Les chercheurs ont découvert une molécule d’ARN, baptisée QT45, qui exécute presque toutes les étapes nécessaires à l’auto-réplication – un processus crucial dans la théorie principale sur la façon dont la vie a commencé. Cette avancée fournit des preuves solides à l’appui de l’hypothèse du « monde de l’ARN », selon laquelle l’ARN, et non l’ADN, était le matériel génétique principal au début de la vie. La découverte est importante car elle démontre qu’une molécule relativement simple peut catalyser les réactions nécessaires à sa copie, même si elles ne sont pas simultanées dans les expériences actuelles.
L’hypothèse du monde de l’ARN et le défi de l’auto-réplication
Pendant des décennies, les scientifiques ont émis l’hypothèse que la vie provenait de molécules d’ARN capables de s’auto-répliquer. L’ARN, contrairement à l’ADN, peut à la fois stocker des informations génétiques et agir comme une enzyme, catalysant des réactions chimiques. Cette double fonction en fait un candidat privilégié pour les premières formes de vie. Cependant, trouver une molécule d’ARN capable de s’auto-répliquer de manière fiable a constitué un obstacle majeur. Les tentatives précédentes nécessitaient de grandes structures d’ARN complexes qui ne se seraient probablement pas formées spontanément au début de la Terre.
QT45 : une percée dans la simplicité
L’équipe de recherche, dirigée par Philipp Holliger du Laboratoire de biologie moléculaire du MRC, a contourné cette complexité en recherchant des séquences d’ARN plus petites et plus simples. En commençant par un billion de séquences aléatoires de 20 à 40 nucléotides, ils en ont identifié trois qui pourraient relier les nucléotides entre eux. Grâce à des cycles répétés de mutation et de sélection, ils les ont transformés en une molécule de 45 nucléotides (QT45) qui peut désormais catalyser la création de brins d’ARN complémentaires, y compris des séquences reflétant les siennes.
Principales conclusions :
- QT45 peut assembler des chaînes nucléotidiques courtes, copiant efficacement les modèles d’ARN.
- La molécule peut se copier à partir de ces brins complémentaires.
- Bien que l’auto-réplication complète (les deux réactions se produisant simultanément) n’ait pas encore été réalisée, elle est à notre portée.
Pourquoi c’est important : les conditions au début de la Terre
Les conditions requises pour que QT45 fonctionne – eau alcaline juste au-dessus du point de congélation – ressemblent beaucoup aux environnements qui existaient au début de la Terre, comme les régions de type islandais avec une activité hydrothermale et des cycles de gel-dégel. Ces cycles auraient fourni l’énergie nécessaire pour conduire les réactions, tandis que des poches d’eau de fonte ou de vésicules d’acides gras auraient pu contenir les composants nécessaires.
La découverte de QT45 ne concerne pas seulement la réplication de l’ARN en laboratoire ; il révèle comment un système d’auto-optimisation aurait pu évoluer naturellement. Étant donné que le processus introduit des erreurs, certaines variantes fonctionneront inévitablement mieux, conduisant à une réplication exponentielle des volets les plus réussis.
“Le plus excitant, c’est qu’une fois que le système commence à s’auto-répliquer, il devrait s’auto-optimiser”, explique Holliger.
Étapes futures et validation par des experts
L’équipe prévoit de faire évoluer davantage QT45 et d’explorer les conditions permettant une réplication simultanée. Les experts conviennent qu’il s’agit d’une avancée significative. Sabine Müller de l’Université de Greifswald note que les résultats sont « exceptionnels », tandis que Zachary Adam de l’Université du Wisconsin-Madison souligne l’improbabilité de trouver QT45 parmi un nombre « inimaginable » de séquences possibles.
La découverte de QT45 marque un moment charnière dans la compréhension des origines de la vie, prouvant que l’auto-réplication via l’ARN n’est pas seulement théorique mais manifestement réalisable avec des structures moléculaires relativement simples.
