Expérience sur les processus d'apparition de la vie.

[invité2342189040976543]

Salut à tous,

Je désirerais savoir si l'idée que j'expose ci-dessous a déjà été émise. Et si des expériences ont déjà été menées dans ce sens.

Voici donc l'idée :

Richard Dawkins évoque le scénario du "réplicateur" pour expliquer l'émergence de la vie. Un réplicateur est un ensemble, organisé, d'éléments "inanimés" qui se "réplique". La réplication est très rarement parfaite : De petites mutations se produisent à chaque réplication. Les mutations "positives" (il faudrait préciser la signification de ce terme) sont sélectionnées.

Le scénario du réplicateur est une hypothèse. Est-elle plausible?

Il me semble que l'on peut aisément prouver que cette hypothèse est plausible. Si l'on parvient à démontrer que cette hypothèse est plausible, cela ne signifie pas que la vie est apparue de cette manière. En revanche, cela permettrait de prouver que la vie peut apparaître "spontanément", sans l'aide d'une intervention intelligente.

Si l'on considère la vie telle que nous la connaissons, les éléments inanimés qui ont constitué le premier réplicateur étaient vraisemblablement des molécules. Ces molécules possèdent certaines propriétés qui déterminent les interactions entre elles. Et, sous certaines conditions, ces interactions donnent naissance à un assemblage de molécules qui présentent la particularité de se répliquer.

De mon point de vue, la nature des éléments inanimés de base (en l'occurence, les molécules) n'a pas d'importance. Le point essentiel est le suivant : Des éléments inanimés, de quelque nature que ce soit, qui, sous certaines conditions, donnent naissance à une organisation qui présente la particularité de se répliquer.

On pourrait parfaitement envisager d'utiliser des "symboles" (mathématiques, informatiques,...), à la place d'éléments matériels.

L'expérience (sur informatique), ou la démonstration (mathématiques), consisteraient en :

• Définir un jeu de symboles. En exemple de jeu de symbole : les 26 lettres de l'alphabet.
• Attribuer des propriétés à chaque symbole. Ces propriétés définiraient les interactions entre chaque symbole.
• Définir un environnement. Cet environnement déterminerait, entre autres facteurs : Le niveau d'interaction des éléments entre eux, et l'importance des facteurs mutagènes.
• Introduire le hasard dans l'environnement. Sur une simulation informatique, on peut utiliser un générateur de bruit blanc.

Si l'on part sur une simulation informatique : on laisse "tourner" le programme de simulation... Si l'on observe l'apparition de "motif" qui se réplique, alors on a gagné.

Si l'on part sur une démonstration mathématique : Si l'on peut démontrer que sous certaines conditions, les symboles forment des motifs auto-réplicateurs... on a gagné.

Notes :

• Le point délicat est de trouver les "bonnes propriétés" pour les symboles.
• Le nombre de symboles joue probablement un rôle. Mais on peut imaginer que, sur 1 million de symboles, il n'y en a que 20 qui soit réellement utile... Les autres symboles sont là pour "faire joli".

Une telle simulation informatique a-t-elle été tentée? Je ne veux pas parler "d'auto-organisation". Cette expérience ne vise pas à mettre en évidence une auto-organisation seule.
Des recherches mathématiques ont-elles été menées sur ce terrain?

Merci,

Denis
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[invité576543]

Est-ce que le lien suivant répond à la question?

http://fr.wikipedia.org/wiki/Algorit...9volutionniste

Cordialement,

[invité2342189040976543]

Est-ce que le lien suivant répond à la question?

http://fr.wikipedia.org/wiki/Algorit...9volutionniste

Cordialement,

Salut,

Le lien que tu évoques traite des algorithmes évolutionnistes. Ces algorithmes n'illustrent pas l'idée que je décris, pour la raison suivante :

Ces algorithmes font intervenir des entités qui se répliquent, à la manière des êtres vivants.

Mon idée est justement de montrer que de telles entités (auto réplicantes) peuvent émerger d'interactions entre des éléments "inanimés" (de simples éléments qui ne se répliquent pas - mais qui interagissent en eux).

Autrement dit :

Dans les algorithmes évolutionnistes, on suppose que des entités auto-réplicantes existent, et on observe leurs évolutions. C'est comme si on mettait des entités auto-réplicantes dans un bocal, et que l'on les observait pour voir ce qui se passe.

Je cherche à faire l'expérience "en amont" : Vous mettez des éléments "inanimés" (qui ne s'auto-répliquent pas, mais qui interagissent en eux) dans un bocal, et vous observez. Peut-être, si les conditions sont bonnes, vous verrez apparaître des entités auto-réplicantes.

Ou encore :

Les algorithmes évolutionnistes ne cherchent pas à simuler l'apparition de la vie. Ils simulent la vie. Ce que je cherche, c'est simuler l'apparition de la vie.

A+

[invité576543]

Il n'est pas très clair comment on peut choisir des "propriétés" dans une simulation qui, à la fois, ne sont pas une capacité de réplication, et qui pourraient faire émerger une capacité de réplication!

Si on choisit "au hasard", espérer voir émerger quelque chose est un peu gros.

Si on ne choisit pas au hasard, qu'est-ce que cela peut être d'autre qu'avec une idée de comment la réplication va se produire?

----

Par ailleurs, tout autre chose: la vie, et ce nécessairement depuis le début, est un système dissipatif. C'est une notion thermodynamique, correspondant en gros à l'existence d'un flux d'énergie traversant le système, avec de l'énergie libre en entrée et de l'énergie dégradée en sortie.

Sur le sujet de l'auto-organisation et l'émergence de réplication dans un système dissipatif, on doit trouver des textes académiques.

(Un système fermé, sans échange d'énergie avec l'extérieur, ou un système ne faisant que perdre de l'énergie vers l'extérieur, tend vers un équilibre stable, ce qui est incompatible avec une réplication indéfinie comme la vie. Un exemple est la formation de cristaux, qui peut être vu comme la réplication d'un motif.)

