La vie sur Terre aurait-elle émergé deux fois ? Une étude bouleverse le scénario des origines

William Martin, auteur principal de l’étude, résume cette distinction ainsi : « Nous observons une origine du code génétique, mais deux origines de la vie » .

LUCA n’aurait pas été pleinement autonome

Les représentations classiques placent LUCA à la base d’un arbre unique de la vie. La nouvelle analyse dessine plutôt un point de départ intermédiaire.

L’équipe a comparé des génomes issus des principaux groupes de bactéries et d’archées afin de retracer l’évolution des enzymes qui alimentent le métabolisme fondamental. Ces réactions permettent notamment de fabriquer des acides aminés, des bases de l’ARN et des cofacteurs à partir de molécules simples comme l’hydrogène, le dioxyde de carbone, l’ammoniac et le phosphate .

Les chercheurs estiment que LUCA ne possédait les enzymes nécessaires qu’à environ la moitié des quelque 420 réactions métaboliques étudiées. Pour les autres, la catalyse aurait été assurée non par des protéines, mais par des métaux naturellement présents dans les sources hydrothermales : notamment le fer, le nickel et le cobalt .

Autrement dit, LUCA aurait dépendu de la géochimie de son milieu pour faire fonctionner une partie essentielle de son métabolisme. Il ne s’agissait donc pas encore d’une cellule capable de vivre de manière indépendante.

« La surprise est que les enzymes qui catalysent ces réactions ne sont pas conservées de part et d’autre de la séparation évolutive entre les bactéries et les archées », a expliqué William Martin à Scientific American .

Quatre étapes entre chimie et biologie

Les chercheurs proposent une évolution de la catalyse en quatre phases :

1. Des réactions catalysées uniquement par des métaux. Au tout début, des métaux inorganiques auraient favorisé des réactions métaboliques simples.
2. Une phase hybride, associée à LUCA. L’ancêtre commun aurait possédé quelques enzymes primitives, tout en restant dépendant des métaux de son environnement pour de nombreuses réactions essentielles.
3. La divergence des lignées. Les ancêtres des bactéries et des archées auraient commencé à évoluer séparément, chacun héritant d’une partie de l’équipement enzymatique de LUCA.
4. L’évolution indépendante de nouvelles enzymes. Chaque lignée aurait développé ses propres enzymes, de structure différente, pour remplacer les catalyseurs métalliques manquants.

C’est cette dernière étape qui constitue l’élément central de l’argument. Si les bactéries et les archées utilisent des enzymes différentes pour accomplir des réactions comparables, cela pourrait indiquer qu’elles ont résolu séparément les mêmes problèmes métaboliques après leur séparation évolutive .

Comment produire de l’énergie avant l’ATP ?

Les cellules modernes utilisent l’ATP, ou adénosine triphosphate, comme principale monnaie énergétique. Mais cette molécule complexe est produite par des enzymes : elle ne pouvait donc pas constituer le moteur initial du métabolisme avant l’apparition de systèmes enzymatiques élaborés.

L’étude identifie un candidat possible : le phosphite, une forme du phosphore susceptible d’être présente dans les environnements hydrothermaux. En réagissant avec des composés organiques sous l’action catalytique du palladium, un métal naturellement présent dans certains milieux, il pourrait déclencher dans l’eau des réactions de phosphorylation utiles au métabolisme .

Ce mécanisme offrirait une passerelle plausible entre la géochimie — des réactions produites par le milieu minéral — et la biochimie des premières cellules. Il aurait pu fournir de l’énergie avant l’apparition de l’ATP et des enzymes modernes. À ce stade, il s’agit toutefois d’un modèle chimique plausible, et non d’une voie ancienne démontrée expérimentalement .

Un arbre de la vie qui ressemble davantage à un buisson

Dans le modèle traditionnel, LUCA se trouve au pied d’un tronc unique donnant naissance aux différentes branches du vivant. Les résultats de l’étude invitent à distinguer deux événements :

• Le code génétique aurait une origine commune. Toutes les formes de vie partageraient l’héritage génétique issu de LUCA, notamment les mécanismes fondamentaux liés à l’ADN, à l’ARN et à la fabrication des protéines.
• La vie autonome aurait deux origines. Le passage d’une chimie non vivante à des cellules capables de se maintenir indépendamment se serait produit séparément dans les lignées bactérienne et archéenne .

L’image la plus juste ne serait donc peut-être plus celle d’un arbre à tronc unique, mais celle d’un buisson : une base chimique et génétique partagée, puis deux lignées qui auraient chacune trouvé leur propre chemin vers l’autonomie.

Les auteurs formulent leur conclusion sans ambiguïté : les lignées bactérienne et archéenne seraient passées indépendamment à un état libre. Leur étude défend ainsi l’idée d’une origine unique du code génétique, mais de deux origines de la vie au sens de cellules autonomes .

Une conséquence pour la recherche de vie ailleurs

Si le passage de la chimie à la cellule autonome peut se produire plusieurs fois dans un même environnement planétaire, l’origine de la vie pourrait être plus accessible qu’on ne le pensait. Une autre possibilité est qu’elle dépende de conditions très particulières, comme la chimie riche en métaux des sources hydrothermales .

Dans les deux cas, le résultat intéresse directement l’astrobiologie. Il suggère que les chercheurs devront peut-être rechercher non pas une unique « recette » de la vie, mais plusieurs trajectoires chimiques capables de mener à l’autonomie.

Des réserves importantes

Cette interprétation reste à confirmer. L’analyse repose largement sur des données génomiques bactériennes, tandis que les génomes archéens sont moins abondamment échantillonnés. Ce déséquilibre pourrait influencer les conclusions .

Par ailleurs, le rôle du phosphite et du palladium demeure une hypothèse chimique cohérente, mais aucune expérience n’a encore reproduit l’ensemble du passage entre des réactions catalysées par des métaux et un métabolisme piloté par des enzymes dans un système synthétique .

L’étude ne prouve donc pas que la vie complexe ou les cellules modernes seraient apparues deux fois. Elle propose une distinction plus précise : un patrimoine génétique commun pourrait provenir de LUCA, tandis que les bactéries et les archées auraient acquis séparément l’autonomie nécessaire à la vie cellulaire. Cette vision rend les origines du vivant moins linéaires, plus contingentes — et peut-être encore plus étonnantes.