Les scientifiques débattent depuis longtemps sur le support d'information génétique - ADN ou ARN - qui a commencé la vie sur Terre, mais une nouvelle étude suggère que la vie aurait pu commencer avec un peu des deux. La recherche, dirigé par des scientifiques du Laboratoire de biologie moléculaire (LMB) du Medical Research Council (MRC), à Cambridge, montre pour la première fois comment certains des éléments constitutifs de l'ADN et de l'ARN ont pu se former spontanément et coexister dans la « soupe primordiale » sur Terre.

L'ouvrage remet en question l'une des principales hypothèses de l'avènement de la vie :la théorie du « monde de l'ARN », qui a surgi dans les années 60 et a été largement acceptée.

Aujourd'hui, tous les organismes vivants connus utilisent les mêmes molécules génétiques, appelées acides nucléiques, pour stocker des informations. Il existe deux sortes d'acides nucléiques :l'ADN et l'ARN. L'ADN code des instructions dans les gènes. Les gènes sont transformés en messages à l'aide d'ARN, qui porte des instructions pour fabriquer des protéines. Les protéines peuvent créer des structures et agir comme des machines moléculaires.

Dans la théorie du "monde de l'ARN", la vie a commencé avec des molécules d'ARN, qui peut à la fois stocker des instructions et peut agir comme une modeste machine, leur permettant potentiellement de s'auto-répliquer. Il propose qu'à travers l'évolution, la vie dans le monde de l'ARN a cédé la place à l'ère de l'ADN et des protéines, parce que l'ADN est plus stable et durable que l'ARN.

Dans l'étude actuelle, Publié dans La nature , les chercheurs ont simulé les conditions sur une Terre rocheuse primordiale avec des étangs peu profonds en laboratoire. Ils ont dissous des produits chimiques qui forment de l'ARN dans l'eau, puis les a séchés et chauffés, puis ils ont simulé les premiers rayons du soleil en les exposant aux rayons UV.

Dans cette recréation de la géochimie de la Terre primitive, intermédiaires dans la synthèse de deux des blocs de construction de l'ARN ont été simultanément convertis également en deux des blocs de construction de l'ADN.

C'est la première démonstration que des quantités raisonnables d'un alphabet génétique composé de quatre blocs de construction, deux pour l'ARN et deux pour l'ADN - potentiellement suffisant pour avoir codé la petite enfance, qui était beaucoup moins complexe que la vie d'aujourd'hui - peut avoir été disponible sur la Terre primordiale.

Professeur John Sutherland du Laboratoire de biologie moléculaire du MRC, qui a dirigé les travaux, dit :« L'hypothèse du monde de l'ARN suggère que la vie a commencé avec l'ARN, avant qu'une prise de contrôle génétique ne se produise impliquant une machinerie biosynthétique primitive et une sélection naturelle pour aboutir à l'ADN. »

"Notre travail suggère que dans des conditions compatibles avec les étangs et les ruisseaux primordiaux peu profonds, il existait un système génétique mixte avec des blocs de construction d'ARN et d'ADN coexistant à l'aube de la vie. Cela remplit ce que beaucoup de gens pensent être une condition préalable clé pour l'émergence spontanée de la vie sur Terre."

Les expériences de l'équipe pour simuler la géochimie de la Terre primitive ont montré que quatre des éléments constitutifs de l'ADN et de l'ARN peuvent provenir des mêmes réactifs et conditions. Ils ont produit de la cytidine et de l'uridine, deux des éléments constitutifs de l'ARN, et la désoxyadénosine, qui est l'un de ceux de l'ADN. La désoxyadénosine a été partiellement convertie en désoxyinosine, qui peut jouer le rôle d'un autre élément constitutif de l'ADN.

Ils croient que ces quatre éléments constitutifs ont pu coexister avant que la vie n'évolue et qu'ils aient été les débuts d'un alphabet génétique primitif.

Le professeur Sutherland ajoute :« Les acides nucléiques, ARN et ADN, sont clairement liés et ce travail suggère qu'ils dérivent tous les deux d'un ancêtre hybride, plutôt que l'un précédant l'autre."

"Comme l'information génétique circule toujours des acides nucléiques vers les protéines, et jamais à l'envers – un principe appelé le « dogme central » de la biologie moléculaire par Francis Crick – nous devons maintenant découvrir comment l'information qui peut être stockée et transmise par ces acides nucléiques aurait pu être utilisée pour la première fois pour former des protéines. »

Comprendre les origines chimiques de la vie est un aspect fondamental des sciences naturelles, et peut éclairer la conception de la future biologie synthétique.

Dr Megan Dowie, Le chef de la médecine moléculaire et cellulaire du MRC a commenté :« Cette étude montre que la recherche sur le ciel bleu peut révéler des informations fascinantes sur la façon dont les tout débuts de la vie ont pu émerger, et démontre l'importance de soutenir la recherche fondamentale. Ces découvertes fondamentales dans les sciences de la vie pourraient permettre de futures stratégies passionnantes pour la biologie artificielle. »