une, Représentation de la formule constitutionnelle des trois blocs de construction oligonucléotidiques étudiés dans cette étude. b, Trois scénarios possibles pour l'émergence d'ARN et d'ADN à partir de la chimie prébiotique. Au milieu :le concept classique du monde de l'ARN dans lequel la formation d'un ARN (ou pré-ARN) vierge et homogène conduit à son ADN (ou ARN) successeur de squelette homogène. En haut :un mélange hétérogène de TNA (pré-ARN) et d'ARN qui forme des séquences d'ARN chimériques qui se transforment en ARN homogène, qui donne alors naissance à l'ADN. En bas :un mélange ARN-ADN hétérogène qui progresse et/ou co-évolue via des séquences d'ARN chimériques directement en ARN et ADN homogènes simultanément. Crédit: Chimie de la nature (2019). DOI :10.1038/s41557-019-0322-x
Une paire de chercheurs du Scripps Research Institute a suggéré que l'ARN et l'ADN ont commencé il y a des milliards d'années à partir de chimères ARN-ADN qui contenaient des blocs de construction d'ARN et d'ADN. Dans leur article publié dans la revue Chimie de la nature , Subhendu Bhowmik et Ramanarayanan Krishnamurthy exposent leur théorie et soutiennent qu'elle a plus de sens que l'explication traditionnelle de la façon dont la vie a commencé sur Terre.
Pendant de nombreuses années, le consensus parmi les scientifiques cherchant à comprendre les origines de la vie a été qu'un précurseur de pré-ARN avec des blocs de construction est apparu dans la soupe prébiotique. Après ça, les blocs de construction se sont en quelque sorte transformés en pré-ARN et finalement en ARN réel. Une fois que c'est arrivé, il y a eu une transition à la fois vers l'ARN et l'ADN. Une pierre d'achoppement majeure pour prouver qu'un tel scénario a conduit au développement de la vie a été l'incapacité d'expliquer comment l'ARN pourrait se répliquer de manière durable. Dans ce nouvel effort, Bhowmik et Krishnamurthy suggèrent que ce n'était pas nécessaire, parce que l'ARN et l'ADN sont apparus d'une manière différente. À leur avis, les éléments constitutifs de l'ARN et de l'ADN se trouvaient tous deux dans la soupe prébiotique. Heures supplémentaires, ces blocs de construction formés en brins d'ARN-ADN chimériques double brin. Et plus de temps, ces chimères se sont transformées en ARN et ADN purs.
Pour étayer leur théorie, les chercheurs notent que des études antérieures ont montré que les molécules hybrides constituées de blocs de construction d'ARN et d'ADN étaient moins stables que l'ARN ou l'ADN - certains pensent que cela démontre pourquoi l'ARN puis l'ADN sont devenus la base de la vie. Bhowmik et Krishnamurthy n'étaient pas d'accord, suggérant plutôt que les molécules hybrides plus faibles faciliteraient la transition de la nature vers l'ARN et l'ADN purs. Cela signifiait que les molécules n'étaient pas soumises au problème de réplication avec l'ARN pur. Des tests en laboratoire ont montré que lorsque les chimères ARN-ADN se répliquent, ils se forment préférentiellement en molécules d'ARN et d'ADN séparées, plutôt que de nouvelles chimères. Ils reconnaissent qu'aucune créature vivante connue n'a d'ARN-ADN chimérique dans son génome, mais ils soulignent également que d'autres chercheurs ont pu le forcer dans un génome d'E. coli. Et certains autres micro-organismes les fabriquent apparemment par accident, mais les éliminent ensuite très rapidement.
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