Les systèmes simples peuvent se reproduire plus rapidement que les systèmes complexes. Donc, comment la complexité de la vie a-t-elle pu surgir à partir de simples commencements chimiques ? Partant d'un système simple de fibres auto-réplicables, des chimistes de l'Université de Groningue ont découvert qu'en introduisant une molécule qui attaque les réplicateurs, les structures plus complexes ont un avantage. Ce système montre la voie à suivre pour élucider comment la vie peut provenir de la matière sans vie. Les résultats ont été publiés le 10 mars dans la revue Angewandte Chemie .

La route pour répondre à la question de l'origine de la vie est gardée par le monstre de Spiegelman, du nom du biologiste moléculaire américain Sol Spiegelman, qui, il y a environ 55 ans, a décrit la tendance des réplicateurs à devenir plus petits lorsqu'ils ont été autorisés à évoluer. "La complexité est un inconvénient lors de la réplication, alors comment la complexité de la vie a-t-elle évolué ?", a demandé Sijbren Otto, Professeur de chimie des systèmes à l'Université de Groningue. Il a précédemment développé un système d'auto-réplication dans lequel l'auto-réplication produit des fibres à partir de blocs de construction simples et, maintenant, il a trouvé un moyen de battre le monstre.

Décès

« Pour y parvenir, nous avons introduit la mort dans notre système, " explique Otto. Ses fibres sont constituées d'anneaux empilés qui sont auto-assemblés à partir de blocs de construction simples. Le nombre de blocs de construction dans un anneau peut varier, mais les piles contiennent toujours des anneaux de la même taille. Otto et son équipe ont peaufiné le système de manière à créer des anneaux de deux tailles différentes, contenant trois ou six blocs de construction.

Dans des circonstances normales, les fibres constituées de petits anneaux deviendront trop grandes pour les fibres avec des anneaux plus grands. "Toutefois, lorsque nous avons ajouté un composé qui brise les anneaux à l'intérieur des fibres, nous avons constaté que les plus gros anneaux étaient plus résistants. Cela signifie que les fibres les plus complexes domineront, malgré les anneaux plus petits qui se répliquent plus rapidement. Les fibres fabriquées à partir de petits anneaux sont plus facilement « tuées ».

Expériences

Otto reconnaît que la différence de complexité entre les deux types de fibres est faible. "Nous avons constaté que les fibres des anneaux plus grands étaient de meilleurs catalyseurs pour la réaction rétro-aldol de référence que les fibres plus simples fabriquées à partir d'anneaux avec trois blocs de construction. Mais encore une fois, cette réaction ne profite pas aux fibres." Cependant, la complexité ajoutée protège les fibres de la destruction, probablement en protégeant les liaisons soufre-soufre qui relient les blocs de construction en anneaux.

"En tout, nous avons maintenant montré qu'il est possible de battre le monstre de Spiegelman, " dit Otto. " Nous l'avons fait d'une manière particulière, en introduisant la destruction chimique, mais il peut y avoir d'autres voies. Pour nous, la prochaine étape est de découvrir combien de complexité nous pouvons créer de cette manière. » Son équipe travaille maintenant sur un moyen d'automatiser la réaction, qui dépend d'un équilibre délicat entre les processus de réplication et de destruction. "À l'heure actuelle, il a besoin d'une surveillance constante et cela limite le temps pendant lequel nous pouvons le faire fonctionner."

Variantes

Le nouveau système est le premier du genre et ouvre la voie à une évolution chimique plus complexe. "Afin de parvenir à une véritable évolution darwinienne qui mène à de nouvelles choses, nous aurons besoin de systèmes plus complexes avec plus d'un bloc de construction, " dit Otto. L'astuce sera de concevoir un système qui permet la bonne quantité de variation. " Lorsque vous avez une variation illimitée, le système n'ira nulle part, il ne produira que de petites quantités de toutes sortes de variantes. » En revanche, s'il y a très peu de variation, rien de vraiment nouveau n'apparaîtra.

Les résultats présentés dans le dernier article montrent que, à partir de simples précurseurs, la complexité peut augmenter au cours de l'évolution. "Cela signifie que nous pouvons maintenant voir une voie à suivre. Mais le voyage pour produire de la vie artificielle grâce à l'évolution chimique est encore long, " dit Otto. Cependant, il a vaincu le monstre qui garde la route vers sa destination.