De l'origine de la vie ...

Exobiologie : de l'origine de la vie à la vie extraterrestre

Exobiologie
Les extra-terrestres seront le produit de milliards d'années d'évolution biologique indépendante - une série d'étapes, chacune impliquant une chaîne de mutations - dans des milieux planétaires différents du milieu terrestre. Un problème d'ordre général concerne l'idée que nous nous faisons de la vie ailleurs. Nous n'avons qu'un seul type de vie à étudier, tous les organismes terriens dérivent de la même origine. Et ni le savant ni le profane ne peuvent décider quelles propriétés de la vie terrestre sont des accidents du procès évolutif, et quelles propriétés sont communes a la vie où qu'elle surgisse. La conviction que la vie ailleurs doit être comme la vie ici, voilà ce que Carl Sagan appellait chauvinisme.

L'équivalent extraterrestre de l'homme peut-il ou doit-il être semblable à nous physiquement ?
Ceci est une excellente question et afin d'y répondre clairement, nous prendrons comme postulat que ladite vie a développé une technologie et se trouve sur une planète "semblable" à la Terre. La réponse (non catégorique) se fait en plusieurs points :
Il existe une grande universalité des lois physiques régissant la matière et des processus qui la transforment, la font évoluer...
Les éléments chimiques de base du vivant terrestre sont très abondants dans l'univers : il est donc raisonnable de penser que ce serait une vie basée sur le carbone
Une vie "évoluée" semble nécessairement liée à la complexité physique de l'individu : donc un être pluricellulaire
La vie dans un environnement gazeux facilite le développement d'une technologie (feu, donc cuisson), au contraire d'une vie sous l'eau (qui subit en outre de fortes pressions) ou dans un environnement solide
La nécessité d'être doté de sens afin d'appréhender son environnement : sens tactile, olfactif, auditif, visuel ou leurs équivalents
Ces êtres doivent être en mesure d'agir sur leur environnement pour développer une technologie : donc posséder des organes de manipulation
Pour traiter les données qu'ils reçoivent, il leur faut un cerveau ou son équivalent
Il leur faut aussi communiquer entre eux par des organes d'émission et réception de signaux, qu'ils soient sonores, visuels, tactiles ou olfactifs
La locomotion des êtres permet plus facilement de développer une technologie : donc avoir des organes de locomotion
Les yeux ou les organes sensoriels essentiels de ces êtres seraient près de l'organe de traitement des signaux (équivalent du cerveau) afin de permettre une réaction rapide aux stimuli
Quant aux sens, ils ne seront pas forcément les mêmes, ainsi leurs organes visuels (s'ils en possèdent) pourraient réagir à des longueurs d'ondes différentes, suivant les conditions dans lesquelles ils ont évolué.
Si notre civilisation rencontre une civilisation extraterrestre, on peut donc s'attendre, dans l'état actuel de nos connaissances, à se trouver en face d'êtres non pas semblables à nous, mais possédant une configuration physique assez proche de ce que nous connaissons sur la Terre.

Le phénomène de convergence
Des solutions similaires favorisant la survie apparaissent dans des branches diverses de l'arbre évolutif.
Organes de vol voisins chez des insectes, des poissons (exocet), des reptiles (disparus), des marsupiaux, des mammifères.
Forme, taille similaire avec des nageoires pour une adaptation à la nage rapide chez des mammifères (dauphins), des poissons (requins), des reptiles (ichtyosaures, disparus).
Création d'une quinzaine de types d'oeil différents comportant tous la formation d'une image comme dans un appareil photographique.
Sagan et Drake ont proposé d'appliquer ce phénomène de convergence à l'apparition de l'intelligence et de la haute technologie : toute planète habitée, disposant de suffisamment de temps, aboutirait à une civilisation proche de la nôtre, même par d'autres voies biologiques.


En savoir plus : http://exobio.chez-alice.fr/formes.htm

Le principe anthropique

Tirer les conséquences du fait qu'il existe une conscience dans l'Univers, produite par lui et qui s'interroge sur lui.
Il existe deux faces de ce principe : le principe faible et le principe fort.
Le principe fort aboutit à une inversion de la démarche scientifique traditionnelle : ce n'est plus la conjonction d'un ensemble de propriétés qui a permis l'émergence de la vie, c'est l'existence d'observateurs qui a imposé à l'univers ses caractéristiques.
Pour le principe faible, l'homme est un observateur dont l'apparition ne relève que du hasard ; les propriétés de notre "bulle-univers" autorisent notre existence.

