Des chimistes créent une protéine artificielle qui scrute le passé chimique de la Terre

Les scientifiques ont développé une protéine artificielle qui pourrait offrir de nouvelles informations sur l’évolution chimique de la Terre primitive.

Toutes les cellules ont besoin d’énergie pour survivre, mais parce que les types de produits chimiques disponibles au début de la planète étaient si limités par rapport à la vaste étendue de la diversité chimique d’aujourd’hui, les organismes multicellulaires avaient beaucoup moins d’énergie pour construire les structures organiques complexes qui composent le monde que nous savoir aujourd’hui.

Nouvelle recherche, publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciencesfournit la preuve que de nombreux organismes de la soupe primordiale de la Terre dépendaient fortement des molécules métalliques, en particulier du nickel, pour aider à stocker et à dépenser de l’énergie.

Les théories actuelles sur l’apparition de la vie microbienne suggèrent que si les cellules utilisaient le dioxyde de carbone et l’hydrogène comme source de carburant, elles habitaient également des zones riches en métaux réduits comme le fer et le nickel. Ces premières réactions chimiques étaient également largement pilotées par une enzyme appelée acétyl coenzyme A synthase, ou ACS, une molécule essentielle à la production d’énergie et à la formation de nouvelles liaisons chimiques.

Mais pendant des années, les scientifiques du domaine ont été divisés sur le fonctionnement réel de cette enzyme, à savoir si les réactions chimiques qu’elle a déclenchées pouvaient être assemblées de manière aléatoire ou si ses constructions chimiques suivaient une feuille de route stricte. Hannah Shafaat, co-auteur de l’étude et professeur de chimie et de biochimie à l’Ohio State University, a déclaré que le modèle artificiel de l’enzyme de son équipe en dit long sur la façon dont son ancêtre natif aurait pu agir au cours des premiers milliards d’années de la Terre.

Comparée à ce que les scientifiques trouvent dans la nature, cette protéine modèle est beaucoup plus facile à étudier et à manipuler. Pour cette raison, l’équipe a pu conclure que l’ACS doit en fait construire des molécules une étape à la fois. Ces informations sont cruciales pour comprendre comment la chimie organique sur Terre a commencé à mûrir.

« Plutôt que de prendre l’enzyme et de la supprimer, nous essayons de la construire de bas en haut », a déclaré Shafaat. « Et savoir que vous devez faire les choses dans le bon ordre peut essentiellement être un guide sur la façon de le recréer en laboratoire. »

Alors que les scientifiques espèrent comprendre ce qui a pu émerger en premier de la soupe primordiale, Shafaat a déclaré que l’étude a démontré que même des enzymes simples comme leur modèle auraient pu soutenir le début de la vie. Shafaat, qui a travaillé sur le projet pendant près de cinq ans, a déclaré que même si l’étude s’est heurtée à certains défis, les leçons apprises par l’équipe en valaient la peine à long terme.

En plus d’être importantes pour comprendre la chimie primordiale, leurs découvertes ont de vastes implications pour d’autres domaines, y compris le secteur de l’énergie, a déclaré Shafaat. « Si nous pouvons comprendre comment la nature a compris comment utiliser ces composés il y a des milliards et des milliards d’années, nous pouvons exploiter certaines de ces mêmes idées pour nos propres dispositifs d’énergie alternative », a-t-elle déclaré.

À l’heure actuelle, l’un des plus grands défis auxquels le secteur de l’énergie est confronté est la fabrication de carburant liquide. Pourtant, cette étude pourrait être la première étape pour trouver une source d’énergie naturelle qui pourrait remplacer la surconsommation d’essence et de pétrole par les humains, a déclaré Shafaat. Maintenant, son équipe travaille à la rationalisation de leur produit, mais continuera à rechercher s’il existe d’autres secrets primitifs que leur enzyme pourrait divulguer.

Les co-auteurs étaient Anastasia C. Manesis et Alina Yerbulekova de l’État de l’Ohio, et Jason Shearer de l’Université Trinity.