Beaucoup d'entre nous n'ont pas besoin de trop réfléchir pour distinguer les êtres vivants des êtres non vivants. Un homme est vivant, une pierre ne l'est pas. C'est si simple! Cependant, les scientifiques et les philosophes ne croient pas qu'une distinction aussi simple puisse être limitée, pardonnez le jeu de mots. Ils ont passé des milliers d'années à essayer de comprendre ce qui nous rend vivants. De grands esprits, d'Aristote à Carl Sagan, ont offert leurs explications - et n'ont toujours pas proposé une définition qui satisferait tout le monde. Au sens littéral, nous n'avons pas encore de «sens» dans la vie.
En fait, le problème de la définition de la vie est devenu encore plus difficile au cours des 100 dernières années. Jusqu'au XIXe siècle, l'une des idées communes était que la vie s'anime par «l'étincelle de la vie». Maintenant, bien sûr, cette idée a perdu de son poids dans le milieu universitaire. Des approches plus scientifiques ont pris sa place. La NASA, par exemple, décrit la vie comme «un système chimique autonome capable d'évolution darwinienne».
Mais la tentative de la NASA d'écraser la vie avec une simple description n'est qu'une parmi tant d'autres. Plus de 100 définitions de la vie ont été proposées, dont la plupart se concentrent sur une poignée d'attributs simples comme la réplication et le métabolisme.
Pour aggraver les choses, les scientifiques de différentes disciplines ont des idées différentes sur ce qui est nécessaire pour définir quelque chose de vivant. Les chimistes disent que la vie est réduite à certaines molécules; les physiciens discutent de la thermodynamique.
Pour comprendre pourquoi la vie est si difficile à définir, rencontrons quelques-uns des scientifiques qui travaillent à définir les limites qui séparent les êtres vivants des non-vivants.
Virologues: étudier la zone grise aux frontières de la vie que nous connaissons
Dans les écoles, les enfants apprennent à se souvenir de sept processus qui sont censés déterminer la vie: le mouvement, la respiration, la sensibilité, la croissance, la reproduction, l'excrétion et la nutrition.
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Bien que ce soit un début utile pour définir la vie, cela ne s'arrête pas là. Il y a beaucoup de choses que nous pourrions ranger dans cette boîte et les appeler vivantes. Certains cristaux, protéines infectieuses - prions, et même certains programmes informatiques seront «vivants» si nous partons de ces sept principes.
L'exemple limite classique est celui des virus. «Ce ne sont pas des cellules, ils n'ont pas de métabolisme et ils restent inertes jusqu'à ce qu'ils rencontrent des cellules, tant de gens (dont de nombreux scientifiques) en concluent que les virus ne sont pas vivants», explique Patrick Forter, microbiologiste à l'Institut Pasteur. à Paris, France.
Forter lui-même considère que les virus sont vivants, mais admet que la décision dépend de l'endroit où vous décidez de placer le point de coupure.
Bien que les virus ne disposent pas de bon nombre des éléments nécessaires pour entrer dans le club de la vie, ils possèdent des informations codées en ADN ou en ARN. C'est un marqueur fort de la vie de toute créature vivante sur la planète et qui indique que les virus peuvent évoluer et se multiplier - bien qu'en brisant les cellules vivantes ouvertes et en les envahissant.
Le fait que les virus - comme toute vie que nous connaissons - portent de l'ADN ou de l'ARN a conduit certains à penser que les virus devraient prendre place dans notre arbre de vie. D'autres ont généralement déclaré que les virus gardaient les secrets de l'apparence même de la vie. Et puis la vie cesse de paraître en noir et blanc et devient une taille plutôt vague avec des frontières pas tout à fait vivantes et pas tout à fait mortes.
Certains scientifiques ont adopté cette idée. Ils caractérisent les virus comme existant «à la frontière entre la chimie et la vie». Et cela soulève une question intéressante: quand la chimie est-elle devenue plus que la somme de ses parties?
Chimistes: étudiez la recette de la vie
«La vie que nous connaissons est basée sur des polymères à base de carbone», déclare Jeffrey Bada du Scripps Institute of Oceanography à San Diego, en Californie. À partir de ces polymères - à savoir, les acides nucléiques (les éléments constitutifs de l'ADN), les protéines et les polysaccharides - toute la diversité de la vie s'est littéralement développée.