Le qualificatif "anthropique" est évidemment contestable. Rien ne prouve que la voie biochimique soit la seule qui mène à la conscience, l'éventualité d'une vie extraterrestre n'est pas exclue, et l'homme n'est pas le seul à posséder une conscience et une intelligence sur Terre.
Ces pour ces raisons qu'Hubert Reeves propose un principe de complexité : "L'Univers possède depuis les temps les plus reculés accessibles à notre exploration, les propriétés requises pour amener la matière à gravir les échelons de la complexité". (l'Heure de s'enivrer)

Pourquoi sommes-nous là ?
En modifiant légèrement, l'un ou l'autre des nombreux paramètres de notre univers, toute possibilité d'émergence de la vie et de la conscience est impossible. Notamment, les conditions nécessaires à la formation du carbone ne sont plus remplies.

Parce que l'univers est grand : environ 15 milliards d'années-lumière d'univers observable.
Parce que l'univers est suffisamment massif.
Parce que l'univers a trois dimensions d'espace : avec un nombre inférieur à trois dimensions, l'existence d'organismes complexes dotés de systèmes nerveux développés serait impossible selon les neurobiologistes. Avec un nombre supérieur à trois dimensions, les orbites planétaires et atomiques seraient instables.
Parce que les constantes sont ajustées : sans cet ajustement, la matière serait instable. Ainsi pour la masse du proton (1 836 fois celle de l'électron), si ce rapport était sensiblement plus petit, la formation de structures bien définies, comme un cristal de glace ou une molécule organique, serait inconcevable.
Parce que les particules de même type sont identiques : elles ne peuvent donc pas occuper le même état quantique et se trouver au même endroit. Si les fermions (protons, neutrons, électrons...) étaient différents, cela aboutirait à une altération des noyaux constitutifs des êtres vivants, voire à l'impossibilité pour ces noyaux de se former.
Parce que les forces sont ajustées.
Parce que la matière existe : les quarks sont nécessaires à la formation des protons et neutrons qui constituent les noyaux atomiques des structures microscopiques et macroscopiques. Sans quarks, pas de matière ; sans matière, pas de vie.
Parce que l'univers est isotrope (les mêmes propriétés partout).

Sans les interactions nucléaires faible et forte, il n'y aurait pas de noyaux donc pas de cellules.
Sans la force électromagnétique (qui régit la chimie), le métabolisme des tissus des organismes ne pourrait être assuré.
La gravitation semble requise pour former des sites d'éclosion de la vie.
Sans la mécanique quantique (qui orchestre les réactions entre particules microscopiques), l'hémoglobine serait incapable de transporter l'oxygène.


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Extrait de :
"Pourquoi sommes-nous là ?", Sciences et Vie 946, juillet 1996, pp. 96-105


http://exobio.chez-alice.fr/anthropie.htm

une réaction chimique sans plus...

Quelles sont les limites de la vie ?

Article publié le 01/07/2008 à 12:10 par René Tregouët

Depuis la célèbre expérience de la "soupe primitive", réalisée à Chicago en 1953 par Stanley Miller, le processus d’apparition et de développement de le vie ne cesse de révéler son infinie richesse et sa complexité étonnante.
Des scientifiques ont pu récemment mettre en évidence la présence de vie microbienne dans un sédiment profond daté de 3,5 millions d’années et soumis à une température de 55°C. Sachant que la couche sédimentaire peut atteindre jusqu’à 10 km d’épaisseur, l’abondance de la vie microbienne souterraine serait telle que 10 % du carbone organique et les deux tiers des procaryotes pourraient être contenus dans les sédiments marins.

Une étude publiée dans Science présente les premières preuves de vie procaryote dans des échantillons de sédiments marins situés à une profondeur de 1 626 m sous la surface du sédiment, datés de 111 millions d’années et soumis à une température de 60 à 100°C. L’observation de l’abondance des cellules en division, de l’intégrité de la paroi cellulaire des microorganismes et la présence de séquences d’ARNr 16S originales affiliées à des Archaea thermophiles (Thermococcales) confirment l’existence d’une biosphère profonde et chaude constituée de micro-organismes endémiques. Il semble que cet écosystème profond, composé de procaryotes affiliés à des méthanotrophes (ANME), pourrait être alimenté par des composés d’origine thermogénique comme le méthane et l’hydrogène.

