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From RNA-peptide coevolution to cellular life at heated air bubbles

Description du projet

Étude de l’évolution darwinienne de l’ARN et des peptides

L’origine de la vie sur Terre reste un grand mystère. Récemment, on a découvert que les bulles d’air exposées à la chaleur favorisent l’évolution moléculaire, en facilitant la coopération des acides aminés, des nucléosides et des lipides. Cet environnement favorise l’oligomérisation de l’ARN et la formation de ribozymes. Les lipides créent des vésicules qui encapsulent l’ARN, tandis que les acides aminés forment des peptides, ce qui conduit à des hybrides ARN-peptides et à une prototraduction précoce. Le projet BubbleLife, financé par le CER, étudiera l’évolution darwinienne de l’ARN et des peptides dans un environnement contrôlé avec un nombre limité de molécules de départ. Le projet mènera des expériences ciblées qui relient les acides aminés et les nucléotides à l’émergence de la vie proto-cellulaire, dans le but de créer des «générateurs de proto-cellules» et de soutenir les réplicateurs primitifs à base d’ARN et les systèmes modernes de transcription et de traduction.

Objectif

"The origin of life on Earth is one of humanity's profound mysteries that lacks scientific answers. We aim to answer this fundamental question by performing pioneering experiments starting from the Darwinian evolution of RNA and peptides to the emergence of cellular life, all in a single environment with only a small selection of starting molecules. We are an interdisciplinary team with diverse backgrounds in chemistry, physics, and biochemistry, and we have a proven track record of strong interdisciplinary collaborations.

Preliminary experiments have revealed the remarkable potential of heat-exposed air bubbles for molecular evolution. BubbleLife connects long evolutionary timescales through targeted experiments, bridging from amino acids and nucleotides to the emergence of protocellular life in one unified environment. Our experimental studies indicate a chemical cooperation of amino acids, nucleoside monophosphates and lipids, driving their Darwinian co-evolution towards modern biochemistry. The non-equilibrium at heated air bubbles promotes RNA oligomerization and template-directed ligation, fostering the emergence of autocatalytic replication networks, including the first RNA catalysts (ribozymes). Co-accumulating lipids form membrane vesicles at heated air-water interfaces that autonomously encapsulate RNA. Driven by prebiotic phosphorylation, amino acids polymerize into peptides in the same alkaline environment. Subsequently, they form RNA-peptide hybrids, revealing intriguing modes of early proto-translation. By combining our unique expertises in a synergistic manner, our work will ultimately culminate in ""protocell generators"" that feed and encapsulate not only primitive RNA-based replicators, but also modern transcription-translation-based systems.

BubbleLife will reshape our understanding of the origin of life on Earth and potentially elsewhere in the universe.
"

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-SyG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

TECHNISCHE UNIVERSITAT DORTMUND
Contribution nette de l'UE
€ 2 980 132,50
Adresse
AUGUST SCHMIDT STRASSE 4
44227 Dortmund
Allemagne
Région
Nordrhein-Westfalen Arnsberg Dortmund, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 980 132,50

Bénéficiaires (2)