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L’un des plus grands mystères auxquels la science est confrontée est de savoir comment la vie est née de la matière non vivante. Des chercheurs américains ont récemment identifié un peptide particulier qui pourrait l’avoir initiée.
Remonter aux origines de la vie
Il semble que les premiers organismes vivants soient apparus peu de temps après la naissance de la Terre elle-même, mais comment ? À un moment donné, la matière non vivante (ou inerte) a dû commencer à remplir des fonctions biologiques, et découvrir comment cela s’est produit constituerait l’une des plus importantes percées scientifiques jamais réalisées.
Ces dernières années, les scientifiques ont mené des expériences d’évolution artificielle et créé des soupes primordiales pour explorer les types de réactions chimiques qui auraient pu se produire sur la Terre primitive, et permettre l’empilement des éléments constitutifs de la vie. Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Science Advances, des chercheurs de l’université Rutgers et du City College de New York ont identifié un possible point de départ.
« Les scientifiques pensent qu’il y a 3,5 à 3,8 milliards d’années, il y a eu un point de basculement, quelque chose qui a donné le coup d’envoi du passage de la chimie prébiotique – les molécules avant la vie – à des systèmes biologiques vivants », explique Vikas Nanda, co-auteur de l’étude. « Nous pensons que ce changement a été déclenché par quelques petites protéines précurseurs qui ont exécuté des étapes clés d’une ancienne réaction métabolique. Et nous pensons avoir trouvé l’un de ces ‘peptides pionniers’. »
Selon le raisonnement des chercheurs, toute substance chimique progénitrice potentielle devrait être suffisamment active pour entraîner des processus biochimiques, mais rester suffisamment simple pour s’assembler spontanément dans la soupe primitive. Pour trouver le bon candidat, l’équipe a donc réduit les protéines métaboliques modernes à leur structure la plus élémentaire.
Le peptide « nickelback »
Après de nombreuses expériences, une molécule particulièrement prometteuse a émergé : le peptide « nickelback », dont le « squelette » se compose d’atomes d’azote, reliant deux atomes de nickel. Selon l’équipe, lorsqu’ils sont liés au peptide, les ions nickel (qui étaient beaucoup plus abondants dans les conditions anoxiques qui caractérisaient les anciens océans terrestres) agissent comme de puissants catalyseurs pour produire de l’hydrogène, qui aurait été une source d’énergie essentielle au métabolisme des premiers organismes microbiens.
Si cela ne signifie pas nécessairement que cet élément chimique soit à l’origine de toute vie sur Terre, de telles découvertes pourraient nous aider à comprendre cette transition vitale et suggèrent également que des peptides similaires pourraient constituer les prochaines biosignatures utilisées par les astronomes pour identifier des mondes propices à l’émergence de la vie.
« S’il existe de nombreuses théories sur l’origine de la vie, très peu d’essais réels en laboratoire avaient été effectués pour tester ces idées », estime Nanda. « Ce travail montre que non seulement de simples enzymes métaboliques protéiques sont possibles, mais qu’elles sont très stables et très actives, ce qui en fait un point de départ plausible pour la vie. »