En 1977, de nouvelles formes de vies surprenantes, non liées à la photosynthèse, avaient déjà été découvertes : à 2500 m de fond sous l’océan, près de sources hydrothermales chaudes. Il s’agit d’étonnants vers tubulaires, les riftia, qui supportent une pression de 250 atmosphères, des températures de plusieurs centaines de degrés et vivent dans un environnement acide et riche en gaz toxiques.

Un nouvel écosystème a été par ailleurs découvert en 2005 sous la calotte glaciaire Antarctique, dans les fonds marins, à 850 mètres de profondeur. C’est ainsi qu’ils ont eu la surprise de voir que des bactéries et des coquillages peuplaient cet endroit peu propice à la vie. Plus récemment, des bactéries ont été identifiées encore plus profondément dans la glace de l’Antarctique, à plus de 3 km de profondeur !

Mais si la vie est partout sur Terre, y compris dans les endroits où règnent les conditions les plus extrêmes, elle est également présente, à l’état latent, dans l’espace. Depuis 1965, plus de 140 molécules ont été découvertes dans l’espace, à l’intérieur de nuages interstellaires et dans des enveloppes autour d’étoiles et une grande partie de ces molécules est organique. Les astronomes ont ainsi détecté la molécule à 8 atomes du sucre glycolaldehyde à l’intérieur du nuage Sagittarius B2. Ces nuages qui s’étendent sur plusieurs années-lumière sont la matière brute à partir de la laquelle se forment des étoiles et le système planétaire susceptible de les entourer. Ce n’est pas la première fois que du sucre est détecté dans l’espace mais cette nouvelle découverte prouve que le sucre existe à une température extrêmement basse — seulement 8 degrés au-dessus de l’absolu zéro.

En mars 2008, une équipe franco-australienne a détecté pour la première fois une molécule proche chimiquement d’un acide aminé : l’aminoacétonitrile. Cette découverte est d’autant plus spectaculaire que la molécule est probablement un précurseur direct de la glycine, acide aminé essentiel et élément constitutif de la vie.

Depuis quelques semaines, la sonde ultra-sophistiquée Phoenix Lander utilise son bras robotisé pour creuser le sol jusqu’aux couches d’eau gelée. La sonde est en train d’analyser la nature du permafrost martien, en cherchant notamment des molécules de carbone et d’hydrogène essentielles à la vie. Mais la mission la plus prometteuse, totalement dédiée à la recherche de vie martienne est Exo-Mars, un projet de l’Agence spatiale européenne (ESA), avec un robot équipé d’une foreuse et d’un microscope, de détecteurs d’acides animés. Ce robot devrait atteindre Mars en 2015 et pourrait nous réserver bien des surprises !

Mais même si on ne trouve pas de vie sur Mars, cela ne signifie pas qu’en dehors de notre système solaire la vie n’existe pas sur d’autres planètes. En un peu plus de 15 ans, plus de 250 planètes extrasolaires ont été découvertes et en avril 2007, de la vapeur d’eau a été découverte pour la première fois dans l’atmosphère d’une exoplanète.

Enfin, il y a quelques jours, des scientifiques européens ont découvert trois "super-Terres" en orbite autour d’une étoile relativement proche de nous, et de deux autres systèmes solaires dotés de petites exoplanètes. Ces découvertes suggèrent que les exoplanètes ayant des caractéristiques voisines de celles de la Terre sont peut-être en réalité courantes dans l’univers. (Voir article complet dans notre rubrique « Espace »).

Vers 2025, la mission "Darwin", encadrée par l’Agence spatiale européenne sera en mesure d’analyser directement la lumière des planètes pour en déduire des informations sur la composition chimique de l’atmosphère et en déduire la présence possible de la vie.

Nous savons à présent que la vie peut naître, se développer et perdurer dans des conditions extrêmement hostiles et que ses capacités d’adaptation sont absolument prodigieuses. Aujourd’hui, aucun scientifique ne se hasarderait plus à fixer des limites aux conditions nécessaires à l’apparition, à l’essor et à la complexification de la vie et il y a donc fort à parier que, dans les décennies à venir, nous découvrions de nouvelles formes de vie inattendues sur notre planète et peut être, ce qui serait encore plus extraordinaire, des traces de vie sur d’autres planètes.

