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Apparition du vivant : Que sait-on au juste ?
Pour une écrasante majorité de biologistes, tout repose sur un ancêtre commun entre les différentes formes de vie actuelles, des bactéries aux champignons en passant par nous. Or, depuis les expériences de Pasteur qui ont battu en brèche le concept de génération spontanée, il faut trouver un scénario sur ce qui a bien pu se produire il y a environ 3,7 milliard d’année, voire davantage. Les hypothèses ne manquent pas à l’appel.
I La panspermie
Littéralement ce mot veut dire « graines partout », énoncé en premier par Anaxagore il y a 2500 ans (condamné plus tard pour impiété, il avait également énoncé que les astres dans le ciel n’étaient pas des Dieux mais des masses incandescentes), l’idée serait que la vie sur Terre serait littéralement tombée du ciel. Aussi farfelu que cela puisse sembler au premier abord, cette idée a été reprise par de nombreux scientifiques : Arrhenius, prix Nobel de Chimie en 1903, ou plus récemment Francis Crick (découverte de la double hélice ADN en 1953). Évidemment, ce malheureux ancêtre extraterrestre aurait surmonté de très nombreux obstacles : Accélérations fulgurantes, radiations spatiales, absence d’air et de pression (on oublie facilement les kilogrammes dont nous subissons la pression sur nos têtes !), voyage très long, sans oublier une fin en apothéose avec le réchauffement lors de l’ entrée dans l’atmosphère et l’impact sur le sol ! Alors que fait-on dans ces cas là ? Réponse : On prend des bactéries ou de petites bestioles que l’on pose avec ou sans protection minimale sur un support (plaque en acier, matériaux spéciaux...), on confie le tout à un astronaute qui ira leur faire faire un petit tour de manège au-dessus de nos tête, puis on compte les survivants. Résultats : certains organismes s’en tirent bien, surtout enterrés à quelques centimètres de profondeurs : Bacillus subtilis, Deinococcus radiodurans (photo d’une culture de Deinococcus réalisée par la NASA plus bas) ont une bonne résistance aux rayonnements, mais, plus extraordinaire, les tardigrades (sorte de petits acariens) ont aussi d’excellents résultats. Ainsi certaines personnes font subir des tortures inimaginables à ces bestioles dont les défenseurs des animaux se moquent totalement : chauffées à 100°C, soumises à de fortes accélérations, à d’importantes quantités d’UV et ainsi de suite.
En même temps, on calcule les probabilités qu’un caillou venant d’une autre planète adéquate tombe sur Terre sans se désagréger complètement ; Parmi ces candidates on a : Vénus, Mars, Europe (satellite de Jupiter) et Titan (Satellite de Saturne). Évidemment, on prend en compte l’état hypothétique des planètes/satellites il y a quelques milliards d’année, et leur composition chimique (méthane, dihydrogène, soufre et autres composés a priori irrespirables étant un bonus important, pas besoin d’une atmosphère ressemblant à celle de la Terre actuelle, au contraire). Les probabilités montrent que les roches éjectées de l’un de ces corps ont tendance à aller vers le Soleil plutôt que l’inverse et à être attirées par les corps de grandes tailles comme Jupiter en chemin (j’espère que je ne vous apprends rien de nouveau ici). Donc Mars se retrouve encore une fois comme la candidate la plus probable.
Qu’est ce qu’on fait maintenant ? Une équipe a analysé des nakhlites, des roches arrachées par un astéroïde ou une comète à Mars : Très anciennes (ayant atterri en 1911, elles auraient été éjectées il y a 1,3 milliards d’années) elles se sont échauffées d’une centaine de degré au maximum et n’auraient pas été soumises à des ondes de choc de forte pression. Certains planétologues pensent qu’une petite partie des roches catapultées hors de Mars l’auraient été sans dégagement de chaleur. Une autre équipe montre qu’une roche martienne sur dix millions met moins d’un an à tomber sur Terre et que trois ans après le départ de Mars, dix roches de cents grammes parviennent au bout du voyage.
Et à défaut de vie emballée sous vide déshydratée à réchauffer selon le mode d’emploi, ces roches peuvent avoir apporté des molécules prébiotiques ayant servi à l’apparition de la vie sur Terre. Ce qui complèterait à merveille le scénario suivant. De toute façon, si on imagine que la vie est arrivée toute faite d’ailleurs, cela pose un souci : Nous n’aurons fait que déplacer le problème. Le gros avantage de ce scénario est de pallier à l’absence de certaines molécules indispensables. (pour l’instant... Car les choses peuvent encore changer énormément !)
