Toute cellule vivante sur Terre descend d’une unique population d’ancêtres. Les biologistes l’appellent LUCA, le dernier ancêtre commun universel, et la nouvelle question à son sujet n’est plus de savoir s’il a existé, mais à quel point il était complet. Une équipe dirigée par des chercheurs de l’université Heinrich-Heine de Düsseldorf soutient que LUCA possédait un code génétique et un ribosome fonctionnels, mais un métabolisme à moitié construit, et que les deux grandes branches du vivant, bactéries et archées, ont achevé le travail séparément. L’étude, publiée le 5 août dans Science Advances, est en libre accès.
Cette affirmation repose sur une reconstruction minutieuse du noyau métabolique commun à toutes les cellules. Les chercheurs ont cartographié les réactions qui composent la biosynthèse centrale, portée par rapport à des travaux antérieurs à une liste de 424 réactions, et se sont demandé quelles familles d’enzymes étaient présentes chez LUCA et lesquelles sont apparues plus tard. À partir de 953 génomes procaryotes séquencés, dont 552 bactériens et 401 archéens, ils ont regroupé les enzymes similaires selon leur séquence et leur structure, puis retracé la répartition de chaque groupe dans les deux domaines du vivant. Une famille d’enzymes était attribuée à LUCA si elle était conservée dans une majorité de génomes couvrant au moins quatre grands groupes taxonomiques, chez les bactéries comme chez les archées. Le test statistique de la séparation bactéries-archées a renvoyé une valeur p de 0,002.
Leur réponse : 166 familles d’enzymes, soit environ 46 % des réactions qu’ils ont pu cartographier, remontent à LUCA. 89 autres sont apparues sur la lignée menant aux bactéries modernes et 38 sur celle menant aux archées, 37 étant trop peu répandues pour être attribuées. Le ribosome raconte la même histoire sous un autre angle. Le ribosome de LUCA, cette usine à protéines présente dans tout le vivant, est reconstitué avec 33 protéines ; la lignée archéenne en a ajouté 29 et la lignée bactérienne 21. Dans cinq cas, dont l’alanine déshydrogénase et la riboflavine synthase, les deux lignées semblent avoir inventé indépendamment des enzymes sans lien structurel qui catalysent la même réaction. Le tableau est celui d’un ancêtre doté de la machinerie de l’hérédité, mais dont la biochimie, encore en construction, a été achevée séparément dans les deux domaines.
Le résumé de l’article formule cette affirmation en termes prudents : le métabolisme enzymatique du dernier ancêtre commun universel était incomplet et a subi un assemblage final indépendant dans les lignées menant aux bactéries et aux archées. L’article ne dit d’ailleurs pas que LUCA n’était pas vivant, et il lui attribue explicitement un ribosome fonctionnel, un code génétique et la traduction. La formule choc qui figurait dans le communiqué de presse, un code génétique, deux origines de la vie, est le cadrage interprétatif de l’auteur principal William Martin, et non une expression qui figure dans l’article lui-même. Savoir si l’achèvement indépendant du métabolisme mérite l’étiquette deux origines fait désormais l’objet d’un débat définitionnel, puisque le code génétique, le ribosome et la traduction remontent tous à une origine unique.
L’étude propose aussi un scénario chimique pour expliquer comment le métabolisme inachevé a pu fonctionner avant l’existence des enzymes. Environ 46 % des réactions métaboliques centrales ont des équivalents géochimiques, et 37 des 361 réactions ont été démontrées expérimentalement dans des conditions proches de celles d’une cheminée hydrothermale, avec de simples catalyseurs métalliques : fer, cobalt, nickel et palladium. La démonstration la plus frappante concerne le phosphate. Le phosphite, un composé du phosphore produit par serpentinisation, la même réaction eau-roche qui alimente la chimie des cheminées, peut céder du phosphate aux molécules biologiques. Dans les expériences, le nickel métallique a converti le phosphite en phosphate et en hydrogène gazeux avec un rendement d’environ 75 % en une nuit à 100 degrés Celsius, et un catalyseur au palladium associé au phosphite a converti l’AMP, la monnaie énergétique, en ADP avec un rendement d’environ 8 % en 72 heures à 50 degrés Celsius. La sérine a été phosphorylée en phosphosérine avec un rendement de 42 % en 18 heures. Le nickel seul, notent les auteurs, remplace environ dix enzymes et dix cofacteurs de la voie de l’acétyl-CoA, cette ancienne voie de fixation du carbone. Le tableau est celui de métaux faisant la chimie d’abord, les enzymes prenant progressivement le relais.
Ce scénario est plausible, mais contesté dans le détail. Betül Kaçar, de l’université du Wisconsin à Madison, qui étudie les débuts de la vie et n’a pas participé aux travaux, a déclaré à Scientific American que l’idée d’un environnement fournissant la catalyse est très plausible, tout en avertissant que le dernier ancêtre commun n’est pas la même chose que l’origine de la vie, et que la façon dont la chimie et la géologie ont passé le relais à la biologie reste inconnue. Des scénarios concurrents d’origine, dont le protométabolisme cyanosulfidique et les sources chaudes, sont cités et contestés dans l’article. Les auteurs reconnaissent aussi des limites : les génomes archéens sont annotés de façon moins complète que les génomes bactériens, ce qui pourrait biaiser les décomptes ; il n’existe aucune preuve géologique directe de l’éon hadéen ; le palladium est rare dans la croûte terrestre ; et les concentrations de phosphite utilisées au laboratoire dépassent celles mesurées aujourd’hui dans les roches serpentinisées.
Ce que l’étude ne fait pas, c’est clore le dossier. Elle reconstruit des réactions individuelles, et non un réseau continu fonctionnant sur les seuls métaux, et les auteurs indiquent que l’expérience décisive, qui consiste à assembler un métabolisme connecté sans enzymes, est en cours. Si elle réussit, l’image des débuts de la vie passerait d’une origine unique à quelque chose de plus étrange : un code, un ribosome, et deux achèvements séparés de la chimie nécessaire pour être une cellule à vie libre.
Traduit par Lydie
Sources :
- Mrnjavac, N., Hoffmann, N.K., Schlikker, M.L. et al. “Intermediate stages in the origin of metabolism at a phosphorylating hydrothermal vent.” Science Advances, August 5, 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aef3128.
- Heinrich Heine University Düsseldorf press release, “Early Evolution of Life: Two Origins of Life,” August 5, 2026.
- Pappas, S. “Life on Earth May Have Emerged Not Once but Twice.” Scientific American, August 7, 2026.
- ScienceDaily, “Evidence for two origins of life on Earth,” August 11, 2026. https://www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260811011134.htm