L’unité structurelle fondamentale du Vivant est la Cellule qui se distingue de la matière inerte car elle est isolée par une membrane cytoplasmique (bicouche phospholipidique). Ceci permet son enrichissement en matière carbonée et en eau liquide, la pérennisation et la transmission de son métabolisme. Ce dernier est assuré par des gènes portés par l’ADN organisant la formation de protides fonctionnels (enzymes…) ou structurels. Les enzymes dirigent eux-même la qualité et la formation de protides, de lipides et de glucides, soit les trois composants de la matière organique à laquelle s’ajoute structurellement ou même en terme fonctionnel des minéraux particuliers. Ils assurent par ailleurs la pérennité et une certaine stabilité de l’ADN. La Cellule est une organisation supérieure de la matière maintenant la réussite de ses métabolismes et de sa structuration en conservant son intégrité vis à vis du monde inerte (isolement phospholipidique et homéostasie énergivore). Elle est apte à pérenniser cette réussite grâce au support génétique de l’ADN qui assure la stabilité des métabolismes et des structures et qui par réplication permet la multiplication des cellules et ainsi la dispersion du Vivant dans la Biosphère.
Théorie d’un Univers limité contaminant le Néant
Du Néant (Negentem), apparaît le « tout » ou l’Univers (Universalis). L’Univers est dit « infini », mais il ne l’est que potentiellement. Il est issu d’un « point originel » identifié sous la notion de Big Bang, mais il est terminé : ceci est dû la dispersion des particules et de la matière qui contamine le Néant où il n’y a ni temps, ni espace, ni matière, ni forces. L’Univers (Universalis) est finalement limité à son origine et sa capacité de dispersion dans le Néant selon la vitesse maximale qui est celle de la lumière : sa dimension est de 13,8 milliards d’années lumière au maximum et sa croissance est de l’ordre de 300000 km par seconde1. Au-delà, il n’y a rien (Negentem) et l’Univers à venir : c’est l’Univers qui crée une dimension ou espace qui devient existant. Il apparaît vraisemblable que les interactions des paramètres, des forces, des lois de l’Univers, du temps et de l’espace ait produit des Multiples-Bangs, dans des laps de temps si brefs qu’ils paraîtront instantanés, mais produisant des agrégats fonctionnels et une hétérogénéité initiale de l’Univers dont les limites ne sont pas « sphériques », mais inégales selon le moment de la libération des photons, particules de référence de la plus rapide expansion possible. A ce système de bref instants chaotiques et imprévisibles ou non modélisables, qui échappent à tous calculs mathématiques et de toute évidence aux lois universelles de la physique « actuelle », des lois physiques éphémères, inconnues et instables, s’ajoutent ainsi ou à la suite les interactions inédites, imprévues ou universelles, les déviations de la lumière ou la dilatation du temps finalement inégales conduisant à une grande hétérogénéité et des agrégations, des annihilations par l’anti-matière et des pertes au niveau des trous noirs. Si le fond cosmologique diffus perceptible semble très homogène, il n’est qu’une perception partielle d’un Univers dominé par la matière incomprise et désignée sous la notion de matière noire, ou des interactions oubliées de l’énergie sombre ou complété par de l’anti-matière. Ceci est à l’origine d’un Univers diversifié, aux objets célestes variés et aux limites « bosselées » progressant par expansion et limité par la vitesse de la lumière et la durée de son existence. L’Univers ordinaire que nous savoir percevoir, mesurer et modéliser ne correspond qu’à 5% du tout, de l’Univers « complet » ou Universalis.
