L’Origine Naturelle du Vivant
par JPCiron
vendredi 27 janvier 2023
Cela fait un demi-siècle que l'hypothèse de l'origine hydrothermale du vivant tient la corde.
Les apports successifs consolident même cette approche.
J'ai 'élu' cette infirmière comme 'specimen' d'être Vivant Complexe .(pluricellulaire, sexué, chordé, à sang chaud, symbiotique, bipède, social, outillé ) L'image est l'oeuvre de la photographe Léni Whitford , extraite de son « Hommage aux Soignants. »
Le thème de l'origine du Vivant est resté un quasi-monopole du mythologique, du religieux et du philosophique, depuis des millénaires. Le scientifique est un nouvel intervenant significatif depuis à peine plus d'un demi-siècle.
On parle du Vivant, mais, au fait, qu’est la vie ? Il y a plein de définitions.
Celle-ci, simple et technique, me conviendrait comme hypothèse :
« La vie, c’est la capacité qu’ont des structures physico-chimiques originales à se multiplier, seules ou en interactions. » Il y a moult manières de se multiplier : division, bouturage, marcottage, reproduction sexuée, parthénogénèse, … que sais-je ? Cela couvre il me semble, chacun à sa manière, la multiplication des bactéries, des virus, des plantes à fleurs ou non, des algues et lichens, des champignons, des méduses, des mollusques, des poissons, oiseaux, reptiles et mammifères, des insectes et crustacés, etc etc. On pourrait éventuellement pousser la logique un peu plus loin en considérant qu'une structure complexe composite (essaim, biotope, etc...) est un être vivant, puisque l'on accepte bien que le lichen ou l'homme sont des êtres à part entière : des êtres pourtant composites-symbiotiques.
C’est parce que les ‘conditions préalables’ ont été initialement réunies que le hasard a pu associer des « briques » physico-chimiques pour donner les premières formes du vivant. Ces interactions physico-chimiques peuvent apparaître un peu partout dans l’univers, et il est probable que les comètes/astéroïdes ont introduit leurs « briques » en tombant sur Terre, en complément de celles apparues sur Terre.
Chez nous, la chimie du Carbone semble dominer le vivant. Mais on peut imaginer que d'autres formes de Chimie(s) puissent aussi produire du vivant, selon les environnements.
Ensuite, la multiplication « avec modifications » aléatoires, comme disait Darwin, a pu -ou non- favoriser certaines formes ce vie, selon leur biotope et selon les concurrents/prédateurs présents au moment de l’apparition des ‘modifications’.
Si nous sommes là à en parler, c’est que les conditions ont été jusqu’ici favorables. Sinon, nous ne serions plus là pour nous poser la question. Tant d'autres espèces dominantes dans leur 'spécialité' ont disparu !
Une espèce ‘dominante’ ne signifie pas qu’elle est ‘supérieure’. En outre, il n’y a pas de « progrès » dans l’évolution : aucune n’est ‘supérieure’ ou ‘inférieure’ à une autre.
Des formes de vie ‘avec modifications’ présentant des caractéristiques, à un moment donné, que nous qualifierions anthropocentriquement de ‘supérieures’ ont sûrement été éliminées pour des raisons liées à l’environnement ou à l’histoire.
L'approche scientifique est celle du doute, qui contraste avec le dogme. Dans son livre "L'origine de la vie" (édition 1994), Robert Shapiro (New York Univ., spécialiste de recherches sur l'ADN) fait le point sur les confrontations entre les différentes hypothèses des scientifiques, intervenues depuis les années '50.
Les différentes hypothèses passées en revue dans son livre sont toujours d'actualité aujourd'hui, 30 ans plus tard ! Ce sont principalement : le créationnisme (qui n'est pas vraiment scientifique... :-), l'origine extra-terrestre (qui ne fait que déplacer le problème un peu plus loin), les gouttelettes dans les nuages (comme pré-cellules), la boue, la géothermie de surface, les sources chaudes sous-marines.
