Des chercheurs basés à Munich et à Dresde créent un scénario convaincant pour l’évolution des microgouttelettes sans membrane comme origine de la vie.



Où et remark la vie a-t-elle commencé sur la Terre primitive il y a in addition de 3,5 milliards d’années à partir de produits chimiques non vivants  ? Découvrir la réponse à cette dilemma a longtemps été débattue et constitue un défi pour les scientifiques. Une selected que les scientifiques peuvent rechercher, ce sont les environnements potentiels qui ont permis à la vie de se déclencher. Une nécessité clé pour les premières cellules sur Terre est la capacité de créer des compartiments et d’évoluer pour faciliter les premières réactions chimiques. Les microgouttelettes de coacervat sans membrane sont d’excellents candidats pour décrire les protocellules, avec la capacité de diviser, de concentrer des molécules et de soutenir des réactions biochimiques. Les scientifiques n’ont pas encore montré comment ces microgouttelettes auraient pu évoluer pour commencer la vie sur terre. Des chercheurs du Centre de nanosciences (CeNS) de LMU et de l’Institut Max Planck de biologie cellulaire et de génétique moléculaire (MPI-CBG) à Dresde démontrent maintenant pour la première fois que la croissance et la division de microgouttelettes sans membrane sont possibles dans un environnement similaire aux bulles de gaz à l’intérieur d’un pore rocheux chauffé sur la Terre primitive. Suggérant que la vie peut avoir eu son origine là-bas.

Bulles de gaz dans les pores des roches - une pépinière pour la vie sur la Terre primitive

L’équipe autour de Dora Tang, chef de groupe de recherche au MPI-CBG, a montré en 2018 qu’un simple ARN est actif au sein de microgouttelettes sans membrane, permettant un environnement chimique adapté au début de la vie. Ces expériences ont été menées dans un environnement aqueux basic, où les forces concurrentes étaient équilibrées. Les cellules, cependant, ont besoin d’un environnement où elles peuvent se diviser et évoluer en permanence. Pour trouver un scénario plus adapté à l’origine des expériences de vie, Dora Tang s’est associée à Dieter Braun, professeur de biophysique des systèmes au LMU. Son groupe a développé des disorders avec un environnement non équilibré qui permettent de multiples réactions dans un seul cadre et où les cellules pourraient évoluer. Ces cellules ne sont cependant pas comme les cellules que nous connaissons aujourd’hui, mais plutôt comme des précurseurs des cellules d’aujourd’hui, également appelées protocellules, constituées de coacervats sans membrane.



L’environnement, créé par le laboratoire Braun est un scénario possible sur la Terre primitive, où les roches poreuses dans l’eau à proximité des activités volcaniques ont été partiellement chauffées. Pour leurs expériences, Dora Tang et Dieter Braun ont utilisé des pores contenant de l’eau avec une bulle de gaz et un gradient thermique (un pôle chaud et un pôle froid) afin de voir si les protocellules se diviseraient et évolueraient. Alan Ianeselli, leading auteur de l’étude et doctorant dans le laboratoire de Dieter Braun, explique :  » Nous savions que l’interface du gaz et de l’eau attirait les molécules. Les protocellules s’y localisent et s’y accumulent, et s’assemblent en de in addition grosses. C’est pourquoi nous avons choisi ce cadre particulier. » Les chercheurs ont en effet observé que les molécules et les protocellules allaient à l’interface gaz-eau pour former des protocellules in addition grosses à partir de sucre, d’acides aminés et d’ARN. Alan poursuit : « Nous avons également observé que les protocellules étaient capables de se diviser et de se fragmenter. Ces résultats représentent un mécanisme possible pour la croissance et la division de protocellules sans membrane sur la Terre primitive. » En furthermore de la division et de l’évolution, les chercheurs ont découvert qu’à la suite du gradient thermique, plusieurs varieties de protocellules de composition chimique, de taille et de propriétés physiques différentes s’étaient formées. Par conséquent, le gradient thermique dans cet environnement pourrait avoir entraîné une pression de sélection évolutive sur les protocellules sans membrane.

Dora Tang et Dieter Braun, qui ont supervisé l’étude, résument :  » Ce travail montre pour la première fois que la bulle de gaz dans un pore de roche chauffé est un scénario convaincant pour l’évolution des microgouttelettes de coacervat sans membrane sur la Terre primitive. Des études futures pourraient concentrez-vous sur as well as d’habitats possibles et explorez d’autres conditions d’émergence de la vie. »