II Soupe primordiale : La cuisine moléculaire à côté, c’est du flan (mais ça, on savait déjà)
Reprenons les ingrédients nécessaires à un organisme vivant de nos jours : des lipides, pour la paroi cellulaire, des acides nucléiques, qui formeront des nucléotides avec du sucre et du phosphates, qui eux même formeront de l’ADN et de l’ARN, des acides aminés pour former les protéines aux fonctions les plus diverses : enzymes, transports membranaires, squelette cellulaire, etc. Ça fait beaucoup de chose et comme n’importe quel fana de Rolex pourrait le faire remarquer : Je ne paie pas ma montre vingt mille euros si elle pousse toute seule sur un arbre ! (Quoique, vu la logique de la mode écolo, je suis sûre que ça vaudrait super cher une montre pareille, et je ne vous parle pas de la plus-value car il n’y a plus besoin de salariés ni rien. Les économistes expliqueront ça mieux que moi.) Déjà, plantons le décor : C’est un exercice difficile car on ne connaît pas avec précision des choses essentielles comme la pression atmosphérique, la température, la quantité d’UV atteignant le sol, ou la composition de l’atmosphère. On s’en fait une idée en analysant les roches les plus anciennes, le magma des volcans ou les météorites oui, mais ce n’est pas forcément suffisant. Enfin, faisons quand même avec. 1953 ; Stanley Miller, jeune chercheur dans le laboratoire d’Harold Urey, travaille sur une hypothèse de son boss : Les éléments nécessaires à l’apparition de la vie sur Terre se trouvent dans son atmosphère primitive. Stan fait donc sa popote avec les ingrédients de son époque : de l’eau, du méthane, de l’ammoniac, du dihydrogène (ouais, ça sentait pas bon sur Terre à l’époque) puis il fait bouillir le tout en compagnie d’arcs électriques afin de simuler des éclairs : Et là, Bingo : il obtient après quelques semaines de ce régime des acides aminés simples. Ça y est, on a la soupe primordiale. Et c’est chouette. Sauf que les critiques sont nombreuses : On peut chicaner longtemps sur la composition des gaz, mais surtout, tous les composés nécessaires n’y sont pas. Et les gens cultivés (ou qui ont lu attentivement la première partie de cet article, ça marche aussi) noteront que 1953, c’est aussi l’année de la publication de l’article sur la découverte de la double hélice d’ADN. Bref, il faut AB-SO-LU-MENT des acides nucléiques. Et là, on est en rade. Zut. La soupière serait-elle vide ?
En plus, on a un autre problème sous le bras, dans la plus pure tradition de la poule ou l’œuf (enfin, ça, on a la réponse : C’est l’œuf évidemment, l’évolution a ça de bien qu’elle a répondu à cette grande question mais l’a remplacée par une autre du même tonneau, en pire) : Les protéines ou l’ADN ? Sans ADN, pas possible de fabriquer des protéines. Sans protéines, pas d’enzymes donc pas possible de répliquer l’ADN. Gloups.
Gardons ceci en mémoire et passons quand même au troisième scénario.
I La panspermie
Littéralement ce mot veut dire « graines partout », énoncé en premier par Anaxagore il y a 2500 ans (condamné plus tard pour impiété, il avait également énoncé que les astres dans le ciel n’étaient pas des Dieux mais des masses incandescentes), l’idée serait que la vie sur Terre serait littéralement tombée du ciel. Aussi farfelu que cela puisse sembler au premier abord, cette idée a été reprise par de nombreux scientifiques : Arrhenius, prix Nobel de Chimie en 1903, ou plus récemment Francis Crick (découverte de la double hélice ADN en 1953). Évidemment, ce malheureux ancêtre extraterrestre aurait surmonté de très nombreux obstacles : Accélérations fulgurantes, radiations spatiales, absence d’air et de pression (on oublie facilement les kilogrammes dont nous subissons la pression sur nos têtes !), voyage très long, sans oublier une fin en apothéose avec le réchauffement lors de l’ entrée dans l’atmosphère et l’impact sur le sol ! Alors que fait-on dans ces cas là ? Réponse : On prend des bactéries ou de petites bestioles que l’on pose avec ou sans protection minimale sur un support (plaque en acier, matériaux spéciaux...), on confie le tout à un astronaute qui ira leur faire faire un petit tour de manège au-dessus de nos tête, puis on compte les survivants. Résultats : certains organismes s’en tirent bien, surtout enterrés à quelques centimètres de profondeurs : Bacillus subtilis, Deinococcus radiodurans (photo d’une culture de Deinococcus réalisée par la NASA plus bas) ont une bonne résistance aux rayonnements, mais, plus extraordinaire, les tardigrades (sorte de petits acariens) ont aussi d’excellents résultats. Ainsi certaines personnes font subir des tortures inimaginables à ces bestioles dont les défenseurs des animaux se moquent totalement : chauffées à 100°C, soumises à de fortes accélérations, à d’importantes quantités d’UV et ainsi de suite.
