Quand la Terre est née, C'était le bordel. Les météores et les orages ont probablement bombardé la surface de la planète où rien d'autre que des produits chimiques sans vie ne pouvait survivre. Comment la vie s'est formée dans ce chaos chimique est un mystère vieux de milliards d'années. Maintenant, une nouvelle étude offre des preuves que les premiers blocs de construction peuvent avoir correspondu à leur environnement, au départ plus compliqué qu'on ne le pensait auparavant.

La vie est construite avec trois composants principaux :l'ARN et l'ADN - le code génétique qui, comme les chefs de chantier, programmer comment exécuter et reproduire les cellules et les protéines, les travailleurs qui exécutent leurs instructions. Le plus probable, les premières cellules avaient les trois pièces. Heures supplémentaires, ils ont grandi et se sont reproduits, en compétition dans le jeu de Darwin pour créer la diversité de la vie aujourd'hui :bactéries, champignons, loups, les baleines et les humains.

Mais d'abord, ARN, L'ADN ou les protéines devaient se former sans leurs partenaires. Une théorie commune, connue sous le nom d'hypothèse du "monde de l'ARN", propose que parce que l'ARN, contrairement à l'ADN, peut s'auto-répliquer, cette molécule est peut-être arrivée en premier. Alors que des études récentes ont découvert comment les nucléotides de la molécule, le A, C, G et U qui forment son épine dorsale - pourraient avoir été formés à partir de produits chimiques disponibles sur la Terre primitive, certains scientifiques pensent que le processus n'a peut-être pas été aussi simple.

"Il y a des années, l'idée naïve que des pools de ribonucléotides concentrés purs pourraient être présents sur la Terre primitive a été ridiculisée par Leslie Orgel comme «le rêve du biologiste moléculaire, '", a déclaré Jack Szostak, un lauréat du prix Nobel, professeur de chimie et biologie chimique et génétique à l'Université Harvard, et chercheur au Howard Hughes Medical Institute. "Mais comment un ARN homogène relativement moderne pouvait émerger d'un mélange hétérogène de différents matériaux de départ était inconnu."

Dans un article publié dans le Journal de l'American Chemical Society , Szostak et ses collègues présentent un nouveau modèle sur la façon dont l'ARN aurait pu émerger. Au lieu d'un chemin propre, lui et son équipe proposent un début à la Frankenstein, avec de l'ARN se développant à partir d'un mélange de nucléotides avec des structures chimiques similaires :arabino-désoxy- et ribonucléotides (ANA, ADN, et ARN).

Dans le creuset chimique de la Terre, il est peu probable qu'une version parfaite de l'ARN se soit formée automatiquement. Il est beaucoup plus probable que de nombreuses versions de nucléotides aient fusionné pour former des molécules en patchwork avec des morceaux d'ARN et d'ADN modernes, ainsi que des molécules génétiques largement disparues, comme l'ANA. Ces chimères, comme le monstrueux lion hybride, créatures aigles et serpents de la mythologie grecque, ont peut-être été les premiers pas vers l'ARN et l'ADN d'aujourd'hui.

"La biologie moderne repose sur des blocs de construction relativement homogènes pour coder l'information génétique, " a déclaré Seohyun Kim, chercheur postdoctoral en chimie et premier auteur de l'article. Donc, si Szostak et Kim ont raison et que les molécules de Frankenstein venaient en premier, pourquoi ont-ils évolué vers un ARN homogène ?

Kim les a mis à l'épreuve :il a opposé des hybrides primordiaux potentiels à l'ARN moderne, copier manuellement les chimères pour imiter le processus de réplication de l'ARN. ARN pur, il a trouvé, est tout simplement meilleur, plus efficace, plus précis, et plus rapide que ses homologues hétérogènes. Dans une autre découverte surprenante, Kim a découvert que les oligonucléotides chimériques, comme l'ANA et l'ADN, auraient pu aider l'ARN à développer sa capacité à se copier. « Curieusement, " il a dit, "certains de ces ribonucléotides variants se sont avérés compatibles ou même bénéfiques pour la copie de matrices d'ARN."

Si la première version plus efficace de l'ARN se reproduisait plus rapidement que ses homologues hybrides, alors, heures supplémentaires, il dépasserait ses concurrents. C'est ce que l'équipe de Szostak théorise dans la soupe primordiale :les hybrides se sont développés en ARN et ADN modernes, qui ont ensuite dépassé leurs ancêtres et, finalement, a pris le relais.

"Aucun pool primordial de blocs de construction purs n'était nécessaire, " a déclaré Szostak. " La chimie intrinsèque de la chimie de copie d'ARN en résulterait, heures supplémentaires, dans la synthèse de morceaux d'ARN de plus en plus homogènes. La raison de cela, comme Seohyun l'a si clairement montré, est que lorsque différents types de nucléotides sont en compétition pour la copie d'un brin matrice, ce sont les nucléotides d'ARN qui gagnent toujours, et c'est l'ARN qui est synthétisé, aucun des types apparentés d'acides nucléiques."

Jusque là, l'équipe n'a testé qu'une fraction des nucléotides variants possibles disponibles sur la Terre primitive. Donc, comme ces premiers morceaux d'ARN en désordre, leur travail ne fait que commencer.