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Les origines de la vie sur Terre seraient associées à une liaison métallique

Illustration montrant un paysage de la Terre ancienne.

La structure de protéines découverte pourrait être à l'origine de la vie sur Terre.

Photo : Université Rutgers-New Brunswick

Radio-Canada

La structure de protéines qui serait à l'origine de l’apparition de la vie dans la « soupe primordiale » de la Terre aurait été identifiée par des scientifiques américains.

Dans leurs travaux, la Pre Yana Bromberg et ses collègues associés à l’Université Rutgers-New Brunswick se sont intéressés à l’apparition de la vie primitive sur la Terre à partir de matériaux simples et non vivants.

Nous disposons de très peu d'informations sur la façon dont la vie est apparue sur cette planète, et nos travaux apportent une nouvelle explication, expose dans un communiqué la Pre Bromberg, une experte du déchiffrage de la machinerie moléculaire à l'origine de la vie.

Son équipe a d’abord voulu définir quelles sont les propriétés qui définissent la vie telle que nous la connaissons. Elle a conclu que toute forme de vie primaire a dû collecter et utiliser de l'énergie provenant de sources telles que le soleil ou les cheminées hydrothermales.

Sur le plan moléculaire, cela signifierait que la capacité à mélanger les électrons est essentielle à la vie, explique le communiqué.

Étant donné que les métaux sont les meilleurs éléments pour le transfert d'électrons et que la plupart des activités biologiques sont réalisées par des protéines, les chercheurs ont décidé d'explorer la combinaison des deux, c'est-à-dire les protéines qui lient les métaux, poursuit le communiqué.

L’équipe a donc comparé toutes les structures protéiques actuelles qui fixent des métaux afin de trouver les caractéristiques communes, en partant du principe que ces caractéristiques étaient présentes dans les protéines ancestrales et qu'elles se sont diversifiées pour créer la gamme de protéines qui existent aujourd’hui.

Repères

  • Au moment de la formation de la planète, elle n’abritait aucune forme de vie;
  • La vie sur Terre serait apparue il y a 3,7 à 4,5 milliards d'années;
  • Les premières formes de vie étaient des organismes unicellulaires;
  • Ensuite, des animaux au corps mou, sans coquille ni squelette, se sont formés.

La compréhension de l'évolution des structures protéiques implique de savoir comment de nouveaux plis apparaissent à partir de plis existants. Pour y arriver, les chercheurs ont conçu une technique de calcul qui a permis de constater que la grande majorité des protéines de liaison aux métaux actuellement existantes sont assez similaires, et ce, quel que soit le type de métal auquel elles se lient, l'organisme dont elles proviennent ou la fonctionnalité attribuée à la protéine dans son ensemble.

« Nous avons constaté que les noyaux de liaison aux métaux des protéines existantes sont effectivement similaires, même si les protéines elles-mêmes ne le sont pas. »

— Une citation de  Yana Bromberg

Également, nous avons constaté que ces noyaux de liaison aux métaux sont souvent constitués de sous-structures répétées, un peu comme des blocs Lego. Curieusement, ces blocs ont également été trouvés dans d'autres régions des protéines, pas seulement dans les noyaux de liaison aux métaux, et dans de nombreuses autres protéines qui n'ont pas été prises en compte dans notre étude, ajoute la professeure.

Selon les chercheurs, leurs observations laissent à penser que des réarrangements de ces petits blocs de construction pourraient avoir eu un seul ou un petit nombre d'ancêtres communs et avoir donné naissance à la vie telle que nous la connaissons.

De plus, les présents travaux pourraient aussi contribuer à la recherche de la vie sur d'autres planètes et objets célestes. Notre découverte des blocs de construction structurels pourrait également être pertinente pour les efforts de biologie synthétique, où les scientifiques cherchent à reconstruire des protéines, conclut la Pre Bromberg.

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Science Advances (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

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