Une étude récente démontre que quelques réactions biochimiques « oubliées » peuvent transformer de simples composés géochimiques en molécules complexes essentielles à la vie.
L’origine de la vie sur Terre reste une énigme scientifique. Une question clé est de savoir quelle part de l’histoire de la vie a été perdue au fil du temps. Une espèce peut cesser d’utiliser une réaction biochimique, et si cela arrive à plusieurs espèces, ces réactions peuvent être « oubliées ».
Des chercheurs duInstitut des sciences de la Terre et de la vie (ELSI) de laInstitut de Technologie de Tokyo et Institut de technologie de Californie (CalTech) a exploré cette question. Ils supposaient que la chimie oubliée apparaîtrait comme des discontinuités sur le chemin allant des simples molécules géochimiques aux molécules biologiques complexes. La Terre primitive contenait des composés simples comme le sulfure d’hydrogène, l’ammoniac et gaz carbonique. Il y a plusieurs milliards d’années, la vie primitive utilisait ces molécules comme matière première. Au fil du temps, des processus biochimiques ont transformé ces précurseurs en composés encore présents aujourd’hui, représentant les premières voies métaboliques.
Pour modéliser l’histoire de la biochimie, les chercheurs de l’ELSI et de CalTech ont utilisé la base de données Encyclopédie de Kyoto des gènes et des génomes, qui répertorie plus de 12 000 réactions biochimiques. Ils ont commencé à modéliser le développement progressif de métabolisme.
Les tentatives précédentes visant à modéliser l’évolution du métabolisme n’avaient pas réussi à produire les molécules complexes les plus courantes de la vie aujourd’hui. Les chercheurs ont découvert que seules quelques molécules pouvaient être produites. Pour contourner ce problème, ils ont déterminé le nombre de réactions manquantes. Leurs recherches les ont conduits à l’adénosine triphosphate (ATP), un molécule crucial en biochimie.
L’ATP est la monnaie énergétique des cellules. Cependant, les réactions qui forment elles-mêmes l’ATP nécessitent de l’ATP, créant ainsi une dépendance cyclique. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont autorisé les réactions génératrices d’ATP à utiliser du polyphosphate au lieu de l’ATP, modifiant ainsi seulement huit réactions au total. Cela a permis de réaliser presque tout le métabolisme central contemporain.
Les chercheurs ont ainsi pu estimer l’âge relatif des métabolites courants et poser des questions spécifiques sur l’histoire des voies métaboliques. Ils ont découvert que les voies biologiques peuvent se former de manière linéaire ou en mosaïque.
Cette recherche montre que même des réactions biochimiques disparues peuvent être redécouvertes grâce aux indices laissés par la biochimie moderne.
