D'où vient la vie?

Même si quelques voix dissonantes font valoir l'intervention d'une propriété d'auto-organisation de la matière ou une origine extraterrestre de la vie, la communauté scientifique croit plus fermement que jamais qu'une atmosphère chargée en vapeur d'eau, exempte d'oxygène et soumise à de violents orages a donné naissance aux prémisses de la vie. De récentes recherches semblent confirmer cette hypothèse, débattue hier soir à l'université McGill dans le cadre d'un symposium réunissant d'éminents scientifiques qui, dans leur laboratoire, tentent de répondre à cette grande question existentielle de l'origine de la vie.

Au laboratoire du professeur Antonio Lazcano, de l'Université nationale autonome de Mexico, on a comparé la séquence génétique de plus de 250 êtres vivants, bactéries et eucaryotes (cellules pourvues d'un noyau), comme les linguistes comparent des langues vivantes pour en déterminer la racine commune qui permettrait de recréer la langue primitive. Les chercheurs mexicains ont ainsi mis en évidence chez tous les organismes analysés la présence de plusieurs protéines participant à la synthèse et à la dégradation de l'ARN (acide ribonucléique). Vestiges légués par les toutes premières formes de vie apparues sur Terre, ces protéines témoignent du rôle primordial joué par l'ARN dans l'origine de la vie, a expliqué M. Lazcano avant de préciser la séquence des événements ayant conduit à l'apparition des premiers organismes vivants.

En 1924, le Russe Alexandre Oparine avait proposé l'existence d'une soupe primordiale composée de molécules abiotiques qui, sous l'influence de la lumière, de l'électricité et de la chaleur volcanique, a produit le premier être vivant, a raconté M. Lazcano. Comme l'Union soviétique se refermait sur elle-même pour des raisons politiques, cette idée conceptuelle révolutionnaire ne devait toutefois être connue en Occident qu'en 1938, peu avant le début de la Deuxième Guerre mondiale. Ce n'est donc qu'en 1953 que la vérification expérimentale de l'hypothèse de cette soupe originelle a été réalisée par le chimiste américain Stanley Miller. Celui-ci a simulé l'atmosphère terrestre primitive grâce à un mélange de méthane, d'hydrogène, d'ammoniac et de vapeur d'eau, qu'il a bombardé de décharges électriques censées reproduire les éclairs. De cette bouillabaisse sous haute tension sont apparues au bout d'une semaine des molécules organiques, notamment des bases azotées et des acides aminés, autant de constituants de base du vivant.

Par la suite, en 1968, Francis Crick, Carl Woese et Leslie Orgel ont suggéré que des molécules d'ARN puissent être à l'origine du matériel génétique (l'ADN) des cellules vivantes, a poursuivi le professeur Lazcano. Lorsqu'on a découvert que les molécules d'ARN sont douées de propriétés catalytiques qui facilitent les réactions chimiques, dont la formation des protéines, on a supposé qu'à la soupe primordiale a d'abord succédé un monde ancestral constitué principalement d'ARN et de protéines. «Contrairement à la double hélice d'ADN, qui est très rigide, l'ARN, formé d'un seul brin, possède une plus grande flexibilité qui lui confère par le fait même une grande réactivité chimique et une puissante activité catalytique lui permettant d'adopter toute sorte de formes tridimensionnelles, dont celle de la double hélice d'ADN», a précisé Antonio Lazcano pour expliquer le passage d'un monde d'ARN à l'émergence des premiers êtres vivants dotés d'ADN. «La rigidité et la stabilité de l'ADN sont par contre idéales pour préserver l'information génétique nécessaire à la synthèse des protéines, mais elles privent la double hélice de réactivité chimique.»

Certains scientifiques contestent néanmoins l'hypothèse du brouet prébiotique. Expert au sein de la division des sciences spatiales au Centre de recherche Ames de la NASA, Christopher McKay croit plutôt que la vie terrestre origine de la planète Mars et aurait été introduite sur notre planète par une météorite. «Il s'agit d'une idée qui a déjà été évoquée au XIXe siècle, mais ce n'est pas une hypothèse valable et complète pour expliquer l'origine de la vie, car elle n'explique pas comment la vie s'est constituée sur cette autre planète. De plus, elle n'est soutenue par aucune démonstration», a tranché M. Lazcano, qui préside la Société internationale d'études sur l'origine de la vie.

