Carnet du petit Tom : Physique, biologie et évolution...

30 novembre 2006

La vie était-elle inévitable ?

Via Nature, Harold Morowitz et Eric Smith affirment dans un papier publié sur le site web du Santa Fe institute (accès libre) que la vie, loin d'être apparue par hasard, aurait pu apparaître de façon tout à fait déterministe.

L'analogie qu'ils utilisent est inspirée de la physique : lors d'un orage, des différences de potentiels énormes apparaissent entre le sol et les nuages. Pour libérer ce potentiel, un canal spécial s'organise : l'air s'ionise et un plasma conducteur apparaît, d'où un éclair. Il se trouve que ce canal s'auto-organise et s'auto-entretient pour transmettre de l'énergie, si bien que si la différence de potentiel se maintenait, l'éclair existerait de façon permanente et formerait une structure organisée, hors équilibre thermodynamique.

Selon Morowitz et Smith, les processus géochimiques dans la Terre primitive auraient construit des réserves immenses d'énergie, à l'image des différences de potentiels durant un orage. Ces réserves ne demandaient qu'à être libérées, et la chimie aurait fourni des canaux chimiques (équivalents du plasma physique) qui se seraient spontanément auto-organisés pour permettre au flot d'énergie de passer. Ces canaux chimiques sont concrètement des suites de réactions chimiques bien spécifiques (type cycle de Krebs à l'envers) qui permettent à la fois de consommer cette énergie, de s'auto-organiser et de maintenir cette auto-organisation en extrayant de l'énergie des réservoirs. D'après les auteurs, très peu de réactions chimiques de ce type peuvent exister, et ces réactions se trouvent être à la base de tous les organismes autotrophes. D'une certaine manière, le logiciel chimique de base de la vie se serait donc trouvé totalement déterminé.

Horowitz et Smith affirment que ce procédé implique que l'apparition de la vie était inévitable, et que ses premières étapes sont totalement déterminées. En effet, ils affirment qu'un monde sans vie mais plein d'énergie potentielle chimique serait métastable, tout comme les nuages chargés lors d'un orage : à un moment ou un autre, l'éclair claque tout comme la vie devait apparaître. C'est ce qu'ils appellent le "collapse to life" ("effondrement vers la vie"), et c'est un événement purement biochimique. Les molécules de réplication (type ARN ou ADN) apparaissent bien plus tard : elles viennent d'abord simplement se greffer sur l'auto-organisation chimique, et c'est seulement lorsqu'il y a suffisamment de polymères dans la soupe qu'une réplication peut se mettre en place et la sélection naturelle commencer.

J'aime toujours ce genre d'articles qui essaient de proposer des explications à des phénomènes a priori très mystérieux. J'aime en particulier beaucoup l'analogie physique (je vous ai passé le côté physique statistique et transition de phase). Maintenant, comme tous les articles de ce genre, c'est à prendre avec de grosses pincettes !

Référence:

Morowitz H.& Smith E., Santa Fe Institute Working Paper, (2006).

3 commentaires:

Timothée a dit…

Le seul point qui puisse être "gênant" dans ce papier, c'est la notion d'intentionnalité, non?

Hors du déterminisme, tout à très bien pu commencer comme ca, par utilisation de réserves massives d'énergie, puis par tâtonnement successifs. A l'échelle de l'évolution, la vie à eu "le temps" de se mettre en place, il me semble!

Question : le collapse to life est bien un phénomène similaire à l'entonnoir des biochimistes pour le repliement des protéines? C'est donc un simple phénomène chimique, même si à très grande échelle?

Matthieu a dit…

pourquoi intentionalité ? l'idée ici est justement de s'en débarasser, de montrer que c'était juste un processus nécessaire en réponse à une accumulation d'énergie.

Tom Roud a dit…

Comme Matthieu, je ne vois pas trop où est l'intentionnalité. Qu'entends-tu par là ? En revanche, il est vrai que l'apparition de la vie est décrite ici comme un phénomène inéluctable et quasi-déterministe.

Le papier, écrit par un physicien, est bourré d'analogies physiques. L'idée est qu'un monde "abiotique" est métastable, et qu'il y a une espèce de transition de phase vers ces phénomènes d'autoorganisation pour consommer l'énergie, cette auto-organisation "évoluant" en suite pour donner lieu à la vie. Le point est effectivement qu'il affirment (un peu imprudemment) qu'il n'y a pas vraiment de tatonnement, qu'il y a dès le départ une espèce de chemin contraint pour consommer ces réserves d'énergie.

En ce qui concerne l'entonnoir des biochimistes, n'étant moi-même qu'un pauvre physicien, je ne suis pas capable de répondre. D'après les quelques séminaires sur le sujet que j'ai entendus, je pense néanmoins que l'analogie avec le repliement des protéines est assez juste. Et effectivement, c'est clairement au départ un simple phénomène chimique. A mon avis une analogie serait les réactions Belousov-Zhabotinsky par exemple http://en.wikipedia.org/wiki/Belousov-Zhabotinsky_reaction) .