L'origine de la vie: pas aussi fortuite qu'on le pensait?

Les chercheurs constatent que les membranes peuvent avoir aidé les éléments constitutifs de la vie à se réunir.

Par Sofie Bates, contributeur Inside Science  | Publication: lundi 12 août 2019

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Concept d'artiste de ce à quoi aurait pu ressembler la Terre primitive.

Laboratoire d'images conceptuelles du centre de vol spatial Goddard de la NASA

(Inside Science) - Les experts estiment que les éléments constitutifs de la vie se sont heurtés pour la première fois il y a environ 3,5 milliards d'années. Cette collision fortuite a en quelque sorte aidé à former la première cellule rudimentaire - et la première vie sur Terre.

Du moins, c'est la théorie prédominante. Maintenant, une équipe de scientifiques de l'Université de Washington conteste cette idée dans un article publié dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences . Ils suggèrent que les membranes pourraient avoir été l'élément clé qui a aidé à rassembler les pièces nécessaires pour créer la première cellule.

"Si vous voulez expliquer la vie, vous devez expliquer l'origine des cellules", a déclaré Roy Black, co-auteur de l'article et biochimiste à l'Université de Washington à Seattle. "Ce que cette [recherche] fait est de nous aider à expliquer comment les cellules sont apparues, pas seulement les composants séparés."

Il faut trois parties principales pour construire une cellule primitive: de l'ARN pour stocker des informations, des protéines pour effectuer les tâches quotidiennes de la vie et une membrane cellulaire pour tout garder au même endroit. 

Mais il y a un problème. La création d'ARN produit des molécules de magnésium chargées qui peuvent provoquer l'effondrement des membranes. Les scientifiques n'avaient pas été en mesure de recréer un environnement qui aurait pu naître des matériaux présents sur la Terre primitive et permettre à l'ARN et aux membranes de coexister. Cela a été un énorme problème pour les scientifiques essayant de comprendre comment la vie a commencé sur notre planète. 

Les chercheurs ont commencé par construire un environnement en laboratoire qui imite ce que les scientifiques pensent que la Terre était comme il y a des milliards d'années. Ils ont essayé de résoudre ce casse-tête en utilisant uniquement des pièces disponibles sur Terre à l'époque: de l'eau, des morceaux de protéines primitifs, des morceaux d'ARN et des acides gras , qui auraient pu être transportés sur Terre par une météorite.

L'équipe a ajouté diverses molécules à leur soupe primordiale simplifiée et a recherché des combinaisons qui permettraient aux membranes de se former. Dans l'eau, les acides gras s'auto-assemblent en membranes, formant des structures comme un ballon d'eau plein sous l'eau. 

Mais ces structures sont instables. Ils s'effondrent facilement si l'eau qui les entoure contient des sels, comme dans les océans qui recouvraient la Terre primitive, ou des molécules chargées, y compris le magnésium qui est nécessaire pour produire du nouvel ARN. 

"Ce que nous avons découvert, c'est que les éléments constitutifs des protéines sauvent la situation", a déclaré Sarah Keller, co-auteure et physicienne en biologie à l'Université de Washington.

L'équipe a remarqué que certains morceaux de protéines, appelés acides aminés, collent aux membranes. Ils avaient précédemment signalé un phénomène similaire en utilisant les éléments constitutifs de l'ARN. Caitlin Cornell, premier auteur sur le papier et un étudiant diplômé à l'Université de Washington, a remarqué que les membranes semblaient plus épaisses et plus brillantes au microscope lorsqu'elle a ajouté certains acides aminés. Parfois, ils formaient des membranes concentriques, comme les couches d'un oignon. 

Cela indique que les acides aminés peuvent aider à stabiliser les membranes. Les chercheurs ont été surpris et excités de constater que les membranes sont restées intactes même lorsqu'elles ont ajouté du sel ou du magnésium.

Pour Antonio Lazcano Araujo, biochimiste à l'Université nationale autonome du Mexique qui n'était pas impliqué dans l'étude, le fait que les chercheurs puissent ajouter du magnésium sans que les membranes ne se désagrègent est particulièrement excitant. Il dit que cela laisse entendre que tous les composants de la petite enfance auraient pu coexister dans le même microenvironnement. "C'est un modèle beaucoup plus réaliste de ce qui s'est passé sur la Terre primitive", a déclaré Lazcano Araujo.

Certains scientifiques pensent que les trois composants de l'ARN, des protéines et des acides gras se sont formés indépendamment avant de se réunir pour former la première cellule, peut-être près des évents hydrothermaux dans l'océan ou dans les flaques d'eau sur terre. Mais mettre les bonnes pièces aux bons endroits au bon moment pour former une vie précoce semble si improbable.

L'équipe spécule que les membranes peuvent avoir facilité ce processus improbable. Les acides aminés et les morceaux d'ARN adhèrent naturellement aux membranes cellulaires faites d'acides gras, qui concentreraient tous les morceaux au même endroit. "Alors vous êtes sur le point de voir la chimie commencer à se produire, à assembler les blocs de construction", a déclaré Black.

Ces découvertes sont une étape vers la connaissance du début de la vie, mais il y a encore tellement de choses que nous ne savons pas comment nous - et toute la vie - avons existé sur cette planète.

"Les questions qui nous permettent de réfléchir à notre place dans l'univers - que ce soit des échelles astronomiques des planètes dans l'univers aux plus petites échelles de nous-mêmes sur cette planète - sont de grandes questions intéressantes", a déclaré Keller.

Source: http://www.astronomy.com/ 
Lien: http://www.astronomy.com/news/2019/08/the-origin-of-life-not-as-coincidental-as-once-thought?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR3lpcrf-bUhYx9RJpIxOYHfqak-QEkK2-j1uZwYKtPDHXqpyShlZguLVd8