De l’origine de la vie sur Terre à la vie dans l’univers

Elle est devenue la coqueluche des scientifiques et l’espoir de tous ceux qui se posent la question de la vie extraterrestre. La nouvelle exo planète qui vient d’être mise à jour, orbitant autour de l’étoile Gliese, va peut-être permettre à terme de résoudre partiellement le plus grand de tous les mystères, celui de la vie extraterrestre. Par la même occasion, cette planète, qui ressemble sous tant d’aspects à la Terre , sera sans doute un moyen pour le docteur André Brack de répondre plus précisément à la question qu’il se pose depuis si longtemps et qui a fait l’objet de la dernière conférence du Club Réponse, à Tours, le 20 avril 2007 : quelle est l’origine de la vie sur Terre ?

Expliquer les origines de la vie sur Terre en cherchant, en interprétant, en comparant, en doutant constamment, voilà un défi qui relève presque de la gageure. Jamais la devise du Club réponse « Dis leur ce que tu cherches, ils te trouveront ce qu’il te manque » n’a sonné aussi juste. Ce qu’est venue chercher la centaine de curieux lors de la conférence : l’origine de la vie. Ce qui leur manque : la connaissance. Bien souvent, le manque de connaissance a été pallié par la religion et sa vérité révélée. L’invité du Club réponse, André Brack, scientifique convaincu de la nécessité de creuser sans cesse plus profond pour découvrir la vérité par soi-même, balaie d’emblai, dans son étude, l’idée d’une vie apparue sous la volonté divine. D’ailleurs, qui, sinon la science, aurait permis à l’homme de dater l’apparition de la vie sur Terre, il y a près de 4 milliards d’années, dans l’eau des océans ? Qui, sinon la science, aurait pu révéler à l’homme ses origines, à cette époque où la vie, à l’aube de son apparition, était réduite à l’état de molécules ? Des molécules qui, par le jeu du hasard, se rencontrèrent, s’auto-organisèrent, pour former finalement ce que le docteur Brack appelle un automate, capable de saisir d’autres molécules pour générer un deuxième automate à son image et ainsi de suite. La capacité de ces automates à produire toujours plus d’eux-mêmes par eux-mêmes en transmettant leur plan de montage, c’est ce que les scientifiques appellent l’auto-reproduction. Mais impossible de concevoir l’émergence de la vie à ces seules conditions ; les automates n’ont pu se contenter de s’auto-reproduire. Ce sont de légères erreurs de montage qui ont donné naissance à des automates sensiblement différents, plus aptes à transmettre leur plan de montage et devenus les espèces dominantes. C’est tout simplement l’évolution. Auto-reproduction et évolution, deux qualités indispensables à la compréhension du principe, certes réducteur, mais fondamental, du passage de la matière à la vie.

Mais à quoi pouvait bien ressembler ces automates ? En 1953, Stanley Miller  et sa célèbre « expérience de Miller », qui marque le début de la chimie prébiotique, tente d’apporter un élément de réponse en essayant de reconstituer les conditions sur Terre à cette époque. Le chimiste américain a enfermé dans un ballon différents gaz et produit des éclairs à l'intérieur pendant sept jours pour obtenir au final des molécules organiques, les briques du vivant. Muni d’une longue baguette, le docteur Brack commente sur une toile de projection des schémas très simples qui visent à expliquer au public de praticiens les enseignements qu’il a fallu tirer de cette expérience et de toutes celles qui en ont découlé. Ainsi, durant de nombreuses années, les chercheurs se sont évertués à reconstituer en laboratoire des molécules indispensables au fonctionnement d’une cellule. Il y a les molécules de compartimentation, qui sont les molécules membranaires, les molécules de l’information, ARN et ADN, enfin les molécules catalytiques que sont les enzymes protéiques. Ce sont justement ces enzymes qui permettent l’auto-reproduction des automates. Ces protéines sont capables d’exercer une activité de catalyse, donc capables d’accélérer certaines réactions chimiques.

Afin de déterminer la matière première de ces automates, les chercheurs sont partis du principe que, à l’image du monde vivant contemporain, la vie primitive utilisait déjà des molécules organiques. Sachant que les formes les plus simples de carbone capables de conduire aux molécules organiques sont gazeuses, deux filières sont alors exploitables pour expliquer le développement des automates : les filières terrestres et les filières extraterrestres.

Dans les filières terrestres, la piste la plus évidente à explorer, c’est l’atmosphère. Cependant, les géochimistes estiment que l’atmosphère terrestre primitive était essentiellement neutre, formée majoritairement de dioxyde de carbone, d’eau et d’hydrogène sulfuré, avec également une petite quantité de méthane, de monoxyde de carbone et d’azote. L’expérience de Miller permet de démontrer alors qu’il est très difficile dans ces conditions d’obtenir la formation d’acides aminés. Ce constat induit que l’atmosphère ne pouvait être la source exclusive de la matière organique nécessaire à l’émergence de la vie sur Terre.

