La question de l’origine de la vie occupe l’esprit des humains depuis qu’ils ont commencé à envisager notre place sur Terre et dans l’Univers. Le sujet suscite souvent l’émotion – d’abord parce qu’il nous concerne nous-mêmes, ensuite parce que les biochimistes ne disposent pas encore d’un compte rendu exhaustif des étapes spécifiques qui ont conduit à la vie sur notre planète.
Une idée non scientifique De nombreuses personnes ont été élevées dans l’acceptation sans discussion de certains principes, dont l’un est que la vie est née par l’intermédiaire d’un ou de plusieurs dieux. L’idée théologique ou philosophique que la vie résulte d’un tel processus surnaturel est une croyance. Certes, il peut s’agir d’une croyance parfaitement fondée, mais elle n’en reste pas moins une croyance car aucune information non ambiguë, acceptable dans un laboratoire scientifique ou un tribunal, ne confirme la création de la vie par un ou des êtres surnaturels. Les scientifiques ne disposent d’aucune donnée claire soutenant l’idée que quelqu’un ou quelque chose a déposé la vie déjà créée sur la planète Terre il y a longtemps. De plus, nous n’avons aucun moyen connu de tester expérimentalement l’idée qu’une intervention divine a créé la vie.
La science est agnostique lorsqu’il s’agit de Dieu – pas athée, comme certaines personnes préfèrent lire ce mot chargé à tort – simplement agnostique. En dehors des sentiments personnels ou des persuasions culturelles, la plupart des scientifiques professionnels ne savent tout simplement pas quoi faire d’un Dieu ou de dieux. Nous n’avons tout simplement aucune donnée solide sur laquelle fonder un jugement.
La croyance que la vie est apparue soudainement au moyen d’un quelconque processus vitaliste est en dehors du domaine de la science moderne. La méthode scientifique d’aujourd’hui, qui est un moyen d’enquête basé sur une logique raisonnée soutenue par des tests expérimentaux et d’observation, ne peut pas être utilisée pour étudier des idées surnaturelles pour l’origine de la vie. En conséquence, de telles idées, indémontrables même en principe, semblent destinées à rester à jamais des croyances, donc au-delà du sujet de la science.
Trois propositions scientifiques Plusieurs théories alternatives pour l’origine de la vie ne nécessitent pas l’aide d’êtres surnaturels. Chacune de ces théories s’appuie sur des principes naturels et chacune peut être testée expérimentalement. Ces théories sont donc fondées sur la science plutôt que sur la théologie, et une seule d’entre elles a jusqu’à présent survécu à l’épreuve du temps, de la critique et du débat.
Premièrement, la vie pourrait être apparue sur Terre par panspermie, ce qui signifie « germes partout ». Cette idée, également appelée exogénèse, soutient que des organismes vivants microscopiques sont arrivés sur notre planète depuis l’espace. Un astéroïde ou une comète, contenant peut-être des cellules primitives ou de simples bactéries, aurait pu tomber sur la Terre à un moment donné dans le passé, après quoi ils auraient évolué au cours de milliards d’années vers les formes de vie plus évoluées aujourd’hui répandues sur notre planète. Cela dit, il n’a jamais été démontré qu’aucune météorite, c’est-à-dire les débris d’astéroïdes et de comètes, n’abritait une véritable vie.
Le principe de base de la panspermie est que la vie primitive, originaire d’un autre endroit, a été déposée à la surface de la Terre par le biais d’une collision avec un autre objet qui abritait déjà la vie. Cependant, la plupart des spécialistes de l’espace affirment qu’une vie simple non protégée ne survivrait probablement pas à l’environnement hostile de l’espace ou au plongeon dans notre atmosphère. Les radiations à haute énergie et les particules à grande vitesse dans l’espace interplanétaire et interstellaire, ainsi que la friction violente et la chaleur intense lors des déplacements dans l’air, détruiraient presque à coup sûr toute forme de vie sur le dos des petits corps célestes. En revanche, des spores microscopiques pourraient survivre à de telles conditions extraterrestres, à condition qu’elles soient profondément enfouies dans les roches en mouvement. Si les biologistes ont appris quelque chose de nouveau sur la vie récemment, c’est que la vie est très résistante et souvent capable de survivre dans des environnements extrêmes.
