Comment vaincre le monstre de Spiegelman – Technoguide

Les systèmes simples peuvent se reproduire plus rapidement que les systèmes complexes. Alors, comment la complexité de la vie peut-elle découler de simples débuts chimiques? En partant d’un simple système de fibres auto-réplicantes, les chimistes de l’Université de Groningen ont découvert qu’en introduisant une molécule qui attaque les réplicateurs, les structures les plus complexes présentent un avantage. Ce système montre la voie à suivre pour élucider comment la vie peut provenir de la matière sans vie. Les résultats ont été publiés le 10 mars dans la revue Angewandte Chemie.

Le monstre de Spiegelman, du nom du biologiste moléculaire américain Sol Spiegelman, qui a décrit il y a 55 ans la tendance des réplicateurs à devenir plus petits lorsqu’ils étaient autorisés à évoluer, a gardé la voie pour répondre à la question de l’origine de la vie. “La complexité est un inconvénient lors de la réplication, alors comment la complexité de la vie a-t-elle évolué?” a demandé Sijbren Otto, professeur de chimie des systèmes à l’Université de Groningen. Il a précédemment développé un système d’auto-réplication dans lequel l’auto-réplication produit des fibres à partir de blocs de construction simples et, maintenant, il a trouvé un moyen de battre le monstre.

Mort

«Pour y parvenir, nous avons introduit la mort dans notre système», explique Otto. Ses fibres sont constituées d’anneaux empilés qui sont auto-assemblés à partir de blocs de construction uniques. Le nombre de blocs de construction dans un anneau peut varier, mais les piles contiennent toujours des anneaux de la même taille. Otto et son équipe ont peaufiné le système de telle manière que des anneaux de deux tailles différentes ont été créés, contenant trois ou six blocs de construction.

Dans des circonstances normales, les fibres constituées de petits anneaux dépasseront les fibres avec des anneaux plus grands. «Cependant, lorsque nous avons ajouté un composé qui brise les anneaux à l’intérieur des fibres, nous avons constaté que les plus gros anneaux étaient plus résistants. Cela signifie que les fibres les plus complexes domineront, malgré la réplication plus rapide des petits anneaux. Les fibres fabriquées à partir de petits anneaux sont plus facilement «tuées». ‘

Expériences

Otto reconnaît que la différence de complexité entre les deux types de fibres est faible. «Nous avons constaté que les fibres des anneaux plus grands étaient de meilleurs catalyseurs pour la réaction rétro-aldolique de référence que les fibres plus simples fabriquées à partir d’anneaux avec trois éléments constitutifs. Mais là encore, cette réaction ne profite pas aux fibres. Cependant, la complexité supplémentaire protège les fibres de la destruction, probablement en protégeant les liaisons soufre-soufre qui relient les éléments constitutifs en anneaux.

«Dans l’ensemble, nous avons maintenant montré qu’il est possible de vaincre le monstre de Spiegelman», déclare Otto. «Nous l’avons fait d’une manière particulière, en introduisant la destruction chimique, mais il peut y avoir d’autres voies. Pour nous, la prochaine étape consiste à déterminer la complexité que nous pouvons créer de cette manière. Son équipe travaille actuellement sur un moyen d’automatiser la réaction, qui dépend d’un équilibre délicat entre les processus de réplication et de destruction. «Pour le moment, il a besoin d’une surveillance constante et cela limite le temps que nous pouvons l’exécuter.

Variantes

Le nouveau système est le premier du genre et ouvre la voie à une évolution chimique plus complexe. «Pour parvenir à une véritable évolution darwinienne qui mène à de nouvelles choses, nous aurons besoin de systèmes plus complexes comportant plus d’un élément constitutif», déclare Otto. L’astuce sera de concevoir un système qui permet la bonne quantité de variation. «Lorsque vous avez une variation illimitée, le système n’ira nulle part, il ne produira que de petites quantités de toutes sortes de variantes. En revanche, s’il y a très peu de variation, rien de vraiment nouveau n’apparaîtra.

Les résultats présentés dans le dernier article montrent qu’à partir de simples précurseurs, la complexité peut augmenter au cours de l’évolution. «Cela signifie que nous pouvons maintenant voir une voie à suivre. Mais le voyage pour produire une vie artificielle grâce à l’évolution chimique est encore long », dit Otto. Cependant, il a battu le monstre qui gardait la route vers sa destination.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Groningen. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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