La plupart d’entre nous n’ont probablement pas besoin de trop réfléchir pour distinguer les êtres vivants des « nonvivants ». Un humain est vivant ; une roche ne l’est pas. Facile !
Les scientifiques et les philosophes ne voient pas les choses aussi clairement. Ils ont passé des millénaires à réfléchir à ce qui rend quelque chose vivant. De grands esprits, d’Aristote à Carl Sagan, y ont réfléchi – et ils ne sont toujours pas parvenus à une définition qui plaise à tout le monde. Dans un sens très littéral, nous n’avons pas encore de « sens » pour la vie.
En fait, le problème de la définition de la vie est devenu encore plus difficile au cours des 100 dernières années environ. Jusqu’au 19e siècle, une idée répandue était que la vie est spéciale grâce à la présence d’une âme intangible ou « étincelle vitale ». Cette idée est aujourd’hui tombée en désuétude dans les milieux scientifiques. Elle a été remplacée par des approches plus scientifiques. La Nasa, par exemple, a décrit la vie comme « un système chimique auto-entretenu capable d’évolution darwinienne ».
Mais celle de la Nasa n’est qu’une des nombreuses tentatives de cerner toute vie par une simple description. En fait, plus de 100 définitions de la vie ont été proposées, la plupart se concentrant sur une poignée d’attributs clés comme la réplication et le métabolisme.
Pour aggraver les choses, différents types de scientifiques ont des idées différentes sur ce qui est vraiment nécessaire pour définir quelque chose comme vivant. Alors qu’un chimiste pourrait dire que la vie se résume à certaines molécules, un physicien pourrait vouloir discuter de la thermodynamique.
Pour mieux comprendre pourquoi la vie est si difficile à définir, rencontrons certains des scientifiques qui travaillent sur la frontière qui sépare les êtres vivants de tout le reste.
Virologues : explorer la zone grise à la limite de la vie telle que nous la connaissons
Avez-vous rencontré MME GREN à l’école ? Ce moyen mnémotechnique pratique permet aux enfants de se souvenir des sept processus censés définir la vie : le mouvement, la respiration, la sensibilité, la croissance, la reproduction, l’excrétion et la nutrition.
Plus de 100 définitions de la vie ont été proposées
Bien que ce soit un point de départ utile pour définir la vie, ce n’est pas définitif. Il y a plein de choses que nous ne classerions pas traditionnellement comme vivantes qui peuvent cocher ces cases. Certains cristaux, des protéines infectieuses appelées prions, et même certains programmes informatiques sont « vivants » selon MME GREN.
Le cas limite classique est celui des virus. « Ce ne sont pas des cellules, ils n’ont pas de métabolisme, et ils sont inertes tant qu’ils ne rencontrent pas de cellule, donc beaucoup de gens (y compris de nombreux scientifiques) concluent que les virus ne sont pas vivants », explique Patrick Forterre, microbiologiste à l’Institut Pasteur de Paris, en France.
Pour sa part, Forterre pense que les virus sont vivants, mais il reconnaît que la décision dépend vraiment de l’endroit où l’on décide de placer le point de coupure.
Si les virus n’ont pratiquement pas tout ce que l’on pourrait croire nécessaire pour faire partie du club de la vie, ils possèdent des informations codées dans l’ADN ou l’ARN. Ce plan de vie, partagé avec tous les êtres vivants de la planète, signifie que les virus peuvent évoluer et se répliquer – quoique seulement en détournant la machinerie des cellules vivantes.
Le fait même que les virus – comme toute vie telle que nous la connaissons – soient porteurs d’ADN ou d’ARN a conduit certains à suggérer que les virus doivent avoir leur place dans notre arbre de vie. D’autres ont même affirmé que les virus détiennent des indices permettant de comprendre comment la vie a commencé en premier lieu. Si c’est le cas, la vie commence à ressembler moins à une entité en noir et blanc qu’à une quantité nébuleuse aux frontières confuses, pas tout à fait vivantes, pas tout à fait mortes.
Certains scientifiques ont adhéré à cette idée. Ils caractérisent les virus comme existant « à la frontière entre la chimie et la vie ». Et cela soulève une question intéressante : quand la chimie devient-elle plus que la somme de ses parties ?
Chimistes : explorer la recette de la vie
« La vie telle que nous la connaissons est basée sur des polymères à base de carbone, explique Jeffrey Bada, de la Scripps Institution of Oceanography de San Diego, en Californie. C’est à partir de ces polymères – à savoir les acides nucléiques (les éléments constitutifs de l’ADN), les protéines et les polysaccharides – que se construit la quasi-totalité de la diversité de la vie.
Bada a été l’élève de Stanley Miller, la moitié du duo à l’origine de l’expérience Miller-Urey dans les années 1950 – l’une des premières expériences à explorer l’idée que la vie est née de produits chimiques non vivants. Il est depuis revenu sur cette célèbre expérience, démontrant qu’un éventail encore plus large de molécules biologiquement pertinentes se forme lorsqu’on envoie de l’électricité dans un mélange de produits chimiques censés avoir existé sur la Terre primordiale.