(Les versions farfelues de l’idée de panspermie abondent, la plus étrange d’entre elles étant peut-être que la vie sur Terre est née des déchets déversés ici il y a des éons par des voyageurs extraterrestres ! De même, les extraterrestres pourraient avoir délibérément ensemencé notre planète, ne serait-ce que par zèle missionnaire. Ces variantes bizarres de la théorie de la panspermie, ainsi que d’autres, ont alimenté les auteurs de science-fiction pendant des décennies, mais les scientifiques actifs se contentent de les considérer comme de véritables « théories poubelles »)
Un aspect connexe de la panspermie est récemment devenu populaire – certains l’appellent « panspermie faible » – dans lequel seuls les ingrédients de la vie, mais pas la vie elle-même, sont livrés à la Terre depuis l’espace. Avec la vague de découvertes de molécules organiques dans l’espace interstellaire au cours des dernières décennies, comme l’indique le précédent EPOQUE STELLAR, certains chercheurs ont proposé que la vie elle-même, mais aussi les produits chimiques de base nécessaires à la vie, pourraient être arrivés sur Terre intégrés dans des comètes ou des astéroïdes. Ces molécules auraient alors pu agir comme des graines qui auraient progressivement engendré la vie par des moyens chimiques naturels, l’endogénèse, comme expliqué ci-dessous. Il est vrai que certaines météorites, en particulier les chondrites carbonées connues pour contenir beaucoup de carbone et pour provenir d’anciens astéroïdes, renferment un ensemble de produits chimiques, y compris des éléments constitutifs de la vie qui ont apparemment survécu à la traversée de l’atmosphère terrestre.
La météorite Murchison, tombée près de Murchison, en Australie, en 1969, est le principal exemple de ce type de bolide contenant des matières premières capables de faire démarrer la vie sur Terre il y a plusieurs milliards d’années. On a constaté que d’autres météorites contenaient des globules organiques en forme de bulles semblables à celles produites dans les simulations en laboratoire de l’origine de la vie décrites plus loin dans cette ÉPOQUE CHIMIQUE, la plus récente étant tombée dans le territoire du Yukon, au Canada, quelques jours seulement après le début du nouveau millénaire. Qui plus est, des composés organiques simples ont été clairement détectés dans certaines comètes bien étudiées, telles que Halley, Hale-Bopp et Hyakutake, qui ont récemment honoré notre ciel en visitant le système solaire interne. Au minimum, ces découvertes montrent que les molécules nécessaires à la vie peuvent se former dans un environnement interplanétaire ou interstellaire et qu’elles ont pu atteindre la surface de la Terre indemnes après leur descente ardente.
D’autre part, de nombreux biochimistes soutiennent que les produits chimiques organiques auraient pu se former tout aussi facilement (et peut-être plus) de manière indigène sur Terre, sans chercher dans l’espace les réponses aux énigmes terrestres. Même si la notion de panspermie devient un jour une idée plus prometteuse pour l’origine de la vie sur Terre, elle ne constitue pas une théorie valable pour l’origine de la vie elle-même. « La panspermie forte » (selon laquelle la vie intacte tombe sur Terre comme la manne du ciel) ne fait que reporter la question de l’origine de la vie, la transférant à un autre endroit inconnu de l’Univers.
Une autre théorie de l’origine de la vie – une qui traite directement de l’origine ultime de la vie elle-même – porte le nom de génération spontanée. Ici, on pense que la vie a émergé plutôt soudainement et s’est pleinement développée à partir d’arrangements particuliers de la non-vie. Cette idée était encore populaire il y a un siècle, mais uniquement parce que les gens étaient induits en erreur par leurs sens. Par exemple, de petits vers apparaissent souvent sur des déchets en décomposition et des souris semblent parfois se tortiller spontanément dans du linge sale. Ces phénomènes étaient autrefois présentés comme la preuve de la génération spontanée d’une nouvelle vie à partir des restes décomposés d’une ancienne vie. Cependant, si les observations étaient correctes, les interprétations de ces observations ne l’étaient pas. Il y a à peine un siècle, la plupart des naturalistes ne réalisaient tout simplement pas que les mouches pondent souvent des œufs sur des ordures, après quoi les œufs éclosent pour devenir des vers. De même, les souris ne naissent pas dans des draps souillés, même si c’est effectivement là qu’elles aiment se cacher.
