Les chercheurs de Rutgers ont découvert les origines des structures protéiques responsables du métabolisme :des molécules simples qui alimentent la vie précoce sur Terre et servent de signaux chimiques que la NASA pourrait utiliser pour rechercher la vie sur d'autres planètes.

Leur étude, qui prédit à quoi ressemblaient les premières protéines il y a 3,5 à 2,5 milliards d'années, est publié dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences .

Les scientifiques ont retracé, comme un puzzle de plusieurs milliers de pièces, l'évolution des enzymes (protéines) du présent au passé profond. La solution du puzzle nécessitait deux pièces manquantes, et la vie sur Terre ne pourrait exister sans eux. En construisant un réseau connecté par leurs rôles dans le métabolisme, cette équipe a découvert les pièces manquantes.

« Nous savons très peu de choses sur les débuts de la vie sur notre planète. Ce travail nous a permis d'entrevoir profondément dans le temps et de proposer les premières protéines métaboliques, " a déclaré le co-auteur Vikas Nanda, professeur de biochimie et de biologie moléculaire à la Rutgers Robert Wood Johnson Medical School et membre résident du corps professoral du Center for Advanced Biotechnology and Medicine. "Nos prédictions seront testées en laboratoire pour mieux comprendre les origines de la vie sur Terre et pour expliquer comment la vie peut provenir d'ailleurs. Nous construisons des modèles de protéines en laboratoire et testons si elles peuvent déclencher des réactions critiques pour le métabolisme précoce."

Une équipe de scientifiques dirigée par Rutgers appelée ENIGMA (Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors) mène la recherche avec une subvention de la NASA et via une adhésion au programme d'astrobiologie de la NASA. Le projet ENIGMA cherche à révéler le rôle des protéines les plus simples qui ont catalysé les premiers stades de la vie.

"Nous pensons que la vie a été construite à partir de très petits blocs de construction et a émergé comme un ensemble Lego pour fabriquer des cellules et des organismes plus complexes comme nous, " a déclaré l'auteur principal Paul G. Falkowski, Chercheur principal de l'ENIGMA et professeur distingué à l'Université Rutgers-Nouveau-Brunswick qui dirige le Laboratoire de biophysique environnementale et d'écologie moléculaire. "Nous pensons avoir trouvé les éléments constitutifs de la vie - l'ensemble Lego qui a mené, finalement, à l'évolution des cellules, Animaux et plantes."

L'équipe Rutgers s'est concentrée sur deux "plis" de protéines qui sont probablement les premières structures du métabolisme précoce. Ils sont un pli de ferredoxine qui lie les composés fer-soufre, et un pli "Rossmann", qui lie les nucléotides (les éléments constitutifs de l'ADN et de l'ARN). Ce sont deux pièces du puzzle qui doivent s'intégrer dans l'évolution de la vie.

Les protéines sont des chaînes d'acides aminés et le chemin 3-D d'une chaîne dans l'espace s'appelle un pli. Les ferrédoxines sont des métaux présents dans les protéines modernes et les électrons de navette autour des cellules pour favoriser le métabolisme. Les électrons traversent les solides, liquides et gaz et systèmes vivants électriques, et la même force électrique doit être présente dans tout autre système planétaire ayant une chance de soutenir la vie.

Il existe des preuves que les deux plis peuvent avoir partagé un ancêtre commun et, si vrai, l'ancêtre a peut-être été la première enzyme métabolique de la vie.