----

Je ne sais pas si cela aide, la question posée n'étant pas très claire pour moi, juste assez pour que j'essaye d'aider.


Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[invité2342189040976543]

Hello Michel!

Je te remercie pour les pistes que tu m'as données.

Je désirerais prouver que des "éléments" peuvent, sous certaines conditions, se regrouper pour former "une entité présentant la particularité de se répliquer".

• J'appellerais "une entité présentant la particularité de se répliquer", un "réplicateur".
• Par "élement", je veux dire : N'importe quoi (réel ou virtuel), sauf un réplicateur.

Je ne cherche pas nécessairement à imiter, ou simuler, le monde réel. Un "élément" (tel que définit plus haut) peut être quelque chose de réel, comme quelque chose de virtuel.

• Réel : Des atomes, des molécules,...
• Virtuel : Des objets informatiques, des symboles mathématiques,...

Effectivement, il faut de "l'énergie", ou quelque chose d'équivalent si l'on travaille sur un univers informatique ou mathématique. Cela peut être un algorithme qui déplace des "éléments", par exemple.

Je crois que j'ai trouvé des idées qui vont dans le sens de ma réflexion sur le forum de la mémétique :

http://www.memetique.org/forum/index...sg7691#msg7691

A+

[piwi]

Je désirerais prouver que des "éléments" peuvent, sous certaines conditions, se regrouper pour former "une entité présentant la particularité de se répliquer".

* J'appellerais "une entité présentant la particularité de se répliquer", un "réplicateur".
* Par "élement", je veux dire : N'importe quoi (réel ou virtuel), sauf un réplicateur.

Bonsoir.

J'ai un peu de difficulté à cerner précisément votre but. Comment voulez vous construire votre preuve? Par la pensée? Par l'expérience?
La vérité c'est que je ne crois pas que l'on sache exactement, même à peu près d'ailleurs, comment est apparue la vie. La question de l'apparition de la capacité autoréplicative reste mystérieuse et les réponses sont, je crois, toutes très hypothétiques.

Cordialement,
piwi

[invité576543]

La vérité c'est que je ne crois pas que l'on sache exactement, même à peu près d'ailleurs, comment est apparue la vie. La question de l'apparition de la capacité autoréplicative reste mystérieuse et les réponses sont, je crois, toutes très hypothétiques.

Bien d'accord là-dessus.

Mais il resterait intéressant de trouver un cas d'émergence d'une fonction réplicative, même si cela ne peut en rien correspondre à ce qu'il s'est passé effectivement à l'origine de la vie telle que nous la connaissons sur Terre.

Le but ne serait pas tant de reconstruire l'origine de la vie, mais juste montrer que l'idée "il est impossible que la fonction de réplication émerge" ne peut pas être admise telle quelle.

Du moins c'est ce que je comprends de la démarche.

Cordialement,

[piwi]

Je comprends bien.
Ma question visait surtout à orienter correctement une éventuelle discussion. Se place-t-on dans l'idée de développer une schéma d'expérience ou simplement à un niveau logique.
Je vois très mal quelle type expériences mettre en place. On ne sait qu'un processus réplicatif a été mis en place que lorsque l'on observe. Il me semble que l'on peut difficilement adresser des sous questions permettant de progresser par partie. Peut être une solution serait de procéder de manière réverse à partir de structures réplicatives simples. Mais même là je ne suis pas certain.
Si je reprends la technique de polymérisation en chaine (PCR). Je n'ai théoriquement besoin que de desoxynucléotides, d'ADN et d'ADN polymérase pour reproduire de l'ADN. C'est intéressant parce qu'aucun des éléments ne se réplique seul, il faut la combinaison de tous pour que cela fonctionne. D'un autre coté c'est décevant parce que la polymérase est une protéine et que sa production dépend de l'ADN. Maintenant les protéines ne sont que les supports d'une fonction chimique. Je ne sais pas si cela a été étudié mais on peut se demander si un composé chimique simple ou un groupe de composés chimiques simples peuvent se substituer, même de manière imparfaite, voir très imparfaite, à une polymérase.

Pour faire encore plus simple. Est ce qu'il existe des polymères qui peuvent s'allonger d'eux même quand les conditions chimiques sont réunies?

Cordialement,
piwi

[invité2342189040976543]

Bonsoir.

J'ai un peu de difficulté à cerner précisément votre but. Comment voulez vous construire votre preuve? Par la pensée? Par l'expérience?
La vérité c'est que je ne crois pas que l'on sache exactement, même à peu près d'ailleurs, comment est apparue la vie. La question de l'apparition de la capacité autoréplicative reste mystérieuse et les réponses sont, je crois, toutes très hypothétiques.

Cordialement,
piwi

Hello Piwi,

Tout d'abord, je ne crois pas à l'existence des mystères . Les mystères n'existent que dans notre esprit, du fait de notre ignorance. Le mystère n'a qu'une existence cognitive. Ils n'existent pas réellement.

Ensuite : Qu'est-ce que la vie?

Il est possible de donner à ce mot plusieurs définitions, suivant le point de vie que l'on adopte. Je choisis un point de vue. Je choisis deux définitions, cohérentes entre elles :

La vie pourrait être expliquée par la capacité qu'ont des molécules et des atomes de s'organiser en structures auto-reproductibles dans des milieux donnés. [Charles MOUGEL]

On peut commencer à parler de vie lorsque les mécanismes de la sélection darwinienne s'appliquent. [Patrick Forterre]

La première définition fait apparaître le concept de réplicateur. La deuxième définition souligne le fait que les répliquâts sont sélectionnés. Cette sélection engendre une évolution.

Le point que je désire soulevé est le suivant :

Si l'on parvient à "simuler" le phénomène qui conduit des atomes à se regrouper pour former des structures auto-reproductibles, alors on montre que cette idée est possible.

