En 1924, Le biochimiste russe Alexander Oparin a affirmé que la vie sur Terre s'est développée grâce à des changements chimiques graduels de molécules organiques, dans la « soupe primordiale » qui existait probablement sur Terre il y a quatre milliards d'années. À son avis, la combinaison complexe de molécules sans vie, unissant leurs forces au sein de petites gouttelettes huileuses, pourrait assumer les facultés de la vie - l'auto-réplication, sélection et évolution. Ces idées ont été reçues avec un doute considérable, toujours d'actualité aujourd'hui.

Trente ans plus tard, quand la structure de l'ADN a été déchiffrée, on s'est rendu compte que cette molécule est capable d'auto-réplication, apparemment résoudre l'énigme de l'origine de la vie sans recourir aux gouttelettes d'Oparin. Mais les critiques ont fait valoir que la vie nécessite non seulement des réplicateurs, mais aussi des catalyseurs enzymatiques pour contrôler le métabolisme. 30 autres années se sont écoulées avant la découverte que l'ARN, élément clé dans le transfert d'informations de l'ADN aux protéines, peut aussi être une enzyme. C'est ainsi qu'est né le concept de "RNA World", où la vie a commencé lorsque la soupe primordiale a donné naissance à un ribozyme, qui peut à la fois répliquer et contrôler le métabolisme.

Malgré cela, des doutes persistaient, parce qu'un ribosome qui se réplique est une molécule très complexe, avec une probabilité négligeable d'apparition spontanée dans la soupe. Cela a conduit à un concept alternatif - des réseaux catalytiques mutuels, permettant la copie d'ensembles moléculaires entiers. Cette idée fait écho à la combinaison complexe évolutive d'Oparin de molécules simples, chacun avec une forte probabilité d'apparition dans la soupe. Il ne restait plus qu'à générer un modèle chimique détaillé qui aidera à soutenir un tel récit.

Le professeur Doron Lancet et ses collègues du Weizmann Institute of Science, Le département de génétique moléculaire a proposé un tel modèle. D'abord, il fallait identifier le type de molécules approprié, qui peuvent s'accumuler et former efficacement des réseaux d'interactions mutuelles, en ligne avec les gouttelettes d'Oparin. Lancet a proposé des lipides, composés huileux qui forment spontanément les membranes agrégées renfermant toutes les cellules vivantes. Les bulles lipidiques (vésicules) peuvent croître et se diviser un peu comme des cellules vivantes. C'est ainsi que Lancet a généré le concept "Lipid World" il y a deux décennies.

Pour analyser les réseaux moléculaires invoqués, ils ont utilisé des outils de biologie des systèmes et de chimie computationnelle, qui permettent d'insuffler de la rigueur au concept quelque peu éphémère de réseaux mutuellement catalytiques.

Ils abordent d'abord en détail la question lancinante de savoir comment les assemblages lipidiques peuvent stocker et transmettre des informations d'une génération de croissance à une autre. Ils proposent une notion jusqu'ici rarement explorée selon laquelle ce qui se propage est une information de composition, et montrer par des simulations informatiques détaillées comment cela se produit. Par ailleurs, ils indiquent une similitude profonde d'une telle composition en copiant la façon dont les cellules vivantes en croissance et en prolifération préservent leur information épigénétique, ce qui est indépendant de la réplication de l'ADN.

Dans un article qui vient de paraître dans le Journal de la Royal Society Interface . Lancet et ses collègues rapportent une vaste étude bibliographique, montrant que les lipides peuvent exercer une catalyse de type enzymatique, semblable aux ribozymes. C'est une propriété cruciale pour former les réseaux d'interaction mutuelle. Ensuite, les auteurs montrent, en utilisant les outils de la biologie des systèmes et de la chimie computationnelle, que les gouttelettes huileuses peuvent s'accumuler et stocker des informations de composition, et lors de la fission, transmettre l'information à la descendance.

Sur la base du modèle informatique qu'ils ont développé, les scientifiques ont démontré que des compositions lipidiques spécifiques, appelés "composomes", peut subir des mutations de composition, être soumis à la sélection naturelle en réponse aux changements environnementaux, et même subir une sélection darwinienne. Le professeur Lancet commente qu'un tel système d'information, qui est basé sur des compositions et non sur l'enchaînement de "lettres" chimiques comme dans l'ADN, rappelle le domaine de l'épigénétique, où les traits sont hérités indépendamment de la séquence d'ADN. Cela donne du crédit à l'hypothèse des scientifiques selon laquelle la vie pourrait émerger avant l'avènement de l'ADN et de l'ARN. Dans leur article, ils délimitent en effet une voie chimique qui conduit à l'apparition de matériel génétique dans le cadre des gouttelettes huileuses.

Le concept du « monde lipidique » de Lancet dépend de la question de savoir s'il y avait suffisamment de molécules « haïssant l'eau » semblables à l'huile dans la soupe primordiale. Ici aussi, les scientifiques décrivent une recherche documentaire complète, selon lequel il existe une forte probabilité que de telles molécules soient présentes sur la Terre primitive. Cette conclusion a été renforcée par une étude très récente montrant qu'Encelade, l'une des lunes de Saturne, a un océan sous-glaciaire (océan primordial) rempli de composés "haïssant l'eau", dont certains pourraient former des gouttelettes de type Lipid World. Le professeur Lancet soutient que ces conclusions, ainsi que des calculs innovants basés sur des modèles, montrer que la probabilité d'émergence de la vie est relativement élevée, y compris la possibilité passionnante qu'Encelade abrite actuellement certaines formes de vie précoces à base de lipides.