"Plusieurs questions sur l'origine de la vie ont trouvé des réponses, mais il reste beaucoup à étudier", ont déclaré Stanley Miller et Harold Urey en 1959 après avoir rapporté la synthèse en laboratoire d'acides aminés dans des conditions terrestres primitives. De nombreuses avancées ont été réalisées, mais les scientifiques sont depuis longtemps aux prises avec une question fondamentale : quel matériel génétique s'est formé en premier sur la Terre primitive, L'ADN or ARN, or a bit of both? There is evidence now to suggest that L'ADN et ARN both may have co-existed in the primordial soup from where the life forms may have evolved with respective genetic materials.
Le dogme central de la biologie moléculaire affirme que L'ADN fait ARN fait protéines. Protéines are responsible for majority, if not all the reactions taking place in an organism. The entire functionality of an organism is majorly dependent upon their presence and interaction of de protéines molecules. According to central dogma, protéines are produced by the information contained in L'ADN which is converted to functional de protéines via a messenger called RNA. However, it is possible that protéines themselves can survive independently without any L'ADN or ARN, as is the case with prions (misfolded de protéines molecules that do not contain L'ADN or ARN), but can survive on their own.
Ainsi, il peut y avoir trois scénarios pour l'origine de la vie.
A) If the protéines or its building blocks were able to form abiotically during the atmosphere that existed billions of years ago in primordial soup, protéines can be termed as the basis of origine de la vie. La preuve expérimentale en sa faveur vient de la célèbre expérience de Stanley Miller1, 2, qui a montré que lorsqu'un mélange de méthane, d'ammoniac, d'eau et d'hydrogène est mélangé et mis en circulation au-delà d'une décharge électrique, un mélange d'acides aminés se forme. Cela a de nouveau été corroboré sept ans plus tard3 en 1959 par Stanley Miller et Harold Urey déclarant que la présence d'une atmosphère réductrice dans la Terre primordiale a donné lieu à la synthèse de biologique composés en présence des gaz mentionnés ci-dessus ainsi que de plus petites quantités de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone. La pertinence des expériences Miller-Urey a été remise en question pendant plusieurs années par la communauté scientifique, qui pensait que le mélange gazeux utilisé dans leurs recherches était trop réducteur par rapport aux conditions qui existaient sur la Terre primordiale. Un certain nombre de théories penchaient pour une atmosphère neutre contenant un excès de CO2 avec du N2 et de la vapeur d'eau.4. Cependant, une atmosphère neutre a également été identifiée comme un environnement plausible pour la synthèse d'acides aminés5. De plus, pour protéines to act as origins of life, they need to self-replicating leading to a combination of different protéines to cater to different reactions taking place in an organism.
B) Si la soupe primordiale fournissait des conditions pour construire des blocs de L'ADN (facultatif) ARN to be formed, then either of these could have been the genetic material. The research until now favoured ARN to be the genetic material for the origin of life forms due to their capability of folding upon itself, existing as a single strand and acting as an enzyme6, capable of making more ARN molecules. A number of self-replicating RNA enzymes7 have been discovered over the years suggesting ARN to be the starting genetic material. This was further strengthened by the research performed by John Sutherland’s group that led to the formation of two bases of RNA in an environment similar to primordial soup by including phosphate in the mixture8. La formation de blocs de construction d'ARN a également été démontrée en simulant une atmosphère réductrice (contenant de l'ammoniac, du monoxyde de carbone et de l'eau), similaire à celle utilisée dans l'expérience de Miller-Urey, puis en faisant passer des décharges électriques et des lasers à haute puissance à travers eux9. Si l’on considère que l’ARN est à l’origine de ce phénomène, alors quand et comment est-il apparu ? L'ADN et les protéines naissent ? A fait L'ADN se développera plus tard comme matériel génétique en raison de la nature instable de l’ARN et des protéines. Les réponses à toutes ces questions restent encore sans réponse.