Le Néant, qui n’est rien, est toutefois paradoxalement infini : infini de ce rien2. On discute d’un « point » d’origine de l’Univers fondé sur le Big Bang (accompagné selon les options envisagées plus haut de Multi-Bangs). Mais que sait-on de la dimension prise par le Néant, de cet espace sans espace, sans dimension car le concept n’a pas de sens et n’est pas mesurable, ni perceptible car il n’existe pas… le « point » et une origine spatiale a-t’il du sens dans un espace qui n’existe par en termes de dimension et ce point ne serait-il pas partout à la fois sans être nulle part, comme un point de dimension infini, un point qui n’existe pas ponctuellement car c’est l’Univers en progression qui crée l’espace mesurable et ceci explique peut-être que ce point est visible partout dans un fond cosmologique homogène qui n’est qu’une perception de 5 % de l’Universalis. Aussi l’Univers comme le Néant se rejoignent en un point de dimension infinie, mais ponctuelle. Le temps n’existant pas, les durées initiales envisagées pour le Big Bang ont-elles finalement un véritable sens temporel comparable au temps tel que nous le connaissons ?
Théorie du Vivant
Les particules agrégés se stabilisent pour partie en matière « forte », à savoir les atomes. Intuitivement ce sont d’abord les plus simples (hydrogène, l’hélium, lithium) qui se forment et qui constituent toujours l’essentiel des atomes de l’Univers, mais peut-être que des atomes nettement plus complexe selon des mécanismes chaotiques liés au hasard imprévisible des associations, pour peu que les lois de la physique universelle « actuelle » puissent agir doivent aussi apparaître. De telles associations au hasard sont statistiquement plus rares, mais pas impossibles dans la loterie des événements improbables survenant quand même de manière imprévisible et non modélisable. L’essentiel des atomes plus lourds se forme significativement au cœur des étoiles. On parle de nucléosynthèse stellaire. C’est ici que se forment les atomes qui intéressent la Vie, tels que le Carbone, l’Oxygène ou l’Azote. II est aisé de comprendre ensuite les associations qui forment les molécules et dont la complexité structurelle et fonctionnelle est d’ordre supérieur ou complexe dans le monde Vivant. Les molécules organiques sont alors soit exogènes et on en trouve dans l’Univers, soit appartiennent au Vivant ou Bios à partir du moment où elles réagissent entre-elles de manière à former des structures accompagnées de fonctionnements (réactions chimiques) ce qui a de toute évidence accompagné une assez longue expérience pré-biologique sur la planète Terre. À ce niveau, soit cette « expérience » de la matière est régulée par des lois qui nous échappent encore et elle est reproductible, soit est-elle arrivée à une combinaison fonctionnelle qui a produit, comme par accident improbable, mais possible, la « première » Cellule du vivant et entre alors dans le système de la Nature (Naturae). La première hypothèse permet d’envisager que la Vie existe selon des expériences similaires ailleurs dans l’Univers sur des astres présents dans la « zone d’habitabilité » et ce, probablement de manière régulière mais alors avec des évolutions différentes. La seconde caractérise la Cellule comme une option improbable, réalisée et accidentelle et cet improbable est d’une grande unicité. Ceci ne préjuge pas toutefois d’autres systèmes pérennes dans l’Univers, tout aussi improbables mais assimilables à de la Vie. Si la première de mes hypothèses tient, l’origine de la Vie sera découverte, alors que la seconde rend illusoire toute recherche sur la question car c’est une option improbable, mais réalisée. Je privilégie la seconde hypothèse car je pense que si la première tenait nous aurions nettement plus progressé à son sujet et nous approcherions de la solution.
