Une équipe de chercheurs dirigée par l’Université du Wisconsin-Madison a procédé à l’ingénierie inverse d’une enzyme primordiale de fixation de l’azote, révélant ainsi comment la vie prospérait avant que l’oxygène ne remodèle la planète et établissant un marqueur chimique fiable pour détecter la vie au-delà de la Terre.
Le professeur Betül Kaçar de l’Université du Wisconsin-Madison et ses collègues se sont concentrés sur une enzyme appelée nitrogénase, essentielle au processus qui convertit l’azote atmosphérique en une forme utilisable par les organismes vivants.
« Nous avons choisi une enzyme qui a vraiment donné le ton à la vie sur cette planète, puis nous avons interrogé son histoire », a déclaré le professeur Kaçar.
« Sans nitrogénase, il n’y aurait pas de vie telle que nous la connaissons. »
Historiquement, les scientifiques se sont appuyés sur les preuves trouvées dans les archives géologiques pour mieux comprendre la vie passée sur Terre.
Des échantillons de fossiles et de roches aussi importants sont rares et nécessitent souvent un peu de chance pour les trouver.
Le professeur Kaçar et ses collègues voient la biologie synthétique comme un moyen d’augmenter ce travail important, en comblant les lacunes en créant des reconstructions tangibles d’enzymes anciennes, en les insérant dans des microbes et en les étudiant dans un laboratoire moderne.
« Il y a trois milliards d’années, la Terre était très différente de celle que nous voyons aujourd’hui », a déclaré le doctorat de l’Université du Wisconsin-Madison. la candidate Holly Rucker.
« Avant le grand événement d’oxydation, l’atmosphère contenait davantage de dioxyde de carbone et de méthane, et la vie était principalement composée de microbes anaérobies. »
« Être capable de comprendre comment ces microbes ont accédé à un nutriment aussi vital que l’azote offre une image plus précise de la façon dont la vie a persisté et évolué dans la période précédant laquelle les organismes dépendants de l’oxygène ont commencé à remodeler la planète. »
« Bien qu’il n’existe pas d’enzymes fossilisées que nous puissions étudier, ces enzymes peuvent laisser derrière elles des signatures reconnaissables sous forme d’isotopes, que nous pouvons mesurer dans des échantillons de roche. »
« Mais une grande partie de ce travail reposait sur l’hypothèse que les enzymes anciennes produisaient les mêmes signatures isotopiques que les versions modernes. »
« Il s’avère que oui, au moins pour la nitrogénase. Les signatures que nous voyons dans le passé ancien sont les mêmes que celles que nous voyons aujourd’hui, ce qui nous en dit également plus sur l’enzyme elle-même. »
Les auteurs ont découvert que même si les anciennes enzymes nitrogénases avaient des séquences d’ADN différentes de celles des versions modernes, le mécanisme qui contrôle la signature isotopique préservée dans les archives rocheuses est resté le même.
« En tant qu’astrobiologistes, nous comptons sur la compréhension de notre planète pour comprendre la vie dans l’Univers », a déclaré le professeur Kaçar.
« La recherche de la vie commence ici, chez nous, et notre maison a 4 milliards d’années. »
« Nous devons donc comprendre notre propre passé. Nous devons comprendre la vie qui nous attend, si nous voulons comprendre la vie qui nous attend et la vie ailleurs. »
Les résultats ont été publiés en ligne aujourd’hui dans la revue Nature Communications.
