La vie sur Terre serait apparue deux fois, selon une étude

Les premières cellules libres sur Terre ne sont peut-être pas apparues lors d'un événement unique. Au lieu de cela, les bactéries et les archées, les deux lignées primordiales de la vie, semblent avoir franchi indépendamment le seuil séparant la chimie non vivante des organismes vivants, selon une étude publiée mardi dans Science Advances.eurekalert+1

Une équipe internationale dirigée par des biologiste de l'Université Heinrich Heine de Düsseldorf a retracé l'histoire profonde du métabolisme, ce réseau d'environ 420 réactions chimiques que les cellules utilisent pour fabriquer des acides aminés, des bases d'ARN et des vitamines à partir de composés simples. Leur analyse met en évidence un début chimique commun au niveau des sources hydrothermales, suivi de deux voies distinctes vers l'indépendance cellulaire.

Un ancêtre commun à la chimie incomplète

Les chercheurs ont reconstitué les capacités métaboliques de LUCA, le dernier ancêtre commun universel de toutes les cellules. Ils ont découvert que LUCA ne possédait des enzymes que pour environ la moitié des réactions nécessaires au métabolisme. Les réactions restantes étaient probablement catalysées par des métaux, le fer, le nickel, le cobalt et le palladium, naturellement présents dans les systèmes de sources hydrothermales.thebrighterside+1

L'équipe a identifié quatre étapes dans l'essor de la catalyse : une phase initiale reposant entièrement sur les métaux, une étape hybride métal-enzyme chez LUCA, puis deux voies divergentes à mesure que les bactéries et les archées développaient chacune leurs propres enzymes pour remplacer les catalyseurs environnementaux. Dans cinq cas, les deux lignées ont développé des protéines structurellement différentes pour réaliser la même réaction essentielle, ce qui prouve une invention parallèle et indépendante.sciencealert+2

« Les nouvelles données ne laissent place qu'à une seule conclusion », a déclaré l'auteur principal, William Martin. « Les lignées bactériennes et archéennes ont effectué la transition vers l'état de vie libre de manière indépendante. Seules les cellules libres sont vivantes. Disons les choses clairement : nous sommes face à une seule origine du code génétique, mais à deux origines de la vie. »eurekalert+1

Une source d'énergie antérieure à l'ATP

L'étude aborde également la manière dont le métabolisme primitif était alimenté avant l'existence de l'ATP. L'équipe a démontré que le phosphite, une forme réduite de phosphore présente dans les environnements hydrothermaux de serpentinisation, combiné au palladium, pouvait déclencher des réactions de phosphorylation dans l'eau en une nuit, remplaçant ainsi le rôle de l'ATP et des enzymes dans le transfert d'énergie chimique.bioengineer+2

« Le phosphite et le palladium remplacent l'ATP et les enzymes ; c'est incroyable, et cela rend l'évolution primitive beaucoup plus facile à appréhender », a déclaré Manon Schlikker, membre de l'équipe de Düsseldorf.sciencealert

Réécrire l'arbre de la vie

Ces découvertes redéfinissent l'origine de la vie comme deux événements plutôt qu'un seul. Bien que tous les organismes cellulaires partagent un code génétique unique hérité de LUCA, la capacité à vivre indépendamment d'un environnement de sources hydrothermales riches en minéraux a pu être acquise séparément par les bactéries et les archées. Des incertitudes subsistent : les enzymes des archées sont moins bien caractérisées et de nombreuses réactions supposées être catalysées par des métaux manquent encore de confirmation expérimentale directe. Cependant, l'étude offre aux chercheurs un réseau de réactions défini, une source d'énergie possible et un cadre géologique précis pour poursuivre les tests.smithsonianmag+2