La théorie de la génération spontanée s’est avérée incorrecte lorsque les scientifiques ont commencé à surveiller attentivement les expériences de laboratoire. Le chimiste français du XIXe siècle Louis Pasteur, en particulier, a été l’un des premiers chercheurs à mener des expériences dans des conditions stérilisées. En utilisant un équipement spécialement conçu, il a pu démontrer que toute parcelle d’air contient des micro-organismes parmi d’autres contaminants invisibles. En l’absence de précautions particulières et d’une inspection minutieuse, la matière vivante entre souvent en contact avec la matière non vivante, ce qui donne l’illusion que la vie apparaît soudainement dans des endroits où elle n’existait pas auparavant. Cependant, en chauffant l’air et en détruisant ainsi les micro-organismes, Pasteur a réfuté en profondeur l’idée de la génération spontanée de la vie. Une fois stérilisé et isolé, l’air reste indéfiniment exempt de vie, même microscopique.
Une troisième théorie de l’origine de la vie est connue sous le nom d’évolution chimique. Dans cette idée, des changements pré-biologiques transforment lentement des atomes et des molécules simples en produits chimiques plus complexes nécessaires à la production de la vie. Favorisée par la plupart des scientifiques aujourd’hui, l’hypothèse centrale de l’évolution chimique stipule que la vie est née naturellement de la non-vie. En ce sens, les théories de l’évolution chimique et de la génération spontanée sont similaires, mais les échelles de temps diffèrent. L’évolution chimique ne se produit pas soudainement ; elle se déroule plutôt de manière progressive, pour finalement construire des structures complexes à partir de structures plus simples. Cette théorie moderne suggère donc que la vie est apparue sur Terre par le biais d’une évolution plutôt lente de la matière non vivante. On ne sait pas exactement à quel rythme et à quel moment.
On peut estimer la durée de l’évolution chimique en étudiant les fossiles, c’est-à-dire les restes durcis d’organismes morts dont les contours du squelette ou les caractéristiques osseuses sont préservés dans les roches anciennes. Par exemple, la figure 5.2 montre comment une roche sédimentaire, agrandie à plusieurs reprises, révèle clairement les empreintes fossilisées d’anciennes cellules individuelles, la forme de vie la plus simple connue. Les tests radioactifs prouvent que l’âge de la roche est généralement de 2 à 4 milliards d’années. On considère qu’il s’agit de la durée pendant laquelle les fossiles ont été enfouis, ayant vraisemblablement été piégés dans la roche alors qu’elle se solidifiait, ce qui en fait certains des plus anciens fossiles jamais découverts.
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FIGURE 5.2 – La photographie de gauche, prise au microscope, montre des cellules fossilisées trouvées dans une roche canadienne datée par radioactivité d’environ 3 milliards d’années. Les restes de ces organismes primitifs présentent des sphères concentriques avec des membranes semi-perméables et des sphéroïdes attachés plus petits. L’image de droite montre plus clairement une vue agrandie de l’une de ces anciennes cellules. La paroi interne du fossile mesure ~10-3 cm (ou 10 microns) de diamètre. (E. Barghoorn) |
Sachant que la Terre est née il y a ~4,5 milliards d’années et que les roches les plus anciennes ont cristallisé à partir de leur état fondu initial il y a ~4 milliards d’années, nous concluons que la vie est probablement apparue environ un milliard d’années après la formation de la Terre et <0,5 milliard d’années après que la croûte terrestre se soit suffisamment refroidie pour permettre la vie. Étant donné que des fossiles encore plus anciens, non encore découverts, sont probablement enfouis quelque part dans les roches de la Terre, nous supposons que les formes de vie les plus primitives ont peut-être mis à peine plus de quelques centaines de millions d’années pour évoluer chimiquement à partir de la non-vie. On peut imaginer qu’il leur a fallu encore moins de temps, voire des millénaires ou des siècles. Les indices de l’histoire et du rythme de l’origine de la vie sont probablement inscrits non seulement dans leurs structures anciennes (fossiles) mais aussi à l’intérieur des cellules et des molécules (gènes) des organismes actuels.