Il est facile de tenir pour acquis la vie dont notre planète regorge, mais son existence soulève une question très difficile :d'où vient la vie sur Terre ?
Avant les années 1860, lorsque Louis Pasteur développa sa théorie des germes sur la maladie, le consensus était que la vie pouvait se générer spontanément. Par exemple, si vous omettez des grains de blé, cela engendrera des bébés souris. L’eau laissée debout pendant des jours donnerait naissance à des organismes comme des algues. Aujourd'hui, nous savons qu'une nouvelle vie ne peut pas être générée à partir de rien, mais cela est dû en grande partie au travail de Pasteur [source :Abedon].
Pasteur nous a montré que des micro-organismes, incapables de être détectés par les sens humains, vivent partout autour de nous. Cela a conduit à sa théorie des germes, selon laquelle la santé humaine est sujette aux attaques de ces micro-organismes et que ces attaques peuvent entraîner ce que nous considérons comme une maladie.
Mais son héritage inclut également un changement radical dans la compréhension humaine de la genèse de la vie. Après que Pasteur ait révélé la nature des germes, il a effectivement tué l’idée désormais apparemment superstitieuse selon laquelle la vie organique peut se générer spontanément à partir de matière inorganique. Ironiquement, la science est revenue pour explorer ce concept même comme une possibilité une fois de plus comme l'une des deux principales explications concurrentes de l'origine de la vie sur Terre.
Le concept selon lequel la vie a pu être générée spontanément s'appelle abiogenèse. . Dans un passé lointain, les précurseurs de la vie, comme les acides aminés et les protéines, sont nés d'une soupe primordiale et ont réussi à s'organiser en formes de vie précellulaires auto-réplicatives. Ce début de la vie a fini par composer et transcrire l’ADN qui constitue aujourd’hui la base du code génétique des processus vitaux. C'est une idée fantastique – et que beaucoup critiquent, à l'intérieur comme à l'extérieur de la communauté scientifique.
De l’autre côté se trouve le principal rival – et tout aussi fantastique – de l’abiogenèse comme explication de l’origine de la vie sur Terre. Ce concept, la panspermie , dit que la vie n'a pas commencé ici sur Terre, mais ailleurs dans l'univers ou dans le système solaire. La vie a été transportée ici, dans un véhicule semblable à un astéroïde venu d’une autre planète, et s’est implantée à peu près de la même manière qu’une graine dans un sol fertile. Probablement plus précisément, la vie se serait propagée comme une épidémie sous une forme très similaire aux germes découverts par Pasteur.
Personne ne peut être sûr lequel explique adéquatement l’origine de la vie sur Terre, mais étonnamment, les deux se sont révélés possibles. Dans cet article, nous examinerons le cas de chacun. Tout d'abord, nous examinerons un problème commun que partagent les deux théories.
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À peu près au même moment où Pasteur développait sa théorie des germes, Charles Darwin présentait au monde sa théorie de l’évolution. Cela contribuerait à ce qui constitue une feuille de route logique dans la recherche de la première vie sur Terre. Dans « L'origine des espèces », Darwin fait référence à la description de Sir John Herschell de la genèse de la vie sur Terre comme le « mystère des mystères » et propose que les espèces sur Terre aujourd'hui n'ont pas été créées de manière indépendante. Au lieu de cela, ils ont évolué en nombre toujours croissant à partir d'espèces antérieures grâce au processus d'évolution par sélection naturelle [source :Darwin]. Au cœur de ce raisonnement se trouve l’implication selon laquelle tous les organismes pourraient avoir évolué à partir d’un seul ancêtre commun. C'est ainsi qu'a commencé l'enquête moderne sur l'origine de la vie sur Terre.
Le travail de Darwin s'appuie sur un système de classification biologique déjà existant proposé en 1753 par le biologiste suédois Carl von Linne (connu sous le nom de Linnaeus). Linné a développé une taxonomie , un système de classification des organismes basé généralement sur des traits physiques, à partir du taxon le plus restreint. (espèce) à un groupe d'espèces apparentées (genre) et à des taxons de plus en plus larges jusqu'aux règnes des plantes et des animaux (et à l'origine des minéraux) [source :Pidwirny]. Ce système de classification biologique a lui-même évolué au fil du temps, avec l'augmentation du nombre de règnes et le taxon le plus large, les domaines, établis pour classer les cellules comme eucaryotes. (contenant des cellules avec de l'ADN dans un noyau), des bactéries et des archées (le domaine des extrémophiles).
