Il y a plusieurs milliards d'années, alors que la planète Terre récemment formée s'est refroidie après une longue et brutale période de bombardement intense de météores, des mares de boue primordiale ont commencé à tourbillonner avec les précurseurs chimiques de la vie.

Aujourd'hui, les scientifiques conçoivent des réactions chimiques qui imitent la Terre primitive non seulement pour apprendre comment la vie est apparue il y a tant d'années, mais aussi pour débloquer de nouvelles capacités pour la médecine moderne.

"Si vous pouvez obtenir des produits chimiques qui codent des informations, alors peut-être que vous pouvez concevoir de nouveaux médicaments, " dit John Yin, professeur de génie chimique et biologique à l'Université du Wisconsin-Madison.

Dans un article publié en ligne le 29 septembre, 2018, dans la revue de recherche Origines de la vie et évolution des biosphères , Yin et ses collègues ont décrit les premières étapes vers la réalisation de chimies qui codent des informations dans diverses conditions qui pourraient imiter l'environnement de la Terre préhistorique.

"Je considère cela comme de la chimie des systèmes, " dit Yin. "Comment pouvons-nous prendre des produits chimiques achetés en magasin et les combiner de telle manière qu'ils présentent des propriétés émergentes comme la capacité de stocker des informations ou de se copier eux-mêmes?"

Les composés que les chercheurs ont combinés étaient des molécules appelées acides aminés, qui sont les éléments constitutifs moléculaires des protéines qui effectuent une grande partie du travail structurel et chimique à l'intérieur des cellules vivantes. Il existe 20 acides aminés différents qui se combinent pour former les protéines essentielles à la vie, mais Yin et ses collègues se sont concentrés sur deux :l'alanine et la glycine, qui sont parmi les exemples les plus simples de ces molécules.

Il y avait également dans le mélange une molécule d'énergie appelée triphosphate, que l'on croyait disponible sur la terre primitive.

Les chercheurs ont "cuit" ensemble le mélange sur une plage de températures différentes et dans des conditions d'acidité diverses. Dans les mélanges sans la molécule d'énergie, les acides aminés ne se sont réunis que dans les conditions les plus chaudes et les plus difficiles. Lorsque le triphosphate était présent, cependant, de courtes chaînes d'alanine et de glycine se forment à des températures plus modérées.

"Le triphosphate facilite les réactions dans des conditions où la plupart des vies se produisent, " dit Yin.

Curieusement, l'alanine et la glycine ne se sont pas combinées au hasard. Au lieu, les acides aminés liés en chaînes avec des séquences spécifiques, en fonction de la température et du pH.

"Ce que nous avons montré, c'est que vous êtes un produit de votre environnement, " dit Yin.

La clé de l'étude était la capacité de déterminer la composition de différentes chaînes d'acides aminés avec une chimie analytique sophistiquée. Pour les caractérisations moléculaires, Yin a collaboré avec Lingjun Li, professeur de pharmacie et de chimie.

"Les gens cuisinent des acides aminés depuis 1940 environ, " dit Yin. " Mais maintenant, nous pouvons identifier ce qu'il y a réellement là-dedans. "

Et ce qu'ils ont identifié fait allusion aux premières lueurs du stockage d'informations qui sont apparues il y a tant de milliards d'années.

Les scientifiques spéculent que, avec un temps de "cuisson" augmenté, une complexité encore plus grande peut apparaître. Leurs réactions n'ont duré que 24 heures, un simple clin d'œil comparé à l'histoire de la planète. En outre, les scientifiques prévoient d'ajouter une plus grande variété de molécules au mélange.

Finalement, ils espèrent créer des mélanges où des molécules complexes se réunissent spontanément à partir de composants plus simples et créent des réactions chimiques autonomes qui interagissent et se nourrissent les unes des autres.

Ces réactions pourraient contenir les clés pour créer de nouveaux médicaments ou synthétiser plus efficacement des composés existants.

"Nous trouverons comment boucler la boucle, " dit Yin.