a ajouté Fried. “Nos recherches montrent que la nature aurait pu sélectionner des blocs de construction aux propriétés utiles avant l’évolution darwinienne.”
Bien sûr, plus nous étudions comment la vie s’est formée sur notre planète, mieux nous pouvons estimer comment la vie sur d’autres planètes peut se former. Les acides aminés sont abondants dans les astéroïdes, ce qui suggère que les conditions d’apparition des formes de vie extraterrestres existent dans d’autres coins de l’univers.
“L’univers semble aimer les acides aminés”, a déclaré Fried. “Peut-être que si nous trouvions de la vie sur une autre planète, ce ne serait pas si différent.”
