Comment la vie a-t-elle atterri sur notre planète?

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Au commencement était le Verbe, dit la Bible. Mais les scientifiques ne l’entendent pas de cette oreille. Si la vie sur Terre provient pourtant des cieux, le doigt de Dieu serait alors une comète.

Des reptiles, des primates, des insectes, des hommes et des femmes, des oiseaux, mais aussi des bactéries, des cœlacanthes, des plantes à fleurs et sans fleurs, des virus et jadis des mammouths, des dinosaures… La vie est multiforme. La biodiversité est ébouriffante. Sur Terre, sous Terre et dans les mers, elle est le fruit de 4 milliards d’années d’évolution, de sélections naturelles et, plus récemment, de sélections opérées par l’homme.

Mais d’où vient-elle, cette "vie"? Darwin nous livre une partie de réponse. Elle est – nous sommes – le fruit d’une longue évolution. Mais où et comment a-t-elle démarré sur notre planète? Vient-elle du cosmos?

"Entre 3 et 26 acides aminés ont été dénombrés dans les comètes qui frôlent régulièrement la Terre."
Jean-Sébastien Steyer
Paléontologue

Cet été, il suffira de lever les yeux mi-août vers la voûte céleste pour rêver de nos origines. Comme chaque année à cette époque, les Perséides, cette pluie d’étoiles filantes aussi fidèles qu’éblouissantes, illumineront le ciel. Ces météores résultent de la traversée par la Terre d’une portion d’Univers riche en poussières. Une traversée au cours de laquelle elles se consument dans notre atmosphère, ce qui génère ce feu d’artifice cosmique.

©Eleni Debo

Quel rapport avec la vie? Ces poussières proviennent du dégazage d’une comète: la comète Swift-Tuttle qui croise périodiquement l’orbite de la Terre autour du Soleil, y abandonnant une partie de son corps. Et les comètes… ne sont pas étrangères à la vie. "La vie vient nécessairement d’ailleurs", explique le paléontologue Jean-Sébastien Steyer (Muséum national d’histoire naturelle, à Paris). "Comme toute planète en gestation, continue l’auteur de "La Terre avant les dinosaures", la nôtre a été bombardée d’astéroïdes et de comètes pendant des dizaines, voire des centaines de millions d’années. Ces bolides venus du fin fond du système stellaire sont composés de glace nappée de poussières. Leur cœur gelé et leur halo renferment de l’eau ainsi que de précieux acides aminés, ces composés chimiques qui sont à l’origine de la vie et s’alignent comme les perles d’un collier dans les brins d’ADN. Entre 3 et 26 acides aminés ont été dénombrés dans les comètes qui frôlent régulièrement la Terre. Or, la vie sur Terre est une variation autour d’une vingtaine d’acides aminés seulement."

Les planètes ? De gros ovules

Et on le sait, les acides aminés jouent un rôle incontournable dans le vivant, tant en ce qui concerne la structure que le métabolisme et la physiologie de cellules des êtres vivants et de leurs protéines.

Techniquement, ces acides ne se composent que d’un peu de carbone, d’un zeste d’oxygène, d’une pincée d’azote et de quelques atomes d’hydrogène savamment agencés. Autant d’éléments chimiques que les étoiles produisent en leur sein tout au long de leur existence, mais qui se retrouvent aussi dans l’espace sous la forme de véritables nuages moléculaires.

"Et si nous n’étions qu’une forme de vie parmi beaucoup d’autres?"
Marie-Christine Maurel et Michel Cassé
Auteurs de "Xénobiologie"

Les étoiles seraient-elles dès lors les mères de toute vie dans l’Univers? " Avec le temps, cet interminable bombardement cosmique ‘ensemence’ effectivement la ‘Planète’, comme ce fut le cas sur Terre il y a environ 3,8 milliards d’années, estime encore le paléontologue. Ce scénario comparant les planètes à de gros ovules fécondés par de petites comètes se nomme panspermie (de pan, ‘universel’ et sperme, ‘germe’)."

Et quand il parle de la "Planète", c’est parce qu’avec la complicité de l’astrophysicien Roland Lehoucq, spécialiste de la topologie cosmique mais aussi grand vulgarisateur de la Science, il s’est livré à un petit exercice de… re-création. Cet exercice vise à décrire l’émergence de la vie sur une toute nouvelle planète, la "Planète", un astre un peu plus petit que notre Terre qui orbite autour d’une étoile, elle aussi plus modeste, plus rouge, mais tout aussi banale que le Soleil.