Bada était un étudiant de Stanley Miller, la moitié du duo qui était à l'origine de l'expérience Miller-Urey dans les années 1950, l'une des premières expériences à comprendre comment la vie a émergé de produits chimiques non vivants. Il est depuis revenu à cette fameuse expérience et a démontré une gamme encore plus grande de molécules biologiquement appropriées qui se forment lorsque l'électricité passe à travers un mélange de produits chimiques censés avoir existé sur la Terre primitive.
Mais ces produits chimiques ne sont pas vivants. Ce n'est que lorsqu'ils commencent à faire des choses intéressantes comme s'excréter ou s'entretuer que nous leur accordons cet honneur. Que faut-il aux substances pour faire le saut vers la vie? Bada a une réponse assez intéressante.
«Une réplication imparfaite des molécules d'information pourrait annoncer l'origine de la vie et de l'évolution et ainsi provoquer cette transition de la chimie non vivante à la biochimie. Le début de la réplication et, en particulier, la réplication avec des erreurs a marqué le début de "progéniture" avec des capacités différentes. Ces descendants moléculaires pourraient alors commencer à se concurrencer pour survivre.
«Il s'agit essentiellement d'une évolution darwinienne au niveau moléculaire», dit Bada.
Pour de nombreux chimistes, il s'avère que la réplication - un processus que les virus ne peuvent faire qu'avec des cellules biologiques - aide à définir la vie. Le fait que les molécules d'information - ADN et ARN - assurent la réplication suggère qu'elles sont également une caractéristique essentielle de la vie.
Mais caractériser la vie de ces produits chimiques spécifiques n'ouvre pas une vue d'ensemble. La vie que nous connaissons peut avoir besoin d'ADN ou d'ARN, mais qu'en est-il de la vie que nous ne savons pas encore?
Astrobiologistes: à la recherche d'étranges extraterrestres
Déterminer la nature de la vie extraterrestre n'est pas facile. De nombreux scientifiques, dont Charles Cockell et ses collègues du Center for Astrobiology de l'Université d'Édimbourg, utilisent des micro-organismes capables de survivre dans des conditions extrêmes comme spécimens de test de la vie extraterrestre. Ils croient que la vie ailleurs pourrait être dans des conditions très différentes, mais héritera très probablement des caractéristiques clés de la vie telle que nous la connaissons sur Terre.
«Mais nous devons garder l'esprit ouvert à la possibilité de détecter quelque chose qui est complètement en dehors de cette définition», dit Cockell.
Même les tentatives d'utiliser nos connaissances sur la vie terrestre pour essayer de trouver des extraterrestres peuvent conduire à des résultats mitigés. La NASA, par exemple, pensait qu'elle ferait un bon travail de définition de la vie en 1976, lorsque le vaisseau spatial Viking 1 a atterri avec succès sur Mars, équipé de trois expériences à vie. Un test, en particulier, a montré qu'il y avait de la vie sur Mars: le niveau de dioxyde de carbone dans le sol martien était élevé, ce qui signifie que les microbes y vivaient et y respiraient.
Mais le dioxyde de carbone observé sur Mars est maintenant universellement expliqué par le phénomène beaucoup moins excitant des réactions chimiques oxydatives non biologiques.
Les astrobiologistes ont appris de ces expériences et réduit les critères qu'ils utilisent pour trouver des extraterrestres - mais jusqu'à présent, leur recherche a échoué.
Cependant, les astrobiologistes ne devraient pas trop restreindre leurs critères de recherche. Sagan a considéré la recherche centrée sur le carbone pour les extraterrestres comme un "chauvinisme du carbone", estimant qu'une telle approche serait très étroite.
«Les gens ont supposé que les extraterrestres pouvaient être à base de silicium ou utiliser d'autres solvants (pas de l'eau)», explique Cockell. "Ils ont même parlé d'organismes de nuages intelligents extraterrestres."
En 2010, la découverte de bactéries avec de l'ADN contenant de l'arsenic au lieu du phosphore standard a étonné de nombreux astrobiologistes. Bien que cette constatation ait été remise en question plus d'une fois depuis, beaucoup espèrent tranquillement que la vie ne suivra pas les règles classiques. Dans le même temps, certains scientifiques travaillent sur des formes de vie qui ne sont pas du tout basées sur la chimie.
Technologues: construire une vie artificielle
Il était une fois, la création de la vie artificielle était complètement à la merci de la science-fiction. C'est maintenant une branche à part entière de la science.
Pour le moment, de nouveaux organismes en laboratoire peuvent créer des biologies en rassemblant simplement des parties de deux ou plusieurs formes de vie connues. Mais ce processus peut également être plus abstrait.