Il est par contre beaucoup plus aisé de « démantibuler » le vivant pour en connaître les ingrédients et de rassembler les conditions favorables à l’établissement d’étapes induites et fonctionnelles, voire pérennisables, propices à un éventuel emballement des mécanismes et leur agrégation. Ce que nous savons est relativement simple : il nous faut une planète tellurique avec une hydrosphère (de l’eau liquide), donc dans la « zone d’habitabilité », la planète Terre convient. Il faut aussi la présences de molécules permettant l’isolement du vivant vis à vis de la matière inerte, ce sont les phospholipides qui nous le savons forment spontanément en présence d’eau des isolats sous forme de gouttelettes (les micelles). Des réactions chimiques sont nécessaires (çà c’est facile !), mais catalysées (facile aussi : les enzymes sont les biocatalyseurs), de manière pérenne et reproductible (les gènes produisent les enzymes adéquates). La pérennité de la biochimie est tout simplement assurée par les gènes qui sont connus sous deux formes, d’ailleurs inter-changeables mais aussi coopérative, l’ARN et l’ADN. Les pools d’acides nucléiques concentrent les réactions d’origine enzymatique. L’ensemble des options favorisent et rassemblent les probabilités de réussite du vivant. Là où il y a des complexes fonctionnels protéosynthétiques (ADN, ARN, enzymes) les réactions adéquates sont favorisées. Si de tels complexes se trouvent isolés dans des micelles, nous obtenons des proto-cellules dont la pérennité sera assurée par l’intégrité vis à vis du monde inerte à la base par l’isolement de phénomènes « biochimiques » dans une espace clôt. Ceci implique, et c’est important, des « métabolismes » énergétiques, car il faut de l’énergie pour lutter contre la confusion avec le monde inerte. Nous obtenons les premières cellules à partir du moment où celles-ci assurent leur propre pérennité au moins par un système de duplication (la mitose en est l’exemple actuellement privilégié, mais il y en a d’autre). Ces expériences assemblées de manière improbable sont des expériences pré-biologiques et sauf à trouver des complexes moléculaires fossiles adéquates aux frontières des 4 Ga, nous n’en sauront jamais rien. L’une d’elle a réussi et fonde le concept de LUCA : membrane phospholipidique3, isolant dans un cytoplasme bordé par cette membrane, des complexes métaboliques pérennisés par des systèmes gènes-enzymes (ADN, ARN, protéosynthèse, biocatalyseurs), structurels et fonctionnels, stabilisés par un métabolisme énergétique permettant à la fois les autres réactions métaboliques « utiles » (ou non !), mais aussi l’intégrité des cellules en regard du monde minéral inerte contre lequel la cellule assure sont indépendance biochimique. La Vie est énergivore et fonctionne actuellement principalement sur la base d’énergie photonique, à savoir l’énergie solaire. Les compétences réplicatives de l’ADN peuvent expliquer que cet acide nucléique soit plus adéquate car il permet la duplication ou la multiplication du génome et la pérennisation des générations de cellules avec une bonne stabilité d’un premier complexe qui a réussi… et surtout qui a continué de le faire. Une coopération de hasard et de nécessité produit la Cellule qui est à l’origine de tout le système naturel de la Vie telle que nous la connaissons (Naturae).
Évolution et flux génétiques
L’Évolution si elle conduit à une Biodiversité importante au fil des milliards d’années d’existence de la Vie, est par un phénomène basé sur une stabilité des organismes les mieux « fonctionnels » accompagnée d’explorations évolutives (diversité génétique propre à répondre à la diversité des contextes et permettant des compétences d’exploration des aléas et de la diversité de l’environnement) et des contaminations plus ou moins orientées de gènes d’origine étrangère provenant d’autres organismes par la sexualité, la conjugaison, des échanges de gènes ou de chromosomes, ainsi, même par une diffusion horizontale de gènes provenant d’organismes d’espèces différentes, ou de particules biologiques acellulaires comme les Virus ou les Prions. Les mutations sont à regarder comme des « accidents » génétiques qui généralement déstabilisent un organisme « fonctionnant bien » (mutations défavorables), ne changent rien (mutations neutres) ou apportant de nouvelles compétences utiles à cet organisme (mutations favorables). Ils sont fondamentaux dans les mécanismes de l’Évolution du Vivant. Cette vision simple est modulable et elle n’est pas fixée. En effet, en fonction du contexte environnemental une mutation qualifiée de défavorable peut apporter des compétences néanmoins utiles selon le contexte et améliorer la survie d’un organisme et de sa descendance. La génétique est opportuniste mais sous pression sélective de l’environnement.
