Comment la vie est née à partir de produits chimiques non vivants il y a plus de 3,5 milliards d'années sur Terre est une question encore sans réponse. L'hypothèse du monde de l'ARN suppose que les biomolécules d'ARN ont été des acteurs clés à cette époque, car elles transportent des informations génétiques et agissent comme des enzymes. Cependant, une exigence pour l'activité de l'ARN est qu'il y ait un certain nombre de molécules suffisamment proches les unes des autres. Cela serait possible si l'ARN était contenu dans un compartiment, tels que les microgouttelettes sans membrane (coacervats). Des chercheurs de l'Institut Max Planck de biologie cellulaire et de génétique moléculaire de Dresde et de l'Institut Max Planck de biochimie de Martinsried ont montré pour la première fois qu'un simple ARN est actif dans des microgouttelettes sans membrane, permettant un environnement propice au début de la vie.

L'hypothèse du monde de l'ARN suppose que la vie provient de l'ARN auto-répliquant, une biomolécule qui était présente avant l'évolution de l'ADN et des protéines. Cependant, les chercheurs supposent que sur une planète Terre primitive, les concentrations d'ARN et de leurs éléments constitutifs peuvent avoir été trop diluées pour qu'une réaction ait lieu. Par conséquent, les molécules d'ARN dispersées devaient se frayer un chemin les unes vers les autres pour créer une réaction et démarrer la vie. Des endroits appropriés pour l'accumulation d'ARN auraient pu être à l'intérieur des compartiments. Des compartiments peuvent être formés avec une membrane telle que la cellule ou sans membrane où les molécules peuvent échanger facilement avec leur environnement. Des compartiments sans membrane peuvent être formés par séparation de phases de molécules de charges opposées, un processus similaire à la séparation des gouttes d'huile dans l'eau.

Dans leur étude, les chercheurs ont prouvé pour la première fois que l'ARN est actif dans de telles microgouttelettes sans membrane, soutenant une hypothèse antérieure selon laquelle les coacervats agissent comme des protocellules et pourraient donc être un précurseur de la cellule qui existe aujourd'hui. La capacité des coacervats à accumuler de l'ARN aurait aidé à surmonter le problème de dilution des biomolécules et offert un environnement approprié pour les réactions entre eux. Par ailleurs, ces gouttelettes sans membrane permettent le libre transfert d'ARN entre les gouttelettes. Dr Björn Drobot, le premier auteur de cette étude, explique :« L'une des choses vraiment excitantes est que nous avons montré que les coacervats agissent comme un système de transfert génétique contrôlé, dans lequel des morceaux d'ARN plus courts peuvent faire la navette entre les gouttelettes tandis que des morceaux plus longs sont piégés dans la microgouttelette hôte. De cette façon, ces protocellules (coacervats) ont la capacité de transférer des informations génétiques entre d'autres protocellules, ce qui aurait été un critère important pour démarrer la vie."

Ces résultats montrent que les microgouttelettes sans membrane sont bénéfiques pour une accumulation sélective d'ARN. Dr Dora Tang, qui a dirigé le projet souligne :« Un scientifique russe (Oparin) a émis l'hypothèse dans les années 1920 que les gouttelettes de coacervat pourraient avoir été les premiers compartiments sur terre et exister avant que les cellules à membrane n'évoluent. Elles fournissent un moyen pour les biomolécules de se concentrer créer la première vie sur Terre. L'étude de mon laboratoire s'ajoute à un corpus de travaux de nous et d'autres où il y a de plus en plus de preuves que les coacervats sont des systèmes intéressants pour la compartimentation à l'origine des études de la vie ainsi que des études en biologie moderne et en biologie synthétique. "