Un autre environnement paraît particulièrement favorable à l’émergence de la vie sur la planète, il s’agit des sources hydrothermales. En effet, lorsque deux plaques tectoniques s’écartent, le magma remonte et se solidifie pour former de grandes chaînes de montagnes sous-marines appelées dorsales océaniques. Au cours de son ascension et de son refroidissement, le magma se contracte et se fissure. L’eau, qui s’infiltre dans les fissures et qui se réchauffe, atteignant parfois les 350°, se charge de gaz divers et s’échappe du fond de l’océan sous forme de geysers. Dans ces sources hydrothermales, tous les éléments indispensables à la fabrication des pièces d’automates chimiques sont présents. Il y a de l’hydrogène, de l’azote, du monoxyde de carbone, de l’hydrogène sulfuré, du méthane et bien évidemment de l’eau. De son côté, le magma fournit l’énergie nécessaire grâce à sa chaleur. Quant à la couche d’eau océanique, elle constitue un rempart efficace contre les rayons ultraviolets et le bombardement météoritique régulier. Et pourtant, malgré ce contexte favorable au développement de la vie, il est peu probable que les océans aient pu constituer le berceau des automates chimiques. « Une température de 350° est trop élevée pour assurer leur survie, même si quelques pièces nécessaires à leur émergence ont pu malgré tout apparaître dans ces eaux, explique André Brack, jamais découragé. »

Il reste encore une filière à étudier et pas des moindres : les sources extraterrestre. Voilà, d’après le docteur Brack et bien d’autres scientifiques, la piste la plus fiable et la plus probable. C’est la fameuse comète de Halley qui permet en partie d’avancer l’hypothèse que l’apport de molécules organiques extraterrestres reste de loin le plus important. Les comètes carboniques qui ont été observées jusqu’aujourd’hui sont composées d’un grand nombre  d’acides aminés, soixante-dix par exemple sur la météorite de Murchison.

Quand les voyants lisent l’avenir dans le marc de café, les scientifiques, eux, tentent d’expliquer le passé dans la poudre des cieux. Des collectes de poussières interplanétaires dans les glaces du Groenland et de l’Antarctique permettent de calculer que cinquante à cent tonnes de grains interplanétaires se déposent chaque jour sur la surface de la Terre , la quasi-totalité provenant de micrométéorites de 50 à 500 microns de diamètres. Des analyses des teneurs de ces micrométéorites permettent d’estimer à 100 tonnes le flux total de carbone organique apporté tous les ans sur Terre. Entre 4,1 et 3,8 milliards d’années, la Terre a connu une phase active de bombardement, avec un flux météorique vraisemblablement mille fois plus intense qu’aujourd’hui, apportant sur la planète une quantité considérable de carbone. Ces grains, qui renferment une forte proportion de sulfures métalliques, d’oxydes, d’argiles, qui sont des catalyseurs, ont donc pu fonctionner comme des microréacteurs chimiques au contact de l’eau liquide, transformant ainsi la matière organique. Parmi la centaine de molécules identifiées à ce jour dans les nuages de gaz et de poussières du milieu interstellaire, quelque quatre-vingts d’entre elles contiennent du carbone conduisant aux acides aminés. Les micrométéorites semblent donc avoir apporté une matière première suffisamment abondante sur la planète Terre. Mais elles ne sont en rien responsables à elles seules de la formation des tous premiers automates. Lorsque la question de la fabrication des automates se pose, le docteur Brack admet que c’est là que le bât blesse. En partant du principe que les automates primitifs devaient ressembler à des cellules simplifiées, les chimistes se sont donc efforcés de reconstituer en laboratoire les trois familles de longues chaînes biologiques indispensables au fonctionnement de la cellule. Ils ont réussi à reconstituer des précurseurs de membranes et des mini-protéines, mais personne n’est pour l’instant parvenu à faire la lumière sur la formation prébiotique d’ARN, ce qui bloque en partie les recherches, amputant ainsi la connaissance de la formation des automates.

Face à cet obstacle, entre autres, ne serait-il pas plus efficace de se poser la question d’une vie avant la cellule et doit-on présenter comme acquise, irrévocable et universelle l’hypothèse de la référence exclusive à la cellule comme point de départ de la vie ?  C’est ce que des biologistes ont fait dans les années 1980 en découvrant que certains ARN étaient capables non seulement de véhiculer l’information, mais aussi d’exercer une activité catalytique, comme les enzymes protéiques. L’idée d’un monde d’ARN berceau de la vie sur Terre est alors apparue. Mais le problème, encore une fois, c’est que rien aujourd’hui ne peut apporter d’explication à la formation prébiotique de l’ARN.

