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L'origine de la vie
Ecrit en collaboration avec le Pr Cyril Ponnamperuma, U.Maryland L'évolution chimique (III) Quand nous passons de la biochimie à la biologie, nous savons que l'évolution darwinienne est aujourd'hui la pierre d'achoppement de la biologie moderne. Si nous acceptons cette évolution introduite en 1859 par Darwin[6] dans le célèbre ouvrage "De l'origine des espèces par voie de sélections naturelles", nous devons alors postuler une autre forme d'évolution avant l'évolution darwinienne : l'évolution chimique, déjà définie en 1861 par le physicien anglais Tyndall qui compris qu'il fallait "lier la vie présente de notre planète avec le passé" et découvrir comment elle avait pu interagir avec la matière. L'univers a débuté il y a environ 13.8 milliards d'années avec le Big Bang. Ensuite la matière s'est formée, édifiant étoiles, galaxies et planètes. Il y a 4.6 milliards d'années, le Soleil et les planètes se sont formés. La plus ancienne trace de vie sur Terre remonterait à 3.8 milliards d'années. Donc la vie sur Terre doit avoir commencé un jour entre ces deux dates. Avant d'étudier ce point plus en détail, nous devons nous rappeler que la Terre est le seul lieu dans l'univers où nous savons que la vie existe, c'est le seul laboratoire dans lequel une expérience réussie ait été faite. En étudiant ce qui s'est passé sur Terre, nous pouvons prétendre que si les lois de la physique et de la chimie sont des lois universelles, nous pouvons alors extrapoler d'ici les autres possibilités de vie sur d'autres planètes gravitant autour d'étoiles similaires à la nôtre, dans d'autres galaxies à travers l'univers. La recherche de la vie en dehors de la Terre est devenue une étape nécessaire à l'étude de l'origine de la vie. L'Académie Nationale des Sciences américaine (NAS) soulignait dans un document sur le programme spatial que la recherche de la vie extraterrestre était le but principal de la biologie spatiale. Aujourd'hui, plus de 80% des gens croient que la vie peut exister dans l'univers.
Avec tous ces arguments en faveur de l'étude de l'origine de la vie, rappelons-nous ce que les Anciens pensaient du sujet. Convaincu que la vie naissait spontanément, Aristoteles proposait que les lucioles apparaissaient avec la brume matinale. A l’époque de Galilée, sans que lui-même n’y souscrive pour autant, les philosophes pensaient encore que les insectes naissaient à partir de l’évaporation du cidre. Cette philosophie de la "génération spontanée" fut incrustée chez tous les penseurs et naturalistes médiévaux dont van Helmont, Newton et Descartes furent les garants.
Nous avons également des références dans le monde de la littérature. Virgile par exemple, nous dit comment un essaim d'abeilles est né de la carcasse d'un veau. Mais il y a aussi les potions magiques, les projets des alchimistes ainsi que les idées propagées par les sectes religieuses sur la création de l'homme à partir de l'argile. De telles idées ne peuvent pas longtemps supporter les questions de la rigueur scientifique que nous donnaient déjà par exemple les discussions avec Redi, Spallanzani et consorts. Au début du XVIIe siècle, le chimiste belge Jan van Helmont croyait pouvoir créer la vie en partant d'objets inanimés, organiques et minéraux et quelques jours d'incubation. Il avait bien pour sa défense découvert des souris vivantes après avoir laissé des graines de froments sous un linge sale... En 1861, Pasteur démontra que la fermentation d'un milieu de culture bouilli ne pouvait s'effectuer que dans l'air ambiant, en présence de micro-organismes. Tyndall démontra que ces organismes étaient en suspension dans l'air. L'idée que la vie avait une origine chimique commençait à germer. Leurs expériences allaient une fois pour toutes rallier à eux les théoriciens de la génération spontanée, triomphe de la raison sur le mysticisme. Mais aujourd'hui nous revenons à la génération spontanée. Nos chercheurs ne parlent pas de la poule et de l'oeuf primordial, mais plutôt de la séquence ordonnée de l'atome à la petite molécule prébiotique jusqu'à la molécule lourde d'ADN et le système de copie qui est à la base de toute vie. En 1871, au lendemain de la présentation des résultats de Pasteur à l'Académie française, Darwin[7] écrivit une lettre à son ami botaniste Joseph D. Hooker dans laquelle il évoque l'idée d'une évolution biochimique à partir de composés simples : "On dit souvent que toutes les conditions pour la première production d'un organisme vivant sont maintenant présentes, ce qui aurait pu jamais être présent. - Mais si (et oh quel grand si) nous pouvions disposer dans un petit étang chaud toutes sortes de sels d'ammoniac et phosphoriques, la lumière, la chaleur, l'électricité, etc. présents, qu'un