Nous devrions enfin, au cours des prochaines décennies, savoir si la vie est finalement relativement banale dans l’Univers. Si tel est le cas, la vie n’est-t-elle, comme l’écrivait Jacques Monod, il y a 40 ans, que le "produit du hasard et de la nécessité" ou faut-il intégrer le phénomène vivant à la question troublante et très débattue de l’ajustement fin des constantes physiques fondamentales de l’Univers qui semblent être réglées de telle manière que l’apparition de la vie soit probable ?

http://www.enerzine.com:80/558/quelles-sont-les-limites-de-la-vie/participatif.html

PARIS - L'augmentation de concentration en oxygène de l'atmosphère qui a permis l'émergence des formes complexes de vie est due à une chute de la quantité de nickel sur Terre il y a 2,4 milliards d'années, selon une étude parue mercredi dans la revue Nature.

Cette oxygénation a "changé de façon irrémédiable l'environnement à la surface de la Terre et a rendu possible les formes de vie avancées", selon Dominic Papineau, du laboratoire de géophysique de l'Institut Carnegie et co-auteur de l'étude.

A cette époque, la vie sur Terre était limitée à des organismes simples, archées et bactéries. Les eucaryotes ou cellules à noyau pourvues d'ADN, le troisième grand embranchement de l'arbre de la vie auquel appartiennent toutes les plantes et animaux multicellulaires, ne sont apparus qu'après l'oxygénation de l'atmosphère.

Les scientifiques savaient déjà que l'augmentation de concentration en oxygène avait été rendue possible par un déclin rapide du niveau de méthane dans l'atmosphère. Mais ils n'en connaissaient pas la cause.

En analysant des formations rocheuses antérieures à 2,4 milliards d'années, l'équipe de Kurt Konhauser (Université de l'Alberta à Edmonton) a constaté que leurs niveaux de nickel avaient brusquement chuté juste avant que l'oxygène se mette à devenir plus abondant.

Avant l'oxygénation, la vie sur Terre était dominée par les méthanogènes, des organismes unicellulaires qui rejettent en grosses quantités du méthane, empêchant l'oxygène de se concentrer dans l'atmosphère. Pour métaboliser le méthane, ces organismes consommaient du nickel, présent il y a 2,7 milliards d'années en quantité 400 fois plus importante qu'aujourd'hui.

Il y a 2,5 milliards d'années, la quantité de nickel avait déjà diminué de moitié. Quelques centaines de millions d'années plus tard, les méthanogènes, à court de nutriments, ont décliné.

Ce déclin a ouvert la voie à la multiplication des cyanobactéries, puis à l'émergence d'organismes plus complexes, dont, plusieurs centaines de millions d'années plus tard, les eucaryotes.

Les chercheurs pensent que la diminution de la quantité de nickel à la surface de la Terre est due à un changement de température dans le manteau qui a provoqué une diminution des flux de lave riches en nickel depuis l'intérieur de la planète vers les océans.

Des chercheurs américains ont découvert des traces de glycine, le plus simple des acides aminés, dans des échantillons recueillis en janvier 2004 dans la comète Wild 2 par la sonde Stardust de la Nasa, selon une étude publiée mardi.

"La glycine est un acide aminé utilisé par les organismes vivants pour fabriquer des protéines et c'est la première fois que cette substance (organique) a été trouvée dans une comète", explique Jamie Elsila du centre Goddard de la Nasa (Agence spatiale américaine), principal auteur de cette étude.

"Notre découverte conforte la théorie selon laquelle certains des éléments de base de la vie se sont formés dans l'espace et ont été projetés sur la Terre il y a très longtemps par des impacts de météorites et de comètes", ajoute ce chercheur dans un communiqué.

"Cette découverte confirme également l'idée que les éléments fondamentaux de la vie sont communs dans l'espace. Cela renforce l'argument que la vie n'est pas un phénomène rare dans l'univers", ajoute le Dr Carl Pilcher, directeur de l'Institut d'Astrobiologie de la Nasa qui a co-financé ces travaux.

Les protéines sont les molécules de base de la vie. Elles sont utilisées dans toutes les structures organiques des cheveux aux enzymes et constituent le catalyseur qui accélère ou régule les réactions chimiques dans les organismes, expliquent ces chercheurs.

La vie utilise vingt différents acides aminés dans un nombre gigantesque de combinaisons pour fabriquer des millions de protéines différentes, ajoutent-ils.

Stardust s'était approchée à moins de 225 km de Wild 2 le 2 janvier 2004 pour y puiser des échantillons de poussières et de particules cométaires dans des cubes d'aérogel. Ce matériau, formé à plus de 99% de vide, a permis de capturer les particules à grande vitesse sans les endommager.

