Il y a un moment dans chaque grande histoire où le premier chapitre semble le plus proche de sa fin — lorsque des indices qui semblaient autrefois petits deviennent les pierres angulaires de la compréhension. Dans la quête pour expliquer comment la vie est apparue pour la première fois sur une Terre jeune, les scientifiques ont longtemps poursuivi de tels indices dans le langage des molécules. L'un des plus fascinants d'entre eux — l'ARN — porte à la fois la promesse de l'information et la capacité d'action, en faisant un fil central dans les théories sur les origines de la vie.

Dans une étude récente en biologie moléculaire, des chercheurs ont identifié un brin d'ARN remarquablement court — juste 45 nucléotides de long — capable d'effectuer des réactions cruciales auparavant considérées comme nécessitant des molécules beaucoup plus longues. Cette ribozyme polymérase, nommée QT45 par ses découvreurs, est capable de catalyser la formation de son brin complémentaire et, dans des conditions de laboratoire, des copies de lui-même. Bien que les réactions se produisent lentement et avec un faible rendement, cette découverte marque une étape significative vers la compréhension de la manière dont l'auto-réplication — une caractéristique définissante de la vie — pourrait avoir émergé d'une chimie simple.

L'idée que la vie a commencé avec l'ARN a des racines profondes dans l'hypothèse du "monde de l'ARN", un cadre largement discuté suggérant que les premières formes de vie ont pu compter sur l'ARN à la fois pour stocker l'information génétique et pour conduire des réactions chimiques avant que l'ADN et les protéines ne deviennent dominants. Trouver des molécules capables d'agir sur leurs propres modèles rapproche les scientifiques de la comblement d'une lacune critique dans ce récit — expliquant comment l'auto-réplication aurait pu surgir dans un monde prébiotique.

Auparavant, des ribozymes polymérases — ARN agissant comme une enzyme — avaient été conçus en laboratoire, mais ceux-ci étaient généralement longs et repliés en structures complexes peu susceptibles d'avoir émergé spontanément sur la Terre primitive. La petite taille de QT45 la distingue de ces constructions antérieures et suggère que des brins relativement simples pourraient suffire pour des fonctions catalytiques de base.

Les chercheurs ont obtenu QT45 par une méthode d'évolution dirigée. Partant d'un vaste réservoir de séquences d'ARN aléatoires — de l'ordre d'un trillion de possibilités — ils ont sélectionné des molécules qui catalysaient les réactions d'intérêt. Le brin résultant, bien que lent à agir dans des conditions expérimentales, a démontré deux réactions clés auparavant non observées dans une molécule de sa taille : la synthèse de son brin complémentaire et la copie de sa propre séquence.

Pour imiter des environnements qui auraient pu exister sur une Terre primitive, les scientifiques ont réalisé certaines expériences dans de la glace eutectique — un mélange de glace et de sels connu pour concentrer les réactifs et promouvoir certaines activités chimiques. Des conditions comme celles-ci ont été proposées dans d'autres recherches comme des cadres plausibles pour la chimie prébiotique, offrant un aperçu de la manière dont de simples molécules auraient pu interagir dans des environnements primordiaux.

Bien que le processus reste loin d'être efficace et que la réplication spontanée ne soit pas encore réalisée dans un système unique, les résultats suggèrent une barrière plus basse à l'émergence de l'ARN catalytique que ce qui était précédemment supposé. Des brins d'ARN plus courts auraient été plus abondants dans une soupe prébiotique et donc plus susceptibles de participer à des réseaux chimiques précoces qui ont finalement donné naissance à la vie.

Les scientifiques impliqués dans ce travail soulignent qu'il s'agit d'une étape précoce mais importante. Leurs prochains objectifs incluent l'augmentation de l'efficacité des réactions et la combinaison des étapes individuelles en un cycle d'auto-réplication continu. Les progrès dans ces domaines pourraient rapprocher la communauté scientifique de la compréhension de la manière dont les systèmes chimiques ont évolué vers des systèmes biologiques capables d'évolution.

Dans le contexte plus large de la recherche sur les origines de la vie, des découvertes comme celles-ci soulignent l'interaction entre la biologie et la chimie — comment de simples molécules, dans les bonnes conditions, peuvent commencer à brouiller la frontière entre les systèmes non vivants et vivants. Qu'elles soient confinées à la Terre ancienne ou offrant des indices pour la vie ailleurs dans l'univers, ces petits brins d'ARN continuent d'informer l'une des questions les plus durables de la science.

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