Origine de la vie : unicité du foyer.

[invitec69dc850]

Bonjour à tous,
Une question me taraude depuis quelques temps. Si je ne dis pas de bêtises, les connaissances actuelles sur l'évolution de la vie nous poussent à penser que toutes les formes de vie existantes sur cette planète sont issues d'un foyer commun.
Mais si on part du principe selon lequel l'apparition de la vie est un phénomène naturel (bien que peut-être extrêmement rare) qui se produit lorsque toutes les conditions sont réunies, on peut se demander alors si d'autres foyers n'ont pas émergé dans l'histoire de la Terre et si ce n'est pas le cas, pourquoi ? En y réfléchissant, je vois deux réponses possibles à cette question.
1) Pour le dire rapidement, le phénomène du passage de la matière inerte à la matière vivante est un phénomène extrêmement improbable, ou alors les conditions qui le permettent n'ont été rassemblées sur Terre que pendant une petite période, si bien que le fait que ce phénomène ne se soit produit qu'une seule fois dans l'histoire de la Terre (ou bien que tous les autres foyers se soient éteints) serait purement contingent.
2) Les conditions de ce phénomène ont été présentes pendant une plus large plage de temps, et le sont peut-être encore aujourd'hui, sauf qu'un tel phénomène ne se reproduit pas à cause d'une forme de saturation des niches écologiques sur Terre. En quelque sorte, les êtres vivants qui sont issus de notre foyer occupent toutes les places écosystémiques terrestres, ce qui ne laisse pas la possibilité à un autre foyer de vie de se constituer.

Je ne pense pas être le premier à me poser cette question, mais je ne l'ai jamais entendu aborder. Est-ce que la recherche (passée ou actuelle) a apporté une réponse convaincante à cette question ? Si oui, quelle est-elle ?
Merci.
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[Loupsio]

Il me semble avoir vu passer un sujet similaire il y a quelques temps, je ne sais plus trop comment ca s'est fini, mais pour ma part, même si c'est la théorie retenue, on n'a aucunes preuves que ça ne ce soit produit qu'une fois,

Le fameux LUCA (Last Universal Common Ancestor, appelé parfois Progénote) qui mène aux archées; aux eubactéries et aux eucaryotes n'est peut être pas une seule cellule
d'ailleurs rien ne dit non plus avec certitude extrême que dans une même branche (eucaryotes par exemple) tous ces individus sont issus d'une même première cellule

il se peut que les conditions se soient répétées (dans le temps ou dans l'espace voir les deux) mais que le processus menant à la vie soit si strict que de toute façon les fameuses premières cellules se ressembleraient beaucoup trop (puisque apparus dans les mêmes conditions selon les mêmes principes et mêmes lois physiques) pour qu'on puisse distinguer s'ils sont issues d'un même ancêtre ou pas du tout

[invitec69dc850]

Merci pour la réponse.
Cela me fait me poser une nouvelle question.
Prenons le cas hypothétique où les conditions propices à l'apparition de la vie se perpétuent de manière continue sur la Terre (d'ailleurs, avons-nous une idée de savoir si ce n'est pas le cas, par exemple dans certains milieux sous-marin ?). Est-il envisageable d'avoir, en parallèle des processus darwiniens classiques, une sorte de génération spontanée continue ou un processus tel que celui que j'ai mentionné dans mon explication 2) préviendrait l'apparition de nouvelles formes de vie ?

[Geb]

Bonsoir,

Il me vient une citation célèbre provenant de la correspondance de Charles Darwin, dans une lettre à J. D. Hooker datée du 1er février 1871 :

It is often said that all the conditions for the first production of a living organism are now present, which could ever have been present. But if (and oh! what a big if!) we could conceive in some warm little pond, with all sorts of ammonia and phosphoric salts, lights, heat, electricity, etc. present, that a protein compound was chemically formed ready to undergo still more complex changes, at the present day such matter would be instantly devoured or absorbed, which would not have been the case before living creatures were formed.

L'important ici c'est la fin de sa phrase : "at the present day such matter would be instantly devoured or absorbed, which would not have been the case before living creatures were formed".

Autrement dit, même en imaginant qu'à un endroit sur Terre, de la matière organique complexe se formerait spontanément, elle serait dévorée par les formes de vie qui existent actuellement, ce qui n'était pas le cas AVANT l'apparition de la vie sur Terre.