Au fil du temps, la taxonomie est devenue plus précise, grâce à l’application de la génétique. Ce domaine hybride est appelé phylogénie , où l’interdépendance des organismes est établie sur la base de leur ADN commun. Par exemple, les gènes apparentés (ceux remplissant des fonctions similaires) trouvés chez les humains et certains types de souris partagent jusqu'à 90 % de similarité dans leurs séquences d'ADN [source :Stubbs]. La comparaison génétique des chimpanzés et des humains donne une similitude d'environ 95 pour cent [source :Pickrell]. Ces similitudes sont significatives, mais la phylogénie a confirmé ce que Linnaeus, Darwin et d'innombrables autres scientifiques postulaient depuis longtemps :à savoir que tous les êtres vivants sur Terre sont liés.
Le système utilisé pour classer les êtres vivants ressemble beaucoup à un arbre, avec les premiers organismes constituant la structure racinaire et divers taxons se rétrécissant dans le tronc, les grosses branches, les branches plus petites et enfin les feuilles qui représentent les près de 2 millions d'espèces actuellement. classé par science [source :O'Loughlin]. Cette représentation est souvent appelée l'arbre de vie. . Pourtant, à mesure que la phylogénie est de plus en plus utilisée, il a été démontré que les racines de l'arbre de vie sont peut-être quelque peu atypiques.
La comparaison génétique des organismes fournie par la phylogénie a révélé un obstacle sérieux à la traçabilité de l'arbre de vie jusqu'à l'unique ancêtre commun que les biologistes antérieurs ne pouvaient pas voir. La chasse à l'ancêtre commun -- et l'idée même qu'il existait -- est basée sur la distribution génétique via le transfert vertical de gènes. . Grâce à cela, les gènes sont transmis d’une génération à l’autre par reproduction sexuée ou asexuée. Un ou deux organismes donnent naissance à un autre qui hérite d'une réplique de lui-même ou d'une combinaison prévisible de ses gènes. Au fil du temps, les organismes peuvent éventuellement diverger en espèces ou même en règnes totalement différents, comme les humains à partir des singes (ou, encore plus loin, lorsque la lignée qui a donné naissance aux oiseaux a divergé de celle des bactéries), mais ce transfert horizontal de gènes laisse encore un une trace de miettes génétiques que nous pouvons suivre pour retracer nos origines.
L'idée prédominante des scientifiques était que les gènes n'étaient transférés que verticalement jusqu'aux années 1950, lorsqu'un autre type de transfert de gènes a été découvert. Horizontale ou transfert latéral de gènes est un autre moyen permettant à un organisme d'obtenir les gènes d'un autre, mais plutôt que de parent à progéniture, cette méthode de distribution génétique est basée sur l'absorption efficace par un organisme de l'ADN d'un autre organisme, entier et intact [source :Wade]. Deux organismes peuvent créer un troisième organisme hybride, apparemment sans lien de parenté, avec les deux gènes, mais en aucun cas similaire à la combinaison égale de gènes qui se produit lors de la reproduction. Au lieu de cela, un organisme plus grand peut virtuellement manger un autre organisme et conserver le code génétique du deuxième organisme, en utilisant le code du premier organisme pour lui-même. On pense que les mitochondries, la partie de la cellule responsable de la conversion des sucres en énergie utilisée pour alimenter les fonctions cellulaires chez les animaux eucaryotes, ont existé autrefois en tant qu'organisme indépendant [source :Wade]. Par transfert latéral, un ancien eucaryote l'a absorbé et a conservé sa constitution génétique.
Au début de l'histoire de la Terre, les microbiologistes croient maintenant que le transfert latéral était courant, donnant aux racines de l'arbre de vie non pas une ligne directe ascendante à partir d'une seule graine, mais plutôt une série de lignes incroyablement entrecroisées et pratiquement introuvables parmi les organismes unicellulaires. La recherche d'un seul ancêtre commun a subi un nouveau coup après que des recherches ont montré que des extrémophiles, des organismes capables de survivre dans des conditions difficiles et candidats aux premières formes de vie sur Terre, ont probablement évolué à partir d'autres bactéries et se sont ensuite adaptés à leur environnement [source :Zimmer]. Cela suggère qu'ils sont moins anciens qu'on ne le pensait auparavant.
Mais que nous soyons issus d’un seul ancêtre commun ou de plusieurs, la question demeure :comment la vie sur Terre a-t-elle commencé ? Nous nous rapprochons de la réponse à la page suivante.
