R. Graham Cooks, professeur émérite de chimie Henry B. Hass, et son chercheur postdoctoral Lingqi Qiu ont des preuves expérimentales que l'étape clé de la formation des protéines peut se produire dans des gouttelettes d'eau pure, et ont récemment publié ces résultats dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

Au cours de cette étape clé, les acides aminés sont déshydratés (ils perdent de l’eau) même s’ils se trouvent dans une solution aqueuse, un paradoxe résolu par le fait que la surface de ces gouttelettes est inhabituellement sèche et très acide. Dans ces conditions, les acides aminés se connectent les uns aux autres pour créer des peptides, une étape fondamentale vers la formation de protéines et, à terme, d'organismes vivants.

Un aspect crucial de la découverte est que la structure naturelle « gauche » des acides aminés est maintenue tout au long de ce processus. Cela conduit à la formation de peptides chiraux purs avec la même "L" main. Les auteurs ont identifié un composé spécifique, l'oxazolidinone, comme intermédiaire crucial dans cette réaction.

De plus, ils ont constaté que cette réaction de déshydratation ne se limite pas aux gouttelettes microscopiques. Cela se produit également à une échelle plus grande (centimétrique), comme l’a démontré une expérience en laboratoire à partir de l’intermédiaire oxazolidinone. Cette réaction à plus grande échelle reflète la chimie des microgouttelettes et est également analogue aux cycles humides-secs bien étudiés qui pourraient se produire dans les bassins hydrothermaux et les bords de mer. Cette connexion relie la formation de peptides dans les aérosols et dans des environnements prébiotiques plus étendus.

L’étude s’ajoute à l’ensemble des preuves selon lesquelles la surface des gouttes d’eau représente un système physique et chimique actif unique. Il existe des champs électriques très élevés et une acidité extrême qui entraînent la déshydratation des acides aminés pour former des peptides. Les études de la chimie aux interfaces des gouttelettes d'eau offrent de nouvelles informations sur les premières étapes de l'évolution chimique de la vie.

Les auteurs reconnaissent les précieuses discussions avec Dylan T. Holden et Nicolás M. Morato, associés de recherche à Purdue.

Plus d'informations : Lingqi Qiu et al, Extension de chaîne peptidique médiée par l'oxazolone et homochiralité dans des microgouttelettes aqueuses, Actes de l'Académie nationale des sciences (2024). DOI : 10.1073/pnas.2309360120

Informations sur le journal : Actes de l'Académie nationale des sciences

Fourni par l'Université Purdue