Publié le 2025-10-05 09:37:00. Des chercheurs de l’Institut de biologie des systèmes intégratifs (I2Sysbio) proposent une nouvelle approche, combinant biologie synthétique et intelligence artificielle, pour retracer l’origine de la vie sur Terre et remonter jusqu’au dernier ancêtre commun universel (LUCA).
Les questions fondamentales sur l’origine de la vie, son apparition et ce qui existait avant elle, traversent l’histoire de la pensée humaine sans réponse définitive. Aujourd’hui, Juli Peretó et Pablo Carbonell, chercheurs à l’I2Sysbio, affirment avoir trouvé une piste prometteuse. Leur stratégie vise à remonter le fil de l’évolution depuis le dernier ancêtre commun universel (LUCA) jusqu’aux prémices de la vie.
Publiée dans la revue Philosophical Transactions, leur recherche s’appuie sur une méthodologie issue de la biologie synthétique, le métabolisme génératif. Cette approche utilise des algorithmes d’intelligence artificielle pour extrapoler les capacités métaboliques de LUCA vers le passé.
La génétique, par l’étude et la comparaison des génomes, offre déjà une forme de voyage dans le temps. Plus deux génomes sont similaires, plus leur dernier ancêtre commun (LAC) est récent. Inversement, une grande divergence génétique suggère un LAC plus ancien. L’accumulation de données génomiques ces dernières décennies a permis d’établir le concept de LUCA (Last Universal Common Ancestor), l’organisme dont descendent tous les êtres vivants actuels, des bactéries aux mammifères.
LUCA, la pierre angulaire de l’origine de la vie
Selon les estimations actuelles, LUCA aurait émergé il y a environ 4,2 milliards d’années. Sachant que la Terre s’est formée il y a quelque 4,6 milliards d’années, cela laisse une fenêtre de 400 millions d’années pour l’origine de la vie.
Un défi majeur dans l’étude de l’évolution primitive réside dans la compréhension de la transition entre la chimie prébiotique, avant l’apparition de la vie sur une Terre très différente de celle d’aujourd’hui, et les métabolismes les plus rudimentaires qui ont finalement permis l’émergence des premiers micro-organismes. Jusqu’à présent, la combinaison d’approches ascendantes (de la chimie vers la biologie) et descendantes (de la diversité métabolique actuelle vers LUCA) n’avait pas permis de combler ce fossé.
Cependant, Pablo Carbonell, chercheur scientifique au CSIC, et Juli Peretó, professeur de biochimie et biologie moléculaire à l’UV, soutiennent qu’il est possible de reconstruire l’évolution des enzymes en remontant l’arbre de vie vers LUCA. Cela permettrait d’identifier les gènes ancestraux que LUCA aurait pu posséder, ainsi que les groupes de réactions biochimiques qu’ils codaient.
Le métabolisme génératif pour remonter à la source
Pour explorer la période séparant l’origine de la vie de LUCA, l’étude fait appel au métabolisme génératif. Ce processus consiste à construire les structures complexes d’un organisme à partir de molécules précurseurs plus simples. Pour les organismes anciens dont aucun fossile n’a été retrouvé, cette méthode agit comme un « détective moléculaire », aidant à reconstituer les modes de vie primitifs.
« Le métabolisme génératif a fait ses preuves et est breveté dans les domaines de la biologie synthétique et de l’ingénierie métabolique », souligne Pablo Carbonell. « La nouveauté réside dans l’application de ces techniques à l’un des grands problèmes en suspens de l’évolution primitive de la vie : comment le métabolisme complexe de LUCA a-t-il émergé », ajoute Juli Peretó.
Les modèles de métabolisme génératif, basés sur un ensemble de règles de réaction, ouvrent ainsi une voie prometteuse pour explorer l’évolution des enzymes (protéines qui catalysent les réactions biologiques) dans un « espace métabolique » élargi. Cet espace englobe non seulement les réactions métaboliques connues aujourd’hui, mais aussi des réactions hypothétiques dans diverses conditions environnementales. « En comprenant cette gamme complète de réactions possibles, nous pouvons formuler des hypothèses plus précises sur les origines de la vie », avancent les chercheurs.
Selon les auteurs, les méthodologies issues du métabolisme génératif suggèrent que les ensembles de réactions métaboliques actuelles pourraient remonter à l’ensemble des réactions prébiotiques qui se sont produites sur la Terre primitive, associées aux débuts de l’évolution biologique.