Quelle est la meilleure façon d’expliquer l’hypothèse du monde ARN ? est apparu originellement sur Quora : le lieu pour gagner et partager des connaissances, permettant aux gens d’apprendre des autres et de mieux comprendre le monde.
Réponse de Drew Smith, a étudié l’ARN catalytique et développé des aptamères pour des applications thérapeutiques et diagnostiques, sur Quora:
L’hypothèse du monde ARN résout l’énigme de la poule et de l’œuf posée par la structure de croissance partagée par tous les organismes vivants. L’ADN code pour l’ARN, qui dirige la synthèse des protéines. Les protéines effectuent le travail biochimique de capture de l’énergie. Cette énergie est dirigée vers la synthèse de nouvelles copies de l’ADN, ce qui entraîne la croissance de nouvelles cellules et de nouveaux organismes.
Les protéines ont besoin de l’ADN pour stocker des informations, mais l’ADN a également besoin de protéines pour effectuer un travail biochimique. Ni l’ADN ni les protéines ne peuvent soutenir la vie à eux seuls. C’est un système complexe, bien trop complexe pour être apparu spontanément à l’origine de la vie. Quelque chose de plus simple a dû le précéder.
La découverte par Tom Cech et Art Zaug que l’ARN pouvait effectuer un travail biochimique , en plus de sa capacité connue à stocker des informations, a été une révélation électrisante. L’ARN pouvait être à la fois une poule et un œuf. L’origine des systèmes auto-réplicatifs est devenue un problème scientifique adressable, et non plus un mystère embarrassant.
Les propriétés catalytiques de l’ARN se sont ajoutées à plusieurs autres indices concernant la vie primitive :
- L’ARN est central dans le processus de synthèse des protéines. En effet, le ribosome, site de la synthèse des protéines, est principalement constitué d’ARN et c’est la partie ARN qui relie les acides aminés entre eux pour former des protéines .
- Des nucléotides semblables à l’ARN sont encore présents dans les enzymes qui catalysent de nombreuses réactions biochimiques fondamentales , ce qui suggère que les enzymes protéiques ont progressivement pris le relais des enzymes ARN.
- Les éléments constitutifs de l’ADN sont fabriqués à partir de précurseurs d’ARN, ce qui indique que l’ARN a précédé l’ADN.
Mais les tentatives de créer des mondes d’ARN auto-réplicatifs dans des conditions plausibles de la Terre primitive ont à peu près échoué. Le problème fondamental est que l’ARN n’est pas très stable dans l’eau. Il nécessite un apport constant d’énergie pour que les taux de synthèse dépassent les taux de dégradation.
Nick Lane a utilisé cette observation (ainsi que de nombreuses autres) pour postuler que le monde ARN était un stade intermédiaire de l’évolution biotique. Il propose qu’une forme primitive de métabolisme énergétique soit apparue dans les cheminées hydrothermales alcalines. Les précurseurs de l’ARN ont capté cette énergie et ont entamé le processus d’évolution darwinienne qui a abouti à la vie telle que nous la connaissons aujourd’hui. J’ai écrit un peu plus sur ce sujet ici : Réponse de Drew Smith à la question « Quelle hypothèse présente le plus de preuves de l’origine de la vie ? Le métabolisme ou l’auto-réplication de l’ARN ?
Le monde de l’ARN n’était probablement pas à l’origine de la vie. Mais il a presque certainement existé, et a été une étape critique dans le saut de l’évolution darwinienne et donc l’apparition de formes de vie complexes. Il est possible que la vie ait pu évoluer sans l’existence de molécules autocodantes et autoreproductrices, mais elle n’aurait peut-être pas progressé aussi vite ou aussi loin, et aurait même pu échouer complètement.
Notes de bas de page
ARN auto-épicant : auto-excision et autocyclisation de la séquence intervenante de l’ARN ribosomal de Tetrahymena.
Biologie structurale. Le ribosome est un ribozyme.
Le métabolisme moderne comme palimpseste du monde de l’ARN.
Ce livre de biologie m’a soufflé
Cette question est apparue initialement sur Quora – l’endroit pour acquérir et partager des connaissances, permettant aux gens d’apprendre des autres et de mieux comprendre le monde. Vous pouvez suivre Quora sur Twitter, Facebook et Google+. Autres questions:
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