Les flux génétiques horizontaux, d’origine extra-spécifique, restent un domaine en cours d’exploration pour la science et ils peuvent et ont pu avoir une grande importance dans le histoire du vivant. Les Virus interviennent dans la circulation des gènes, tout comme les procaryotes. On sait par contre peu de choses sur l’impact de parasites eucaryotes par exemple, pour peu qu’il y ait des choses à savoir sur ce sujet. Dans le cas des Virus, ce sont des gènes « en liberté » n’appartenant pas au système naturel (Naturae), mais pouvant en emprunter le métabolisme (contamination virale) qui sont susceptible de circuler. Si le génome de cellules de la lignée germinale est touchée, la descendance va en hériter.
Par ailleurs, il convient de considérer que les Eucaryotes sont à regarder comme une addition de génomes4 parallèles issus des trois Empires du Vivant (Archées, Eubactéries et Eucaryotes eux-même) étant chacun une étape de l’Évolution et d’une réussite métabolique. Le Vivant n’est par ailleurs pas en veine d’inventions car on trouve avec les symbioses « obligatoires » d’organismes comme les Lichens, rangés dans la Fonge (ce qui est un « artifice » de la Systématique) et qui vivent dans des conditions particulières grâce à l’addition parallèle de deux organismes, l’un de teinte « Champignon », l’autre de teinte « algale ». L’Algue est soit d’origine eucaryotique, soit d’origine bactérienne avec des Cyanobactéries. De manière plus marginale – quoique – les hybrides sont réputés pour leur « résistance » ou leur compétences particulières écologiques ou biologiques, associant des compétences des deux parents. Certains taxons d’origine hybride sont fixé et sont fréquents chez les Fougères (Polypodiophyta), chez certains Amphibiens (klepton chez les Pelophylax) et même par exemple chez des Oiseaux (par exemple Passer italiae).
La spéciation est un mécanisme qui sous la pression de l’Évolution conduit au fil du temps à la formation de nouvelles espèces. J’ai regardé dans un autre article, les espèces comme une entité naturelle fondamentale correspondant à la perception ou compréhension des relations à un moment donné de l’état d’isolement d’une population (ou d’un complexe de populations) avec une autre population conduisant à la ségrégation des gènes et permettant l’opération de mécanismes de spéciation (dérive génétique et sélection naturelle). Les isolats forment alors deux espèces différentes. C’est une vision pratique, pour partie artificielle en raison de la perception que nous en avons, mais fondée sur des phénomènes naturels et valable pour un moment donné. La spéciation forme les espèces qui se forment elle-même au fil de phénomènes de spéciation. A contrario des espèces peuvent se défaire. C’est ce que j’ai désigné sous la notion de déspéciation où interviennent principalement des mécanismes de métissage ou d’hybridation : les espèces peuvent se défaire. Les études récentes chez l’Homme moderne (Homo sapiens) et de la lignée humaine témoignent de cette option : Homo sapiens n’est pas pure-gène Homo sapiens et il est le fruit de spéciations, recroisements d’humains du passé ou plus anciens. On trouve chez nous des gènes d’Homme de Néanderthal (Homo neanderthalensis) ou de Dénisova (Homo sp. [Dénisova]) dans des proportions variables selon les populations du Monde. Les mécanismes d’hybridation sont un facteur pris en compte dans la conservation des espèces en terme de menace de disparition. Je citerai le cas des Érismatures en Europe, où l’espèce indigène (Oxyura leucocephala) est « polluée » par des hybridations avec l’espèce exotique d’origine américaine (Oxyura jamaicensis) : on craint sa disparition, ce qui se solderait par une population globalement hybridée donc mélangée. Certains genres comme les canards Aythya s’hybrident assez fréquemment et le Fuligule nyroca (Aythya nyroca) présente très régulièrement, du moins en Europe occidentale, des stigmates d’hybridation avec une autre espèce du même genre. Il est vraisemblable que certains taxons que je qualifie d' »espèces insulaires » n’ont pas parfait leur spéciation, si bien que si les barrières géographiques disparaissaient, le pool génétique redistribué conduirait à des phénomènes de déspéciation ce qui conduirait au passage de deux espèces à une seule espèce combinée.
