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Comparaison entre une molécule d'ARN (à gauche) et d'ADN (à droite). Crédit : GNU Free Documentation License
Comprendre l'origine de la vie passe nécessairement par l'élucidation des processus physicochimiques permettant l'apparition de moléculesmolécules d'ADN. Toutefois, depuis plusieurs années, les chercheurs travaillant sur la chimiechimie prébiotiqueprébiotique pensent que l'ADNADN n'est pas apparu en premier mais qu'il a été précédé de l'ARNARN.
On désigne souvent cette hypothèse comme celle d'un monde à ARN. Elle a été proposée en 1986 par W. Gilbert. Selon lui, les ancêtres chimiques des premiers organismes n'étaient que des molécules d'ARN. Plus souple que l'ADN, la molécule d'ARN peut se présenter sous différentes formes et présente certaines propriétés de catalyseurcatalyseur. Des brins d'ARN auraient pu s'associer à des petites protéinesprotéines et se trouver protégés à l'intérieur de membranes lipidiques apparues spontanément dans la soupe chaude primitive. On explique mieux ainsi comment a pu se mettre en place ce mécanisme si précis menant de la lecture d'un gènegène de l'ADN à la fabrication d'une protéine par l'intermédiaire de brins d'ARN. Dans cette hypothèse, l'information génétiquegénétique était à l'origine portée par l'ARN.
Des molécules d'ARN peuvent se polymériser sans catalyse
Depuis les travaux d'Oparin et surtout de Fox avec ses microsphères (polymèrespolymères obtenus par chauffage à sec d'acides aminésacides aminés), on sait qu'il existe des processus chimiques qui conduisent à la formation de structures ressemblant beaucoup à des membranes cellulairesmembranes cellulaires et dans lesquelles peuvent se concentrer et s'isoler des molécules organiques. De façon intéressante, ces structures apparaissent dans des mélanges aqueuxaqueux soumis à des conditions de pressionspressions et de températures similaires à celles régnant dans l'environnement des sources hydrothermales océaniques avec des fumeurs noirs et blancs.
Si l'hypothèse d'un monde à ARN s'avère juste, on comprend qu'il est important de trouver la ou les réactions pouvant mener à l'apparition des molécules d'ARN. Il semblerait bien qu'Ernesto Di Mauro et ses collègues de l'Università La Sapienza de Rome soient parvenus à trouver une pièce importante du puzzle.
L'adénosineadénosine monophosphate cyclique (3,5-cAMP) et la guanosineguanosine monophosphate cyclique (3,5-cGMP) sont des nucléotidesnucléotides cycliques très similaires à deux des quatre molécules portant l'information dans l'ADN et l'ARN, et qui sont elles aussi des nucléotides. Les chercheurs italiens ont chauffé un simple mélange de 3,5-cAMP et 3,5-cGMP dans de l'eau à des températures comprises entre 40°C et 90°C pour voir ce qui pouvait se passer.
Dans ces conditions de température rappelant celles qui régnaient peut-être dans les océans primitifs de l'archéen, ils ont alors vu apparaître au bout d'une duréedurée de 200 heures environ des molécules d'ARN composées de 100 nucléotides ! Cette longueur est faible en comparaison d'un ARN messagerARN messager actuel et les molécules ainsi formées ne portent que deux des quatre lettres que nous connaissons (le A de adénosine et le G de guanineguanine). Il manque donc le C de cytosinecytosine et le U de uracileuracile (remplacé par la thyminethymine dans l'ADN).
Mais il s'agit évidemment d'un résultat très encourageant, d'autant plus qu'il semble que l'apparition des nucléotides cycliques ne soit pas difficile sur la Terre primitive. En outre, ni catalyseur inorganique ni enzymeenzyme ne sont intervenus dans ce processus de synthèse de certaines molécules d'ARN. Nous sommes peut-être sur le point de percer le secret de l'apparition de la vie...