J'emploie le verbe "simuler", car je veux parler d'une simulation informatique. En informatique, on ne manipule pas des atomes, mais des symboles (ou "objets", selon la terminologie que l'on adopte) :

• On définit des symboles (ou objets informatiques) pourvus de propriétés.
• On définit des lois d'interaction entre ces symboles (ou objets informatiques).
• On définit un "milieu" (environnement), dans lequel vont évoluer ces symboles (ou objets informatiques). Ce milieu met les symboles en contact les uns avec les autres... de sorte que les symboles (ou objets informatiques) interagissent entre eux.

Et on observe... Si on observe l'apparition de structures auto-réplicatives, alors on a montrer que la "vie" peut, éventuellement, être une propriété émergente.

Note : Encore une fois, j'utilise la définition de la vie que j'ai donnée plus haut.

A+

[piwi]

Un modélisation simple pourrait être un objet avec au moins deux faces non équivalentes (1 et 2). Les interactions entre les objets se font par face équivalentes.
Les connexions se font par faces. Les interactions entre les faces (1) sont fortes, les interactions entre les faces (2) sont faibles.
Si je soumets cela à la simple agitation on devrait avoir quelque chose.
D'abord la formation de polymères, puis sur ces polymères la formation de nouveaux polymères (interaction (1)/(1) renforcées par les interactions (2)/(2)). Puis la croissance devrait être contrainte par l'agitation. On pourrait peut-être (devrait) parvenir à un optimum de taille pour les polymères en fonction des trois paramètres, force d'interaction (1)/(1), force d'interaction (2)/(2) et agitation.

Si quelqu'un sait programmer ça. Ca n'a pas l'air trop compliqué mais il y a belle lurette que je n'ai pas rédigé une simple ligne de code.

Cordialement,
piwi

[invité576543]

Pour faire encore plus simple. Est ce qu'il existe des polymères qui peuvent s'allonger d'eux même quand les conditions chimiques sont réunies?

N'est-ce pas le cas d'un simple cristal? Il y a de nombreux cas de cristaux "qui s'allongent d'eux-mêmes quand les conditions physico-chimiques sont réunies".

Cordialement,

[invité576543]

La première définition fait apparaître le concept de réplicateur. La deuxième définition souligne le fait que les répliquâts sont sélectionnés. Cette sélection engendre une évolution.

Les deux définitions pèchent sur le même point : il existe de nombreux systèmes qui ont ces propriétés et qui s'arrêtent une fois un équilibre atteint. Et personne n'accepte de considérer de tels cas comme manifestant "la vie".

Un point qui m'a toujours semblé important et correct, et que je trouve trop rarement exprimé est que la notion de sélection darwinienne est au fond un algo de point fixe : il fait tendre un système vers un équilibre local.

Or l'une des caractéristiques évidentes de la vie sur Terre est qu'elle n'a pas atteint un équilibre même après 3 ou 4 milliards d'années! (Et en plus elle ne semble pas prêt d'en atteindre un!)

Du coup, je ne vois pas comment on pourrait être satisfait dans cette histoire par un mécanisme avec réplicateurs et sélection qui ne dure qu'un nombre fini de générations pour s'arrêter sur un équilibre stable.

Qu'en tire-je comme conclusion : qu'il n'est pas suffisant de trouver des réplicateurs et montrer l'existence d'une sélection (existence qui est d'ailleurs vraisemblablement automatique dès qu'il y a réplication potentiellement exponentielle hors contrainte, contraintes et erreurs de réplication).

Il faut aussi que cela n'amène pas rapidement à un équilibre stable, et ça, c'est bien plus difficile.

A mon sens, l'évolution est un processus exploratoire d'un "paysage" de systèmes possibles. Si le paysage est pauvre, trop simple, ALORS un équilibre local stable est atteint rapidement.

La difficulté devient alors pas tant de trouver des réplicateurs, mais plutôt de trouver un "paysage" de réplicateurs très très riche, tel que même une longue simulation ne se termine pas sur une situation "stable" (c'est à dire, pour être général, équilibre statique, cycle ou attracteur).

Cordialement,

[piwi]

N'est-ce pas le cas d'un simple cristal? Il y a de nombreux cas de cristaux "qui s'allongent d'eux-mêmes quand les conditions physico-chimiques sont réunies".

Cordialement,

Oui c'est vrai. Cependant, à y réfléchir, aussi bien le polymère que le cristal ne répondent pas au critère de sélection. Ils s'allongent, s'étendent, mais ne se reproduisent pas eux mêmes. Ce n'est donc pas bon.

Pour en revenir à cette histoire d'évolution. Je ne suis pas convaincu qu'il faille nécessairement l'associer à la notion de vie. On peut imaginer un processus auto reproductible qui perdure sans se modifier. Je suis cependant d'accord que ceci suppose un milieu constant et que ça n'est pas le cas pour la "vraie" vie. Mais l'intérêt de ma remarque est que si l'on cherche à établir des conditions simples d'appartition de la vie, il n'y a peut être pas besoin de faire entrer l'évolution dans le modèle de base. Il suffit de trouver les bons éléments et les bonnes conditions.

Cordialement,
piwi

[invité576543]

Pour en revenir à cette histoire d'évolution. Je ne suis pas convaincu qu'il faille nécessairement l'associer à la notion de vie. On peut imaginer un processus auto reproductible qui perdure sans se modifier.

Cela existe dans certains automates cellulaires:

http://conwaylife.com/wiki/index.php?title=Replicator

Cordialement,

[KLASS]

Un point qui m'a toujours semblé important et correct, et que je trouve trop rarement exprimé est que la notion de sélection darwinienne est au fond un algo de point fixe : il fait tendre un système vers un équilibre local.,

Salut
C'est peut être sans compter sur le milieu! La vie modifie le milieu et une course infinie vers l'avant est inévitable. Le vivant est devenu son propre milieu....le système est entré en résonnance.
Il faut bien s'imprégner des relations de concurrence, prédation, parasitisme qui existent au sein du vivant et qui impliquent une dynamique. Darwin l'a exprimé avec sa métaphore de la bille de bois percée de multiple coins se poussant les uns les autres.

