— Romolo Tavani / Shutterstock.com

Des chercheurs de l’université Rutgers, aux États-Unis, ont découvert les origines des structures protéiques responsables du métabolisme : des simples molécules ayant alimenté les premières formes de vie sur Terre et servant de signaux chimiques, qui pourraient notamment être utilisés par la NASA pour rechercher des formes de vie extraterrestre.

Remonter aux prémices de la vie sur Terre

Publiés dans la revue PNAS, leurs travaux ont consisté à déterminer à quoi ressemblaient les premières protéines 3,5 à 2,5 milliards d’années en arrière. Pour ce faire, les scientifiques ont retracé l’évolution des enzymes du présent au passé profond. Alors qu’elle tentait de résoudre ce puzzle complexe, l’équipe s’est rendu compte qu’il lui manquait deux pièces s’avérant essentielles à la présence de la vie sur Terre, qu’elle est finalement parvenue à identifier : il s’agissait de « plis » de protéines qui constitueraient la base d’un ancien réseau métabolique.

« Nous savons très peu de choses sur la façon dont la vie a émergé sur notre planète. Ce travail nous a permis d’imaginer les premières protéines métaboliques », a déclaré le co-auteur Vikas Nanda, professeur de biochimie et de biologie moléculaire. « Nos prédictions seront testées afin de mieux comprendre les origines de la vie sur Terre et les conditions nécessaires pour qu’elle apparaisse ailleurs. Pour ce faire, nous construisons des modèles de protéines en laboratoire et testons si elles peuvent déclencher des réactions critiques pour le métabolisme précoce. »

L’équipe a réalisé ces recherches dans le cadre du projet ENIGMA (Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors), financé par la NASA et visant à révéler le rôle des protéines les plus simples ayant catalysé les premiers stades de la vie.

« Nous pensons que la vie s’est construite à partir de très petits blocs et a émergé comme un jeu de Lego »

« Nous pensons que la vie s’est construite à partir de très petits blocs et a émergé comme un jeu de Lego pour fabriquer des cellules et des organismes plus complexes », a déclaré Paul G. Falkowski, chercheur principal du projet ENIGMA. « Nous pensons avoir trouvé les éléments constitutifs de la vie – le jeu de Lego qui a conduit, en fin de compte, à l’évolution des cellules, des animaux et des plantes. »

L’équipe de Rutgers s’est concentrée sur deux « plis » de protéines qui sont probablement les premières structures du métabolisme précoce. Il s’agit d’un pli de ferrédoxine liant les composés de fer-soufre, et d’un pli « Rossmann », liant les nucléotides (les éléments constitutifs de l’ADN et de l’ARN). Deux pièces du puzzle devant s’intégrer dans l’évolution de la vie.

Les protéines sont des chaînes d’acides aminés et le chemin en 3 dimensions d’une chaîne dans l’espace est appelé pli. Les ferrédoxines sont des métaux que l’on trouve dans les protéines modernes et qui font la navette entre les électrons et les cellules pour favoriser le métabolisme. Les électrons circulent dans les solides, les liquides et les gaz et alimentent les systèmes vivants. La même force électrique doit être présente dans tout autre système planétaire ayant une chance de soutenir la vie.

Ces deux plis pourraient potentiellement avoir un ancêtre commun. Si cela se vérifiait, ce dernier pourrait avoir été la première enzyme métabolique de la vie.

Illustration montrant un pli qui pourrait avoir été l’une des premières protéines dans l’évolution du métabolisme.

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