Bien qu’il existe un très grand nombre de formes de vies peuplant la Terre, la base de la biologie reste l’ADN. Et, à l’heure actuelle, nous n’avons tout simplement aucune idée de ce à quoi pourrait ressembler la vie avec une autre signature biologique que celle que nous connaissons sur notre planète. Mais à présent, des scientifiques s’attaquent à ce domaine pour repousser les limites de ce que la vie pourrait être ailleurs dans l’univers.
Une recherche financée par la NASA et dirigée par la Foundation for Applied Molecular Evolution, aux États-Unis, a conduit à la création d’un tout nouveau type de double hélice de l’ADN, à quatre bases de nucléotides supplémentaires. Ce dernier s’appelle l’ADN hachimoji (du mot japonais « huit lettres ») et comprend deux nouvelles paires à ajouter aux couplages existants : soit l’adénine (A) avec la thymine (T), et la guanine (G) avec la cytosine (C). Ce travail, visant à développer la recette génétique de la nature, peut sembler un peu familier. En effet, ces mêmes scientifiques ont déjà réussi à insérer deux nouvelles lettres en 2011. Puis en 2018, ils ont réussi à créer une autre version de l’alphabet étendu, comportant également six lettres, pour fonctionner à l’intérieur d’un organisme vivant.
À présent, les chercheurs souhaitent développer encore plus de nucléotides dit non standard. « En analysant avec soin les rôles des formes, des tailles et des structures dans l’ADN hachimoji, ce travail permet de mieux comprendre les types de molécules susceptibles de stocker des informations dans la vie extraterrestre sur des mondes extraterrestres », explique le chimiste Steven Benner.
Nous en savons déjà beaucoup sur la stabilité et les fonctions de l’ADN dit naturel dans diverses conditions environnementales, et nous déconstruisons peu à peu des scénarios possibles décrivant son évolution, passant d’une simple matière organique à une chimie vivante. Toutefois, selon les chercheurs, afin de bien comprendre comment un système génétique pourrait évoluer, il est absolument vital de tester les limites de cette chimie sous-jacente.
C’est exactement ce que souhaitent faire les chercheurs grâce à l’ADN hachimoji. Les nouveaux codes, P, B, Z et S, sont basés sur le même type de molécules azotées que celui des molécules existantes, classées en tant que purines et pyrimidines. De même, ils se lient avec des liaisons hydrogène pour former leurs propres paires de bases, soit la liaison S avec B et P avec Z. C’est là que les similitudes s’estompent : ces nouvelles « lettres » introduisent des dizaines de nouveaux paramètres chimiques dans la structure en double hélice, qui peuvent potentiellement affecter la manière dont elles se tordent et fonctionnent ensemble.
En concevant des modèles qui prédisent la stabilité de la molécule et en observant ensuite les structures réelles constituées de cet ADN « étranger », les chercheurs sont mieux équipés pour découvrir ce qui est vraiment important en ce qui concerne les principes fondamentaux d’un modèle génétique. Les chercheurs ont construit des centaines d’hélices hachimoji composées de différentes configurations de bases naturelles et synthétiques, puis les ont soumises à diverses conditions pour vérifier leur résistance. Bien qu’il y ait quelques différences mineures dans le comportement des nouvelles lettres, il n’y avait aucune raison de croire que l’ADN hachimoji ne fonctionnerait pas bien en tant que modèle de support d’informations capable de muter et d’évoluer.
Grâce à cette conception, l’équipe a non seulement démontré que leurs lettres synthétiques pouvaient contribuer à de nouveaux codes sans se désintégrer rapidement, mais de plus, ces séquences ont également été traduites en versions d’ARN synthétique.
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Dans tous les cas, un nouveau format d’ADN comme celui-ci est un grand pas en avant dans la détermination de ce à quoi la chimie vivante pourrait ressembler ou non, dans d’autres endroits de l’univers.
« La détection de la vie est un objectif de plus en plus important dans le cadre des missions de la NASA, et ce nouveau travail nous aidera à développer des instruments et des expériences efficaces, qui élargiront la portée de ce que nous recherchons », a déclaré Lori Glaze, directrice intérimaire de la Division des sciences planétaires de la NASA.
Bien entendu, la conception de nouvelles bases pouvant fonctionner aux côtés de notre propre ADN a également des applications plus proches de chez nous, et non seulement dans des missions spatiales visant à découvrir de la vie extraterrestre. En effet, non seulement comme moyen de reprogrammer la vie avec une base de code différente, mais également dans nos efforts pour construire de nouveaux types de nanostructures par exemple.