"Exquise planète" – Pierre Bordage, Jean-Paul Demoule, Roland Lehoucq et Jean-Sébatsien Steyer (2014) Éd. Odile Jacob, 176 p., 22 euros. | On se bricole une nouvelle "Planète" et on l’ensemence? Trois scientifiques et un auteur de science-fiction français ont mis leur savoir en pratique pour créer une alternative à la Terre, biodiversité comprise. ©RV DOC

Le duo de scientifiques, en réalité un trio puisque Steyer et Lehoucq ont pu compter sur la collaboration de l’archéologue Jean-Paul Demoule, le trio donc, a donné naissance à "la Planète". Ou plus exactement à "Exquise planète" (le titre du livre publié chez Odile Jacob).

"Cette petite aventure éditoriale a commencé sur une idée de Roland Lehoucq: reprendre à son début le film de l’évolution sur une planète légèrement différente de la Terre, rappelle d’entrée de jeu Nicolas Witkowski, l’éditeur du livre. Aux savants calculs de l’astrophysicien se sont adjoints les étranges bestioles du paléontologue et les curieux bipèdes de l’archéologue. L’idée de compléter le tableau par une saga de science-fiction, aussi littéraire que la précédente est scientifique, est encore de Roland Lehoucq, qui a su convaincre Pierre Bordage de se joindre à cette exquise équipe pour faire un livre de science et de fiction pas comme les autres."

L’exercice est séduisant et instructif. Pour en revenir aux gros ovules planétaires qui attendent une fécondation panspermique, Steyer pointe volontiers la problématique de la probabilité infime que ces semences cosmiques puissent aboutir à l’émergence de la vie.

"Xénobiologie: vers d’autres vies" – Marie-Christine Maurel et Michel Cassé (2018) Éd. Odile Jacob, 264 p., 26,50 euros. | Quand on rejoue le film de la vie à la lumière de la biologie synthétique, l’ADN passe au "X", et l’AXN tient la vedette. ©RV DOC

"Tout le temps de cet ensemencement, il pleut des astéroïdes et des comètes. Tous n’atteignent pas la surface, car les plus petits sont brûlés au contact de l’atmosphère, écrit Steyer. Pour les acides aminés, c’est le parcours du combattant: parmi ceux qui survivent aux hautes températures et à l’impact au sol, combien rejoindront d’autres molécules et interagiront avec elles ? La probabilité que quelque chose d’un peu complexe résulte de ce processus semble donc infime. Mais imaginez que vous disposez d’un stock inépuisable de molécules et d’un temps très long (des dizaines, voire quelques centaines, de millions d’années): la probabilité croît vertigineusement et le vain exercice se transforme en véritable jeu d’enfant!"

"Le temps transforme l’impossible en inévitable, explique le paléontologue Stephen Jay Gould, cité par Steyer dans "Exquise planète". La dimension ‘temps’ étire en effet les probabilités non vers une ‘destinée’ particulière (rien n’oriente cette évolution), mais vers une exploration quasi infinie des possibles. Parmi les multiples produits de cette exploration, la sélection naturelle fera le tri, assurant la perpétuation des combinaisons moléculaires les mieux adaptées à leur environnement, et les plus chanceuses." Voilà assurément de quoi faire sourire Charles Darwin.

ADN ou ABN, voire… AXN?

Grâce à la magie des probabilités, la vie prend donc forme. En 1953, cette recette cosmique a même trouvé une confirmation expérimentale. À l’époque, les chimistes Stanley Miller et Harold Urey avaient montré que la vie pouvait apparaître de pas grand-chose. "Ils ont reproduit les conditions de la Terre primitive en injectant, dans un ballon de verre, du méthane, de l’ammoniac, de l’hydrogène et de l’eau, puis ont soumis le tout à des décharges électriques. Au bout de quelques jours, ils ont observé la formation de composés organiques, dont les fameux acides aminés", décrit Jean-Sébastien Steyer.

Sur la "Planète", l’exercice "vital" initié par le trio de scientifiques français est loin d’être terminé. La panspermie n’est pas une fin, c’est un commencement. Les acides aminés véhiculés par les comètes et les astéroïdes vont se rencontrer, s’assembler, s’enchaîner. Des molécules voient alors le jour, des protéines, des enzymes… Ces assemblages débouchent sur de nouveaux composés qui donneront naissance aux premières membranes. L’avènement de la cellule n’est plus loin. En leur sein, les choses s’organisent. "Dans ce nouveau monde ‘du dedans’, continue Steyer, les premières réactions chimiques se mettent en place, utilisant l’énergie et les nutriments du dehors. La machinerie cellulaire est enclenchée."

Parallèlement, d’autres acides se divisent, se répliquent et se codent: ils portent et transmettent alors l’information génétique. Il s’agit de l’ARN (acide ribonucléique). Mais aussi l’ADN qui stocke l’information. Et là, le livre des recettes du vivant prend véritablement forme. Parce qu’il n’y a bien sûr pas qu’une recette du vivant…

Suggestions de lecture

"Xénobiologie: vers d’autres vies"  Marie-Christine Maurel et Michel Cassé (2018)

Éd. Odile Jacob, 264 p., 26,50 euros.