[invité2342189040976543]

Hello Piwi,

Je réponds à tes messages.

• Autant que je sache, un cristal ne donne pas naissance à des petits cristaux. D'un point de vue macroscopique, il s'agit plus d'une structure qui grossit, que d'une structure qui se réplique.
• Et, à ma connaissance, le processus dont résulte le développement des cristaux, ne présente pas de caractère sélectif. À paramètres environnementaux stables, chaque nouveau petit "bout" de cristal est "structurellement" identique au reste du cristal.

Imaginez des gouttes d'eau qui tombent. Elles forment une mare. Tant que les gouttes tombent, la mare grossit. Chaque "petit bout" d'eau est structurellement identique à tous les autres... On est en présence d'une structure qui "grossit à l'identique"...

La mare, comme le cristal, ne répond pas aux deux définitions.

• Du point de vue macroscopique, un être vivant se "réplique", il ne fait pas que "grossir".
• À paramètres environnementaux stables, les êtres vivants "changent" d'une génération à l'autre. Ces "changement" ne constituent pas nécessairement une "évolution". C'est l'application d'un critère de sélection, sur les changements, qui engendrent une évolution.

Le critère de sélection est le suivant :

À environnement constant, un réplicat qui se réplique "mieux", va, évidemment, engendrer une descendence plus nombreuse. Par "mieux", il faut comprendre : Taux d'échec inférieur,...
La modification (le changement) qui a engendré cet accroissement du potentiel réplicatif va donc devenir majoritaire dans la population globale.[/LIST]
Note : En disant cela, je ne fais qu'enfoncer une porte ouverte (c'est une "lapalissade").

Donc le critère de sélection est, naturellement, une "amélioration" du potentiel de réplicatif.

Il faut bien voir que cette "sélection" n'est pas le fruit d'un quelconque opérateur. On lui donne le nom de "sélection", car de notre point de vue anthropomorphique, de créatures douées de raison et de conscience, il s'agit d'une sélection ("action de sélectionner")... Mais, dans la nature, il n'existe aucune volonté de sélectionner quoi que ce soit. La "sélection dont je parle" n'est que "la seule chose qui puisse rationnellement se passer" (bref c'est une lapalissade).

A+

[invité2342189040976543]

Les deux définitions pèchent sur le même point : il existe de nombreux systèmes qui ont ces propriétés et qui s'arrêtent une fois un équilibre atteint. Et personne n'accepte de considérer de tels cas comme manifestant "la vie".

Un point qui m'a toujours semblé important et correct, et que je trouve trop rarement exprimé est que la notion de sélection darwinienne est au fond un algo de point fixe : il fait tendre un système vers un équilibre local.

Or l'une des caractéristiques évidentes de la vie sur Terre est qu'elle n'a pas atteint un équilibre même après 3 ou 4 milliards d'années! (Et en plus elle ne semble pas prêt d'en atteindre un!)

Du coup, je ne vois pas comment on pourrait être satisfait dans cette histoire par un mécanisme avec réplicateurs et sélection qui ne dure qu'un nombre fini de générations pour s'arrêter sur un équilibre stable.

Qu'en tire-je comme conclusion : qu'il n'est pas suffisant de trouver des réplicateurs et montrer l'existence d'une sélection (existence qui est d'ailleurs vraisemblablement automatique dès qu'il y a réplication potentiellement exponentielle hors contrainte, contraintes et erreurs de réplication).

Il faut aussi que cela n'amène pas rapidement à un équilibre stable, et ça, c'est bien plus difficile.

A mon sens, l'évolution est un processus exploratoire d'un "paysage" de systèmes possibles. Si le paysage est pauvre, trop simple, ALORS un équilibre local stable est atteint rapidement.

La difficulté devient alors pas tant de trouver des réplicateurs, mais plutôt de trouver un "paysage" de réplicateurs très très riche, tel que même une longue simulation ne se termine pas sur une situation "stable" (c'est à dire, pour être général, équilibre statique, cycle ou attracteur).

Cordialement,

Salut Michel,

Effectivement, il ne faut pas que le processus d'évolution n'aboutisse à un système stable (dans le temps).

En théorie, les algorithmes convergent effectivement vers des solutions qui n'évoluent plus.

Mais la théorie ne me semble pas transposable à la pratique. Je m'explique :

À environnement stable, le processus d'évolution converge. Mais, justement, l'environnement n'est pas stable, dans la pratique. Non seulement l'environnement est soumis à des évènements fortuits, mais les êtres vivants eux-mêmes modifient l'environnement dans lequel ils se développent. L'adaptation à l'environnement est un processus sans fin... de par la boucle de rétroaction qui lie les êtres vivants à leur environnement.

Dans ces conditions l'évolution des réplicateurs ne s'arrête jamais.

Qu'en penses-tu?

[invité576543]

La vie modifie le milieu

Elle peut le modifier jusqu'à un point stable. Cela ne change rien au problème.

et une course infinie vers l'avant est inévitable.

Unqiuement si les conditions "à l'infini" évoluent. Si on prend une notion suffisamment large pour un milieu extérieur et qu'il est fixe, alors je ne vois pas de raison à ce "inévitable".

Un exemple de notion suffisamment large serait : aucun apport ou export matériel de la Terre, et un rayonnement solaire constant hors atmosphèrre. (A ma connaissance, le vivant n'a pas trop influencé les imports/exports --récemment il y a bien eu quelques sondes exportés et des roches lunaires importées, il est vrai; et n'a pas trop influencé le rayonnement solaire...)

Il faut bien s'imprégner des relations de concurrence, prédation, parasitisme qui existent au sein du vivant et qui impliquent une dynamique.

C'est interne au système, ou facilement internalisable en définissant un système suffisamment large.