Nous revenons ici, pour ainsi dire, au début. Dans les années 1950, un étudiant diplômé de l'Université de Chicago nommé Stanley Miller a cherché à recréer les conditions trouvées sur Terre il y a environ 3,8 milliards d'années, à peu près à l'époque où les archives fossiles ont montré pour la première fois la vie [source :Zimmer]. Miller a conçu une expérience ingénieuse et désormais célèbre dans laquelle il a ajouté des mesures approximatives d'hydrogène, de méthane et d'ammoniac dans un flacon contenant de l'eau. On pensait que cet élément et ses composés prédominaient dans l’atmosphère de la jeune Terre. Lorsque Miller a simulé un éclair en ajoutant une étincelle, il a découvert que la solution dans son flacon contenait désormais quelque chose qu'elle n'avait pas auparavant :des acides aminés.
Les acides aminés sont communément appelés les éléments constitutifs de la vie, car ils constituent la base des protéines, nécessaires à la structure et aux fonctions des organismes. Les expériences de Miller ont tenu le coup. Par exemple, une expérience incluant du sulfure d'hydrogène et un jet de vapeur, qui simule la présence d'une activité volcanique, s'est avérée plus tard être une approximation assez précise de la Terre primitive à partir de recherches menées après la mort de Miller [source :NASA]. Un autre impliquait le formaldéhyde comme catalyseur de l’origine de la vie [source :Science Daily]. Ces expériences ont fourni des preuves encore plus convaincantes que la vie sur Terre est issue de l'abiogenèse.
Le fondement de l’abiogenèse est que la vie précellulaire existait autrefois sur Terre. Ces précurseurs de la vie se sont assemblés à partir des acides aminés présents dans la soupe primordiale recréée par Miller et sont devenus les protéines qui structurent les cellules et agissent comme des enzymes pour les processus cellulaires. À un moment donné, ces protéines ont formé des modèles génétiques afin qu'elles puissent être répliquées et organisées en organites comme les ribosomes. , qui transcrivent les molécules de ces modèles [source :Science Daily]. Finalement, ces processus se sont réunis pour créer l'ADN, qui constitue la base de la vie cellulaire.
L'abiogenèse en tant que théorie sur l'origine de la vie a connu un essor dans les années 1980 lorsque le chercheur Thomas Cech a prouvé que l'ARN peut agir à la fois comme porteur du code génétique et comme enzyme qui catalyse ce code pour créer des molécules. Cette découverte a donné naissance au monde de l'ARN hypothèse , qui est l'idée selon laquelle les acides aminés se sont d'abord formés dans les protéines qui composent l'acide ribonucléique. (ARN), qui a pris le relais et a commencé à s'auto-répliquer et à générer de nouvelles combinaisons de protéines créant une nouvelle vie précellulaire - et éventuellement cellulaire.
Sous l’abiogenèse, la vie organique a été créée de manière aléatoire à partir des composants inorganiques de la vie. Son concurrent scientifique envisage un début différent pour la vie sur Terre.
Le principe derrière la panspermie est que la vie est originaire de l'extérieur de la Terre et s'est rendue sur notre planète, trouvant un climat hospitalier dans lequel prospérer et éventuellement évoluer vers la vie sur Terre.
Panspermie est un concept ancien, remontant jusqu'au concept de taxonomie, lorsque l'historien français Benoit de Maillet proposait que la vie sur Terre était le résultat de germes « semés » depuis l'espace [source :Panspermia-Theory]. Depuis lors, des chercheurs allant de Stephen Hawking à Sir Francis Crick (qui a abandonné son soutien précoce à l'hypothèse du monde à ARN) croient que la vie sur Terre est originaire de cette planète.
La théorie de la panspermie se divise en trois grandes catégories. La vie a voyagé via des débris spatiaux depuis quelque part en dehors de notre système solaire, le concept de lithopanspermie , ou d'une autre planète de notre système solaire, la panspermie balistique . La troisième hypothèse, panspermie dirigée , soutient que la vie sur notre planète s'est propagée délibérément par une vie déjà établie et intelligente [source :Panspermia-Theory].
Selon les hypothèses de panspermie, la panspermie balistique (également appelée panspermie interplanétaire ) jouit de la plus large acceptation dans la communauté scientifique. Des fragments d’autres planètes bombardent depuis longtemps la Terre sous forme de météorites. En fait, une météorite, ALH84001, découverte en Antarctique en 1984, porte ce que certains scientifiques considèrent comme des traces de vie ou des précurseurs de la vie, comme des acides aminés. On a calculé qu'il s'est détaché de Mars il y a plus de 4 milliards d'années [source :Thompson].