La vie telle que nous la connaissons nécessite peut-être de l’ADN ou de l’ARN, mais qu’en est-il de la vie telle que nous ne la connaissons pas ?
Mais ces produits chimiques ne sont pas vivants. Ce n’est que lorsqu’ils commencent à faire certaines choses intéressantes comme excréter et s’entretuer que nous leur accordons cet honneur. Que faut-il donc pour que les produits chimiques fassent le saut et prennent vie ? La réponse de Bada est surprenante.
« La réplication imparfaite des molécules informationnelles aurait marqué l’origine à la fois de la vie et de l’évolution, et donc la transition de la chimie non vivante à la biochimie », explique Bada. Le début de la réplication, et plus particulièrement la réplication qui comporte des erreurs, conduit à la création de « progénitures » ayant des niveaux d’aptitude différents. Ces progénitures moléculaires peuvent ensuite entrer en compétition les unes avec les autres pour la survie.
« Il s’agit essentiellement de l’évolution darwinienne à l’échelle moléculaire », déclare Bada.
Pour de nombreux chimistes, c’est donc la réplication – le processus que les virus ne peuvent entreprendre qu’avec un coup de pouce des cellules biologiques – qui contribue réellement à définir la vie. Le fait que les molécules informationnelles – l’ADN et l’ARN – permettent la réplication suggère qu’elles sont également une caractéristique essentielle de la vie.
Mais caractériser la vie par ces produits chimiques spécifiques ne permet pas de prendre en compte la situation dans son ensemble. La vie telle que nous la connaissons peut nécessiter de l’ADN ou de l’ARN, mais qu’en est-il de la vie telle que nous ne la connaissons pas ?
Astrobiologistes : à la chasse aux aliens bizarres
Seconder la nature de la vie extraterrestre est une affaire délicate. De nombreux chercheurs, dont Charles Cockell et ses collègues du Centre britannique d’astrobiologie de l’université d’Édimbourg, utilisent des micro-organismes capables de survivre dans des environnements extrêmes comme substituts de la vie extra-terrestre. Ils estiment que la vie ailleurs peut habiter des conditions très différentes, mais conserve probablement les caractéristiques essentielles de la vie telle que nous la reconnaissons sur Terre.
Sagan qualifiait de « chauvinisme du carbone » une vision centrée sur le carbone de la vie extraterrestre
» nous devons garder l’esprit ouvert à la possibilité de trouver quelque chose qui échappe à cette définition « , déclare Cockell.
Même les tentatives d’utiliser notre connaissance de la vie terrestre pour essayer de repérer des extraterrestres peuvent donner des résultats déroutants. La Nasa, par exemple, pensait avoir une bonne définition pratique de la vie en 1976 lorsque le vaisseau spatial Viking 1 s’est posé avec succès sur Mars, équipé de trois tests de vie. Un test en particulier semblait montrer qu’il y avait de la vie sur Mars : les niveaux de dioxyde de carbone dans le sol martien étaient élevés, ce qui suggérait que des microbes vivaient et respiraient à la surface de la planète rouge.
En fait, le dioxyde de carbone que les observateurs ont vu se dégager est maintenant presque universellement attribué aux phénomènes bien moins excitants des réactions chimiques oxydatives non biologiques.
Les astrobiologistes tirent les leçons de ces expériences et affinent les critères qu’ils utilisent pour rechercher des extraterrestres – mais pour l’instant, cette recherche reste infructueuse.
La création de vie artificielle est désormais une branche à part entière de la science
Peut-être que les astrobiologistes ne devraient pas trop restreindre leurs critères de recherche, cependant. Sagan a qualifié une vision de la vie extraterrestre centrée sur le carbone de « chauvinisme du carbone », suggérant qu’une telle perspective pourrait freiner la recherche d’extraterrestres.
« Des gens ont suggéré que les extraterrestres pourraient être à base de silicium, ou à base de différents solvants , » dit Cockell. « Il y a même eu des discussions sur des organismes nuageux intelligents extra-terrestres. »
En 2010, la découverte de bactéries dont l’ADN contenait de l’arsenic à la place du phosphore standard a enthousiasmé de nombreux astrobiologistes. Bien que ces découvertes aient depuis été remises en question, beaucoup espèrent toujours des démonstrations de vie qui ne suivent pas les règles conventionnelles. Pendant ce temps, certains scientifiques travaillent sur des formes de vie qui ne sont pas du tout basées sur la chimie.
Technologues : construire la vie artificielle
Auparavant réservée à la science-fiction, la création de la vie artificielle est désormais une branche à part entière de la science.
C’est essayer d’avoir une vision très large de ce qu’est la vie
À un certain niveau, la vie artificielle peut impliquer des biologistes qui créent de nouveaux organismes dans des laboratoires en assemblant des parties de deux ou plusieurs formes de vie existantes. Mais elle peut aussi être un peu plus abstraite.