Cette dynamique peut impliquer (et c'est très vraisemblable) qu'un équilibre stable est impossible, ce qui est la raison pour laquelle j'ai précisé cycle (peu vraisemblable) ou attracteur (la notion de stabilité pour un système chaotique, on revient continuellement proche d'états anciens).

La vie n'a manifestement pas atteint d'équilibre même au sens chaotique : il y a des indicateurs strictement croissant (dont par exemple la quantité de matière exportée par la Terre par unité de temps ).

À environnement stable, le processus d'évolution converge. Mais, justement, l'environnement n'est pas stable, dans la pratique. Non seulement l'environnement est soumis à des évènements fortuits, mais les êtres vivants eux-mêmes modifient l'environnement dans lequel ils se développent. L'adaptation à l'environnement est un processus sans fin... de par la boucle de rétroaction qui lie les êtres vivants à leur environnement.

C'est la même remarque. Et même réponse: l'environnement de la Terre est essentiellement stable, et l'évolution de la biosphère n'a pas convergé.

Qu'il soit clair que je ne contredis pas du tout l'idée que la non convergence de l'évolution d'une lignée (une espèce par exemple) est très fortement influencée par les changements de son environnement par le reste de la biosphère. Je suis bien d'accord avec cela. Je fais juste remarquer que l'argument saute en prenant comme ce qui évolue un système suffisamment grand (et pas si grand que cela, à l'échelle de l'Univers!).

Cordialement,

[invité2342189040976543]

Hello Michel,

C'est la même remarque. Et même réponse: l'environnement de la Terre est essentiellement stable, et l'évolution de la biosphère n'a pas convergé.

Je ne partage pas ton point de vue.

Si l'on considère la théorie de l'évolution des espèces, il me semble que le concept d'environnement doit être envisagé de façon "locale", et non planétaire. L'évolution d'un organisme vivant dépend, avant tout, de son environnement local.

Un exemple est l'évolution des animaux sur les îles Galapagos. Les ancêtres de ces animaux vivaient sur les continents... Mais l'environnement local des îles a provoqué une telle évolution "locale" que certaines espèces sont devenues considérablement différentes de leurs "cousins" continentaux.

Enfin, l'environnement local d'un organisme vivant ne se limite pas aux conditions climatiques, géographiques,... Il dépend aussi de la présence des autres espèces.

• L'extinction des dinosaures a permis l'évolution des mammifères (en tous les cas, on le pense).
• La présence simultanée de l'homme et d'animaux domesticables sur le continent eurasien a permis l'apparition de l'élevage.. Cela a eu un impact énorme sur les écosystèmes, et donc sur les autres organismes vivants.

Enfin, il n'est pas certain que l'environnement de la planète soit resté globalement stable :

• Il semblerait que l'atmosphère originale de la planète comportait beaucoup de gaz carbonique, et très peu d'oxygène. Et les scientifiques estiment que l'activité photosynthétique des plantes, mais aussi du phytoplancton, a considérablement augmenté le taux d'oxygène de l'atmosphère.
• L'activité des êtres vivant, en général, a contribué à faire baisser la quantité de gaz carbonique contenue dans l'atmosphère. Le carbone a été emprisonné dans le pétrole.
• L'activité anthropique a, de toute évidence, une influence sur le climat, ne serait-ce qu'en libérant le carbone emprisonné.

Ces évènements illustrent l'action de la biosphère sur l'environnement de la planète. Et, de mon point de vue, il s'agit de modifications substantielles (du point de vue de la biosphère) de l'environnement planétaire.

D'une façon plus générale, l'évolution de la vie sur terre résulte avant tout d'évènements "internes au système terre" (même si un astéroïde peut avoir un impact énorme).

Qu'en penses-tu?

[invité576543]

Je ne partage pas ton point de vue.

Si l'on considère la théorie de l'évolution des espèces, il me semble que le concept d'environnement doit être envisagé de façon "locale", et non planétaire. L'évolution d'un organisme vivant dépend, avant tout, de son environnement local.

C'est juste qu'on ne parle pas de la même chose.

L'évolution s'applique a des tas de choses, depuis l'évolution de la petite sous-unité de l'ARNr (un exemple parmi beaucoup!) jusqu'à l'évolution du système Terre (la biosphère + l'atmosphère + l'océan + la croûte terrestre, au minimum).

L'évolution à l'échelle de l'organisme consiste juste à prendre une échelle intermédiaire : c'est un système composé de sous-systèmes mais lui-même partie d'un sous-système plus gros.

La notion de "stabilité" dépend de l'échelle qu'on regarde. Par exemple les fougères sont très stables quand au phénotype, depuis plusieurs centaines de millions d'années, mais leur ARNr change quand même.

Ce qu'on appelle les fossiles vivants sont des bons exemples de stabilité locale atteinte par le processus évolutif.

Le point que je cherchais à souligner (et qui ne passe pas) est qu'à l'échelle pertinente la plus grande (Terre + biosphère) l'environnement est stable, mais le système est très loin d'avoir atteint un équilibre.

Répondre à cela en parlant de l'échelle des organismes, c'est comme contrer l'idée de la stabilité du phénotype des fougères en parlant de l'ARNr.

[*]L'extinction des dinosaures a permis l'évolution des mammifères (en tous les cas, on le pense).

Pas l'évolution. Plutôt la radiation évolutive. Pas vraiment la même chose.

Enfin, il n'est pas certain que l'environnement de la planète soit resté globalement stable :

Là encore, on ne parle pas de la même chose. L'environnement de la planète, ce n'est pas son atmosphère. C'est ce qui est extérieur à la planète et qui l'influence, comme la Lune ou le rayonnement solaire.

D'une façon plus générale, l'évolution de la vie sur terre résulte avant tout d'évènements "internes au système terre" (même si un astéroïde peut avoir un impact énorme).

Certes. Mais cela est plutôt en ligne avec l'idée que le système "Terre" n'a pas convergé vers un quelconque type d'équilibre (je rappelle que j'y inclus les attracteurs chaotiques. Par exemple l'huile dans une casserole chauffée juste comme il faut pour garder une température constante est une "stabilité" au sens chaotique : les turbulences sont toujours différentes, mais il n'y a pas évolution de valeurs moyennes à l'échelle du système.)

