Il y a eu un point critique au début de l’histoire de la Terre lorsque les réactions chimiques parmi le mélange de molécules organiques ont commencé à être alimentées de l’intérieur, formant quelque chose que nous pourrions commencer à considérer comme biologique.
À quoi aurait pu ressembler cette première réaction métabolique reste un domaine de spéculation. Il devait être suffisamment simple pour émerger des divers composants susceptibles d’être déjà présents, mais suffisamment efficace pour servir de catalyseur aux changements de son environnement.
Aujourd’hui, une équipe de chercheurs de l’Université Rutgers et du City College de New York aux États-Unis a identifié une protéine qui pourrait avoir joué un rôle crucial dans le démarrage de la vie telle que nous la connaissons – une simple peptide ils appellent nickelback.
Ce n’est pas un hommage au célèbre groupe de rock canadienmais plutôt une référence au squelette de la protéine, constitué d’une chaîne d’acides aminés et de deux atomes d’azote liés à une paire d’atomes de nickel.
Non seulement cette découverte pourrait éclairer davantage la façon dont la vie a commencé ici sur Terre, mais elle pourrait également donner aux astronomes un autre indice dans la recherche de la vie sur d’autres planètes où ces ingrédients chimiques essentiels commencent tout juste à se former.
“Les scientifiques pensent qu’il y a entre 3,5 et 3,8 milliards d’années, il y a eu un point de basculement, quelque chose qui a déclenché le passage de la chimie prébiotique – les molécules avant la vie – aux systèmes biologiques vivants”, dit biochimiste et biologiste moléculaire Vikas Nanda, de l’Université Rutgers dans le New Jersey.
“Nous pensons que le changement a été déclenché par quelques petites protéines précurseurs qui ont effectué des étapes clés dans une ancienne réaction métabolique. Et nous pensons avoir trouvé l’un de ces peptides pionniers.”
Pour arriver à leur conception finale de peptides, les scientifiques ont commencé avec des protéines modernes qui alimentent les processus métaboliques cruciaux dans la conduite de tant de réactions biochimiques. Les protéines anciennes auraient été beaucoup plus simples, de sorte que ces protéines ont ensuite été décomposées en leurs parties les plus élémentaires.
Une série d’expériences a produit le nickelback comme un candidat probable pour être assez simple pour se former sur la Terre prébiotique, mais assez complexe pour prendre l’énergie de l’environnement et en faire quelque chose. Il utilise un total de 13 acides aminés ; ces molécules sont souvent décrites comme des “blocs de construction” pour les protéines et même pour la vie elle-même.
À cet échafaudage de base, deux atomes de nickel pourraient se fixer et refléter l’activité de base du groupe nickel-fer dans [NiFe] hydrogénase et le cluster nickel-nickel dans acétyl-CoA synthasedeux protéines anciennes qui continuent de jouer un rôle majeur dans le métabolisme aujourd’hui.
Le nickel aurait été un métal abondant dans les premiers océans de notre planète. Surtout, lorsqu’ils sont liés au peptide, les atomes de nickel agissent comme un catalyseur dans la libération d’hydrogène gazeux, qui aurait été une source d’énergie vitale il y a des milliards d’années. Surtout, l’équipe a pu montrer tous ces processus fonctionnant en laboratoire.
“C’est important car, bien qu’il existe de nombreuses théories sur les origines de la vie, il existe très peu de tests en laboratoire réels de ces idées”, a-t-il ajouté. dit Nanda.
Si le nickelback a joué un rôle important dans le démarrage de la vie sur Terre, il est raisonnable de supposer qu’il pourrait également se former sur d’autres planètes – peut-être sur des planètes qui ne sont pas aussi avancées que nous dans leur évolution.
Les chercheurs utilisent ce que l’on appelle les biosignatures pour rechercher la vie plus loin dans l’Univers, des traces chimiques qui pourraient suggérer que des organismes sont présents ou pourraient se développer. Nickelback pourrait potentiellement être ajouté à cette liste de biosignatures.
Revenir au tout début de la vie sur Terre n’est pas facile, mais grâce à des techniques astucieuses pour travailler à rebours à partir d’aujourd’hui, nous obtenons progressivement une meilleure idée de la complexité de la formation de la vie en premier lieu.
“Ce travail montre que non seulement des enzymes métaboliques protéiques simples sont possibles, mais qu’elles sont très stables et très actives, ce qui en fait un point de départ plausible pour la vie”, dit Nanda.
La recherche a été publiée dans Avancées scientifiques.