Les chercheurs cherchant à comprendre comment la vie a pu émerger de la soupe primordiale de la Terre ont découvert un comportement intéressant de l'acide ribonucléique (ARN), qui, selon eux, aurait pu céder la place à une vie basée sur l'ARN.
Les recherches de l'équipe, publié cette semaine, dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, décrit un ribozyme qui pourrait créer un environnement dans lequel l'ARN se réplique avec plus de précision. D’autres efforts visant à auto-répliquer l’ARN avaient abouti à de nouvelles versions comportant beaucoup trop d’erreurs pour rester fonctionnelles.
« Nous poursuivons l'aube de l'évolution », déclare Gerald Joyce, co-auteur de l'article et président du Salk Institute, dans un communiqué de l'institut. « En révélant ces nouvelles capacités de l'ARN, nous découvrons les origines potentielles de la vie elle-même et comment des molécules simples auraient pu ouvrir la voie à la complexité et à la diversité de la vie que nous voyons aujourd'hui. »
Le Hypothèse du monde de l'ARN est l'idée que L'ARN aurait pu relancer la biologie de la Terre sans ADN ni protéines. L’hypothèse repose sur les ribozymes, des molécules d’ARN qui remplissent les fonctions d’enzymes, qui sont des protéines qui catalysent et accélèrent les réactions chimiques.
Dans leur expérience en laboratoire, les chercheurs ont développé une ribozyme d’ARN polymérase particulière, capable de produire des brins d’ARN avec une plus grande précision que les efforts précédents. Ces efforts antérieurs ont donné naissance à des ribozymes capables de produire de nouvelles versions d'eux-mêmes, mais finalement, tant d'erreurs ont été ajoutées aux brins que les ribozymes ont perdu leur fonctionnalité.
Les ribozymes avec lesquels l’équipe a travaillé étaient des « têtes de marteau », un type qui divise d’autres molécules d’ARN. Les nouvelles variantes du requin-marteau ribozyme produites au cours du processus étaient plus faciles à reproduire que les requins-marteaux originaux utilisés par l’équipe. Les têtes de marteau de la polymérase de plus haute fidélité (représentées à droite dans la vidéo ci-dessus) ont conservé leurs fonctions et ont produit de nouvelles séquences, tandis que les têtes de marteau produites par la polymérase de plus faible fidélité ont perdu leur fonction (représentées par un point blanc dans les graphiques ci-dessus).
« Cette étude suggère que l'aube de l'évolution aurait pu être très précoce et très simple », a déclaré Nikolaos Papastavrou, chercheur à l'Institut Salk et auteur principal de l'étude, dans le communiqué. « Quelque chose au niveau des molécules individuelles pourrait soutenir l'évolution darwinienne, et cela aurait pu être l'étincelle qui a permis à la vie de devenir plus complexe, passant des molécules aux cellules puis aux organismes multicellulaires. »
L’équipe n’a pas encore produit d’ARN polymérase auto-réplicative ; c'est-à-dire un ribozyme pour lequel ce processus de réplication est auto-entretenu. Selon les chercheurs, cette opération autonome de l’ARN pourrait avoir lieu au cours de la prochaine décennie.
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