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L'hypothèse du monde à ARN : une vie primitive plus simple que la cellule ?

Dossier - Exobiologie : quelle est l'origine de la vie dans l'univers ?
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L'obsédante question de savoir si nous sommes seuls dans l'univers et si, d'une manière plus générale, la vie est universelle, n'a toujours pas reçu de réponse à ce jour. Alors quelle est donc l'origine de la vie dans l'univers ?

  
DossiersExobiologie : quelle est l'origine de la vie dans l'univers ?
 

Dans les années 1980, les biologistes ont découvert que certains ARN étaient capables non seulement de véhiculer l'information mais aussi d'exercer une activité catalytique, comme les enzymes protéiques (Zaug et al., 1986). Très vite, s'est développée l'idée d'un monde d'ARN berceau de la vie sur Terre. Le monde de l'ARN a constitué vraisemblablement un épisode dans l'histoire de la vie.

Il a été démontré que l'étape clé de la formation de la liaison peptidique au cours de la biosynthèse des protéines est réalisée par catalyse de l'ARN sans intervention quelconque d'un acide aminé. Cela confirme l'existence probable d'un monde d'ARN ancestral. Il en va de même de la découverte des mimivirus à ADN, macrovirus possédant des gènes communs à tous les organismes des trois branches du vivant (eucaryotes, bactéries et archées) et qui pourraient être les descendants d'un monde viral ancestral.

Un monde d'ARN ancestral a-t-il existé ? Ici, des bactéries. © Paulista, DP

Reste cependant à comprendre la formation prébiotique de l'ARN qui n'a trouvé, à ce jour, aucune explication convaincante. Il est dès lors raisonnable de penser que l'émergence du monde de l'ARN a été préparée par des systèmes autocatalytiques plus simples (Burmeister, 1998 ; Luther et al., 1998). 

Minéraux et système autocatalytique

Certains pensent que l'autocatalyse s'est développée sur des surfaces minérales. Ils favorisent l'hypothèse selon laquelle des systèmes chimiques utilisaient directement le dioxyde de carbone comme source de carbone, a l'instar des plantes et de certaines bactéries. Ces organismes vivants primitifs sont décrits comme des molécules organiques autocatalytiques se développant sur des surfaces minérales de pyrite (FeS2).

La réaction du fer ferreux (FeS) sur l'hydrogène sulfureux (H2S) produit d'une part de l'hydrogène qui réduit le dioxyde de carbone et de la pyrite qui sert de support minéral à la croissance autocatalytique du réseau organique. De ce fait, il y a croissance simultanée du réseau organique et du support minéral (Wächtershäuser, 1994 ; Wächtershäuser, 1998).

Le départ des molécules organiques de la surface minérale au profit de molécules mieux adaptées à la surface permet au système d'évoluer en se perfectionnant. L'idée d'une participation active des surfaces minérales, émise dès 1953 par l'Anglais J. Desmond Bernal (Bernal, 1949), connaît depuis peu un regain d'intérêt et de nombreux laboratoires se sont lancés dans cette chimie « on the rocks » (Hill Jr. et al., 1998).