ORIGINE DE LA VIE INTRODUCTION L'origine de la vie est un problème que la science a affronté pour la première fois il y a un peu plus d'un siècle.

ORIGINE DE LA VIE INTRODUCTION L'origine de la vie est un problème que la science a affronté pour la première fois il y a un peu plus d'un siècle. Avant la publication de l'Origine des espèces, l'oeuvre dans laquelle Charles R. Darwin (1809-1882), en 1859, exposa sa théorie de l'évolution biologique par la sélection naturelle, presque tous les savants étaient convaincus que les formes de vie terrestres avaient été créées par Dieu telles que nous les voyons aujourd'hui. L'idée que les plantes, les animaux et les bactéries actuels sont le produit d'un très long processus d'évolution biologique, au cours duquel les formes les plus simples ont donné vie à des formes de plus en plus complexes, implique que, en remontant les généalogies des espèces, on arrive à un unique organisme qui serait à l'origine de tous les autres. Et s'il n'y a eu aucune création divine, cet organisme, probablement beaucoup plus simple que les organismes actuels, doit être issu de la matière inanimée. C'est Darwin lui-même qui, dans une lettre datant de 1871, suggéra que la vie sur la Terre devait avoir commencé dans un « petit étang tiède », à partir de l'agrégation fortuite de molécules organiques ; lesquelles, d'une façon ou d'une autre, parvinrent à s'organiser en une forme capable de se nourrir et de se reproduire. C'est en s'appuyant sur cette hypothèse que, pendant des décennies, presque tous les savants ont abordé le problème de l'origine de la vie. C'est très récemment qu'ont été proposés des scénarios différents, qui à un processus lent et fortuit substituent un processus rapide et, sous certains aspects, « nécessaire », processus qui s'est répété peut-être plusieurs fois au cours du premier milliard d'années de vie de notre planète. La prudence s'impose toutefois. L'origine de la vie remonte à des époques très éloignées où les conditions sur la Terre étaient complètement différentes des conditions actuelles. Elle ne pourrait plus, par conséquent, se répéter de la même façon. Comme tous les événements historiques, en particulier ceux qui ont eu lieu en l'absence de témoins, l'origine de la vie peut être reconstituée de façon plus ou moins plausible, mais nous n'aurons jamais la certitude de sa réalité. Sans compter que les données sûres dont nous disposons sont peu nombreuses, comme sont peu nombreuses les expériences réalisables pour vérifier les hypothèses. Sans doute en raison du mystère qui a toujours enveloppé cet événement originel et de la fascination qu'il exerce, beaucoup de savants, souvent dans des domaines différents, se sont attachés à sa résolution. C'est pourquoi les théories avancées pour l'expliquer sont très nombreuses. PEU DE CERTITUDES, BEAUCOUP DE QUESTIONS La Terre s'est formée il y a 4,55 milliards d'années environ, au même moment que les autres planètes du Système solaire. Toutefois, pendant ses premiers 500 millions d'années d'existence, les conditions de vie sur notre planète n'ont probablement pas été compatibles avec l'existence d'une quelconque forme de vie. Les plus anciennes formes de vie fossiles découvertes jusqu'à présent sont les empreintes de cellules étrangement semblables aux Cyanobactéries actuelles, retrouvées dans la formation de Pilbara, en Australie occidentale et âgées selon 1 toute vraisemblance de 3,5 milliards d'années. Des dépôts de substances carbonées encore plus anciens, trouvés dans la formation d'Isua, au Groenland, et âgés de 3,8 milliards d'années, présentent déjà un rapport particulier entre les isotopes stables du carbone, qui est l'indice de leur production par des organismes. Il aurait donc fallu quelques centaines de millions d'années pour qu'un bouillon de substances chimiques donne naissance à des organismes déjà fondamentalement plus complexes que n'importe quel autre objet existant alors dans l'Univers. Pour comprendre la façon d'aborder le problème de l'origine de la vie, il est nécessaire de garder à l'esprit ce qu'est et ce que sait faire un organisme. LA VIE : MÉTABOLISME ET INFORMATION GÉNÉTIQUE Un être vivant est une structure extrêmement complexe dont l'élément chimique de base est le carbone. Cet être vivant est capable de maintenir à un niveau constant son état chimique interne en dépit des variations du milieu externe, utilisant pour cela de l'énergie. Un organisme est également en mesure de se reproduire, donnant lieu à des copies plus ou moins identiques de lui-même, et il est susceptible de changements adaptatifs héréditaires à travers les mécanismes de l'évolution. Un organisme réunit un système métabolique - qui lui permet d'utiliser de l'énergie et de réaliser les réactions chimiques indispensables au maintien de son état interne - et un système génétique - qui conserve les instructions nécessaires à la construction de ses différentes parties. Dans toutes les cellules actuelles, les fonctions métaboliques sont assurées par les protéines, et les fonctions génétiques par les acides nucléiques (ADN et ARN). La construction des acides nucléiques nécessite des enzymes spéciales, qui sont des protéines, tandis que pour la construction des protéines, il faut les instructions contenues dans les acides nucléiques. Le système métabolique est donc indispensable pour créer le système génétique, et inversement. Mais lequel est apparu le premier ? Et comment y est-il parvenu sans l'aide de l'autre ? Pendant longtemps, le problème de l'origine de la vie a tourné autour de ces deux questions, rappelant le problème de l'origine de l'oeuf et de la poule. On commence à peine à entrevoir une solution. Presque toutes les théories et les modèles avancés pour expliquer l'origine de la vie se sont concentrés soit sur l'origine du métabolisme soit sur celle du système génétique. LES BRIQUES DE LA VIE Pour que se crée un système métabolique, il doit d'abord se former des protéines. Pour qu'un système génétique se crée, il doit d'abord se former des acides nucléiques. Les protéines sont de longues chaînes formées de vingt types d'acides aminés différents, et les acides nucléiques de longues chaînes formées de quatre types de nucléotides différents, mais ni les acides aminés ni les nucléotides ne se forment spontanément. Le problème de l'origine de la vie est avant tout un problème chimique. L'EXPÉRIENCE DE MILLER 2 L'un des premiers acquis sur l'origine de la vie fut une expérience célèbre, menée en 1953 à l'université de Chicago par le jeune biochimiste Stanley L. Miller. Dans une ampoule de verre contenant de l'eau et un mélange gazeux (hydrogène, méthane, ammoniac et vapeur d'eau), semblable à celui qui devait être présent dans l'atmosphère primitive, Miller provoqua pendant trois jours de puissantes décharges électriques pour simuler l'effet de la foudre. À sa grande surprise, il se forma dans l'ampoule un riche mélange d'acide...