C) Le troisième scénario selon lequel l'ADN et l'ARN peuvent coexister dans la soupe primordiale qui a conduit à l'origine de la vie provient d'études publiées le 3rd June 2020 by John Sutherland’s group from the MRC Laboratory at Cambridge, UK. The researchers simulated the conditions that existed on a primordial Earth billions of years ago, with shallow ponds in the lab. They first dissolved chemicals that form ARN in water, followed by drying and heating them and then subjecting them to UV radiation that simulated sun’s rays existing in primordial time. This not only led to the synthesis of the two building blocks of ARN mais aussi de L'ADN, suggérant que les deux acides nucléiques coexistaient au moment de l'origine de la vie10.
Sur la base des connaissances contemporaines existantes aujourd'hui et honorant le dogme central de la biologie moléculaire, il semble plausible que l'ADN et l'ARN aient coexisté, ce qui a conduit à l'origine de la vie et à la formation de protéines plus tard.
Cependant, l'auteur souhaite spéculer sur un autre scénario où les trois macromolécules biologiques importantes, à savoir. L'ADN, l'ARN et les protéines coexistent dans la soupe primordiale. Les conditions désordonnées qui existaient dans la soupe primordiale impliquant la nature chimique de la surface de la terre, les éruptions volcaniques et la présence de gaz tels que l'ammoniac, le méthane, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone ainsi que l'eau peuvent avoir été idéales pour la formation de toutes les macromolécules. Un indice de ceci a été fourni par les recherches effectuées par Ferus et al., où les nucléobases se sont formées dans la même atmosphère réductrice9 utilisé dans l'expérience de Miller-Urey. Si nous devons croire en cette hypothèse, alors au cours de l'évolution, différents organismes ont adopté l'un ou l'autre matériel génétique, ce qui a favorisé leur existence à l'avenir.
Cependant, alors que nous essayons de comprendre l'origine des formes de vie, de nombreuses recherches supplémentaires sont nécessaires pour répondre aux questions fondamentales et pertinentes sur la façon dont la vie est apparue et s'est propagée. Cela nécessiterait une approche « out-of-the-box » sans s'appuyer sur les préjugés introduits dans notre pensée par les dogmes actuels suivis en science.
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Références:
1. Miller S., 1953. Une production d'acides aminés dans des conditions terrestres primitives possibles. Science. 15 mai 1953 : Vol. 117, numéro 3046, pp. 528-529 DOI : https://doi.org/10.1126/science.117.3046.528
2. Bada JL, Lazcano A. et al 2003. Soupe prébiotique – Revisiter l'expérience Miller. Science 02 mai 2003 : Vol. 300, numéro 5620, p. 745-746 DOI : https://doi.org/10.1126/science.1085145
3. Miller SL et Urey HC, 1959. Synthèse de composés organiques sur la terre primitive. Science 31 juillet 1959 : Vol. 130, numéro 3370, p. 245-251. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1126/science.130.3370.245
4. Kasting JF, Howard MT. 2006. Composition atmosphérique et climat sur la Terre primitive. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361:1733-1741 (2006). Publié : 07 septembre 2006. DOI : https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1902
5. Cleaves HJ, Chalmers JH, et al 2008. Une réévaluation de la synthèse organique prébiotique dans les atmosphères planétaires neutres. Orig Life Evol Biosph 38 : 105–115 (2008). EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1007/s11084-007-9120-3
6. Zaug, AJ, Cech TR. 1986. The intervening sequence ARN of Tetrahymena is an enzyme. Science 31 Jan 1986: Vol. 231, Issue 4737, pp. 470-475 DOI: https://doi.org/10.1126/science.3941911
7. Wochner A, Attwater J, et al 2011. Transcription catalysée par un ribozyme d'un ribozyme actif. Sciences 08 avril : Vol. 332, numéro 6026, p. 209-212 (2011). EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1126/science.1200752
8. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Synthèse de ribonucléotides de pyrimidine activés dans des conditions prébiotiques plausibles. Nature 459, 239-242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
9. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Formation de nucléobases dans une atmosphère réductrice Miller-Urey. PNAS 25 avril 2017 114 (17) 4306-4311 ; publié pour la première fois le 10 avril 2017. DOI : https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
10. Xu, J., Chmela, V., Green, N. et al. 2020 Formation prébiotique sélective d’ARN pyrimidine et L'ADN nucléosides puriques. Nature 582, 60-66 (2020). Publié : 03 juin 2020. DOI : https://doi.org/10.1038/s41586-020-2330-9
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