Quand on rejoue le film de la vie à la lumière de la biologie synthétique, l’ADN passe au "X", et l’AXN tient la vedette.

"Origin story: a big history of everything"  David Christian (2018) Éd. Little, Brown and Company, (en anglais uniquement), 368 p., 26 euros.

Du Big Bang à l’intelligence humaine, David Christian aime raconter l’histoire totale de l’Univers.

"Exquise planète"  Pierre Bordage, Jean-Paul Demoule, Roland Lehoucq et Jean-Sébatsien Steyer (2014) Éd. Odile Jacob, 176 p., 22 euros.

On se bricole une nouvelle "Planète" et on l’ensemence? Trois scientifiques et un auteur de science-fiction français ont mis leur savoir en pratique pour créer une alternative à la Terre, biodiversité comprise.

Dans "Xénobiologie", Marie-Christine Maurel et Michel Cassé, respectivement spécialiste des origines de la vie à l’Université Pierre-et-Marie-Curie (Paris) et astrophysicien, plongent également dans cette nouvelle dimension de l’apparition de la vie et de son évolution. À la différence que cette fois, ils ne regardent pas dans le rétroviseur, mais imaginent ce que pourrait être la vie qui jaillira des éprouvettes de la biologie de synthèse. Laquelle n’est finalement pas tellement éloignée de la vie des origines qui nous est désormais familière.

C’est ici que l’AXN prend le pas sur l’ADN. L’AXN? C’est l’acide xénonucléique. Un acide créé en laboratoire au départ de la bactérie Escherischia coli en replaçant un composé de son ADN (la thymine, la fameuse lettre "T" des séquences ATGC de la double hélice) par un poison (le 5 – chloro-uracil, dans lequel un atome d’hydrogène est substitué par un atome de chlore). C’est donc un ADN génétiquement modifié, un ADN artificiel.

Pourquoi se livrer à cet exercice ? Avec ces constructions (ADN synthétique, acides aminés transmutés…), les xénobiologistes rejouent à leur manière le scénario de l’histoire de la vie. "La pierre de Rosette biochimique des AXN (acides xénonucléiques) laisse transparaître un avant-monde à éclairer, estiment les auteurs de "Xénobiologie". La ‘génétique synthétique’ cherche à décrypter le codage de l’information, de la catalyse, du repliement dans l’espace de nouvelles molécules, transcendant ainsi le monde (ancien?) de l’hérédité moléculaire. On peut dès lors comparer les puissances respectives de l’ADN, de l’ARN et de toute une panoplie d’acides nucléiques artificiels AXN tels que les ANA (acide altritol nucléique), AHN (acide hexitol nucléique), APN (acide peptidique nucléique), ATN ou TNA (acide thréonucléique), etc."

En se livrant à ces manipulations, les xénobiologistes tentent également d’apporter des réponses complémentaires à la question de l’origine de la vie sur Terre. La vie telle que nous la connaissons résulte d’un enchaînement de circonstances qui s’inscrivent dans une histoire précise. Si l’une ou l’autre des conditions de départ avait été quelque peu différente, serions-nous aujourd’hui comme nous le sommes? Notre ADN serait-il véritablement un ADN?

"Cette rencontre aux origines de la vie remet en question notre conception du vivant: et si nous n’étions qu’une forme de vie parmi beaucoup d’autres?, interrogent les deux scientifiques. Voilà qui jetterait les bases d’une surprenante xénophilosophie."

Cette question passionne un autre acteur de notre monde. Bill Gates, le milliardaire américain qui porta aux nues l’entreprise Microsoft, est un lecteur insatiable. Dans son top 5 de lecture pour cet été, il recommande sans hésiter de plonger dans le dernier ouvrage de l’historien David Christian (publié en mai 2018 chez "Little, Brown and Company", en anglais uniquement). Le titre de ce livre? "Origin story: a big history of everything". Le milliardaire est enthousiaste. "David a créé mon cours en ligne préféré, ‘Big History Project’, relate Bill Gates. Il y raconte l’histoire de l’Univers, du Big Bang aux sociétés complexes d’aujourd’hui, en réunissant en un seul récit des idées et des preuves provenant de diverses disciplines. Si vous n’avez pas encore suivi son cours, ‘Origin Story’ en constitue une excellente introduction. Si vous avez suivi son cours, le livre sera alors un excellent rappel de ce que vous avez découvert. Et quoi qu’il en soit, cet ouvrage nourrira grandement votre réflexion sur la place de l’Humanité dans l’Univers."

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