Tout biologiste s'est posé la question "Qu'est-ce que la vie ?" et aucun n'a jamais donné de réponse satisfaisante. La science est fondée sur le principe que la nature répond intelligemment aux questions intelligentes ; si aucune réponse n'existe, il doit y avoir quelque chose qui cloche avec la question.

Les bactéries seules sont les plus primitives et les plus adaptables aux êtres primitifs actuellement connus. Il se peut qu'elles aient eu - ou qu'elles aient encore - des prédécesseurs encore plus robustes et aptes à digérer le matériau brut de l'univers, peut-être même le calcium interstellaire qui est l'une des découvertes récentes des observateurs du ciel.

Vous commencez avec un amas aléatoire d'atomes, et si vous faites briller la lumière dessus assez longtemps, il ne devrait pas être si surprenant que vous obteniez une plante. (...)

Je ne dis certainement pas que les idées darwiniennes sont fausses, au contraire, je dis juste que du point de vue de la physique, vous pourriez appeler l'évolution darwinienne un cas particulier d'un phénomène plus général.

Le débat sur l’émergence de la vie

Jeremy England veut utiliser les lois physiques pour expliquer l’apparition de la vie et l’évolution des espèces. Ses théories divisent les spécialistes.

Comment la vie est-elle apparue, il y a 3,85 milliards d'années ? La question reste l'un des plus grands mystères de la science. En 1970, dans Le Hasard et la Nécessité, le biologiste français Jacques Monod, qui a reçu le prix Nobel de physiologie-médecine en 1965, avance l'idée que la vie a surgi grâce à un concours de circonstances exceptionnel, si improbable qu'elle n'a pas pu émerger ailleurs dans l'univers. Cette conception, largement répandue depuis, est battue en brèche par les travaux de Jeremy England et de son équipe de l'Institut de technologie du Massachusetts, qui cherchent à faire de la vie la conséquence de lois physiques.

Jeremy England avance deux idées révolutionnaires. La première stipule que dans certaines conditions, un groupe d'atomes plongé dans un environnement à une température donnée, et soumis à une source extérieure d'énergie (de la lumière par exemple), aura tendance à s'organiser spontanément pour adopter la forme la plus propice à capter cette énergie. Or la capacité à utiliser efficacement l'énergie est l'une des caractéristiques des êtres vivants. Cette théorie n'explique pas directement comment la vie est apparue, mais elle précise les conditions de son émergence. Autre point fondamental : elle rapproche le vivant du non-vivant. " Je ne prétends pas changer la liste de ce qui est vivant ou inanimé. Mais parmi les choses sans vie, certaines pourraient avoir plus de propriétés en commun avec le vivant que nous ne l'avions imaginé. Il pourrait y avoir plus d'étapes que nous ne le pensions entre ce que nous imaginons inerte et ce que nous estimons vivant ", suggère Jeremy England.

Sa seconde idée forte consiste à proposer une explication physique à la théorie de l'évolution de Charles Darwin. Selon le naturaliste britannique du XIXe siècle, les espèces qui survivent sont les plus douées pour s'adapter à leur environnement. C'est la " sélection naturelle ". England propose de placer derrière cette apparente sélection naturelle un facteur physique : la capacité à absorber l'énergie et à la dissiper sous forme de chaleur. " Toutes choses égales par ailleurs, les organismes qui arrivent le mieux à se répliquer (se reproduire, NDLR) sont ceux qui dissipent le plus de chaleur dans leur environnement ", déclare le jeune chercheur américain. Or une bonne capacité de reproduction assure plus de chances de survie à l'espèce. Le talent d'un organisme pour absorber et rejeter l'énergie autour de lui pèserait donc sur la survie de son espèce.

Les idées avancées par Jeremy England sont pour l'instant des pistes, dont les interprétations restent " spéculatives ", de son propre aveu. Une partie de ses travaux est en cours de vérification. Des expérimentations sont aussi prévues. Certains, comme Carl Franck, professeur de physique à l'université américaine Cornell (Etat de New York), sont enthousiastes. " Cela pourrait être un bouleversement comme la science n'en connaît que tous les trente ans ", a-t-il déclaré au magazine américain Ozy. D'autres sont plus sceptiques. " Je pense que Jeremy England surinterprète le caractère général de ses arguments ", rétorque Thomas Oulridge, de l'Imperial College à Londres.

" C'est très intéressant, estime, de son côté, Antonino Marco Saitta, physicien à l'université Pierre-et-Marie-Curie, à Paris. Mais à mon avis, la dissipation de l'énergie est plutôt une conséquence de la reproduction (et pas une cause, NDLR). Je me sens plus proche des idées de Robert Pascal. " Pour ce grand chimiste français, directeur de recherche au CNRS, qui travaille lui aussi sur l'origine de la vie, " on ne peut pas tout comprendre avec la dissipation de l'énergie, il manque la dimension chimique ". Une conviction, toutefois, fait consensus : grâce à l'apport croisé de la physique, de la chimie et de la biologie, et aux possibilités ouvertes par les simulations numériques, la science est plus proche que jamais de percer le mystère de la création.