Vers la fin de son livre, Shapiro constate que, la plupart du temps, les gens pensent que « l'organisation que l'on trouve aujourd'hui dans la vie aurait été introduite "d'en-haut" par l'action d'un être surnaturel encore mieux organisé, plutôt que "d'en-bas'' à partir d'éléments simples.
Le sentiment de Shapiro est que « ...la vie s'est organisée d'elle-même, à partir d'un état de chaos préexistant ;... » . Et il explicite ses vues : « Les premiers systèmes auto-reproductibles n'ont pas nécessairement été organisés en cellules ; ils peuvent parfaitement avoir assuré leur cohésion par des moyens beaucoup plus simples. Des êtres de ce type, bien que beaucoup moins complexes que les bactéries actuelles, sont cependant bien plus organisées que les mixtures de substances chimiques simples, dont ils ont probablement émergé.
Nous ne comprenons pas comment ce pas a été franchi, et c'est là le problème le plus essentiel que nous avons encore à résoudre pour élucider l'origine de la vie. »
Dans sa conclusion, Shapiro précise qu'il pencherait pour une origine dans les sites géothermiques de surface, du genre Yellowstone... mais, quelques pages plus loin, il parle aussi des "sources chaudes sous-marines"...
Source : exposé PdF de Mike Lane (anglais) :
" The Origin of Life in Alkaline Hydrothermal Vents " Mike Lane
https://www.researchgate.net/publication/292978084_The_Origin_of_Life_in_Alkaline_Hydrothermal_Vents
https://complexityexplorer.s3.amazonaws.com/supplemental_materials/4.2+Protocells/ast.2015.1406(1).pdf
D'autres solides précurseurs apparaissent dans les années 2010.
Un intéressant Article de William F. Martin intitulé « Early evolution without a tree of life » (2011) défriche le chemin :
« La vie est une réaction chimique. Trois transitions majeures dans l’évolution précoce sont considérées sans recours à un arbre de vie. L’origine des procaryotes nécessitait un approvisionnement régulier en énergie et en électrons, probablement sous forme d’hydrogène moléculaire issu de la serpentinisation. L’évolution du génome microbien n’est pas un processus du type ''Arbre de Vie'' en raison du transfert de gènes latéraux et des origines endosymbiotiques des organelles. L’absence de véritables intermédiaires dans la transition procaryote-eucaryote a une cause bioénergétique » (Ref. : Martin, W.F. Early evolution without a tree of life. Biol Direct 6, 36 (2011). https://doi.org/10.1186/1745-6150-6-36 )
Serpentinisation : https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/serpentinisation-oceanique-vie-primitive.xml
L'hypothèse géothermale me semble fort intéressante car elle ne fait pas intervenir des ''événements ponctuels'' tels météore, foudre, etc. Par contre, elle s'appuie uniquement sur des éléments physico-chimiques qui ont existé de manière permanente sur de très longues périodes : les cheminées géothermales marines.
Cela m'a l'air d'être d'une très bonne piste pour décrire les mécanismes qui ont permis l'origine de la vie, de l'apparition des cellules, et du processus de réplication (dont les formes initiales auraient précédé la cellule...). Le tout ayant très probablement initié en mer, puisque la terre n'a été que dans un second temps colonisée par le vivant.
Ainsi, les chercheurs sur ce segment considèrent que certaines sources hydrothermales particulières (dites ''fumeurs blancs'') de l'Hadéen (antique période géologique) sont de bonnes candidates pour l'apparition de la vie.
Source hydrothermale : https://fr.wikipedia.org/wiki/Mont_hydrothermal
Ainsi, durant l'Hadéen, la synthèse de tous les éléments principaux constitutifs des êtres vivants (protéines, acides nucléiques, membranes cellulaires, lipides,etc...) pourrait avoir eu lieu spontanément, en accord avec les lois de la thermodynamique.