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Je rappelle d'où vient la sous-partie du fil : l'idée que la notion de réplicateur évolutif seule n'est pas suffisante si le "paysage" (l'ensemble des solutions potentielles) exploré est suffisamment pauvre pour que le système avec réplicateurs converge vers une stabilité (d'une forme quelconque) dans la simulation.

L'idée que le système "Terre" n'a pas convergé (et ne semble pas prêt de le faire) explique cette "insatisfaction" devant toute simulation d'un système avec réplicateurs et évolution qui converge trop vite vers une situation stable.

Et, conclusion que j'en tire, la difficulté dans le problème que tu poses n'est PAS de trouver des réplicateurs ni même une évolution par sélection naturelle, mais bien un "paysage" d'une richesse suffisante pour être comparé avec le "paysage" d'une richesse extraordinairement grande que manifeste la vie sur Terre (dont l'état actuel est juste un élément particulier du paysage). La barre de cette "richesse suffisante" est très très haute, et c'est là l'obstacle majeur.

Cordialement,

[invité2342189040976543]

Salut Michel,

Je comprends où tu veux en venir :

Il serait éventuellement possible de concevoir un environnement d'où émergent des réplicateurs évolutifs. Mais, en raison de la "pauvreté" inévitable de cet environnement, l'évolution de ces réplicateurs aboutirait à un état "stable".

Mais, quand bien même cette éventualité se produise, un point positif ressortirait de cette expérience :

On aurait montré que des réplicateurs évolutifs peuvent émerger spontanément au sein d'un environnement qui en est dépourvu au départ.

Et donc, l'éventualité selon laquelle la vie serait un processus émergent se verrait renforcée.

Note : Le fait que quelque chose est possible ne signifie pas que cette chose se produira dans le futur, ou qu'elle s'est produite dans le passé. Dans le cas de la vie, on ne sait pas comment elle est apparue. Mais, intuitivement, je dirais qu'il s'agit d'un processus émergent, et qui a toutes les chances d'émerger quand les conditions sont propices.

Qu'en penses-tu?

A+

[invité576543]

Bonjour,

Je fais partie des gens qui croient que la vie est un phénomène émergent.

Mais je ne vois pas ce phénomène et cette émergence comme se réduisant à la notion de réplicateur évolutif.

La vie n'a pas "inventé" la richesse potentielle de structures de la chimie des molécules à chaînes carbonées, et elle n'a pas inventé non plus la notion de système dissipatif.

J'ai l'intuition que la combinaison d'éléments (ici les atomes de carbone, oxygène, hydrogène, phosphore, azote, etc.) pouvant potentiellement se combiner en des structures extrêmement variées, et d'un flux d'énergie se dissipant suffit à entraîner une structuration riche et complexe. Dont éventuellement des réplicateurs, sans que ce soit un point critique.

La Terre (plus exactement la mince couche surfacique, l'interface solide/liquide/gaz) a réuni ces deux conditions : lesdites molécules, en particulier par dissolution dans l'eau (important pour la chimie des phosphates) et deux flux dissipatifs : l'énergie thermique provenant de l'intérieur et se dissipant sous forme de rayonnement infrarouge, et l'énergie du flux de lumière solaire, se dissipant lui aussi sous forme de rayonnement infrarouge.

Il est intéressant de noter que les deux flux sont à l'origine de structures dissipatives assez riches, autres que la vie : la tectonique des plaques, qui amène aussi une différentiation des roches, une richesse minéralogique; et, pour l'énergie solaire, toutes les structures météorologiques. (Et, en combinant les deux toute la richesse de structures géographiques, issues de la combinaison des phénomènes minéraux et de l'érosion.)

Quand on réalise la complexité structurale de la Terre hors vie, est-il vraiment surprenant que les potentialités extraordinaires de la chimie des chaînes de carbone se soient réalisée en partie, elles aussi, en structures dissipatives complexes, et ce sur les deux flux?

---

En bref, je mets plus l'accent sur la richesse potentielle de la chimie carbonée et sur la notion de système dissipatif que sur la notion de réplicateur pour me faire une idée de l'origine de la vie.

D'où toujours la même conclusion : une "émulation" de la vie commence par une richesse potentielle très grande, ce qui est difficile à "créer".

Cordialement,

[invité576543]

Pour continuer à prendre prétexte de ce fil pour exposer un point de vue:

Ma réticence à mettre l'accent sur la notion de réplicateur quand on parle de l'origine de la vie vient de l'intuition qu'il y a eu une phase évolutive sans réplicateur au sens fort précédant l'apparition de réplicateurs. Car un enrichissement structurel d'un système ne nécessite pas de réplicateurs (c'est le cas des phénomènes géologiques et météorologiques).

Vu comme cela, il est peut-être vain d'essayer de trouver un système pauvre dont émergent tout de suite des réplicateurs. Il se peut que seul un système présentant d'abord une phase d'évolution structurelle riche et longue soit à même d'être le contexte de l'émergence de réplicateurs.

J'ai une autre raison de voir les choses ainsi, qui est d'essayer de comprendre une notion d'évolution en couvrant un autre système que la biosphère, celui très récent que j'appelle la "technoosphère": le système technique que les humains construisent.

Ce système évolue, c'est indéniable, et cette évolution n'est pas l'évolution biologique. Or il ne possède pas (encore?) de réplicateurs. Les "mèmes" de Dawkins ne sont pas des réplicateurs, juste des répliqués, à l'instar d'une protéine ou d'un ARNr dans le vivant. Mais on peut envisager (science-fiction diront certains) l'émergence d'une catégorie nouvelle de réplicateurs, quelque chose comme des usines robotisées capables de fabriquer des répliques d'elles-mêmes, c'est à dire de fabriquer tous les composants nécessaires à partir de matériaux "de l'environnement", et de les assembler pour en faire une usine identique. L'émergence d'un tel réplicateur, si jamais elle se réalise, ne sera clairement que l'aboutissement d'un processus évolutif long et complexe, non basé sur des réplicateurs.