Je terminerai cette présentation sur l’expression régulée (ou non) du génome des organismes pluricellulaires, où seule une partie des gènes est utilisée, ce qui conduit à un partage, une coopération et une organisation complexe et supérieure de la matière vivante. Les cellules peuvent se spécialiser très fortement et contribuent à attribuer de nouvelles compétences à ces organismes. Le partage des taches et de l’expression des gènes se trouvent chez certaines Eubactéries comme les Nostoc ou dans le cas de colonies cellulaires d’Eucaryotes comme chez les Volvox.
Au niveau de l’Univers, l’Homme peut être regardé comme une organisation particulière de la matière ayant acquis la compétence de tenter de la comprendre et de l’expliquer…
Les étapes successives ont été passées. La matière inerte ordinaire de l’Univers (Universalis) a acquis des compétence biologiques qui se caractérisent par l’autonomie, le maintien de l’intégrité, la pérennité et l’évolution avec l’état de Cellule (Naturae), réunie les compétences de deux ou trois Empires du Vivant ce qui donne l’état d’Eucaryote (Eukaryota), pluricellulaire animal (Metazoa), conduisant après un relativement bref processus d’Évolution, à peine quelques centaines de millions d’années à la lignée humaine et l’Homo sapiens qui au fil des siècles comprend, maîtrise, modifie même la matière ordinaire et tente de l’expliquer. Nous sommes donc très loin du simple électron, de l’atome d’hydrogène, de la molécule d’eau… ou même des molécules organiques clairement complexes et fonctionnant en métabolismes diversifiés. Entre alors dans l’équation la science, l’organisation sociale, la psychologie : de la matière pensante, raisonnant et pouvant même souffrir, percluse de sensations, d’échanges, apprentissages. Cet état n’est pas un but de la matière suite au Big Bang, mais le fruit d’un hasard impossible et fragile car il paraît unique dans l’Univers… ou du moins tout porte à le penser. Si la Vie pouvait s’expliquer, la Vie serait partout dans l’Univers car elle serait la suite logique d’un processus reproductible dans l’infini de cet Univers limité par son âge.
- Lors des 380000 premières années, la densité est supposée telle que les photons ne diffusent pas, mais elle a très fortement diminué. L’Univers a alors atteint sa vitesse optimale d’expansion avec l’échappement des photos, au début son expansion était de vitesse différente et théoriquement inférieure pendant 380000 ans. ↩︎
- De cet infini de rien pourrait même surgir plusieurs « tout », c’est à dire plusieurs Univers qui s’ignoreaient car formant leur propre espace, ils ne serait ni au même endroit, ni quelque part pour tel autre Univers… et on n’en saurait rien car il serait dans ce Néant qui n’existe pas finalement. ↩︎
- Je néglige pour raison pratique dans cette présentation, l’importances des molécules supplémentaires qui s’intercalent dans les membranes, mais leur rôle est essentiel dans le maintient de l’intégrité cellulaire, de la communication intercellulaire que ce soit chez les unicellulaires ou chez les pluricellulaires, les développements embryonnaires, l’immunologie, etc. ↩︎
- Dans la mesure où seule une part du génome est codante, donc apparemment « utile » ou « utilisée », que des portions liées à des jeux d’introns ou exons, que des portions entières de l’ADN semblent sans fonction… une démarche exploratoire immense reste à faire pour comprendre ce qui semble « ne servir à rien ». ↩︎
