Une équipe de scientifiques de Rutgers dédiée à identifier les origines primordiales du métabolisme – un ensemble de réactions chimiques fondamentales qui ont d’abord alimenté la vie sur Terre – a identifié une partie d’une protéine qui pourrait fournir aux scientifiques des indices pour détecter les planètes sur le point de produire la vie.
La recherche, publiée dans Avancées scientifiquesa des implications importantes dans la recherche de vie extraterrestre car elle donne aux chercheurs un nouvel indice à rechercher, a déclaré Vikas Nanda, chercheur au Center for Advanced Biotechnology and Medicine (CABM) de Rutgers.
Sur la base d’études en laboratoire, les scientifiques de Rutgers affirment que l’un des candidats chimiques les plus susceptibles d’avoir déclenché la vie était un simple peptide avec deux atomes de nickel qu’ils appellent « Nickelback » non pas parce qu’il a quelque chose à voir avec le groupe de rock canadien, mais parce que son azote dorsal les atomes lient deux atomes de nickel critiques. Un peptide est un constituant d’une protéine composée de quelques blocs de construction élémentaires connus sous le nom d’acides aminés.
« Les scientifiques pensent qu’il y a entre 3,5 et 3,8 milliards d’années, il y a eu un point de basculement, quelque chose qui a déclenché le passage de la chimie prébiotique – les molécules avant la vie – aux systèmes biologiques vivants », a déclaré Nanda. « Nous pensons que le changement a été déclenché par quelques petites protéines précurseurs qui ont effectué des étapes clés dans une ancienne réaction métabolique. Et nous pensons avoir trouvé l’un de ces » peptides pionniers « . »
Les scientifiques qui mènent l’étude font partie d’une équipe dirigée par Rutgers appelée Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors (ENIGMA), qui fait partie du programme d’astrobiologie de la NASA. Les chercheurs cherchent à comprendre comment les protéines ont évolué pour devenir le principal catalyseur de la vie sur Terre.
Lorsqu’ils parcourent l’univers avec des télescopes et des sondes à la recherche de signes de vie passée, présente ou émergente, les scientifiques de la NASA recherchent des « biosignatures » spécifiques connues pour être des signes avant-coureurs de la vie. Des peptides comme le nickelback pourraient devenir la dernière biosignature utilisée par la NASA pour détecter les planètes sur le point de produire la vie, a déclaré Nanda.
Selon les chercheurs, un produit chimique instigateur original devrait être suffisamment simple pour pouvoir s’assembler spontanément dans une soupe prébiotique. Mais il faudrait qu’il soit suffisamment actif chimiquement pour posséder le potentiel de puiser de l’énergie dans l’environnement pour conduire un processus biochimique.
Pour ce faire, les chercheurs ont adopté une approche « réductionniste » : ils ont commencé par examiner les protéines contemporaines existantes connues pour être associées à des processus métaboliques. Sachant que les protéines étaient trop complexes pour être apparues très tôt, ils les ont réduites à leur structure de base.
Après des séquences d’expériences, les chercheurs ont conclu que le meilleur candidat était Nickelback. Le peptide est composé de 13 acides aminés et lie deux ions nickel.
Le nickel, pensaient-ils, était un métal abondant dans les premiers océans. Lorsqu’ils sont liés au peptide, les atomes de nickel deviennent de puissants catalyseurs, attirant des protons et des électrons supplémentaires et produisant de l’hydrogène gazeux. L’hydrogène, ont estimé les chercheurs, était également plus abondant sur la Terre primitive et aurait été une source d’énergie essentielle pour alimenter le métabolisme.
« C’est important car, bien qu’il existe de nombreuses théories sur les origines de la vie, il existe très peu de tests en laboratoire réels de ces idées », a déclaré Nanda. « Ce travail montre que non seulement des enzymes métaboliques protéiques simples sont possibles, mais qu’elles sont très stables et très actives, ce qui en fait un point de départ plausible pour la vie. »
Plus d’information:
Jennifer Timm et al, Conception d’un peptide di-Nickel hydrogénase minimal, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.abq1990. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq1990