En même temps, on calcule les probabilités qu’un caillou venant d’une autre planète adéquate tombe sur Terre sans se désagréger complètement ; Parmi ces candidates on a : Vénus, Mars, Europe (satellite de Jupiter) et Titan (Satellite de Saturne). Évidemment, on prend en compte l’état hypothétique des planètes/satellites il y a quelques milliards d’année, et leur composition chimique (méthane, dihydrogène, soufre et autres composés a priori irrespirables étant un bonus important, pas besoin d’une atmosphère ressemblant à celle de la Terre actuelle, au contraire). Les probabilités montrent que les roches éjectées de l’un de ces corps ont tendance à aller vers le Soleil plutôt que l’inverse et à être attirées par les corps de grandes tailles comme Jupiter en chemin (j’espère que je ne vous apprends rien de nouveau ici). Donc Mars se retrouve encore une fois comme la candidate la plus probable.
Qu’est ce qu’on fait maintenant ? Une équipe a analysé des nakhlites, des roches arrachées par un astéroïde ou une comète à Mars : Très anciennes (ayant atterri en 1911, elles auraient été éjectées il y a 1,3 milliards d’années) elles se sont échauffées d’une centaine de degré au maximum et n’auraient pas été soumises à des ondes de choc de forte pression. Certains planétologues pensent qu’une petite partie des roches catapultées hors de Mars l’auraient été sans dégagement de chaleur. Une autre équipe montre qu’une roche martienne sur dix millions met moins d’un an à tomber sur Terre et que trois ans après le départ de Mars, dix roches de cents grammes parviennent au bout du voyage.
Et à défaut de vie emballée sous vide déshydratée à réchauffer selon le mode d’emploi, ces roches peuvent avoir apporté des molécules prébiotiques ayant servi à l’apparition de la vie sur Terre. Ce qui complèterait à merveille le scénario suivant. De toute façon, si on imagine que la vie est arrivée toute faite d’ailleurs, cela pose un souci : Nous n’aurons fait que déplacer le problème. Le gros avantage de ce scénario est de pallier à l’absence de certaines molécules indispensables. (pour l’instant... Car les choses peuvent encore changer énormément !)
II Soupe primordiale : La cuisine moléculaire à côté, c’est du flan (mais ça, on savait déjà)
Reprenons les ingrédients nécessaires à un organisme vivant de nos jours : des lipides, pour la paroi cellulaire, des acides nucléiques, qui formeront des nucléotides avec du sucre et du phosphates, qui eux même formeront de l’ADN et de l’ARN, des acides aminés pour former les protéines aux fonctions les plus diverses : enzymes, transports membranaires, squelette cellulaire, etc. Ça fait beaucoup de chose et comme n’importe quel fana de Rolex pourrait le faire remarquer : Je ne paie pas ma montre vingt mille euros si elle pousse toute seule sur un arbre ! (Quoique, vu la logique de la mode écolo, je suis sûre que ça vaudrait super cher une montre pareille, et je ne vous parle pas de la plus-value car il n’y a plus besoin de salariés ni rien. Les économistes expliqueront ça mieux que moi.) Déjà, plantons le décor : C’est un exercice difficile car on ne connaît pas avec précision des choses essentielles comme la pression atmosphérique, la température, la quantité d’UV atteignant le sol, ou la composition de l’atmosphère. On s’en fait une idée en analysant les roches les plus anciennes, le magma des volcans ou les météorites oui, mais ce n’est pas forcément suffisant. Enfin, faisons quand même avec. 1953 ; Stanley Miller, jeune chercheur dans le laboratoire d’Harold Urey, travaille sur une hypothèse de son boss : Les éléments nécessaires à l’apparition de la vie sur Terre se trouvent dans son atmosphère primitive. Stan fait donc sa popote avec les ingrédients de son époque : de l’eau, du méthane, de l’ammoniac, du dihydrogène (ouais, ça sentait pas bon sur Terre à l’époque) puis il fait bouillir le tout en compagnie d’arcs électriques afin de simuler des éclairs : Et là, Bingo : il obtient après quelques semaines de ce régime des acides aminés simples. Ça y est, on a la soupe primordiale. Et c’est chouette. Sauf que les critiques sont nombreuses : On peut chicaner longtemps sur la composition des gaz, mais surtout, tous les composés nécessaires n’y sont pas. Et les gens cultivés (ou qui ont lu attentivement la première partie de cet article, ça marche aussi) noteront que 1953, c’est aussi l’année de la publication de l’article sur la découverte de la double hélice d’ADN. Bref, il faut AB-SO-LU-MENT des acides nucléiques. Et là, on est en rade. Zut. La soupière serait-elle vide ?
En plus, on a un autre problème sous le bras, dans la plus pure tradition de la poule ou l’œuf (enfin, ça, on a la réponse : C’est l’œuf évidemment, l’évolution a ça de bien qu’elle a répondu à cette grande question mais l’a remplacée par une autre du même tonneau, en pire) : Les protéines ou l’ADN ? Sans ADN, pas possible de fabriquer des protéines. Sans protéines, pas d’enzymes donc pas possible de répliquer l’ADN. Gloups.
Gardons ceci en mémoire et passons quand même au troisième scénario.
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