Depuis que le programme informatique Tierra de Thomas Ray a tenté de démontrer la synthèse et l'évolution des «formes de vie» numériques dans les années 1990, les scientifiques ont essayé de créer des programmes informatiques qui imitent vraiment la vie. Certains commencent même à créer des robots avec des traits réalistes.
«L'idée générale est de comprendre les propriétés essentielles de tous les systèmes vivants, pas seulement des systèmes vivants qui ont été découverts sur Terre», explique l'expert en vie artificielle Mark Bedo du Reed College de Portland, Oregon. "Il s'agit d'une tentative d'avoir une vision très large de ce qu'est la vie, tandis que la biologie se concentre sur les formes de la vie réelle que nous connaissons."
Bien sûr, de nombreux chercheurs sur la vie artificielle utilisent tout ce que nous savons sur la vie sur Terre comme base de leurs recherches. Bedo dit que les chercheurs utilisent ce qu'ils appellent un «modèle PMC» - des programmes (par exemple, l'ADN), le métabolisme et un conteneur (par exemple, les parois cellulaires). «Il est important de noter qu'il ne s'agit pas d'une définition de la vie en général, mais simplement d'une définition de la durée de vie chimique minimale», explique-t-il.
Travaillant sur des formes de vie non chimiques, les scientifiques tentent de créer des versions logicielles ou matérielles des composants PMC.
«Fondamentalement, je ne pense pas que la vie ait une définition claire, mais nous devons nous efforcer d’obtenir quelque chose», déclare Steen Rasmussen, qui travaille sur la vie artificielle à l’Université du Danemark du Sud à Odense. Des groupes du monde entier ont travaillé sur des composants individuels du modèle PMC, créant des systèmes qui démontrent un aspect ou un autre. Jusqu'à présent, personne n'a réussi à mettre tout cela ensemble dans une forme fonctionnelle de vie synthétique.
«C'est un processus descendant, qui s'aligne pièce par pièce», explique-t-il.
La recherche sur la vie artificielle peut également être bénéfique à plus grande échelle, créant une vie qui nous est complètement étrangère. Une telle recherche nous aide à affiner notre connaissance de la vie. Mais il est trop tôt pour parler des résultats.
Philosophes: essayer de résoudre l'énigme de la vie
Eh bien, même si ceux qui recherchent - et essaient de créer - une nouvelle vie ne s'inquiètent pas de sa définition universelle, les scientifiques devraient-ils cesser de s'inquiéter de réduire toutes les définitions à une seule? Carol Cleland, philosophe à l'Université du Colorado à Boulder, le pense. Au moins pour un moment.
«Si vous essayez de généraliser les mammifères en utilisant un zèbre, quel trait choisiriez-vous?», Demande-t-elle. «Certainement pas ses seins, car seulement la moitié en a. Leurs rayures semblent être un choix évident, mais elles ne sont qu'une coïncidence. Ce n'est pas ce qui fait des zèbres des mammifères."
C'est pareil avec la vie. Peut-être que les choses que nous pensons importantes ne sont vraiment inhérentes qu'à la vie sur Terre. Après tout, tout, des bactéries aux lions, descend d'un ancêtre commun, ce qui signifie que dans l'univers, notre vie n'est qu'un point dans les données.
Comme l'a dit Sagan: «L'homme a tendance à définir en termes de familier. Mais les vérités fondamentales peuvent ne pas être familières."
Tant que nous n'avons pas découvert et étudié des formes de vie alternatives, nous ne pouvons pas savoir quels traits importants pour notre vie sont vraiment universels. Créer une vie artificielle peut offrir un moyen d'explorer des formes de vie alternatives, mais au moins à court terme, il n'est pas difficile d'imaginer comment une vie créée sur un ordinateur affecterait nos croyances sur les systèmes vivants.
Pour définir la vie avec plus de précision, nous devons trouver des extraterrestres.
L'ironie est qu'essayer de définir la vie avant de les trouver peut rendre plus difficile leur recherche. Comme ce sera tragique si dans les années 2020 un nouveau rover passe devant un Martien simplement parce qu'il ne le reconnaît pas comme un être vivant.
Trouver une définition de la vie peut empêcher de trouver une nouvelle vie. Nous devons nous éloigner de notre concept actuel et être ouverts à la découverte de la vie, même si nous ne la connaissons pas ou ne la connaissons pas.
ILYA KHEL