Les chimistes du Scripps Research Institute (TSRI) ont développé une nouvelle théorie fascinante sur la façon dont la vie sur Terre a pu commencer.

leurs expériences, décrit aujourd'hui dans la revue Communication Nature , démontrer que les principales réactions chimiques qui soutiennent la vie aujourd'hui auraient pu être réalisées avec des ingrédients probablement présents sur la planète il y a quatre milliards d'années.

"C'était une boîte noire pour nous, " dit Ramanarayanan Krishnamurthy, Doctorat, professeur agrégé de chimie au TSRI et auteur principal de la nouvelle étude. "Mais si vous vous concentrez sur la chimie, les questions des origines de la vie deviennent moins intimidantes."

Pour la nouvelle étude, Krishnamurthy et ses coauteurs, qui sont tous membres de la National Science Foundation/National Aeronautics and Space Administration Center for Chemical Evolution, s'est concentré sur une série de réactions chimiques qui composent ce que les chercheurs appellent le cycle de l'acide citrique.

Tout organisme aérobie, des flamants roses aux champignons, repose sur le cycle de l'acide citrique pour libérer l'énergie stockée dans les cellules. Dans les études précédentes, les chercheurs ont imaginé la vie précoce en utilisant les mêmes molécules pour le cycle de l'acide citrique que la vie utilise aujourd'hui. Le problème avec cette approche, Krishnamurthy explique, est que ces molécules biologiques sont fragiles et que les réactions chimiques utilisées dans le cycle n'auraient pas existé dans le premier milliard d'années de la Terre - les ingrédients n'existaient tout simplement pas encore.

Les dirigeants de la nouvelle étude ont commencé par les réactions chimiques. Ils ont écrit la recette, puis déterminé quelles molécules présentes sur la Terre primitive auraient pu fonctionner comme ingrédients.

La nouvelle étude décrit comment deux cycles non biologiques, appelés cycle HKG et cycle du malonate, auraient pu se réunir pour lancer une version brute du cycle de l'acide citrique. Les deux cycles utilisent des réactions qui effectuent la même chimie fondamentale des a-cétoacides et des b-cétoacides que dans le cycle de l'acide citrique. Ces réactions partagées incluent des ajouts d'aldol, qui amènent de nouvelles molécules sources dans les cycles, ainsi que les décarboxylations bêta et oxydatives, qui libèrent les molécules sous forme de dioxyde de carbone (CO2).

Au fur et à mesure qu'ils exécutaient ces réactions, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient produire des acides aminés en plus du CO2, qui sont aussi les produits finaux du cycle de l'acide citrique. Les chercheurs pensent qu'à mesure que des molécules biologiques comme des enzymes sont devenues disponibles, elles auraient pu conduire au remplacement de molécules non biologiques dans ces réactions fondamentales pour les rendre plus élaborées et efficaces.

"La chimie aurait pu rester la même au fil du temps, c'était juste la nature des molécules qui changeait, " dit Krishnamurthy. " Les molécules ont évolué pour devenir plus compliquées au fil du temps en fonction des besoins de la biologie. "

"Le métabolisme moderne a un précurseur, un modèle, qui n'était pas biologique, " ajoute Greg Springsteen, Doctorat, premier auteur de la nouvelle étude et professeur agrégé de chimie à l'Université Furman.

Ce qui rend ces réactions encore plus plausibles est le fait qu'au centre de ces réactions se trouve une molécule appelée glyoxylate, qui, selon des études, aurait pu être disponible sur la Terre primitive et fait aujourd'hui partie du cycle de l'acide citrique (appelé "shunt ou cycle de glyoxylate").

Krishnamurthy dit que davantage de recherches doivent être effectuées pour voir comment ces réactions chimiques auraient pu devenir aussi durables que le cycle de l'acide citrique l'est aujourd'hui.