Les résultats de l'étude s'appuient sur les idées développées par Charles Darwin et d'autres scientifiques, qui ont proposé que la vie ait commencé avec l'émergence de molécules de réplication primitives comme l'ARN dans un passé lointain. Les molécules d'ARN sont capables à la fois de stockage d'informations (c'est-à-dire des séquences de nucléotides) et d'activité enzymatique, mais on ne sait pas exactement comment elles sont issues de composants chimiques non vivants.
Le modèle mathématique, créé par des chercheurs de l'Institut Max Planck pour la physique des systèmes complexes, se concentre sur un réseau de réactions qui décrit comment les molécules d'ARN peuvent se répliquer et rivaliser pour les ressources. Les chercheurs simulent ce réseau de réactions dans différentes conditions, en explorant les effets de paramètres tels que la concentration de composants organiques et la disponibilité des sources d’énergie.
Les simulations du modèle suggèrent que la présence de certains minéraux, comme le fer, a eu un impact significatif sur l'émergence de cycles de réplication d'ARN autonomes. La capacité de l'ion fer à catalyser des réactions impliquant des molécules appelées « nucléotides », qui sont des composants essentiels de l'ARN, en a fait un facteur crucial dans les premiers stades de l'origine de la vie.
Comme le fer peut facilement former des complexes avec divers composants biochimiques, il aurait pu fournir un environnement propice à la formation et à l’interaction des nucléotides. Cela aurait augmenté les chances de formation et de réplication de structures de type ARN.
Le modèle mathématique indique en outre que les premiers réplicateurs d’ARN étaient probablement très adaptables, capables de subir des mutations et de développer de nouvelles capacités au fil du temps. Cette flexibilité aurait été essentielle pour survivre dans les conditions difficiles et évolutives de la Terre primitive.
Bien que cette étude fournisse des preuves irréfutables du rôle de minéraux comme le fer dans l’émergence de la vie, des recherches expérimentales supplémentaires sont nécessaires pour valider les prédictions du modèle. Néanmoins, les enseignements tirés de cette modélisation mathématique contribuent à la quête plus large visant à comprendre comment la complexité de la vie aurait pu découler de simples composants chimiques.