Le chimiste Robert Shapiro, professeur émérite et maître de recherches à l'Université de New York, réfute quant à lui le rôle de l'ARN catalytique dans l'apparition de la vie, qu'il attribue plutôt à de simples interactions chimiques entre les petites molécules présentes dans l'atmosphère primitive. Même réfutation du biologiste théoricien Stuart Kauffman, de l'Université de Calgary, qui imagine que les toutes premières formes de vie étaient dépourvues de matériel génétique et constituées uniquement de voies métaboliques et cycliques. M. Kauffman suggère l'existence d'une propriété d'auto-organisation des molécules qui aurait conduit à l'émergence de la vie et guidé l'évolution des formes de vie jusqu'à aujourd'hui.

Exit Darwin de la théorie de M. Kauffman, déplore Antonio Lazcano. «Des lois universelles d'auto-organisation existent peut-être au sein des systèmes physiques et biologiques, mais personne ne les a encore prouvées, a-t-il répliqué. Il a par contre été clairement démontré que l'évolution biologique est le résultat de la sélection naturelle [darwinisme].»

«La nature de l'auto-organisation biologique qu'on peut voir dans le matériel génétique est très différente de celle qu'on peut observer dans les systèmes physiques, les tornades par exemple, a poursuivi le chercheur. Si vous examinez des bactéries d'Australie et du Texas, elles présenteront des propriétés différentes car elles sont le produit de quatre milliards d'années d'évolution biologique. Par contre, des tornades qui peuvent se former indépendamment en Australie et au Texas auront les mêmes propriétés et se comporteront comme le font les tornades depuis toujours. Il s'agit de deux systèmes complexes, mais les forces physiques qui les induisent sont très différentes.»

Antonio Lazcano n'adhère absolument pas à ces visions «fantaisistes» et demeure persuadé que l'hypothèse de la soupe primordiale reste encore la plus plausible aujourd'hui. Les fossiles qui permettraient de corroborer cette hypothèse de la soupe originelle ayant engendré des brins d'ARN, lesquels auraient ultérieurement formé des hélices d'ADN, sont malheureusement rarissimes. Le plus ancien découvert à ce jour est celui d'une bactérie «d'une complexité extraordinaire qui laisse imaginer qu'elle était dotée d'un véritable génome [donc constituée d'ADN]», a précisé M. Lazcano. Exhumé en 2006 d'un filon de sédiments de fer (habituellement les plus anciens) en Australie, ce fossile date de 3,5 milliards d'années. Il apparaît comme un prototype du tout premier organisme vivant, qui était vraisemblablement une bactérie hétérotrophe, c'est-à-dire incapable de fabriquer elle-même ses propres constituants organiques et qui doit avoir recours à de la matière organique exogène, contrairement aux organismes autotrophes comme les plantes, qui synthétisent leur propre matière organique à partir du gaz carbonique et de la lumière. Les organismes autotrophes seraient apparus plus tard, il y a 3,4 milliards d'années.

«Nous ne découvrirons probablement jamais de témoins datant de l'époque où n'existaient que les prémisses de la vie sous forme d'ARN, une structure très labile qui n'a pas pu résister au temps, mais nous disposons de modèles biologiques, comme des virus à ARN, tels les virus de l'influenza, du sida ou de la poliomyélite, qui possèdent quelques propriétés de ces systèmes biologiques primordiaux», a expliqué le chercheur. Chose certaine, le temps qui s'est écoulé entre la soupe primordiale et l'émergence des premières cyanobactéries est très court. Antonio Lazcano et Stanley Miller l'estiment à dix millions d'années. «Cela n'a rien de surprenant quand on voit la rapidité avec laquelle les bactéries ont évolué et développé une résistance aux antibiotiques depuis la découverte de la pénicilline», a rappelé ce spécialiste de la biologie évolutive.