Des chimistes basés à Munich ont démontré que l'alternance de conditions humides et sèches sur la Terre primitive aurait pu suffire à lancer la synthèse prébiotique des ARN nucléosides présents dans tous les domaines de la vie.
Alors que la compréhension des conditions sur la Terre primitive grandit, le développement de l'ARN et de l'ADN il y a environ 4 milliards d'années est encore entouré de mystère. Quelle était l'origine des structures chimiques qui forment les sous-unités de ce que nous connaissons aujourd'hui sous le nom de molécules héréditaires ARN et ADN ? Ces molécules se sont ensuite liées en de longues chaînes qui non seulement encodent l'information mais la reproduisent et la transmettent :comment tout cela a-t-il commencé ? La recherche est lancée pour en savoir plus sur l'évolution chimique qui a précédé les premières cellules biologiques.
Recherches menées à la Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) de Munich, Allemagne, en partie soutenu par le projet EPiR de l'UE, a travaillé sur cette lacune fascinante dans nos connaissances et les dernières découvertes de l'équipe sont maintenant publiées dans La nature . En exposant des produits chimiques simples aux types de conditions physiques fluctuantes qui auraient prévalu dans les zones géothermiques actives de notre planète il y a des milliards d'années, comme celles causées par l'activité volcanique, les chercheurs ont montré que les nucléosides peuvent être formés dans un processus continu.
Chaudron d'ingrédients vivifiants
Ils ont commencé avec un mélange d'éléments dont il a été démontré dans le passé qu'ils forment de simples précurseurs dans des conditions probiotiques :acide formique, nitrite de sodium, l'acide acétique et quelques composés azotés. Le mélange réactionnel contenait également du fer et du nickel, les deux se trouvent en abondance dans la croûte terrestre. Ils ont ensuite soumis le lot à des fluctuations de température, pH et humidité pour imiter les conditions précoces, telles que celles dues aux fortes variations saisonnières des températures.
L'équipe s'est appuyée sur les travaux réalisés l'année dernière en commençant non seulement par des composés précurseurs plus simples, mais en choisissant de reproduire les conditions qui devraient prévaloir dans un cadre géologique plausible, comme les sources hydrothermales terrestres.
En additionnant ces ingrédients et en les soumettant à des conditions qui imitent la géologie et la météorologie de la Terre primitive, l'équipe a découvert qu'une série de réactions a donné lieu à des composés appelés formamidopyrimidines - une découverte cruciale car ces composés peuvent se transformer en adénosine et en guanosine, les deux se trouvent dans l'ADN. Toute une série de molécules apparentées ont également été synthétisées.
Les chercheurs écrivent, « Encore plus frappant, toutes les modifications observées sont connues pour se produire dans les ARN dans les trois domaines de la vie - Eukaryota (animaux et plantes), Les bactéries et les archées - et sont donc des composants essentiels des systèmes génétiques fonctionnels. » D'après leurs résultats, les chercheurs pensent que les composés étaient très probablement présents dans le dernier ancêtre commun de toutes les formes de vie. Ceci à son tour, ils se disputent, "(...) suggère que ces composés devaient être disponibles sur la Terre primitive lorsque l'évolution biologique a commencé."
Le soutien de l'UE aide à percer les mystères de l'origine de la vie sur Terre
La subvention avancée de l'UE à EPiR (The Chemical Basis of RNA Epigenetics) aide à soutenir la recherche sur le rôle de la chimie dans le développement de la petite enfance. EPiR explique que le code génétique consiste en une séquence définie de quatre nucléosides canoniques et que la séquence de ces bases porte les plans de toute vie sur terre. Il est évident que cette information de séquence à elle seule n'est pas suffisante pour expliquer comment un organisme multicellulaire peut établir des cellules spécialisées comme les 200 types de cellules connues d'un corps humain.
Cette, EPiR explique, nécessite une deuxième couche d'information et il est devenu évident que cette couche d'information est fortement basée sur la chimie. Plus de 150 dérivés chimiques de nucléosides d'ARN sont connus et bien d'autres attendent d'être découverts. C'est pourquoi EPiR recherche des modifications d'ARN pour déchiffrer leurs fonctions.
