Soyons réalistes : la question « d’où venons-nous ? » Nous le portons avec nous depuis un bon bout de temps. Je ne parle pas des grands-parents et des arrière-grands-parents, remarquez bien, mais du tout début de tout, de cette étincelle primordiale qui a transformé une poignée de molécules inanimées en… eh bien, en nous, et en tout le cirque biologique qui nous entoure. Aujourd'hui, un groupe de chercheurs semble avoir ajouté une pièce importante à ce puzzle cosmique, en travaillant avec l'ARN, cette molécule quelque peu touche-à-tout que beaucoup considèrent comme la star incontestée de l'univers.origine de la vie.
Ils ont réussi à faire en sorte qu'une enzyme ARN se copie elle-même, même si ce n'est que partiellement jusqu'à présent. Cela vous semble-t-il un peu ? Peut-être. Mais considérez que nous parlons de reproduire en laboratoire des processus qui, il y a des milliards d’années, ont peut-être tout déclenché. C'est comme trouver la première page d'un livre dont nous ne savions même pas qu'il existait.
Le rôle clé de l'ARN dans l'origine de la vie
L'ARN, ou acide ribonucléique, est depuis longtemps à l’honneur lorsqu’on discute des tout premiers stades de la vie sur Terre. Contrairement à la Dans l’ADN, qui est un maître dans le stockage des informations génétiques, et protéine, qui sont les bêtes de somme de la cellule capables de catalyser les réactions, l'ARN a l'extraordinaire capacité de faire les deux. Certes, il n’a peut-être pas l’efficacité spécialisée des deux autres, mais sa polyvalence en fait le candidat idéal pour le rôle de « première molécule de la vie ». L’idée, connue sous le nom d’« hypothèse du monde de l’ARN », suggère que la vie a commencé avec des molécules d’ARN auto-réplicatives.
Comme il dit James Attwater dell 'University College London, l’un des auteurs de l’étude, « C’était la molécule qui dirigeait la biologie. » En bref, un véritable multitalent moléculaire.
Le problème, cependant, est que la réplication de l’ARN en laboratoire n’est pas une promenade de santé. L'ARN peut former des doubles hélices, tout comme l'ADN, et pourrait théoriquement se copier en divisant cette double hélice en deux brins simples, puis en utilisant chaque brin comme modèle pour en créer un nouveau. Le problème est que ces doubles hélices d’ARN sont maintenues ensemble par des liaisons très fortes, bien plus fortes que celles de l’ADN. Une fois formés, il est très difficile de séparer les deux brins suffisamment longtemps pour permettre la réplication.
C'est un peu comme essayer de décoller deux morceaux de Velcro ultra-résistant tout en les gardant immergés dans la colle. Pas vraiment simple.
Triplés et cycles thermiques : la nouvelle stratégie pour comprendre l'origine de la vie
L'équipe d'Attwater, dont les recherches ont été publiées dans la prestigieuse revue Nature Chemistry, a trouvé un moyen ingénieux de contourner cet obstacle. Ils ont découvert qu’en utilisant de petits fragments d’ARN constitués de trois « lettres » (les bases azotées qui composent l’ARN), appelés triplets, ceux-ci se lient aux brins simples avec suffisamment de force pour empêcher la double hélice de se fermer trop rapidement.
Tout comme les lettres du mot ARN, trois semble être le chiffre magique pour l'origine de la vie : les fragments plus longs risquent de ne pas correspondre, créant ainsi une confusion. C'est comme utiliser de minuscules presse-papiers moléculaires, suffisamment solides pour séparer les pages, mais pas trop volumineux pour gêner la lecture.
Le processus développé par les chercheurs est fascinant. Ils commencent avec une enzyme ARN (un ribozyme) sous forme de double hélice et la mélangent avec ces triplets. Ensuite, ils rendent la solution acide et la chauffent à 80 degrés Celsius. Cette chaleur et cette acidité « ouvrent » la double hélice, permettant aux triplets de se lier aux brins simples. Ensuite, la solution est rendue alcaline et refroidie considérablement à moins 7 degrés Celsius. En congelant l’eau, le liquide restant devient extrêmement concentré, et c’est là que l’enzyme ARN entre en jeu : elle devient active et commence à « coudre » ensemble les triplets liés au brin modèle, formant ainsi un nouveau brin complémentaire.
Jusqu’à présent, les chercheurs ont réussi à reproduire jusqu’à 30 « lettres » de l’enzyme originale, qui compte 180 lettres de long. Ce n’est pas encore une réplication complète, mais c’est un pas de géant. Les chercheurs sont convaincus qu’en améliorant l’efficacité de l’enzyme, ils pourront atteindre leur objectif. Ce système moléculaire très simple, souligne Attwater, possède des propriétés vraiment intrigantes.
Implications et liens avec le code génétique
L’une des choses les plus intrigantes est le lien possible entre ces triplets d’ARN utilisés dans l’expérience et le code triplet que nos cellules utilisent aujourd’hui pour spécifier la séquence des protéines. Connaissez-vous le code génétique ? Celui qui traduit le langage de l’ADN et de l’ARN dans le langage des protéines ? Il utilise des groupes de trois lettres. « Il pourrait y avoir une relation entre la façon dont la biologie a copié son ARN dans le passé et la façon dont la biologie utilise l’ARN aujourd’hui », spécule-t-il. AttwaterC’est comme si nous avions découvert un ancien dialecte moléculaire qui a laissé des traces de l’origine de la vie même dans le langage moderne de la vie.
De plus, l'équipe a observé que les triplets qui participent le plus volontiers à la réplication dans ce système sont ceux qui se lient le plus fortement. Et voilà qu'on pense qu'à l'origine de la vie, le tout premier code génétique était précisément composé de cet ensemble de triplets « forts ». Une autre coïncidence qui donne à réfléchir.
Les conditions nécessaires à ce processus, avec des cycles de chauffage, de refroidissement et de changements de pH, ont peut-être été présentes naturellement sur la Terre primitive. Étant donné le besoin d’eau douce, il est plus probable que cela se soit produit sur terre, peut-être dans des systèmes géothermiques, comme ceux que l’on trouve aujourd’hui en Islande, où se trouvent des sources chaudes avec des valeurs de pH très variables, certaines aussi acides que celles utilisées dans l’expérience.
Toujours plus proche de la compréhension
L'idée que l'origine de la vie aurait pu se produire dans les piscines géothermiques Le terrestre n’est pas nouveau, et cette étude ajoute un élément en sa faveur. Nous aussi chez Futuro Prossimo nous avons exploré diverses hypothèses, mais comme il le souligne Zachary Adam dell 'Université du Wisconsin-Madison, ce travail pourrait indiquer un rôle purement chimique, pas encore informatisé, des triplets d'ARN, avant même l'émergence d'une cellule vivante.
Lentement mais sûrement, nous levons le voile sur l'un des mystères les plus profonds de la science, nous rapprochant non seulement de la compréhension de l'origine de la vie, mais aussi de son lieu et de ses modalités, une petite étape moléculaire cruciale à la fois. Chaque découverte nous rapproche de la compréhension de la façon dont les premières molécules d'ARN ont marqué l'origine de la vie, la chaîne d'événements qui a conduit à la complexité biologique que nous connaissons aujourd'hui. Qui sait, peut-être parviendrons-nous un jour à recréer cette première et timide étincelle, retraçant le chemin moléculaire qui a transformé la matière inerte en vie palpitante.
