Origine de LUCA (ancêtre commun universel à tous les êtres vivants) : l'évolution est-elle apparue avec les gènes ou avec le métabolisme ?

Introduction
La phylogénie permet de relier les êtres vivants via des ancêtres communs hypothétiques en mettant en évidence des bifurcations. Ceci implique que chacune d’elles est issue d’une autre plus ancienne. En appliquant ces principes et en considérant l’ensemble du monde du vivant, on aboutit inévitablement à un ancêtre commun universel, d’où le concept de LUCA (Last Universal Common Ancestor). Cette entité théorique doit présenter des caractéristiques biologiques communes avec les Archées, les Bactéries et les Eucaryotes (code génétique universel, membrane plasmique, machinerie de traduction,…).

Cependant, la question de l’émergence de LUCA ne relève pas de la phylogénie, car il est à la base de l'arbre du vivant. Les processus évolutifs mis en jeu dans l’émergence de LUCA ne s’appliquent pas à des êtres vivants mais à des entités chimiques. Ainsi, la période pré-LUCA doit intégrer des notions de biologie, de physique, de chimie et de mathématiques pour comprendre le passage d’un monde pré-biotique à un monde biotique (ce qui revient à comprendre comment la vie est apparue à partir du non vivant). Chacun de ces champs disciplinaires permet d’étudier une face du problème. C’est précisément à l’interface entre ces disciplines que se place la controverse.

Questions
Depuis les années 1950, de nombreux scénarios ont été proposés. Les principales questions qui se posent sont les suivantes : Qu’est ce qui est arrivé en premier ? Sont-ce les gènes ou bien le métabolisme ? Avec lequel d’entre eux l’évolution s’est-elle mise en place ? En effet, les théories proposées se regroupent dans deux grands ensembles : les théories « gene-first » qui considèrent que l’évolution aurait émergé à partir de biopolymères (longues chaines d'atomes avec des motifs répétés comme les ARN ou les peptides) auto-réplicatifs (qui se multiplient tout seuls) ; et les théories « metabolism-first » qui considèrent que ces polymères n'auraient pas pu apparaître sans évolution préalable de systèmes métaboliques, c'est à dire sans les réactions chimiques qui se déroulent dans les êtres vivants.