Pour moi, l'exemple clé d'un réplicateur n'est pas un gène ou un ADN ou un ARN (qui sont des répliqués); c'est l'ensemble (très complexe) centré sur les ribosomes, les ARNt, les aaRS,(1) etc., ensemble capable de fabriquer tous ses composants et de les assembler pour faire une réplique de cet ensemble.

Ce réplicateur là, qui est central à toute la vie terrestre actuelle, ne peut pas être à l'origine de la vie. Il est bien trop compliqué. Il a pu émerger seulement à partir d'un système déjà très structuré, très riche, avec des "formes" de réplication bien plus simples.

Notons que cela permet de comprendre la difficulté majeure des réflexions sur l'étude de l'origine de la vie. Le "réplicateur central" qu'est le ribosome et tout ce qu'il y a autour était nécessairement(2) déjà présent chez LUCA. Ce qui implique qu'il nous faudrait reconstruire le passé pré-ribosome sur la seule base de la structure de LUCA (en supposant qu'on arrive à s'en faire une idée, déjà pas un mince exploit), donc à partir d'une unique structure, seule et unique trace fossile de ce qu'il s'est passé avant.

Je pense qu'on minimise bien trop ce qui s'est passé pré-LUCA. LUCA est vraisemblablement le résultat d'un longue, riche et très complexe histoire évolutive, peut-être bien plus complexe que l'évolution post-LUCA. Réduire cette période à l'émergence d'un réplicateur est, selon cette vue, extrêmement réducteur.

Cordialement,

(1) Ceux que j'ai cités sont les éléments essentiels du code génétique, code commun à tout le vivant actuel.

(2) Manière la plus simple et la plus vraisemblable d'expliquer l'universalité du code génétique.

[KLASS]

Bonjour,

La vie n'a pas "inventé" la richesse potentielle de structures de la chimie des molécules à chaînes carbonées, et elle n'a pas inventé non plus la notion de système dissipatif.

J'ai l'intuition que la combinaison d'éléments (ici les atomes de carbone, oxygène, hydrogène, phosphore, azote, etc.) pouvant potentiellement se combiner en des structures extrêmement variées, et d'un flux d'énergie se dissipant suffit à entraîner une structuration riche et complexe. Dont éventuellement des réplicateurs, sans que ce soit un point critique..

Je ne suis pas d'accord, la vie est seule à pouvoir élaborer des structures chimiques parfaitement improbables dans un monde abiotique: Sans les enzymes des liaisons chimiques ne pourraient pas avoir lieu dans un temps raisonnable. Sans les enzymes une molécule complexe se construirait à la même vitesse qu'elle se défairait. Comment procède la vie pour élaborer ces enzymes? en gardant en mémoire les bons trucs! Les premieres molécules prébiotiques ont dû commencer modestement avec des catalyseurs relativement médiocres et probablement minéraux. Je ne crois donc pas que le moindre péptide puisse exister dans l'univers sans l'action du vivant!

La Terre (plus exactement la mince couche surfacique, l'interface solide/liquide/gaz) a réuni ces deux conditions : lesdites molécules, en particulier par dissolution dans l'eau (important pour la chimie des phosphates) et deux flux dissipatifs : l'énergie thermique provenant de l'intérieur et se dissipant sous forme de rayonnement infrarouge, et l'énergie du flux de lumière solaire, se dissipant lui aussi sous forme de rayonnement infrarouge.

Il est vrai que l'on peut s'aventuer à un scénario du début de la vie dans ce contexte .

Il est intéressant de noter que les deux flux sont à l'origine de structures dissipatives assez riches, autres que la vie : la tectonique des plaques, qui amène aussi une différentiation des roches, une richesse minéralogique; et, pour l'énergie solaire, toutes les structures météorologiques. (Et, en combinant les deux toute la richesse de structures géographiques, issues de la combinaison des phénomènes minéraux et de l'érosion.)

C'est vrai que la comparaison est interessante il existe des cristaux rarissimes car nés dans des conditions de minéralistion excéptionnels (ils font la joie des collectionneurs) mais de capacité de duplication points!

Quand on réalise la complexité structurale de la Terre hors vie, est-il vraiment surprenant que les potentialités extraordinaires de la chimie des chaînes de carbone se soient réalisée en partie, elles aussi, en structures dissipatives complexes, et ce sur les deux flux?

Effectivement il faut bien garder en tête, qu'avec la vie on reste dans le champ du possible, jamais aucune entorse à la thermodynamique n'est faite. Il existe un discours religieux qui s'acharne à nous convaincre du contraire.

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En bref, je mets plus l'accent sur la richesse potentielle de la chimie carbonée et sur la notion de système dissipatif que sur la notion de réplicateur pour me faire une idée de l'origine de la vie.

Oui mais tu fais peu cas de cette particularité de la vie à stocker de l'information, c'est à dire à garder ses bonnes recettes. La vie c'est de la mémoire et, comme mon ordinateur que je dois alimenter en énergie elle se trouve dans un système dissipatif.
Salut

[invité576543]

Je ne suis pas d'accord, la vie est seule à pouvoir élaborer des structures chimiques parfaitement improbables dans un monde abiotique

Je ne dis pas le contraire (je mettrais juste un bémol concernant l'industrie humaine, reste à savoir si on inclut cela dans "la vie" ou non).

Mon point était juste de dire que le potentiel de possibilités de la chimie du carbone est extraordinairement riche. Que la vie soit le seul exemple "d'exploitation" (ou de réalisation d'une partie) de cette richesse n'est pas en contradiction.

Les premieres molécules prébiotiques ont dû commencer modestement avec des catalyseurs relativement médiocres et probablement minéraux. Je ne crois donc pas que le moindre péptide puisse exister dans l'univers sans l'action du vivant!