Après examen de ALH84001, les astrobiologistes -- des scientifiques qui étudient le potentiel de la vie dans l'espace -- ont découvert au moins quatre traces de vie ancienne, allant de ce qui semblait être des microbes fossilisés à une forme de bactérie magnétique [source :Schirber]. Depuis la publication des résultats en 1996, trois des traces de vie trouvées dans la météorite ont été écartées. Mais la question de savoir si la dernière trace, les chaînes de magnétite, est minérale ou si elle a été produite biologiquement par d'anciennes bactéries martiennes reste en débat.
Mars est le candidat le plus probable à la panspermie balistique. La disposition des orbites de Mars et de la Terre autour du soleil permet à une roche de se déplacer environ 100 fois plus facilement de Mars à la Terre que l'inverse [source :Chandler]. Et au cours de l'histoire de la Terre, on estime qu'environ 5 000 milliards de roches ont fait le voyage [source :NASA]. De plus, au début de leur histoire, la Terre et Mars étaient tout aussi adaptées à l'accueil de la vie, toutes deux présentant des atmosphères humides et de l'eau à leur surface.
Malgré toutes ces preuves, on ne sait toujours pas comment la vie a commencé sur Terre. Lisez quelques critiques sur la panspermie et l'abiogenèse sur la page suivante.
Même si les expériences menées par Stanley Miller et d’autres qui se sont appuyés sur ses travaux montrent que la vie pourrait être née d’une soupe primordiale, cette possibilité reste théorique. Il n’existe aucune preuve de vie précellulaire sur Terre ; De plus, les critiques de l'hypothèse du monde de l'ARN soulignent que les expériences qui soutiennent ces concepts ont été menées avec de l'ARN créé biologiquement. L'ARN peut agir à la fois comme modèle pour l'auto-réplication et comme enzyme pour réaliser ce processus, mais ces découvertes ont été réalisées dans le cadre d'expériences contrôlées en laboratoire. Cela ne prouve pas nécessairement que des actions aussi délicates pourraient se produire dans les mers de l'ancienne Terre.
Pour de telles raisons, l’hypothèse du monde de l’ARN a été largement abandonnée par les partisans de l’abiogenèse en faveur d’autres hypothèses, comme le développement simultané de protéines et de modèles génétiques ou le développement de la vie autour de sources sous-marines similaires à celles actuellement habitées par les extrémophiles d’aujourd’hui. Mais il est une critique que toute hypothèse d’abiogenèse a du mal à surmonter :celle du temps. On pense que la vie basée sur l'ADN s'est développée sur Terre il y a environ 3,8 milliards d'années, donnant aux formes de vie précellulaires environ 1 milliard d'années pour effectuer des processus aléatoires de codage de protéines utiles et de les assembler en précurseurs de la vie cellulaire [source :Découverte Nouvelles]. Les critiques de l’abiogenèse affirment qu’il n’y a tout simplement pas assez de temps pour que la matière inorganique devienne la vie précellulaire théorique. Une estimation suggère qu'il faudrait 10^450 (10 à la puissance 450) ans pour qu'une protéine utile soit créée aléatoirement [source :Klyce].
C’est l’un des obstacles qui fait de la panspermie une explication intéressante :elle n’explique pas l’origine de la vie, mais simplement l’origine de la vie sur Terre. Les hypothèses de panspermie ne contredisent pas nécessairement l’abiogenèse; ils déplacent simplement l'origine ailleurs. Pourtant, le jury n’a pas encore déterminé plusieurs facteurs importants qui doivent être en place pour que la panspermie soit correcte. Est-il possible, par exemple, que la vie microbienne survive dans les conditions difficiles du voyage dans l'espace, de l'entrée dans l'atmosphère terrestre et de l'impact sur la surface terrestre ?
Certaines hypothèses récentes suggèrent qu’il n’est pas nécessaire qu’il survive. Un chercheur postule que des fragments morts d'ADN auraient pu arriver sur Terre via une panspermie balistique et ont été répliqués via un processus lancé similaire au monde de l'ARN [source :Grossman]. D'autres chercheurs visent à parcourir Mars à la recherche de vie fossile et à comparer tout matériel génétique à celui trouvé universellement sur Terre pour déterminer la relation [source :Chandler].
Pourtant, si la vie sur Terre a commencé ailleurs et s'est propagée jusqu'à notre planète, la question demeure :quelle est l'origine de la vie ?
