New Set of Chemical Reactions Could Finally Explain How Life Started on Earth

New Set of Chemical Reactions Could Finally Explain How Life Started on Earth

Il était une fois, quand notre planète Terre était très jeune et très nouvelle, pas un seul fragment de vie n’y a été trouvé.

Puis quelque part, d’une manière ou d’une autre, une bizarrerie de la chimie s’est produite et les blocs de construction moléculaires de nos premiers ancêtres unicellulaires sont apparus : des acides aminés et des acides nucléiques qui se sont réunis de la bonne manière pour continuer une réaction en chaîne qui a donné naissance à la vie.

Nous ne sommes pas entièrement sûrs des détails de cette émergence, qui a eu lieu il y a des milliards d’années et n’a laissé aucune trace dans les archives fossiles. Mais en utilisant ce que nous savons de la chimie de la Terre primitive, les scientifiques ont découvert un nouvel ensemble de réactions chimiques qui auraient pu produire ces composants biologiques sur Terre, il y a tant d’éons.

“Nous avons conçu un nouveau paradigme pour expliquer ce passage de la chimie prébiotique à la chimie biotique”, a déclaré le chimiste Ramanarayanan Krishnamurthy du Scripps Research Institute. “Nous pensons que le type de réactions que nous avons décrites sont probablement celles qui auraient pu se produire sur la Terre primitive.”

Reconstruire comment la chimie biotique aurait pu se développer est en grande partie expérimental. Les scientifiques prennent ce qu’ils savent sur les processus biologiques d’aujourd’hui et essaient de les recréer en laboratoire en utilisant la chimie de la Terre primitive, il y a 3,7 milliards d’années.

Les preuves suggèrent que l’une des molécules présentes était le cyanure; Mortel à consommer, mais peut-être critique pour l’émergence de la vie sur Terre. Le rôle du cyanure dans le processus a été exploré par diverses équipes à travers le monde ; Plus tôt cette année, Krishnamurthy et ses collègues ont montré comment le cyanure peut facilement produire des molécules organiques basiques à température ambiante et dans une large gamme de conditions de pH. Avec du dioxyde de carbone, cette réaction s’accélère vraiment.

Cela a conduit les chercheurs à se demander s’ils pouvaient reproduire leur succès en essayant de créer des molécules organiques plus complexes : les acides aminés, dont sont constituées toutes les protéines des cellules vivantes.

Aujourd’hui, les précurseurs des acides aminés sont des molécules appelées acides α-céto, qui réagissent avec l’azote et les enzymes pour produire des acides aminés. Bien que les acides α-céto existaient probablement sur la Terre primitive, ce n’était pas le cas des enzymes, ce qui a conduit les scientifiques à conclure que les acides aminés se formaient à partir de précurseurs appelés aldéhydes. Cela soulève cependant beaucoup d’autres questions, comme quand les α-cétoacides ont-ils pris le relais ?

Krishnamurthy et ses collègues pensaient qu’il pouvait exister une voie par laquelle les acides α-céto peuvent former des acides aminés sans la présence d’enzymes. Ils ont commencé avec les α-cétoacides, bien sûr, et ont ajouté du cyanure, puisque leurs expériences précédentes ont montré qu’il s’agissait d’un moteur efficace des réactions chimiques qui produisent des molécules organiques.

L’ammoniac, un composé d’azote et d’hydrogène également présent sur la Terre primitive, a ensuite été ajouté pour apporter l’azote nécessaire. Il a fallu un peu d’essais et d’erreurs pour comprendre la dernière partie, mais, comme les chercheurs l’avaient découvert dans leurs travaux antérieurs, la clé a fini par être le dioxyde de carbone.

“Nous nous attendions à ce que ce soit assez difficile à comprendre, et cela s’est avéré encore plus simple que nous ne l’avions imaginé”, a déclaré Krishnamurthy. “Si vous ne mélangez que le cétoacide, le cyanure et l’ammoniac, il reste là. Dès que vous ajoutez du dioxyde de carbone, même en quantités infimes, la réaction s’accélère.”

Combinés, les résultats globaux de l’équipe suggèrent que le dioxyde de carbone était un ingrédient vital pour l’émergence de la vie sur Terre, mais seulement lorsqu’il est combiné avec d’autres ingrédients. L’équipe a également découvert qu’un sous-produit de leurs réactions est une molécule similaire à un composé produit dans les cellules vivantes appelé orotate. C’est l’un des éléments constitutifs des acides nucléiques, y compris l’ADN et l’ARN.

Et les résultats de l’équipe sont très similaires aux réactions qui se produisent dans les cellules vivantes aujourd’hui, ce qui signifie que la découverte annulerait la nécessité d’expliquer pourquoi les cellules sont passées des aldéhydes aux α-cétoacides. Par conséquent, l’équipe pense que leur découverte représente un scénario plus probable pour l’apparition de molécules prébiotiques que l’hypothèse de l’aldéhyde.

La prochaine étape consiste à mener d’autres expériences avec leur soupe chimique pour voir quelles autres molécules prébiotiques pourraient apparaître. À son tour, cela aidera à établir la plausibilité et l’invraisemblance des différents scénarios qui décrivent les humbles débuts de toute vie sur Terre.

La recherche a été publiée dans chimie naturelle.

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