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Billet de blog 10 janv. 2018

Science. Nouvelle hypothèse concernant les origines de la vie sur Terre

Celle-ci vient de s'ajouter à l'avant-dernière hypothèse en date, que nous avions relatée dans notre article du 24/12/2017 Biologie. Nouvelles perspectives concernant l'origine de la vie sur Terre http://www.europesolidaire.eu/article.php?article_id=2821&r_id= Elle est toute différente.

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Elle est toute différente. Comme nous l'avions indiqué, seules des expériences réussies en vraie grandeur permettraient de trancher entre elles. Nous en sommes loin, puisqu'une telle expérience réussie constituerait une véritable révolution en biologie.

La nouvelle hypothèse relatée ici vient d'être publiée dans un article de Nature référencé ci-dessous. Elle émane de chimistes du Scripps Research Institute (TSRI).

Selon eux, des composés chimiques inertes, présents sur Terre il y a 4 milliards d'années, auraient pu réagir entre eux pour produire des éléments dits pré biotiques, précurseurs de la vie.

Ils ont étudié les réactions aboutissant aujourd'hui à la production de l'acide citrique https://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_citrique L'acide citrique est un acide présent dans le citron, d'où son nom. Il s'agit d'un acide faible qui joue un rôle important en biochimie comme métabolite du cycle de Krebs, une voie métabolique majeure chez tous les organismes aérobies.

Rappelons que le cycle de Krebs https://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_de_Krebs, aussi appelé cycle de l'acide citrique par anglicisme, est une voie métabolique présente chez tous les organismes aérobies "aériens" et dont la fonction première est d'oxyder les groupes acétyle, issus notamment de la dégradation des glucides, des graisses et des protéines, pour en récupérer l'énergie sous forme de huit électrons à haut potentiel de transfert et d'une molécule de GTP ou d'ATP, le tout étant nécessaire à la vie.

Si l'on pouvait montrer que des composés chimiques présents sur Terre avant l'apparition de la vie auraient pu aboutir à la production d'acide citrique, un pas important dans la compréhension de l'origine de la vie aurait été fait. De premiers organismes prébiotiques auraient pu utiliser l'acide citrique comme le font aujourd'hui les organismes vivants. Ceci leur aurait permis d'entrer dans le cycle du vivant.

Cycles HKG et du malonate

Or les chercheurs ont montré que deux cycles de réactions non-biologiques, que les spécialistes nomment les cycles HKG et du malonate https://en.wikipedia.org/wiki/Malonate auraient pu en agissant ensemble, si des conditions favorables l'avaient permis, donner naissance à une version primitive de l'acide citrique.

En reproduisant ces réactions et y ajoutant une réaction nommée aldolisation https://fr.wikipedia.org/wiki/Aldolisationa, les chercheurs ont montré qu'elles pouvaient produire des acides aminés et du CO2 qui sont aussi des produits finaux de l'acide citrique.

Si des molécules pré-biologiques telles que les enzymes étaient apparu, elles auraient pu utiliser ces divers réactions pour devenir plus efficaces. Les enzymes https://fr.wikipedia.org/wiki/Enzyme sont des protéines dotées de propriétés catalytiques. Leur évolution auraient pu donner naissance à des composés prébiotiques efficaces.

Au cœur de ces réactions est une molécule appelée glyoxylate, qui était vraisemblablement présente sur la Terre primitive, et qui est un élément clé dans le cycle de l'acide citrique indispensable à la vie, dit cycle du Glyoxilate https://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_du_glyoxylate
Reste évidemment, comme le reconnait l'équipe du TRSI, à appronfondir ces hypothèses et si possible à les tester dans des conditions proches de celle de la Terre avant l'apparition de la vie.
Référence

Linked cycles of oxidative decarboxylation of glyoxylate as protometabolic analogs of the citric acid cycle
https://www.nature.com/articles/s41467-017-02591-0

Abstract
The development of metabolic approaches towards understanding the origins of life, which have focused mainly on the citric acid (TCA) cycle, have languished—primarily due to a lack of experimentally demonstrable and sustainable cycle(s) of reactions. We show here the existence of a protometabolic analog of the TCA involving two linked cycles, which convert glyoxylate into CO2 and produce aspartic acid in the presence of ammonia. The reactions proceed from either pyruvate, oxaloacetate or malonate in the presence of glyoxylate as the carbon source and hydrogen peroxide as the oxidant under neutral aqueous conditions and at mild temperatures. The reaction pathway demonstrates turnover under controlled conditions. These results indicate that simpler versions of metabolic cycles could have emerged under potential prebiotic conditions, laying the foundation for the appearance of more sophisticated metabolic pathways once control by (polymeric) catalysts became available.

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