L'origine de la vie sur Terre pourrait être bien plus simple qu'on ne le pensait

L'origine de l'apparition des premières molécules vivantes sur notre planète fait débat depuis longtemps. Des récentes expériences nous révèlent toutefois de nouvelles informations sur les conditions plausibles de la Terre primitive.

Cette recherche apporte des précisions sur l'une des hypothèses majeures concernant l'apparition de la vie: le monde à ARN. Elle suggère que les ingrédients nécessaires, combinés à des minéraux très communs et à des cycles hydrologiques simples, ont pu conduire à l'assemblage de l'acide ribonucléique.

Une expérience ancrée dans la géologie primitive

Les chercheurs ont reproduit en laboratoire un environnement plausible de la Terre il y a plus de quatre milliards d'années. Pour cela, ils ont mélangé les précurseurs chimiques de l'ARN (à savoir le ribose, un sucre à 5 carbones, le phosphate et les quatre nucléobases fondamentales que sont l'adénine, la guanine, la cytosine et l'uracile) avec des composés spécifiques: des borates, présents dans les anciens océans, et du basalte, une roche volcanique omniprésente.

Ce mélange a ensuite été soumis à des cycles répétés d'humidification et de séchage. Ces cycles avaient vocation à reproduire les transitions que notre planète a connu par le passé à proximité des aquifères géothermiques et des souterrains. L'équipe a constaté que ce processus a permis la formation de chaînes d'ARN sans autre intervention humaine que celle consistant à placer les ingrédients dans un tube à essai.

Les travaux, très étayés et publiés dans Proceedings of the National Academy of Sciences, révèlent que contrairement à ce que l'ont pensait jusqu'alors, les borates n'ont pas bloqué la synthèse. Au contraire, ils ont joué un rôle stabilisateur pour le ribose, un sucre naturellement fragile qui se dégrade facilement. Cette stabilisation a permis au ribose de rester disponible pour former l'ossature de la molécule d'ARN, une étape préalable indispensable.

Le basalte, quant à lui, a servi de surface sur laquelle les réactions ont pu s'effectuer avec une plus grande efficacité. Cette synergie entre des ingrédients chimiques simples et un substrat géologique banal démontre que la synthèse prébiotique de l'ARN ne nécessitait pas un concours de circonstances exceptionnel, mais pouvait émerger d'un environnement planétaire commun.

Des implications cosmiques pour l'apparition de la vie

Les scientifiques maintient l'idée selon laquelle une collision de la Terre avec une protoplanète riche en matériaux organiques, aurait pu fournir simultanément les précurseurs nécessaires ainsi que l'énergie requise pour initier les réactions chemiques nécessaires à la création de la vie.

De ce point de vue, la portée de ces découvertes dépasse le cadre terrestre. En effet, les missions spatiales ayant permis le retour d'échantillons, comme OSIRIS-REx, ont confirmé la présence de ribose et d'autres briques de l'ARN dans la matière astéroïdale. Ces molécules organiques complexes existent donc dans l'espace, ce qui renforce l'idée qu'elles ont pu être délivrées de la même manière sur d'autres planètes rocheuses par des impacts similaires à celui que notre planète a connu.

D'ailleurs, la planète Mars partageait avec la Terre primitive un contexte similaire de bombardements intenses. La détection de borates à sa surface par les rovers, couplée à la présence ancienne d'eau liquide, indique que les ingrédients et conditions nécessaires à cette chimie prébiotique y étaient également réunis. La formation d'ARN, ou de molécules analogues, a donc pu être une possibilité sur notre voisine planétaire.

Pour aller plus loin: Qu'est-ce que l'hypothèse du "Monde à ARN" ?

Cette hypothèse suggère une étape clé dans la longue marche vers le vivant. Elle imagine une période où des molécules d'ARN, capables à la fois de porter une information et de catalyser des réactions chimiques simples, ont existé et évolué, avant l'apparition des premières cellules.

Il est important de comprendre que la formation spontanée de molécules d'ARN, aussi prometteuse soit-elle, ne constitue pas en elle-même la création de la vie. Cela représente plutôt l'assemblage d'un outil moléculaire sophistiqué. La vie, telle que nous la définissons, nécessite un système délimité, capable de métabolisme, d'auto-entretien et de reproduction avec variation.

L'hypothèse du "Monde à ARN" propose que cet outil ait pu être le point de départ. Des molécules d'ARN capables de se copier, même imparfaitement, auraient pu initier un processus de sélection naturelle moléculaire. Les séquences les plus stables ou se répliquant le plus efficacement auraient alors pris le dessus.

Cette étape hypothétique est donc considérée comme un pont possible entre la chimie ordinaire et la biologie évolutive. Elle ne résout pas à elle seule l'énigme de l'origine de la vie, mais elle identifie un candidat plausible pour le premier acteur d'une histoire bien plus longue et complexe.