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Eddie Gonzales Jr. - AncientPage.com - Il y a quatre milliards d'années, la Terre était très différente de ce qu'elle est aujourd'hui, dépourvue de vie et recouverte par un vaste océan. Au cours de millions d’années, dans cette soupe primordiale, la vie a émergé. Les chercheurs théorisent depuis longtemps comment les molécules se sont réunies pour déclencher cette transition.
Aujourd’hui, les scientifiques de Scripps Research ont découvert un nouvel ensemble de réactions chimiques utilisant le cyanure, l’ammoniac et le dioxyde de carbone – tous considérés comme courants sur la Terre primitive – pour générer des acides aminés et des acides nucléiques, les éléments constitutifs des protéines et de l’ADN.
"Nous avons trouvé un nouveau paradigme pour expliquer ce passage de la chimie prébiotique à la chimie biotique", déclare Ramanarayanan Krishnamurthy, Ph.D., professeur agrégé de chimie à Scripps Research et auteur principal du nouvel article publié le 28 juillet. , 2022 dans la revue Nature Chemistry. "Nous pensons que le genre de réactions que nous avons décrites est probablement ce qui aurait pu se produire au début de la Terre."
En plus de donner aux chercheurs un aperçu de la chimie de la Terre primitive, les réactions chimiques récemment découvertes sont également utiles dans certains processus de fabrication, tels que la génération de biomolécules étiquetées sur mesure à partir de matières premières peu coûteuses.
Plus tôt cette année, le groupe de Krishnamurthy a montré comment le cyanure peut permettre les réactions chimiques qui transforment les molécules prébiotiques et l'eau en composés organiques de base nécessaires à la vie. Contrairement aux réactions proposées précédemment, celle-ci fonctionnait à température ambiante et dans une large plage de pH. Les chercheurs se sont demandés si, dans les mêmes conditions, il existait un moyen de générer des acides aminés, des molécules plus complexes qui composent les protéines de toutes les cellules vivantes connues.
Dans les cellules d’aujourd’hui, les acides aminés sont générés à partir de précurseurs appelés acides a-céto en utilisant à la fois de l’azote et des protéines spécialisées appelées enzymes. Les chercheurs ont trouvé des preuves que les acides a-céto existaient probablement au début de l’histoire de la Terre. Cependant, nombreux sont ceux qui ont émis l’hypothèse qu’avant l’avènement de la vie cellulaire, les acides aminés devaient avoir été générés à partir de précurseurs complètement différents, les aldéhydes, plutôt que d’acides a-céto, puisque les enzymes nécessaires à la conversion n’existaient pas encore. Mais cette idée a conduit à un débat sur comment et quand le passage des aldéhydes aux acides a-cétoniques s'est produit comme ingrédient clé pour la fabrication des acides aminés.
Après avoir utilisé avec succès le cyanure pour déclencher d’autres réactions chimiques, Krishnamurthy et ses collègues ont soupçonné que le cyanure, même sans enzymes, pourrait également aider à transformer les acides a-céto en acides aminés. Parce qu’ils savaient que l’azote serait nécessaire sous une forme ou une autre, ils ont ajouté de l’ammoniac, une forme d’azote qui aurait été présente sur la Terre primitive. Puis, par essais et erreurs, ils ont découvert un troisième ingrédient clé : le dioxyde de carbone. Avec ce mélange, ils ont rapidement commencé à voir des acides aminés se former.
"Nous nous attendions à ce qu'il soit assez difficile de comprendre cela, et cela s'est avéré encore plus simple que nous l'avions imaginé", explique Krishnamurthy. "Si vous mélangez uniquement l'acide céto, le cyanure et l'ammoniac, ils restent là. Dès que vous ajoutez du dioxyde de carbone, même en quantités infimes, la réaction s'accélère."
Parce que la nouvelle réaction est relativement similaire à ce qui se produit aujourd’hui à l’intérieur des cellules – à l’exception du fait qu’elle est provoquée par du cyanure au lieu d’une protéine – elle semble plus susceptible d’être à l’origine du début de la vie, plutôt que de réactions radicalement différentes, affirment les chercheurs. La recherche contribue également à rassembler les deux côtés d'un débat de longue date sur l'importance du dioxyde de carbone au début de la vie, concluant que le dioxyde de carbone était la clé, mais uniquement en combinaison avec d'autres molécules.
En étudiant leur soupe chimique, le groupe de Krishnamurthy a découvert qu'un sous-produit de la même réaction est l'orotate, un précurseur des nucléotides qui composent l'ADN et l'ARN. Cela suggère que la même soupe primordiale, dans de bonnes conditions, aurait pu donner naissance à un grand nombre de molécules nécessaires aux éléments clés de la vie.
"Ce que nous voulons faire ensuite, c'est continuer à rechercher quel type de chimie peut émerger de ce mélange", explique Krishnamurthy. "Les acides aminés peuvent-ils commencer à former de petites protéines ? L'une de ces protéines pourrait-elle revenir et commencer à agir comme une enzyme pour produire davantage de ces acides aminés ?"
Outre Krishnamurthy, les auteurs de l'étude « La synthèse prébiotique des acides aminés a et de l'orotate des acides a-cétoacides potentialise la transition vers les voies métaboliques existantes » sont Sunil Pulletikurti, Mahipal Yadav et Greg Springsteen.
Source : sites internet