Si on comprend par "vivant" le métabolisme cellulaire, alors l'industrie humaine contredit cette affirmation.

Je pense d'ailleurs que les humains n'ont fait que commencer à explorer des possibilités de chimie du carbone jamais encore exploitées par le métabolisme cellulaire.

Maintenant, sur le fonds de l'idée, je ne peux qu'être d'accord, mais c'est plus ou moins la même chose que de dire que la biosphère est le système dissipatif structuré le plus riche connu de nous, et de loin (un point difficile à contredire ). Cela implique nécessairement ou presque qu'on y trouve des structures introuvables ailleurs.

Cordialement,

[invité576543]

Oui mais tu fais peu de cas de cette particularité de la vie à stocker de l'information

Pas vraiment. Je cherche juste par mon discours de tempérer l'idée que cette particularité est l'alpha et l'oméga de la vie. Faut prendre ce que je raconte dans le contexte!

Cordialement,

[piwi]

En lisant les discussions je me demande si la notion de vie est évidente. C'est quoi la vie? A partir de quand peut on dire qu'une structure est vivante?
On peut poser que ce qui se transmet ce sont les polymères d'acides ribonucléiques (ADN ou ARN). C'est cela qui se réplique, tout le reste n'est que distribué en fonction de ce qu'il y a dans la cellule mère au moment de la division. On peut penser que l'essence du vivant est là. Les protéines ne semblent pas être nécessaires au départ. Par là j'entends que la présence d'une information sur l'ADN n'est nullement un préalable à la vie et qu'elle pourrait bien n'être qu'une conséquence de la pérennité du polymère.

piwi

[invité576543]

En lisant les discussions je me demande si la notion de vie est évidente. C'est quoi la vie? A partir de quand peut on dire qu'une structure est vivante?

On n'est pas prêt de répondre à cette question!!!

Au moins, sur Terre pour le moment, on peut assez facilement faire la distinction entre une cellule "vivante" (y inclus les "machins desséchés" se transformant en cellule, genre spores ou les cas de cellules dégénérées genre érythrocyte) et le reste de ce qu'on observe est claire et nette. Cela donne une définition pratique de la vie pour l'époque actuelle et la Terre.

Mais bien évidemment il n'y a aucune raison (au contraire) de penser que cette définition contingente à une époque et un lieu est applicable dans toute la période pré-LUCA, et plus généralement en d'autres époques ou lieux.

Cordialement,

[invité576543]

On peut poser que ce qui se transmet ce sont les polymères d'acides ribonucléiques (ADN ou ARN). C'est cela qui se réplique, tout le reste n'est que distribué en fonction de ce qu'il y a dans la cellule mère au moment de la division.

Je ne comprends pas.

Ce n'est pas parce que c'est distribuée entre les cellules filles que "cela ne se réplique pas". Pour moi, c'est la machinerie complète qui est dupliquée, pas juste "la mémoire numérique" de cette machinerie.

Mais je pense que c'est juste une divergence d'interprétation du mot "réplication".

Pour moi une cellule se divisant se réplique elle-même, dans son intégralité. Cela implique une réplication de tous les composants, ADN certes, mais aussi le reste, ribosome, protéines essentielles à la machinerie, etc.

Il est intéressant de regarder ce qu'il y a dans le minimum à répliquer. Et il y a, par exemple, nécessairement au moins un exemplaire de chacun des aaRs, parce qu'ils sont essentiels à leur propre fabrication. De ce point de vue, ils sont aussi essentiels que l'ADN.

(Et peut-être plus. L'ADN intact n'est pas essentiel, comme le montre ces archées qui survivent à un morcellement complet de leur ADN (Deinococcus radiodurans). Par contre, j'imagine mal comment une cellule pourrait survivre à la destruction ou l'absence de tous ses aminoacyl-tRNA synthetases.)


Cordialement,

[piwi]

En fait, ma question initiale etait "je me demande si la notion de vie est initiale pour tout le monde". J'ai retiré la dernière partie parce que je la trouvais contre productive pour la discussion. Ici en fait je reprenais un peu ma casquette d'animateur du forum et de prof.
Ce qui me semble en revanche évident en lisant superficiellement la discussion, c'est que l'on peut se demander de quoi l'on parle. J'entends par là, que quelqu'un d'un peu cultivé en biologie pourrait être tenté de répondre un peu facilement que la vie c'est les cellules et que les cellules c'est une information codée sur l'ADN qui est transcrite en protéines dont la fonction est adaptée par les processus d'évolution. Je pense que pour réellement entrer dans cette discussion il faut ouvrir grand ses yeux et son esprit pour sortir du carcan dessiné par notre apprentissage. On greffe sur la définition de "vie" un tas de choses qu'il faut peut être nettoyer. La cellule n'est pas le début de la vie, la sélection darwinienne (ou neo-darwinienne, ou encore autre, si cela devait exister, là n'est pas la question) n'est pas l'initiateur, la notion d'information du code génétique n'est pas nécessaire à l'émergence du vivant. Ce que je visais c'est amener le lecteur, anonyme, à réfléchir sur cela.

Entre nous, nous sommes parfaitement d'accord. La définition du vivant n'est pas évidente, les mécanismes permettant de faire émerger le vivant ne le sont pas plus.
Il y a deux questions qui me semblent se croiser et qui ne sont pourtant pas équivalentes:
Comment émerge le biologique à partir du minéral?
Quels sont les mécanismes qui ont permis de faire émerger le vivant terrestre?
Là encore, l'éducation, a tendance à faire que l'on mélange les deux. Aborder toutes ces questions sans a priori est difficile.

Pour ma part je participe peu à cette discussion qui m'intéresse pourtant. J'essaie de mon coté de trouver des idées pour au moins penser quelques expériences pour aborder le problème, mais c'est réellement difficile. On peut discuter le problème, mais travailler dessus n'est vraiment pas un cadeau.

Cordialement,
piwi