La question de savoir comment la vie est apparue pour la première fois sur notre planète est une question à laquelle nous n’avons pas encore entièrement répondu, mais la science se rapproche tout le temps – et une nouvelle étude identifie les structures des protéines qui pourraient avoir causé cela.
Tout d’abord, l’équipe à l’origine de l’étude a décidé de partir du principe que la vie telle que nous la connaissons dépend de la collecte et de l’utilisation de l’énergie. Dans la soupe primordiale de l’ancienne terre, cette énergie provenait très probablement du ciel, sous forme de rayonnement du soleil, ou des profondeurs de la terre elle-même, où la chaleur s’infiltrait par des évents hydrothermaux au fond des mers anciennes.
Au niveau moléculaire, cette consommation d’énergie signifie Transfert d’électrons, le processus chimique de base qui implique le transfert d’un électron d’un atome ou d’une molécule à une autre. Le transfert d’électrons est au cœur Réactions d’oxydation et de réduction (également connues sous le nom de réactions d’oxydo-réduction) qui sont vitales pour certaines des fonctions de base de la vie.
Étant donné que les métaux sont les meilleurs éléments pour effectuer le transfert d’électrons et que des molécules complexes appelées protéines pilotent la plupart des processus biologiques, les chercheurs ont décidé de combiner les deux et de rechercher des protéines qui lient les métaux.
Une approche systématique et informatique a été utilisée pour comparer les protéines de recherche de métaux, révélant certaines caractéristiques communes qui sont identiques dans toutes ces protéines – indépendamment de la fonction de la protéine, du métal auquel elle se lie ou de l’organisme en question.
« Nous avons vu que les noyaux de liaison aux métaux des protéines présentes sont en effet similaires même si les protéines elles-mêmes ne le sont peut-être pas », dit la microbiologiste Jana Brombergde l’Université Rutgers – Nouveau-Brunswick dans le New Jersey.
« Nous avons également vu que ces noyaux de liaison aux métaux consistent souvent en des structures centrales répétitives, un peu comme des blocs Lego. Curieusement, ces blocs se trouvent également dans d’autres régions de protéines, pas seulement les noyaux de liaison aux métaux, et dans de nombreuses autres protéines. qui n’ont pas été pris en compte dans notre étude. »
Les chercheurs suggèrent que ces caractéristiques communes étaient peut-être présentes et opéraient dans les premières protéines, évoluant au fil du temps pour devenir les protéines que nous voyons aujourd’hui, mais conservant certaines structures communes.
en pensant Ces minéraux solubles dans l’ancien océan qui recouvrait la Terre il y a des milliers de millions d’années auraient pu être utilisés pour alimenter le mélange d’électrons nécessaire au transfert d’énergie, et donc à la vie biologique.
« Notre observation suggère que ce réarrangement de ces petits blocs de construction peut avoir eu un ou un petit nombre d’ancêtres communs et a donné naissance à la gamme complète de protéines et à leurs fonctions actuellement disponibles », Bromberg dit. « C’est-à-dire dans la vie telle que nous la connaissons. »
En particulier, l’équipe a pu identifier des développements dans les replis protéiques – les formes que les protéines ont adoptées lorsqu’elles deviennent biologiquement actives – qui pourraient avoir produit les protéines que nous connaissons aujourd’hui, presque comme le Molecular Family Tree Project.
L’étude a également conclu que les peptides biologiquement fonctionnels, qui sont les versions plus petites des protéines, peuvent avoir précédé les protéines les plus anciennes datant d’il y a 3,8 milliards d’années. Tout cela ajoute à notre compréhension de la façon dont la vie a commencé.
Comme toujours, toute analyse des débuts de la vie sur Terre peut également être importante dans la recherche de la vie sur d’autres planètes, car la vie peut commencer à se développer (ou peut avoir déjà évolué) le long de voies biologiques similaires.
« Nous avons très peu d’informations sur l’origine de la vie sur cette planète, et notre travail contribue à une explication qui n’était pas disponible auparavant », a-t-il ajouté. Bromberg dit. « Cette explication pourrait également contribuer à notre recherche de la vie sur les planètes et autres corps planétaires.
« Notre découverte de blocs de construction structurels spécifiques est également pertinente pour les efforts de biologie synthétique, car les scientifiques visent à reconstruire des protéines spécifiquement actives. »
La recherche a été publiée dans progrès scientifique.
