Un composé chimique essentiel à tous les êtres vivants a été synthétisé en laboratoire dans des conditions qui auraient pu se produire au début de la Terre, ce qui suggère qu'il a joué un rôle au début de la vie, selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'University College de Londres.

Le composé, la pantéthéine, est le fragment actif de la coenzyme A. Il est important pour le métabolisme, c'est-à-dire les processus chimiques qui maintiennent la vie. Des études antérieures n'ont pas réussi à synthétiser efficacement la pantéthéine, ce qui a conduit à suggérer qu'elle était absente à l'origine de la vie.

Dans la nouvelle étude, publiée dans la revue Science , l'équipe de recherche a créé le composé dans l'eau à température ambiante en utilisant des molécules formées à partir de cyanure d'hydrogène, qui était probablement abondant au début de la Terre.

Une fois formée, ont déclaré les chercheurs, il est simple d'imaginer comment la pantéthéine aurait pu contribuer aux réactions chimiques qui ont conduit de simples précurseurs de molécules de protéines et d'ARN aux premiers organismes vivants - un moment qui se serait produit il y a 4 milliards d'années. P>

L'étude remet en question l'opinion de certains chercheurs dans le domaine selon laquelle l'eau est trop destructrice pour que la vie puisse y naître et que la vie trouve plus probablement son origine dans des mares qui s'assèchent périodiquement.

Les réactions qui ont produit la pantéthéine étaient à l'origine de molécules riches en énergie appelées aminonitriles, qui sont étroitement liées chimiquement aux acides aminés, les éléments constitutifs des protéines et de la vie.

Les membres de la même équipe, dirigée par le professeur Matthew Powner (UCL Chemistry), ont déjà utilisé une chimie similaire alimentée par les aminonitriles pour démontrer comment d'autres ingrédients biologiques clés pourraient être créés à l'origine de la vie, notamment les peptides (chaînes d'acides aminés créatrices de protéines). ) et les nucléotides (les éléments constitutifs de l'ARN et de l'ADN).

Le professeur Powner, auteur principal de l'article, a déclaré :"Cette nouvelle étude est une preuve supplémentaire que les structures de base de la biologie, les molécules primaires à partir desquelles la biologie est construite, sont prédisposées à se former grâce à la chimie du nitrile.

"La facilité avec laquelle différentes classes de molécules biologiques peuvent être fabriquées à l'aide de nitriles m'a convaincu que, plutôt que la vie soit précédée d'une molécule telle que l'ARN, et qu'il y ait un "monde d'ARN" avant le début de la vie, les molécules de base de la biologie ont émergé. les uns à côté des autres, un réseau d'ARN, de protéines, d'enzymes et de cofacteurs menant aux premiers organismes vivants.

"Nos futurs travaux examineront comment ces molécules se sont assemblées, comment la chimie de la pantéthéine communique avec la chimie de l'ARN, des peptides et des lipides par exemple, pour fournir une chimie que les classes individuelles de molécules ne pourraient pas fournir seules."

Une tentative antérieure notable de synthèse de pantéthéine a été faite en 1995 par le regretté chimiste américain Stanley Miller, qui avait lancé le domaine des expériences sur l'origine de la vie trois décennies plus tôt, créant des acides aminés à partir de quatre produits chimiques simples dans des tubes de verre.

Cependant, lors de l'expérience de 1995, les rendements en pantéthéine étaient très faibles et nécessitaient des concentrations extrêmement élevées de produits chimiques qui avaient été séchés et scellés dans un tube hermétique avant d'être chauffés à 100°C.

Le Dr Jasper Fairchild (UCL Chemistry), l'un des principaux auteurs de l'étude, qui a mené les travaux dans le cadre de son doctorat, a déclaré :« La différence majeure entre l'étude de Miller et la nôtre est que, alors que Miller a essayé d'utiliser la chimie acide, nous nitriles utilisés. Ce sont les nitriles qui apportent l'énergie et la sélectivité. Nos réactions se déroulent simplement dans l'eau et produisent des rendements élevés de pantéthéine avec des concentrations relativement faibles de produits chimiques nécessaires. "

Le professeur Powner a ajouté :"On avait supposé que vous deviez fabriquer ces molécules à partir d'acides, car l'utilisation d'acides semble être biologique, et c'est ce qu'on nous enseigne à l'école et à l'université. On nous enseigne que les peptides sont fabriqués à partir d'acides aminés.

"Nos travaux suggèrent que cette vision conventionnelle a ignoré un ingrédient essentiel, l'énergie nécessaire pour forger de nouvelles liaisons. Les réactions sont un peu différentes avec les nitriles, mais les produits finaux - les unités de base de la biologie - sont impossibles à distinguer, qu'ils soient formés par la chimie de l'acide ou du nitrile. "

Bien que l'article se concentre uniquement sur la chimie, l'équipe de recherche a déclaré que les réactions qu'ils ont démontrées auraient pu avoir lieu dans des piscines ou des lacs d'eau au début de la Terre (mais pas probablement dans les océans car les concentrations de produits chimiques seraient probablement trop élevées). dilué).

Plus d'informations : Jasper Fairchild et al, Synthèse chimiosélective plausible de pantéthéine dans l'eau, Science (2024). DOI :10.1126/science.adk4432. www.science.org/doi/10.1126/science.adk4432

Informations sur le journal : Sciences

Fourni par l'University College London