Une équipe de l'Université technique de Munich (TUM) a montré pour la première fois, que la séparation de phases est un moyen extrêmement efficace de contrôler la sélection des éléments constitutifs chimiques, apportant des avantages à certaines molécules. Ce mécanisme simple aurait pu être décisif pour le développement de la vie. A gauche :solution limpide; à droite :à l'intérieur des minuscules gouttelettes d'huile, les molécules instables survivent plus longtemps. Crédit :Andreas Battenberg / TUM
La question de l'origine de la vie reste l'une des plus anciennes questions scientifiques sans réponse. Une équipe de l'Université technique de Munich (TUM) a maintenant montré pour la première fois que la séparation de phases est un moyen extrêmement efficace de contrôler la sélection de briques chimiques et d'apporter des avantages à certaines molécules.
Sans énergie, les cellules ne peuvent ni bouger ni se diviser, et ne peut pas maintenir même des fonctions de base telles que la production de protéines simples. Si l'énergie manque, les connexions plus complexes se désintègrent rapidement, et le début de la vie serait mort immédiatement.
Le chimiste Job Boekhoven et son équipe de TUM ont maintenant réussi à utiliser la séparation de phases pour trouver un mécanisme dans des molécules simples qui permet à des molécules extrêmement instables telles que celles trouvées dans la soupe primordiale d'avoir un degré de stabilité plus élevé. Ils pourraient survivre plus longtemps, même s'ils devaient survivre à une période sans apport énergétique extérieur.
Le principe de simplicité
Job Boekhoven et son équipe recherchaient un mécanisme simple avec des molécules primitives qui pourraient produire des propriétés réalistes. "Le plus probable, les molécules étaient simples dans la soupe primordiale, " dit Boekhoven. Les chercheurs ont étudié ce qui s'est passé lorsqu'ils ont alimenté diverses molécules d'acide carboxylique avec des agents de condensation carbodiimide à haute énergie, les déséquilibrant ainsi.
La réaction a produit des anhydrides instables. Principalement, ces produits hors équilibre se désintègrent rapidement à nouveau en acides carboxyliques. Les scientifiques ont montré que les anhydrides qui survivaient le plus longtemps étaient ceux qui pouvaient former une sorte de goutte d'huile dans le milieu aqueux.
Gouttelettes uniques sous un microscope à fluorescence. Crédit :Marta Tena-Solsona / TUM
Molécules dans le garage
L'effet peut également être observé à l'extérieur :la solution initialement claire est devenue laiteuse. Le manque d'eau dans les gouttelettes d'huile conférait une protection, car les anhydrides ont besoin d'eau pour se désintégrer en acides carboxyliques.
Boekhoven explique le principe de séparation de phases avec une analogie :« Imaginez une vieille voiture rouillée. Laissez-la dehors sous la pluie, et il continue de rouiller et de se décomposer parce que la rouille est accélérée par l'eau. Mets-le dans le garage, et il arrête de rouiller, parce que tu le sépares de la pluie."
Dans un sens, un processus similaire se produit dans l'expérience de la soupe primordiale. À l'intérieur de la goutte d'huile (garage) avec les molécules d'anhydride à longue chaîne, il n'y a pas d'eau, ainsi ses molécules survivent plus longtemps. Si les molécules se font concurrence pour l'énergie, ceux qui peuvent se protéger en formant des gouttelettes d'huile sont plus susceptibles de survivre, tandis que leurs concurrents s'hydrolysent.
Prochain objectif :des supports d'information viables
Puisque le mécanisme de séparation de phases est si simple, elle peut éventuellement être étendue à d'autres types d'agrégats moléculaires aux propriétés réalistes, comme l'ADN, ARN ou vésicules auto-divisantes. Des études ont montré que ces bulles peuvent se diviser spontanément. "Bientôt, nous espérons transformer la chimie primitive en un support d'informations auto-répliquant qui est protégé de la décomposition dans une certaine mesure, " dit Boekhoven.
