La vie sur Terre n'aurait pas commencé une fois, mais deux. De nouvelles preuves d'une équipe internationale dirigée par des biologistes de l'Université Heinrich Heine de Düsseldorf en Allemagne suggèrent que les premières cellules libres sont apparues indépendamment lors de deux événements distincts, même si toute vie partage un code génétique commun.
Les résultats, publiés dans Science Advances, remettent en question l'hypothèse longtemps admise selon laquelle la transition de la chimie à la biologie ne s'est produite qu'une seule fois. Au lieu de cela, la recherche pointe vers une possibilité frappante : les bactéries et les archées, les deux branches les plus anciennes de la vie, pourraient chacune avoir fait le saut de la chimie des sources hydrothermales à l'existence libre.
Deux types de cellules pionnières, un code ancien
Il y a environ 4 milliards d'années, la Terre était un endroit hostile. Les premières cellules n'étaient pas encore libres ; elles dépendaient de l'énergie chimique des sources hydrothermales. Mais à un moment donné, deux formes distinctes de vie cellulaire primitive ont commencé à émerger.
Natalia Mrnjavac, biologiste à l'Université de Düsseldorf et auteure principale de l'étude, décrit la scène : deux types très différents de cellules, des bactéries pionnières et des archées pionnières, faisant leurs premières tentatives de vie en dehors des limites d'une source hydrothermale.
Les chercheurs sont arrivés à cette conclusion en retraçant les origines des enzymes lors de la première scission entre bactéries et archées. Ils ont examiné des génomes, des structures protéiques et des réactions chimiques pour reconstruire le réseau métabolique que les premières cellules utilisaient pour produire des acides aminés, des bases d'ARN et des vitamines à partir de matériaux simples comme l'hydrogène gazeux, l'ammoniac et le CO2.
La surprise cachée dans le métabolisme ancien
Ce réseau métabolique se compose de 420 réactions chimiques extrêmement anciennes, conservées dans toute vie à un degré comparable au code génétique lui-même. Mais voici ce qui a surpris les chercheurs : les enzymes qui réalisent ces réactions ne sont pas conservées entre bactéries et archées.
William Martin, auteur principal de l'étude, dit que le dernier ancêtre universel de toutes les cellules, connu sous le nom de LUCA, possédait des enzymes pour seulement environ la moitié des réactions du métabolisme. L'autre moitié semble avoir évolué séparément dans les deux lignées.
Cela suggère que, bien que les réactions chimiques elles-mêmes aient été présentes dès le début, les catalyseurs biologiques qui les déclenchent ont été assemblés indépendamment chez les bactéries et les archées. En d'autres termes, les deux domaines de la vie pourraient avoir hérité de la même chimie d'un ancêtre commun, mais chacun a développé sa propre façon de l'utiliser une fois que les cellules libres ont émergé.
Les chercheurs disent que ces comparaisons donnent des aperçus sans précédent sur la phase de l'évolution où le métabolisme catalysé par les enzymes émergeait des réactions spontanées catalysées par les métaux de la croûte terrestre.
Une nouvelle vision des racines les plus profondes de la vie
Les implications sont profondes. Si les cellules libres ont émergé deux fois, alors l'origine de la vie sur Terre n'était pas un événement unique et fragile, mais un processus plus robuste qui pouvait se produire en parallèle. Cela soulève également des questions sur la fréquence de la vie ailleurs dans l'univers, car la transition vers des cellules libres pourrait ne pas être aussi improbable qu'on le pensait.
Pour l'instant, les preuves pointent vers une base chimique partagée mais un chemin biologique divergent. La vie sur Terre pourrait être unie par son code génétique, mais son voyage vers la liberté pourrait avoir été entrepris deux fois, par deux types de pionniers différents.