L'aérogel avait ensuite été enfermé dans une capsule qui s'était détachée du vaisseau avant d'être parachutée sur la Terre le 15 janvier 2006.

Des échantillons de Wild 2 ont été distribués à environ 150 chercheurs dans le monde pour être analysés.

La plupart de ces particules cométaires sont plus fines qu'un cheveu humain. Seules deux douzaines des particules les plus grosses sont visibles à l'oeil nu.

Les comètes, sorte de déchets produits lors de la naissance du système solaire il y a 4,5 milliards d'années, devraient aussi permettre de percer le mystère des origines de ce système.

C'est une première. Et cela relance l'idée que la vie provient d'«ailleurs»…
Des astrobiologistes de la Nasa ont mis en évidence la présence d’acides aminés extra-terrestres sur des échantillons de la comète Wild 2. Une première. Jamie Elsila, astrobiologiste à la Nasa, a déclaré que des acides aminés avaient déjà été trouvés sur des météorites mais jamais sur une comète.

En janvier 2004, ces échantillons avaient été prélevés dans la queue de la comète par la sonde Stardust de la Nasa à 390 millions de kilomètres de la Terre. Les acides aminés sont les constituants de base des protéines qui forment l’intégralité des organes, cellules et enzymes des organismes vivants. Ils existent sous une vingtaine de formes différentes dans le code génétique.

La piste d’ET

Ici, c’est la glycine qui a été identifiée sur la comète. Mais il a fallu «longtemps aux chercheurs pour s'assurer qu'elle ne provenait pas d'une contamination et qu'elle était bien d'origine extraterrestre», explique l’agence Reuters, qui enfonce le clou: «Cette découverte renforce l'hypothèse selon laquelle la vie pourrait être d'origine extra-terrestre».

Nombreux scientifiques pensent en effet que les premiers acides aminés seraient arrivés sur Terre à bord de météorites ou de comètes et auraient donc été à l’origine des êtres vivants sur la Terre mais également sur d’autres planètes.

Des chercheurs américains ont découvert des traces de glycine, le plus simple des acides aminés, dans des échantillons recueillis en janvier 2004 dans la comète Wild 2 par la sonde Stardust de la Nasa, selon une étude publiée mardi.

"La glycine est un acide aminé utilisé par les organismes vivants pour fabriquer des protéines et c'est la première fois que cette substance (organique) a été trouvée dans une comète", explique Jamie Elsila du centre Goddard de la Nasa (Agence spatiale américaine), principal auteur de cette étude.

"Notre découverte conforte la théorie selon laquelle certains des éléments de base de la vie se sont formés dans l'espace et ont été projetés sur la Terre il y a très longtemps par des impacts de météorites et de comètes", ajoute ce chercheur dans un communiqué.

"Cette découverte confirme également l'idée que les éléments fondamentaux de la vie sont communs dans l'espace. Cela renforce l'argument que la vie n'est pas un phénomène rare dans l'univers", ajoute le Dr Carl Pilcher, directeur de l'Institut d'Astrobiologie de la Nasa qui a co-financé ces travaux.

Les protéines sont les molécules de base de la vie. Elles sont utilisées dans toutes les structures organiques des cheveux aux enzymes et constituent le catalyseur qui accélère ou régule les réactions chimiques dans les organismes, expliquent ces chercheurs.

La vie utilise vingt différents acides aminés dans un nombre gigantesque de combinaisons pour fabriquer des millions de protéines différentes, ajoutent-ils.

Stardust s'était approchée à moins de 225 km de Wild 2 le 2 janvier 2004 pour y puiser des échantillons de poussières et de particules cométaires dans des cubes d'aérogel. Ce matériau, formé à plus de 99% de vide, a permis de capturer les particules à grande vitesse sans les endommager.

L'aérogel avait ensuite été enfermé dans une capsule qui s'était détachée du vaisseau avant d'être parachutée sur la Terre le 15 janvier 2006.

Des échantillons de Wild 2 ont été distribués à environ 150 chercheurs dans le monde pour être analysés.

La plupart de ces particules cométaires sont plus fines qu'un cheveu humain. Seules deux douzaines des particules les plus grosses sont visibles à l'oeil nu.

Les comètes, sorte de déchets produits lors de la naissance du système solaire il y a 4,5 milliards d'années, devraient aussi permettre de percer le mystère des origines de ce système.

Source : http://actu.orange.fr/articles/sciences/Premiere-decouverte-d-une-molecule-de-base-de-la-vie-dans-une-comete.html