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Les premiers organismes vivants ont peut-être dépendu du nickel et du soufre pour obtenir de l’énergie et se maintenir en vie. C’est la conclusion d’une étude qui montre comment le sulfure de nickel peut transformer des produits chimiques simples en de nombreuses substances qui sont à la base de la vie. C’est l’une des nombreuses études récentes qui indiquent que les métaux peuvent déclencher des processus vitaux.

Des organismes vivants dépendant de métaux

« Nous sommes capables de construire d’importantes biomolécules à partir de simples précurseurs », déclare Claudia Huber, de l’université technique de Munich en Allemagne.
Claudia Huber et ses collègues ont passé plus de 20 ans à étudier comment la vie a commencé. Ils se concentrent sur l’origine du métabolisme – les réactions chimiques que les organismes utilisent pour obtenir de l’énergie et construire leur corps.
Les organismes modernes tels que les plantes transforment le dioxyde de carbone en sucres – techniquement appelés « fixation’ du carbone – en effectuant des cycles complexes de réactions chimiques. Ces réactions sont contrôlées par des molécules complexes appelées enzymes, qui ne peuvent pas avoir existé lorsque la vie a commencé.
L’équipe de M. Huber a donc étudié si d’autres produits chimiques plus simples pouvaient faire fonctionner ces réactions. Les travaux de l’équipe ont été inspirés par les idées de Günter Wächtershäuser, un avocat en brevets de Munich qui a suggéré en 1988 que le sulfure de fer a déclenché le premier métabolisme.
Les chercheurs ont commencé avec deux produits chimiques à base de carbone : le monoxyde de carbone et l’acétylène. On pense que tous deux étaient présents lorsque la Terre était jeune. Ils les ont mélangés avec du sulfure de nickel, un minéral commun, et les ont chauffés à 105°C – le genre de température que l’on retrouve dans l’eau réchauffée par des roches volcaniques.

Un assortiment de produits chimiques à base de carbone

Il en est résulté un assortiment de produits chimiques à base de carbone, dont l’acétate, le pyruvate et le succinate. Ces produits chimiques sont présents dans les processus métaboliques utilisés par tous les microorganismes, explique M. Huber.
Et cela ne s’arrête pas là. « Nos produits subissent d’autres réactions dans le même système », imitant celles qui ont lieu dans les cellules vivantes, explique M. Huber. Elle pense que le type de réactions de fixation du carbone que nous observons aujourd’hui dans les plantes et les bactéries pourrait avoir évolué à partir de ces systèmes.
Dans une étude réalisée en 2016, l’équipe de Mme Huber a montré que le même mélange de produits chimiques peut également former des lipides gras, qui pourraient avoir formé les membranes extérieures des premières cellules.

Le métabolisme primordial

« Il est bien soutenu », déclare Joseph Moran, de l’université de Strasbourg en France. « Ils ont réfléchi aux liens avec la chimie de la fixation du carbone, ce qui me semble être une bonne chose à faire ».
Cependant, M. Moran n’est pas convaincu que l’acétylène et le monoxyde de carbone soient les points de départ les plus probables. « Tout le monde s’accorde à dire que le dioxyde de carbone serait présent sur la Terre primitive et nous savons que c’est ainsi que la vie obtient son carbone aujourd’hui, ce serait donc la matière première idéale », dit-il.
Le problème est que le dioxyde de carbone est assez peu réactif, donc des minéraux comme le sulfure de nickel ne donnent pas assez de poussée chimique pour le convertir en d’autres substances. L’équipe de M. Huber a évité ce problème en remplaçant le dioxyde de carbone par l’acétylène et le monoxyde de carbone, qui sont plus réactifs.
Cependant, dans ses propres recherches, Moran a utilisé le dioxyde de carbone, le mélangeant à des conducteurs plus puissants. « Dans notre travail, nous utilisons du fer métallique », dit-il. « Il représente 80 % du noyau de la Terre, et il est présent dans les météorites. »
Dans une série d’articles récents, l’équipe de M. Moran a montré que le fer convertit le dioxyde de carbone en produits chimiques présents dans de nombreux processus métaboliques, et que ces produits chimiques lancent ensuite des versions simples de ces processus, sans avoir besoin d’enzymes.

Des versions non enzymatiques 

Huber affirme que Moran et ses collègues mènent des recherches précieuses sur le métabolisme le plus précoce, d’autant plus que ces recherches portent également sur l’importance de la fixation du carbone. « J’ai bon espoir qu’il y aura bientôt des versions non enzymatiques de toutes les voies métaboliques », déclare Moran.
Cette recherche a été publiée dans Life.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay

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