Depuis les années 1990, lorsque le logiciel Tierra de Thomas Ray est apparu pour démontrer la synthèse et l’évolution de « formes de vie » numériques, les chercheurs tentent de créer des programmes informatiques qui simulent réellement la vie. Il existe même des équipes qui commencent à explorer la création de robots dotés de traits de vie.
« L’idée primordiale est d’essayer de comprendre les propriétés essentielles de tous les systèmes vivants, et pas seulement les systèmes vivants qui se trouvent sur Terre », explique Mark Bedau, expert en vie artificielle au Reed College de Portland, dans l’Oregon. « C’est essayer d’avoir une vision très large de ce qu’est la vie, alors que la biologie se concentre sur les formes réelles que nous connaissons. »
Cela dit, de nombreux chercheurs en vie artificielle utilisent ce que nous savons de la vie sur Terre pour fonder leurs études. Selon Bedau, les chercheurs utilisent ce qu’il appelle le « modèle PMC » – un programme (par exemple, l’ADN), un métabolisme et un contenant (par exemple, la paroi d’une cellule). « Il est important de noter que ce n’est pas une définition de la vie en général, juste une définition de la vie chimique minimale », explique-t-il.
Peut-être que les choses que nous pensons essentielles ne sont en réalité que particulières à la vie sur Terre
Pour les chercheurs en vie artificielle qui travaillent sur des formes de vie non chimiques, leur tâche consiste à créer des versions logicielles ou matérielles de ces composants PMC.
« Fondamentalement, je ne pense pas qu’il y ait une définition précise , mais nous avons besoin de quelque chose à viser », déclare Steen Rasmussen, qui travaille sur la création de la vie artificielle à l’Université du Danemark du Sud à Odense. Des équipes du monde entier ont travaillé sur des composants individuels du modèle PMC, en fabriquant des systèmes qui démontrent l’un ou l’autre de ses aspects. Jusqu’à présent, cependant, personne ne les a assemblés tous ensemble en une forme de vie synthétique fonctionnelle.
« Il s’agit d’un processus ascendant, qui consiste à le construire pièce par pièce », explique-t-il.
La recherche sur la vie artificielle pourrait finalement fonctionner à une plus grande échelle, en construisant une vie complètement étrangère à nos attentes. Une telle recherche pourrait contribuer à redéfinir ce que nous entendons par vie. Mais les chercheurs n’en sont pas encore à ce stade, dit Bedau. « Ils n’ont pas à s’inquiéter de définir toutes les formes de vie ; peut-être en parleront-ils autour d’une bière, mais ils n’ont pas besoin de l’inclure dans leur travail », dit-il.
Philosophes : tenter de résoudre l’énigme de la vie
Alors, si même ceux qui cherchent – et construisent – une nouvelle vie ne se préoccupent pas encore d’une définition universelle, les scientifiques devraient-ils cesser de s’inquiéter d’essayer d’en trouver une ? Carol Cleland, philosophe à l’université du Colorado à Boulder, pense que oui. Du moins pour l’instant.
L’homme a tendance à définir en termes de ce qui lui est familier. Mais les vérités fondamentales peuvent ne pas être familières
« Si vous essayez de généraliser les mammifères en utilisant le zèbre, quelle caractéristique allez-vous choisir ? » demande-t-elle. « Certainement pas leurs glandes mammaires, car seulement la moitié d’entre eux en possèdent. Leurs rayures semblent être un choix évident, mais elles ne sont qu’un accident. Ce ne sont pas elles qui font des zèbres des mammifères. »
Et il en va de même pour la vie. Peut-être que les choses que nous pensons être essentielles sont en réalité juste particulières à la vie sur Terre. Après tout, tout, des bactéries aux lions, est issu d’un seul ancêtre commun, ce qui signifie que sur notre carte de la vie dans l’Univers, nous n’avons vraiment qu’un seul point de données.
Dans les mots de Sagan : « L’homme a tendance à définir en termes de ce qui lui est familier. Mais les vérités fondamentales peuvent ne pas être familières. »
Jusqu’à ce que nous ayons découvert et étudié des formes de vie alternatives, nous ne pouvons pas savoir si les caractéristiques que nous pensons être essentielles à la vie sont réellement universelles. Créer une vie artificielle pourrait offrir un moyen d’explorer des formes de vie alternatives, mais au moins à court terme, il est facile d’imaginer comment toute forme de vie imaginée à l’intérieur d’un ordinateur sera influencée par nos idées préconçues sur les systèmes vivants.
La définition peut en fait entraver la recherche d’une vie nouvelle
Pour définir correctement la vie, nous devrons peut-être trouver des extraterrestres.
L’ironie est que les tentatives de cerner une définition de la vie avant de découvrir ces extraterrestres pourraient en fait les rendre plus difficiles à trouver. Quelle tragédie ce serait si, dans les années 2020, le nouveau rover martien passait directement à côté d’un Martien, simplement parce qu’il ne le reconnaît pas comme étant vivant.
« La définition peut en fait entraver la recherche de vie nouvelle », dit Cleland. « Nous devons nous éloigner de notre concept actuel, afin d’être ouverts à la découverte de la vie telle que nous ne la connaissons pas. »
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