C'est pour ça qu'à l'heure actuelle, les expériences de chimie prébiotique se font idéalement dans des conditions stériles en laboratoire. Darwin l'avait compris dès 1871.

Une autre très vieille idée, mais dont je suis incapable de me rappeler l'auteur originel est celle selon laquelle l'oxygène moléculaire dû à la vie (notamment la photosynthèse oxygénique) a le don de détruire les molécules organiques. Par exemple, les milieux sous-marins étaient très probablement anoxiques à l'époque de l'émergence de la vie. Ce n'est plus le cas aujourd'hui, donc la synthèse abiotique de molécule organique, bien que toujours d'actualité, y est fortement biaisée à l'heure actuelle.

On en revient à l'idée que le seul endroit où on pourrait étudier l'émergence de la vie semble être un laboratoire.

Cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Par exemple, les milieux sous-marins étaient très probablement anoxiques à l'époque de l'émergence de la vie.

En effet. Toute la Terre en fait.

On voit clairement l'absence d'oxygène dans les couches géologiques en regardant les formes des minéraux qui se sont formés et ont été protégés de l'atmosphère.

A l'époque de l'apparition de l'oxygène, produit par les cyanobactéries (qui ont laissé énormément de monticules appelés stromatolithes), celui-ci a surtout servi à oxygéner l'eau et à faire "rouiller" la Terre. De cette époque date de grandes formations de fer rubané qui est la conséquence de l'oxydation du fer.

Puis l'oxygène a commencé à s'accumuler, avec probablement des sursauts pour deux raisons :
- la consommation du CO2 et l'accumulation de l'oxygène provoque une baisse de l'effet de serre. Cela conduit à l'extension des glaces et peut-être à une Terre entièrement gelée (à l'exception peut-être de l'équateur). C'est évidemment défavorable pour la vie qui devait se contenter des oasis volcaniques.
- l'oxygène est un poison pour la vie anaérobie et même pour les cyanobactéries : c'est un déchet nocif pour elles.
Ce n'est que lorsque la vie aérobie s'est développée qu'un nouvel équilibre avec une Terre oxygénée a pu s'établir.

Signant le glas de toute réapparition spontanée de la vie.

Concernant le point (1) de la première question. Plus on en apprend, même si le chemin est encore long, et plus il apparait que l'apparition de la vie n'est pas si improbable dès que les conditions appropriées sont réunies (quelles conditions ? Celles de la Terre primitive pardi ). Ce sont des phénomènes spontanés d'auto-organisation (comme pour la formation d'un cristal.... en beaucoup plus compliqué).

[trebor]

Bonjour à tous,
Si j'ai bien compris, actuellement plus aucune nouvelle forme de vie ne peut apparaître ?

Ce qu'on peut découvrir actuellement ne peut être dû qu'à une mutation ou quelque chose qu'on n'avait pas trouvé ?

Bonne journée à tous

[Geb]

Si j'ai bien compris, actuellement plus aucune nouvelle forme de vie ne peut apparaître ?

C'est bien ça. En d'autres termes, le processus qui aurait pu donné naissance à la vie sur Terre il y a plusieurs milliards d'années a très peu de chance d'exister dans un quelconque endroit sur la Terre actuelle.

La remarque de Deedee81 sur les gisements de fer rubané me permet d'ajouter qu'en 1926, Archibald MacCallum a été un des premiers à s'intéresser au contenu atomique d'une bactérie (et du sang humain par la même occasion). Il est parvenu à établir une certaine corrélation (toujours acceptée aujourd'hui) entre les concentrations en différents atomes en biologie et leur concentration dans l'eau de mer. Donc, la vie semble s'être "servie" en métaux (comme le fer, le nickel, le zinc, le cobalt, et les 9 autres métaux qui composent nos métalloenzymes) à partir de ceux dissous dans l'eau des océans primitifs.

Étant donné que la concentration de certains métaux importants dans l'eau de mer, comme le fer, a changé drastiquement depuis l'apparition de la vie, la vie pourrait fort bien ne plus apparaître dans l'océan actuel.