Le biochimiste Mike Lane propose un exposé complet (anglais) :
« Alkaline hydrothermal Vent origin of life »
Exposé technique illustré :
Exposé de présentation générale :
L'approche de Nick Lane est aussi cohérente avec le fait qu’existent différentes formes de vie : les formes complexes (eucaryotes) et celles restées simples (procaryotes = archées et bactéries) dû peut-être au mode de transfert des gènes "en réseau" de ces derniers (et non sous forme "d'arbre de vie" comme pour les eucaryotes).
Résumé de l'analyse de Nick Lane :
- A l'époque, les océans n'étaient pas encore oxygénés. De ce fait, le fer ne précipitait pas, ce qui lui permettait d'intervenir dans la formation de membranes microporeuses.
- L'augmentation exponentielle des concentrations locales des éléments constitutifs du RNA/DNA a été permise précisément par ces membranes.
- Concentrés, ces éléments font une polymérisation spontanée en éléments + complexes/lourds.
- les bouts de RNA se répliquent spontanément.
« ....In the presence of a polymerase enzyme, around 1000 cycles of replication take place in an experimental vent system in a single day (Mast and Braun, 2010). »
« Equally important, the honeycomb cells in alkaline vents provide an ideal setting for the beginnings of natural selection (Koonin andMartin, 2006)...... »
- la membrane met les bouts de RNA à l'abri de la réplication de RNA "parasite" venu d'à côté.
- Un tableau comparatif de ce qui est explicable par les différentes théories pour l'apparition de la vie mettrait clairement l'avantage à la piste hydrothermale.
« Les systèmes alcalins de ventilation hydrothermale doivent être considérés non seulement comme le cadre le plus prometteur pour l’origine de la vie, mais aussi comme le seul modèle qui fait ressembler l’émergence de la vie à un résultat probable et déterministe de la géologie, de la géochimie et de la thermodynamique »
Je cite des auteurs dont les productions sont accessibles au commun des mortels. Mais on peut aussi trouver plein d'informations techniques pointues :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Origine_de_la_vie
https://www.nationalgeographic.fr/sciences/nouvelle-theorie-sur-les-origines-de-la-vie-sur-terre
Voir aussi l'exposé PdF de Mike Lane (anglais) :
The Origin of Life in Alkaline Hydrothermal Vents - Mike Lane
https://www.researchgate.net/publication/292978084_The_Origin_of_Life_in_Alkaline_Hydrothermal_Vents
https://complexityexplorer.s3.amazonaws.com/supplemental_materials/4.2+Protocells/ast.2015.1406(1).pdf
Répartition des zones actuelles de sources hydrothermales
https://fr.wikipedia.org/wiki/Mont_hydrothermal
Tant que nous étions ignorants, les explications surnaturelles (pour la Vie et pour le reste) étaient satisfaisantes, au moins comme 'cache-misère'. A présent que nous sommes moins ignorants, nous pouvons nous permettre d'être moins crédules, et accepter d'entrevoir des hypothèses formant fenêtre sur un autre monde.
Cela nous met cependant dans une situation inconfortable, car, depuis des millénaires, le surnaturel avait modelé notre manière de voir et de comprendre le monde. Il habite nos évidences. Il a aussi laissé son empreinte dans nos structures & activités sociales.
Nous devons faire progressivement face à un monde réel nouveau, mais finalement assez simple à expliquer au commun des mortels, et potentiellement plus rassurant/ terre-à-terre. C'est comme si nous redécouvrions notre monde.
Une 'promesse' de monde nouveau qui est sans doute plus porteuse de plus de pratique de l'Humilité et de plus de pratique du Respect des autres formes de vie.
Une perspective pour nous novatrice et exaltante !
JPCiron
P.S. : Tout être vivant naît et meurt... c'est notre destin à tous. Et tout le vivant de notre petite planète bleue connaîtra le même sort, dans le temps long.
Coloniser Mars ? Vain ! Toutes les planètes de notre système solaire finiront calcinées... sans qu'aucune issue de secours n'apparaisse :
Article « L’inéluctable extinction du Vivant sur Terre »
https://www.agoravox.fr/culture-loisirs/etonnant/article/l-ineluctable-extinction-du-vivant-208703