composé protéique ait été formé chimiquement, prêt à subir des changements encore plus complexes, à l'heure actuelle, une telle matière serait instantanément dévorée ou absorbée, avant la formation des créatures vivantes." Dans cette goutte d'eau nous avons l'entièreté du concept de l'évolution chimique. A nous de recréer le petit étang chaud de Darwin et de retrouver, si pas sa présence, du moins les traces de son évaporation et du métabolisme des créatures qu’il abritait ailleurs dans l'univers. Ce sera l'objet des autres articles du dossier consacré à la bioastronomie. Pour plus d'informations L’anatomie et les fonctions des cellules (sur ce site) Formation des systèmes stellaires et planétaires. Conditions d'apparition de la vie (PDF), Acad. Eur. Interdisc. des Sciences, EDP Sciences, 2015 Les virus émergents, Institut Pasteur Quelques livres (cf. détails dans ma bibliothèque dont la rubrique Bioastronomie)
De l'origine de l'Univers à l'origine de la vie, Sylvie Vauclair, Odile Jacob, 2017 Les bactéries de l'extrême, Daniel Prieur, De Boeck, 2014 Biologie, Peter Raven et al., De Boeck, 2014 Biodiversité et évolution du monde vivant, David Garon et al., EDP Sciences, 2013 Biologie, Neil Campbell et al., Pearson, 2012 Les origines de la vie. Histoire des idées, Florence Raulin Cerceau et Bénédicte Bilodeau, Ellipses Marketing, 2009 Des premières bactéries à l'homme : L'histoire de nos origines, Jean-Claude Gall, L'Harmattan, 2009 Le Soleil, la Terre... la vie. La quête des origines, Muriel Gargaud et al., Belin/Pour la Science, 2009 Où sont les autres ? A la recherche de la vie dans l'univers, Dominique Proust et Jean Schneider, Seuil, 2007 Des atomes aux planètes habitables, Muriel Gargaud et al., Presses Universitaires de Bordeaux, 2005 Les traces du vivant, s/dir. Muriel Gargaud, Presses Universitaires de Bordeaux, 2003 La vie dans le cosmos, François Raulin, Flammarion/Dominos, 1994/2002 La Bioastronomie, Jean Schneider et François Raulin, PUF-Que Sais-Je ?, 3316, 1997 Et si l'homme était seul dans l'univers...?, Marceau Felden, Grasset, 1994 Le hasard créateur, Rémy Lestienne, La Découverte, 1993 L'évolution chimique et les origines de la vie, André Brack et François Raulin, Masson, 1991 L'énigme de la vie. Une enquête scientifique, Michel Biezunski et Alexander G. Cairns-Smith, Odile Jacob, 1990 Construire une cellule, Christian de Duve, De Boeck-Université; Dunod/InterEditions, 1990 Une aurore de pierres, André Danchin, Seuil, 1990 La vie dans le cosmos, Collectif, Time-Life, 1989 Silence au point d'eau, Emmanuel Davoust, Teknea, 1988 Patience dans l'azur, Hubert Reeves, Le Seuil, 1981/1988 Le nuage de la vie, Fred Hoyle et Chandra Wickramasinghe, Albin Michel, 1980 Les origines de la vie, Leslie E. Orgel, Elservier Séquoia, 1976 Cosmic connection ou l'appel des étoiles, Carl Sagan, Le Seuil, 1975 L'origine de la vie, J.D.Bernal, Bordas, 1972 Des astres, de la vie, des hommes, Robert Jastrow, Le Seuil, 1972 Cent milliards de mondes habités ?, David C. Holmes, Dargaud, 1969 L'origine de la vie sur Terre, Alexandre Oparine, Masson, 1965 La vie sur les planètes, Robert Tocquet, Seuil - Le Rayon de la Science N°4, 1960 L'origine et l'évolution de la vie, Alexandre Oparine, Editions de la Paix, 1959 La vie dans l'univers, Alexandre Oparine et V.Fessenkov, Editions en langues étrangères, Moscou, 1958 Une discussion sur l'origine de la vie, J.D. Bernal et al., Publication de l'Union Rationaliste, 1955 En anglais The Origin and Early Evolution of Life: Prebiotic Chemistry of Biomolecules, Michele Fiore, Mdpi, 2019 Earth's Early Atmosphere and Oceans, and The Origin of Life, George H. Shaw, Springer, 2015 Limits of life (Proceedings), s/dir. Cyril Ponnamperuma et Lynn Margulis, D.Reidel, 1980; Springer, 2011 The Origin and Early Evolution of Life, Tom Fenchel, Oxford University Press, 2003 Rare Earth, Peter D.Ward et Donlad Brownklee, Copernicus Books/Springer-Verlag, 2000/2003/2004 Signs of Life, Collectif/Committee on the Origins and Evolution of Life, The National Academies Press, 2002 What is Life, Lynn Margulis et Dorion Sagan, Simon & Schuster, 1995 Life in the universe, Special issue, Scientific American, October 1994 Pale Blue Dot, Carl Sagan, Random House, 1994 Evolution from Space", Fred Hoyle et Chandra Wickramasinghe, Simon & Schuster, 1982; Touchstone, 1984. Comets and the Origin of Life (Proceedings), Cyril Ponnamperuma, D.Reidel, 1981 Cosmochemistry and the origin of Life, Cyril Ponnamperuma, D.Reidel, 1981; Springer, 2011 (reprint) The Origin of Life, Cyril Ponnamperuma, Thames & Hudson, 1972 The Planets: Their Origin and Development, Harold C. Urey, Yale University Press, 1952. Cet article a été rédigé en hommage au Pr Cyril Ponnamperuma.
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