Pour être plus explicite, on pense qu'à l'origine, avant la fameuse "catastrophe de l'oxygène", la concentration de fer dans l'eau de mer était de 1 à 4 millimolaires il y a 4 milliards d'années (Russell & al., 1994), contre 0,05 à 2 nanomolaires à l'heure actuelle (Wu & Boyle, 1998). Soit une chute en concentration véritablement vertigineuse, d'au moins 5 à près de 8 ordres de grandeur !

Ce qu'on peut découvrir actuellement ne peut être dû qu'à une mutation ou quelque chose qu'on n'avait pas trouvé ?

En fait, certaines théories "bien ficelées" de l'émergence de la vie, évoluent en permanence en parallèle avec l'évolution des connaissances en biologie. Par exemple, pour les théories métabolisme d'abord, la découverte de nouvelles façons de fixer le carbone chez les autotrophes (je pense qu'on en connaît six à l'heure actuelle) à lancer de nouvelles façons d'imaginer le métabolisme primitif des premières formes de vie. De la même manière, la découverte de la bactérie Methylomirabilis oxyfera en 2006 et l'élucidation progressive de son métabolisme central de fixation du carbone d'une part et de son métabolisme énergétique d'autre part, à pousser Michael Russell, avocat de la théorie des évents hydrothermaux alcalins pour l'émergence de la vie, à revoir sa théorie.

Donc on peut s'attendre à des surprises dans le futur au fur et à mesure de l'évolution des connaissances, qui progresse constamment et à pas de géant en biologie depuis une vingtaine d'année (notamment grâce à l'enrichissement grandissant des bases de données toujours plus important grâce aux progrès de l'informatique et surtout, à la progression des investissements qui sont consentis chaque année dans la recherche fondamentale en biologie).

[invitec69dc850]

Bonsoir,

.......

Cela répond tout à fait à mes interrogations. Superbe citation de Darwin. Ce type était définitivement d'une intelligence remarquable !
Merci à tous.

[Geb]

pour ma part, même si c'est la théorie retenue, on n'a aucunes preuves que ça ne ce soit produit qu'une fois

Je dirais qu'on en connaît pas assez sur ce point. Certaines théories de l'émergence de la vie introduisent dans leurs conditions sine qua non des critères en matière d'acidité minimale de l'eau des océans primitifs (pH < 6,5).

Hors, avec la baisse rapide du taux de la pression partielle de CO2 dans l'atmosphère primitive (un océan "carbonique" est un océan acide) après l'impact qui a formé la Lune, la fenêtre de temps durant laquelle l'apparition de la vie est possible est estimée à quelques dizaines de millions d'années.

Donc, il se pourrait bien (cela dit, c'est une hypothèse comme une autre) que des "sources de vie" aient existé quelque part sur la Terre il y a des milliards d'années, créant continûment de "nouveaux" micro-organismes à partir de composés chimiques "de base" (du style CHONPS plus des ions métalliques) pendant quelques dizaines de millions d'années. Puis, le processus s'est arrêté net lorsqu'une des conditions sine qua non (par exemple, l'acidité dont j'ai parlé plus haut) n'a plus été remplie.

Évidemment, cela dépend entièrement :

1) des conditions initiales que l'on suppose (personne n'a de machine à remonter le temps pour les vérifier de manière catégorique),
2) de la "méthode" d'apparition de la vie sur Terre privilégiée par telle ou telle théorie (même remarque).

Cordialement.

[Amanuensis]

Si j'ai bien compris, actuellement plus aucune nouvelle forme de vie ne peut apparaître ?

Malgré les réponses circonstanciées des messages précédents, la démarche scientifique oblige à répondre "on n'en sait rien".

Le constat est que toute forme de vie cellulaire qu'on a pour le moment rencontré sur Terre a des propriétés cohérentes avec l'idée qu'elle est issue d'une lignée cellulaire ayant plusieurs milliards d'années d'ancienneté et se rattachant au reste du vivant. Autrement dit, on n'a jamais découvert de forme de vie qu'on pourrait en toute certitude attribuer à une création indépendante du vivant connu.

Ensuite, on peut proposer des explications a posteriori pourquoi est-ce comme cela (cf. messages précédents). 0n ne peut même pas induire qu'il n'y a pas de création actuelle, juste que de telles créations seraient rapidement sans descendance.

[Amanuensis]

on n'a aucunes preuves que ça ne ce soit produit qu'une fois,

Faudrait-il déjà arriver à définir ce que "se produire" signifie exactement!

