Les éléments constitutifs de la vie peuvent et se sont assemblés spontanément dans les bonnes conditions. C'est ce qu'on appelle la génération spontanée, ou abiogenèse. Bien sûr, de nombreux détails nous restent cachés, et nous ne savons tout simplement pas comment tout cela s'est produit. Ou à quelle fréquence cela pourrait arriver.
Les religions du monde ont des idées différentes sur la façon dont la vie est apparue, bien sûr, et elles invoquent les mains magiques de diverses divinités surnaturelles pour tout expliquer. Mais ces explications, tout en contes colorés, laissent beaucoup d'entre nous insatisfaits. «Comment la vie est-elle apparue» est l’une des questions les plus convaincantes de la vie, et celle avec laquelle la science se débat continuellement.
Tomonori Totani est un scientifique qui trouve cette question convaincante. Totani est professeur d'astronomie à l'Université de Tokyo. Il a écrit un nouvel article intitulé «Emergence de la vie dans un univers inflationniste». Il est publié dans Nature Scientific Reports.
Le travail du professeur Totani s'appuie fortement sur quelques concepts. Le premier est le vaste âge et la taille de l'Univers, la façon dont il se gonfle au fil du temps et la probabilité que des événements se produisent. Le second est l'ARN; spécifiquement, combien de temps une chaîne de nucléotides doit être afin de «s'attendre à une activité d'autoréplication» comme le dit l'article.
Le travail de Totani, comme presque tous les travaux sur l'abiogenèse, examine les composants de base de la vie sur Terre: l'ARN ou l'acide ribonucléique. L'ADN établit les règles sur la façon dont les formes de vie individuelles prennent forme, mais l'ADN est beaucoup plus complexe que l'ARN. L'ARN est encore plus complexe, par ordre de grandeur, que les molécules et produits chimiques bruts trouvés dans l'espace ou à la surface d'une planète ou d'une lune. Mais sa simplicité par rapport à l'ADN le rend plus susceptible de se produire via l'abiogenèse.
Il y a aussi une théorie de l'évolution qui dit que même si l'ADN porte les instructions pour construire un organisme, c'est l'ARN qui régule la transcription des séquences d'ADN. Cela s'appelle l'évolution basée sur l'ARN, et il est dit que l'ARN est soumis à la sélection naturelle darwinienne, et est également héritable. C’est une des raisons pour lesquelles nous examinons l’ARN contre l’ADN.
L'ARN est une chaîne de produits chimiques appelés nucléotides. Certaines recherches montrent qu'une chaîne de nucléotides doit être d'au moins 40 à 100 nucléotides bien avant que le comportement d'autoréplication appelé vie puisse exister. Au fil du temps, suffisamment de nucléotides peuvent former une chaîne pour répondre à cette exigence de longueur. Mais la question est: y a-t-il eu assez de temps dans la vie de l'Univers? Eh bien, nous sommes ici, donc la réponse doit être oui, non?
Mais attendez. Selon un communiqué de presse annonçant ce nouveau document, "… les estimations actuelles suggèrent qu'un nombre magique de 40 à 100 nucléotides n'aurait pas dû être possible dans le volume d'espace que nous considérons comme l'univers observable."
La clé ici est le terme «univers observable».
"Cependant, il y a plus dans l'univers que l'observable", a déclaré Totani. «Dans la cosmologie contemporaine, il est convenu que l'univers a connu une période d'inflation rapide produisant une vaste région d'expansion au-delà de l'horizon de ce que nous pouvons observer directement. La prise en compte de ce volume plus important dans des modèles d'abiogenèse augmente énormément les chances de vie. »
Notre Univers a vu le jour lors du Big Bang, un événement d'inflation unique. Selon l'article de Totani, notre univers "comprend probablement plus de 10100 Étoiles semblables au soleil », alors que l'Univers observable ne contient qu'environ 10 sextillions (1022) étoiles. Nous savons que la vie s'est produite au moins une fois, il n'est donc pas exclu que l'abiogenèse se reproduise au moins une fois, même si les chances sont infiniment petites.
Selon les statistiques, la quantité de matière dans l'Univers observable ne devrait pouvoir produire que de l'ARN de 20 nucléotides de long, bien en dessous du nombre de 40 à 100. Mais en raison de l'inflation rapide, une grande partie de l'Univers est inobservable. C'est tout simplement trop loin pour que la lumière émise depuis le Big Bang nous atteigne. Lorsque les cosmologistes additionnent le nombre d'étoiles dans l'Univers observable avec le nombre d'étoiles dans l'Univers non observable, le nombre résultant est 10100 Étoiles semblables au soleil. Cela signifie qu'il y a beaucoup plus de matière en jeu, et la création abiogénique de chaînes d'ARN suffisamment longues est non seulement possible, mais probable, voire inévitable.
Dans son article, le professeur Totani expose la relation fondamentale sous enquête. "Ici, une relation quantitative est dérivée entre la longueur minimale de l'ARNlmin doit être le premier polymère biologique, et la taille de l’univers nécessaire pour s’attendre à la formation d’un tel ARN long et actif en ajoutant des monomères au hasard. »
Cela devient-il déroutant? Voici un résumé, je l'espère, plus facile à gérer.
"Par conséquent, si des organismes extraterrestres d'une autre origine que ceux sur Terre sont découverts à l'avenir, cela impliquerait un mécanisme inconnu à l'œuvre pour polymériser les nucléotides beaucoup plus rapidement que les processus statistiques aléatoires."
Professeur Tomonori Totani, Université de Tokyo
L'Univers est plus grand que sa partie observable et contient probablement 10100 Étoiles semblables au soleil. Pour que la probabilité de création abiotique d'ARN sur une planète semblable à la Terre soit égale à 1, ou à l'unité, la longueur minimale des nucléotides doit être inférieure à environ 20 nucléotides, ce qui est beaucoup plus petit que le minimum initialement indiqué de 40 nucléotides.
Mais les scientifiques ne pensent pas que l'ARN de seulement 20 nucléotides de long peut s'autorépliquer, du moins pas de notre point de vue en tant qu'observateurs de la vie terrestre. Comme Totani le dit dans son article, "Par conséquent, si des organismes extraterrestres d'une origine différente de ceux sur Terre sont découverts à l'avenir, cela impliquerait un mécanisme inconnu à l'œuvre pour polymériser les nucléotides beaucoup plus rapidement que les processus statistiques aléatoires."
Quel serait ce processus?
Qui sait, mais c'est probablement un point d'inflexion où les gens de foi peuvent sonner et dire: "Pourquoi Dieu, bien sûr."
Le travail de Totani n’a nullement fourni de réponse. Mais comme beaucoup de travaux scientifiques, il permet d'affiner la question et invite les autres à l'étudier.
"Comme beaucoup dans ce domaine de recherche, je suis motivé par la curiosité et par les grandes questions", a déclaré Totani. «La combinaison de ma récente enquête sur la chimie de l'ARN avec ma longue histoire de la cosmologie me conduit à réaliser qu'il existe un moyen plausible que l'univers soit passé d'un état abiotique (sans vie) à un état biotique. C'est une pensée passionnante et j'espère que la recherche pourra s'appuyer sur cela pour découvrir les origines de la vie. "
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