Une simulation révèle l’origine des premières molécules biologiques

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Italie | Biologie : médecine, santé, pharmacie, biotechnologie
5 juin 2018

Des chercheurs ont reproduit, grâce à des techniques numériques avancées, le processus chimique qui pourrait avoir déterminé la synthèse primordiale de l’érythrose, précurseur du ribose, éclairant l’origine des premières molécules biologiques et donc les débuts de la vie sur Terre.

Dans le puzzle des origines de la vie, l’une des pièces cruciales est l’apparition des premières molécules biologiques sur Terre, comme l’ARN (acide ribonucléique). Une étude de l’Institut pour les processus chimico-physiques du Conseil national des recherches (Ipcf-Cnr) de Messine a décrit grâce à des techniques avancées de simulation numérique, un processus chimique qui, en partant de molécules simples et abondantes dans l’Univers, comme l’eau et le glycolaldéhyde, pourrait avoir conduit à la synthèse primordiale de l’érythrose, précurseur direct du ribose, le sucre qui compose l’ARN. L’étude a été publiée sur la revue Chemical Communications de la Royal Society of Chemistry, par une équipe qui inclut également l’Académie des Sciences de République Tchèque à Brno, et l’Université Paris-Sorbonne.

“Dans l’étude, nous démontrons pour la première fois que des conditions prébiotiques déterminées, typiques des “mares primordiales” dans lesquelles se trouvaient les molécules inorganiques les plus simples, peuvent favoriser la formation non seulement des acides aminés, les briques fondamentales des protéines, mais aussi de certains sucres simples comme l’érythrose, précurseur des molécules qui composent l’ossature de l’ARN”, explique Franz Saija, chercheur de l’Ipcf-Cnr et co-auteur de la publication. “La synthèse de sucres à partir de molécules plus simples, qui peuvent avoir été transportées sur notre planète par des météorites à des époques primordiales, représente un grand défi pour les chercheurs qui s’occupent de chimie prébiotique. La formation des premiers liens carbone-carbone dans des molécules très simples comme le formaldéhyde ne peut avoir lieu sans la présence d’un agent externe capable de catalyser la réaction : la présence de tels catalyseurs dans des milieux prébiotiques, cependant, reste un mystère”.

L’approche computationnelle en chimie prébiotique avait déjà permis à l’équipe de recherche, dans une étude publiée en 2014 sur Pnas, de simuler la célèbre expérience de Miller, à savoir la formation d’acides aminés à partir de molécules inorganiques contenues dans la “soupe primordiale”, soumises à d’intenses champs électriques. “Dans notre expérience, en utilise des méthodes avancées de simulation numérique sur superordinateur, une solution aqueuse de glycolaldéhyde a été soumis à des champs électriques d’un ordre de grandeur d’un million de volts par centimètre, capables de catalyser cette réaction que les chimistes appellent réaction de formose et qui conduit à la formation de sucres à partir de formaldéhyde”, continue Giuseppe Cassone de l’Institute of Biophysics (Czech Academy of Sciences), premier auteur de l’article. “Aujourd’hui l’approche computationnelle en chimie prébiotique a une importance fondamentale, parce qu’elle permet d’analyser de manière très spécifique les mécanismes moléculaires des réactions chimiques au fondement des processus qui ont conduit à la formation des molécules de la vie”, conclut Franz Saija.

Source : https://www.galileonet.it/2018/04/simulazione-svela-origine-prime-molecole-biologiche/

Auteur : Alexandar Arroyo, info.csu[a]institutfrancais.it

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