Le fameux LUCA (Last Universal Common Ancestor, appelé parfois Progénote) qui mène aux archées; aux eubactéries et aux eucaryotes n'est peut être pas une seule cellule

Comme déjà indiqué dans des discussions précédentes, LUCA et l'origine de la vie sont deux choses très différentes, possiblement distantes dans le temps de centaine de millions d'années.

d'ailleurs rien ne dit non plus avec certitude extrême que dans une même branche (eucaryotes par exemple) tous ces individus sont issus d'une même première cellule

Quel mécanisme proposeriez vous à la division cellulaire comme mode de parenté ? Parce que si on se limite à la division, il y a bien une cellule unique dont dérivent par divisions successives toutes les cellules eucaryotes actuelles. (La terminologie est choisie pour se limiter à l'ancêtre au sens "cellule", il ne s'agit pas de l'ADN ni des organites.)

[Geb]

Malgré les réponses circonstanciées des messages précédents, la démarche scientifique oblige à répondre "on n'en sait rien".

Certes. Cela dit, le problème de l'émergence de la vie ne répond pas à des prémisses scientifiques "classiques", d'ordinaire basés sur la démarche scientifique.

Après tout, à défaut de voyage dans le temps et même si on parvenait un jour à reproduire le passage de l'inerte au vivant, avec une véritable cellule vivante à la sortie de nos éprouvettes, on ne saura jamais si cela s'est effectivement passé ainsi il y a des milliards d'années.

Les scientifiques qui travaillent dans le domaine, à défaut de pouvoir vérifier leurs hypothèses, en sont réduits à faire des suppositions basées sur la raison, sur une démarche et une réflexion rationnelle, dont le prémisse "de base" (qui en l'état, n'est rien d'autre qu'une croyance) est en gros le suivant : l'émergence de la vie sur Terre est une conséquence inévitable des lois de la physique et de la chimie, étant donné un environnement propice et une durée suffisante.

C'est sur de telles bases, un peu atypiques puisque fondées sur une simple croyance (un sentiment, une intuition), que les scientifiques en sont réduits à formuler des hypothèses plus élaborées que le simple "on n'en sait rien" dicté par la seule démarche scientifique.

Comme déjà indiqué dans des discussions précédentes, LUCA et l'origine de la vie sont deux choses très différentes, possiblement distantes dans le temps de centaine de millions d'années.

Certes, a fortiori si le DACU (pour "Dernier Ancêtre Commun Universel"), pour reprendre un anagramme cher à Christian de Duve, était une cellule pourvue d'un génome à ARN, comme de plus en plus de chercheurs l'envisagent aujourd'hui.

Cordialement.

[Loupsio]

on n'a aucunes preuves que ça ne ce soit produit qu'une fois,

Faudrait-il déjà arriver à définir ce que "se produire" signifie exactement!

Je parles de toutes les spéculation sur ce qui s'est (ou plutot se serait) passé et qui aurait mené à l'apparition de la vie et la diversité qui lui est associée...
Ca me semblais pas difficile a comprendre

d'ailleurs rien ne dit non plus avec certitude extrême que dans une même branche (eucaryotes par exemple) tous ces individus sont issus d'une même première cellule

Quel mécanisme proposeriez vous à la division cellulaire comme mode de parenté ? Parce que si on se limite à la division, il y a bien une cellule unique dont dérivent par divisions successives toutes les cellules eucaryotes actuelles. (La terminologie est choisie pour se limiter à l'ancêtre au sens "cellule", il ne s'agit pas de l'ADN ni des organites.)

Hum, je pense que continuer la lecture plutôt qu e s'arrêter en chemin permettait aisément de comprendre le fond de ma pensée

il se peut que les conditions se soient répétées (dans le temps ou dans l'espace voir les deux) mais que le processus menant à la vie soit si strict que de toute façon les fameuses premières cellules se ressembleraient beaucoup trop (puisque apparus dans les mêmes conditions selon les mêmes principes et mêmes lois physiques) pour qu'on puisse distinguer s'ils sont issues d'un même ancêtre ou pas du tout

auquel cas une cellule aurait pu se former en Afrique, une autre en Australie, dans des conditions si similaires qu'elles sont toutes les deux eucaryotes et aient donnés différents branche de la vie sans que ces branches ne puissent être reliées et n'aient aucun liens de parenté