Sur la terre primitive, une série d'événements spontanés devaient se produire pour que la vie telle que nous la connaissons puisse commencer. L'un de ces phénomènes est la formation de compartiments entourés de membranes lipidiques. Nouvelle recherche d'Irep Gözen, Elif Koksal, et ses collègues de l'Université d'Oslo révèlent, pour la première fois, comment ces vésicules peuvent s'auto-assembler sur des surfaces sans apport externe. L'équipe a découvert l'explication la plus directe et la plus plausible à ce jour avec les hypothèses les plus simples. Ils présenteront leurs recherches à la 63e réunion annuelle de la Biophysical Society, qui se tiendra du 2 au 6 mars, 2019 à Baltimore, Maryland.

Le laboratoire de Gözen était à l'origine axé sur les biomatériaux, pas les origines de la recherche sur la vie.

"Nous essayions en fait de faire une autre expérience et cela est venu comme une découverte, " a déclaré Gözen. "La formation de tubes lipidiques et l'émergence de milliers de vésicules se produisaient spontanément lorsque nous laissions des lipides sur une surface de dioxyde de silicium."

Les lipides de leur expérience étaient similaires à ceux des membranes bactériennes et ont des têtes qui aiment l'eau et des queues qui évitent l'eau. En raison de ces propriétés de préférence pour l'eau, ils s'organisent spontanément avec la queue tournée vers l'intérieur et la tête tournée vers l'extérieur. A la surface du dioxyde de silicium, les lipides sont devenus des feuilles, avec des couches de ces lipides organisés. En raison du caractère collant de la surface, à certains moments, les deux couches se séparent, et la couche supérieure se gonfle, créant des tubes puis des boules rondes à mesure qu'ils gagnent plus de lipides. L'ensemble du processus est entièrement autonome. Un léger écoulement du mouvement du liquide peut alors provoquer le détachement de ces vésicules de la surface créant des protocellules, comme ceux que l'on croit être un tremplin vers l'origine de la vie.

"C'est un nouveau et nouveau moyen de compartimentation, " dit Gozen.

Il est concevable que quelque chose de similaire se soit produit sur la terre primitive. Dioxyde de silicone, ou silice, est l'un des minéraux les plus abondants à la surface de la terre. Les molécules grasses auraient pu facilement exister à l'ère préviologique, comme le confirment les résultats de leur synthèse réussie réalisée dans des conditions terrestres primitives possibles, ainsi que leurs traces trouvées dans les fossiles et les météorites. Curieusement, Le dioxyde de silicium a récemment été détecté sur Mars par le Curiosity Rover.

Un autre casse-tête dans les débuts de la vie est de savoir comment le matériel génétique a pénétré à l'intérieur des protocellules. On ne sait pas si les compartiments se sont formés autour des longues chaînes génétiques déjà existantes telles que l'ARN, ou si les petits blocs de construction ont trouvé leur chemin à l'intérieur de ces minuscules bulles et ont fait les chaînes à l'intérieur. Gözen et ses collègues ont ajouté une molécule organique émettant de la lumière de taille similaire aux nucléotides, les briques génétiques, à l'entourage des bulles. De telles molécules trop grosses pour diffuser à travers la paroi de la bulle, pourrait pénétrer à l'intérieur sans compromettre les protocellules. Ils spéculent qu'il passe à travers des défauts transitoires ou des pores dans la paroi protocellulaire.

"Notre recherche peut expliquer, pour la première fois, les détails de la transition auto-dirigée de lipides faiblement organisés sur des surfaces solides vers des protocellules avec des contenus internes isolés, " dit Gozen.