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Comment les premières cellules vivantes sont-elles apparues sur Terre ?

Crédits : Pixabay / PublicDomainPictures

La science moderne a considérablement progressé au cours des deux dernières décennies, mais certaines questions restent néanmoins sans réponse, y compris la façon dont la vie est apparue sur Terre. Une équipe de physiciens et biologistes vient peut-être de trouver une explication.

En 1924, le biochimiste russe Alexander Oparin proposait l’idée que les premières cellules vivantes avaient évolué à partir de protocellules de gouttelettes liquides. L’hypothèse suggère qu’il y eut une synthèse prébiotique de biomonomères du vivant (acides aminés, bases azotées des acides nucléiques, sucres, acides gras) à partir des éléments présents dans l’atmosphère de la terre primitive de cette époque, susceptibles de former des coacervats. Les coacervats sont des sortes de gouttelettes capables de grandir et bourgeonner dans un milieu contenant les biomonomères et les éléments qui leur sont « nécessaires ». Ils présentent une partie des caractéristiques des futures cellules vivantes.

En revanche, ni Oparin ni personne ne pouvait expliquer comment ces gouttelettes pouvaient avoir proliféré. Cette hypothèse qui marque néanmoins une étape importante dans la compréhension de l’apparition de la vie sur Terre a récemment inspiré une équipe de scientifiques de l’Institut Max Planck pour la physique des systèmes complexes et de l’Institut de biologie cellulaire de Dresde, en Allemagne. Ces derniers ont étudié la physique des gouttelettes « chimiquement actives » et ont découvert que contrairement à un type « passif » de gouttelettes (comme l’huile dans l’eau, qui va tout simplement continuer à croître et à se rassembler à mesure qu’on en rajoute au mélange), ces gouttelettes avaient tendance à croître et à se diviser, tout comme les cellules vivantes. Selon les chercheurs, ce pourrait être le lien entre le non-vivant et le vivant : ces cellules vivantes qui ont finalement évolué pour créer toute vie sur Terre.

Certains ont émis l’hypothèse que ces gouttelettes protocellulaires pourraient encore être à l’intérieur de notre système. Pour explorer cette hypothèse, l’équipe a étudié la physique des centrosomes qui sont des organites actifs dans la division cellulaire des animaux qui semblent se comporter comme des gouttelettes. Dans son modèle, ces protéines ont deux états chimiques. Les premières (état A) se dissolvent dans le liquide environnant, tandis que les secondes sont insolubles (état B). Une source d’énergie peut néanmoins mener une protéine dans l’état A à se transformer en état B en surmontant une barrière chimique (en se cognant à une gouttelette, celle-ci glisse facilement à l’intérieur comme une goutte d’eau dans une flaque d’eau). Tant qu’il y avait une source d’énergie, cette réaction chimique pourrait se produire. « Dans le contexte de la Terre primitive, la lumière du soleil serait la force motrice », a déclaré Jülicher.

Luca Giomi, un biophysicien théorique à l’Université de Leiden aux Pays-Bas qui étudie les mécanismes physiques possibles derrière l’origine de la vie, a récemment déclaré que cette nouvelle théorie était « nettement plus simple que d’autres mécanismes de division protocellulaire considérés jusqu’alors » et a jugé cette nouvelle piste « très prometteuse ». Des expériences sont d’ores et déjà en cours pour essayer d’observer la croissance et la division des gouttelettes actives à base de polymères synthétiques modélisées à partir de gouttelettes trouvées dans les cellules vivantes.

L’énergie et le temps qu’il aura fallu à une protocellule pour se développer en une cellule vivante et les cellules vivantes en cellules plus complexes sont déconcertants. Le processus lui-même a pris des milliards d’années à se mettre en route, il n’est donc pas surprenant que nous ayons besoin de beaucoup de temps pour le comprendre pleinement.

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