La nature a bien souvent réservé à l’homme de belles surprises. Les paléontologues ont pu faire des découvertes extraordinaires en retrouvant des fossiles d’animaux d’un autre temps comme les dinosaures, de végétaux, d’insectes. Y a-t-il alors un espoir de retrouver des automates fossilisés dans les sédiments très anciens, afin de mieux comprendre la manière dont ils se sont formés ? Malheureusement, c’est très peu probable. Trois facteurs ont contribué sans doute à effacer leurs traces et les précieux indices qu’ils auraient pu livrer à l’homme : l’histoire géologique mouvementée de la Terre avec notamment la tectonique des plaques, l’érosion due à la présence permanente d’eau liquide, la vie elle-même qui a produit d’énormes quantités d’oxygène qui est un poison pour les molécules organiques réduites. Le docteur Brack pousse alors un soupir déconcertant : « La science risque fortement  de ne disposer d’aucun élément matériel suffisant sur la planète pour révéler les secrets de l’origine de la vie. » Seule la déduction, les interprétations et les expériences pourront permettre à l’homme d’avancer sur cette question et ce qui peut malgré tout être avancé aujourd’hui, c’est que la vie primitive semblait très robuste et que pour cela elle devait être simple et capable d’être répétée en plusieurs exemplaires.

Les scientifiques sont des acharnés et André Brack est un de ceux là. Comprendre l’origine de la vie, c’est s’assurer de l’universalité d’une loi, sans s’auto-satisfaire du travail accompli en y mettant un point final. Il a fallu abandonner un temps la planète bleue et se lancer dans l’exploration d’autres corps célestes pour conforter l’idée d’une relative simplicité de l’origine de la vie, en apportant la preuve de son caractère répétitif. Plus de quatre-vingts molécules organiques ont à ce jour été identifiées dans les milieux interstellaires, permettant de démontrer que la chimie organique est universelle. Le défi est maintenant de prouver que la vie existe ailleurs que sur la Terre. C ’est pour cette raison que l’homme s’est lancé avec une telle ferveur à la recherche de l’eau liquide. L’eau présente en surface signale l’existence d’une atmosphère qui permet l’apport en douceur de molécules organiques par les micrométéorites, comme sur la Terre. Sachant que les molécules organiques peuvent également se former dans les sources chaudes sous-marines, sous réserve d’une température adéquate, alors tout océan extraterrestre présentant les signes d’une activité hydrothermale constitue un potentiel habitat biologique. A ce titre, Mars requiert toute l’attention des scientifiques qui ont déjà émis l’hypothèse d’une vie antérieure sur cette planète. Europe, le satellite de Jupiter, obéit lui aussi à un certain nombre de critères permettant de penser qu’il pourrait bien exister une vie bactérienne en activité, car il est fortement possible d’y trouver la présence d’eau liquide. Titan, le plus gros satellite de Saturne, produit de nombreux composés prébiotiques à l’échelle planétaire, mais sa basse température laisse pour l’instant peu d’espoir quant à l’apparition d’une quelconque forme de vie.

Tous les regards sont tournés en ce moment vers les exoplanètes, qui se trouvent par définition hors du système solaire. A ce jour, plus de deux cents planètes extrasolaires ont été observées, grâce à la méthode dite des transits qui consiste à étudier et à mesurer la perturbation d’une étoile, en détectant notamment l’ombre de la planète lorsqu’elle passe devant celle-ci et provoquant ainsi une mini-éclipse. C’est précisément le rôle de la mission française Corot, qui en particulier a pour but de détecter des planètes telluriques hors du système solaire. Trois possibilités s’offrent aux scientifiques pour déterminer la présence de vie extraterrestre sur les exoplanètes : l’analyse spectrale des manifestations de la planète en question, des singularités dans son atmosphère ou d’un message électromagnétique intelligent qui serait émis par une civilisation extraterrestre avancée. Et la dernière solution est la plus fascinante, à tel point qu’elle a inspiré de nombreux scénarios cinématographiques de science-fiction. La preuve de la vie extraterrestre serait alors incontestable ! Mais la probabilité est très faible, même s’il est toujours agréable d’en rêver.

Ce n’est d’ailleurs pas un hasard si les questions posées au docteur Brack à la fin de sa conférence ont souvent porté sur les énigmes du mystère extraterrestre. « Qu’appelez-vous univers, s’aventure un membre de l’assistance ? » « L’univers, c’est l’ensemble des cent milliards de galaxies qui résultent du Big Bang, répond le conférencier. » Un autre, angoissé, s’interroge sur la notion du rien, particulièrement perturbant pour l’être humain qui vit entouré de repères et de cadres. André Brack explique qu’avant le Big Bang, le temps n’existait pas. Toutes ces notions qui échappent complètement à l’homme continuent d’alimenter les hypothèses les plus incroyables, mettant continuellement à l’épreuve la science et la conscience. La conférence, pourtant très technique du Docteur Brack, n’a visiblement pas laissé indifférent le public de praticiens, ressorti du Palais des Congrès sceptique, impatient et frustré. Sceptique, car le mystère des origines de la vie sur Terre est encore loin d’être résolu. Impatient de savoir si les exoplanètes constamment observées révèleront à l’homme l’existence d’une vie extraterrestre et mieux encore, d’une civilisation avancée. Frustré, mais une frustration extrêmement positive qui dénote d’une envie certaine d’accéder à toujours plus de connaissance, toujours plus de projets, toujours plus de vérité. En somme, des praticiens qui ont révélé, ce soir là, leur véritable esprit de scientifiques chahutés par les mystères de la vie et ses secrets, motivés par la quête incessante de la vérité sur cet éminent sujet.

Yoann GILLET