De plus en plus d’éléments prouvent que l’ADN et l’ARN auraient évolué en même temps

La façon dont la vie est née sur Terre continue de fasciner les scientifiques, mais il n’est pas facile de remonter des milliards d’années en arrière. Aujourd’hui, les preuves s’accumulent en faveur d’une hypothèse relativement nouvelle sur la façon dont la vie a commencé : avec un mélange très précis d’ARN et d’ADN.

L’ARN et l’ADN déterminent tous deux la composition génétique de toute vie biologique, l’ADN agissant comme un schéma génétique et l’ARN comme un lecteur ou un décodeur de schéma. Pendant longtemps, on a cru que l’ARN s’était en premier développé sur Terre, l’ADN évoluant ensuite, mais de plus en plus de preuves suggèrent qu’ils ont pu apparaître en même temps et que tous deux ont participé au démarrage de la vie sur la planète.

Un rappel de la/ des fonctions de l’ARN (traduction disponible dans les fonctions du lecteur) :

Un brin d’ARN peut attirer d’autres éléments constitutifs individuels de l’ARN, qui s’y collent pour former une sorte de brin en image miroir, chaque élément constitutif du nouveau brin se liant à son élément constitutif complémentaire sur le brin original, « modèle ». Si le nouveau brin peut se détacher du brin modèle et, par le même processus, commencer à former d’autres nouveaux brins, alors il a accompli l’exploit de l’auto-réplication qui est à la base de la vie.

Mais si les brins d’ARN peuvent être bons pour modeler des brins complémentaires, ils ne sont pas aussi bons pour se séparer de ces brins. Les organismes modernes fabriquent des enzymes qui peuvent forcer les brins jumeaux d’ARN, ou d’ADN, à se séparer, permettant ainsi la réplication, mais on ne sait pas comment cela a pu se faire dans un monde où les enzymes n’existaient pas encore.

La dernière étude en date, qui étaye l’idée que l’ADN et l’ARN auraient émergé en même temps, explique comment le simple composé diamidophosphate (DAP), qui pourrait être antérieur à la vie sur Terre, peut relier les éléments constitutifs de l’ADN appelés désoxynucléosides en brins d’ADN de base.

Selon le chimiste Ramanarayanan Krishnamurthy du Scripps Research Institute, en Californie :

Cette découverte est une étape importante vers le développement d’un modèle chimique détaillé de l’origine des premières formes de vie sur Terre.

Les résultats renforcent l’idée que l’ADN et l’ARN se sont développés ensemble à partir du même type de réactions chimiques au début de la vie sur notre planète, et que les premières molécules autoreproductrices pourraient avoir été des mélanges de ces deux acides nucléiques, et pas seulement de l’ARN, comme le suggère “l’hypothèse du monde à ARN« .

Comme le Guru le précisait plus haut, l’un des grands problèmes que pose l’idée que l’ARN seul a donné naissance à la vie sur Terre est de savoir comment il a pu passer par le processus d’auto-réplication nécessaire : l’ARN a généralement besoin d’enzymes pour se diviser, qui ont évolué après l’ARN.

D’après ce que nous savons jusqu’à présent, il semble que l’ARN ait eu une sorte de coup de pouce dans l’ingénierie de la vie, et les dernières expériences montrent que l’ADN pourrait bien l’être, en créant des brins moléculaires « chimériques » qui peuvent se séparer plus facilement que l’ARN seul.

La série de tests en laboratoire effectués par les chercheurs a simulé ce qui aurait pu se passer avant le début de la vie sur Terre, et montre comment le DAP aurait pu former de l’ADN de base de la même manière que l’ARN peut se former à partir d’éléments chimiques.

Selon le biologiste chimique Eddy Jiménez, de Scripps Research :

Nous avons découvert, à notre grande surprise, que l’utilisation de DAP pour réagir avec des désoxynucléosides fonctionne mieux lorsque les désoxynucléosides ne sont pas tous identiques mais sont plutôt des mélanges de différentes lettres d’ADN comme A et T, ou G et C, comme de l’ADN réel.

Nous ne saurons peut-être jamais avec certitude si l’ADN a aidé l’ARN à former les premières formes de vie sur notre planète, étant donné que cela s’est produit il y a des milliards d’années, mais nos connaissances de ces processus continue de s’enrichir.

La recherche n’est pas seulement utile en termes de lien avec les origines de la vie, elle peut aussi nous éclairer sur la relation ARN-ADN et avoir de nombreuses applications en chimie et en biologie modernes.

Selon Krishnamurthy :

Maintenant que nous comprenons mieux comment une chimie primordiale a pu fabriquer les premiers ARN et ADN, nous pouvons commencer à l’utiliser sur des mélanges de blocs de construction de ribonucléosides et de désoxynucléosides pour voir quelles molécules chimériques sont formées, et si elles peuvent s’auto-répliquer et évoluer.

L’étude publiée dans Angewandte Chemie : Prebiotic Phosphorylation and Concomitant Oligomerization of Deoxynucleosides to form DNA et présentée sur le site du Scripps Research Institute : Discovery boosts theory that life on Earth arose from RNA-DNA mix.