I) Introduction et mise en contexte.
La question des origines de la vie est une question existentielle qui relève aussi bien du monde de la science que de la philosophie ou de la religion. Au fil de l'histoire, de nombreux intellectuels ont tenté d'apporter une réponse à cette question. Les avancées technologiques ont permis d'apporter des réponses et d'écarter certaines théories, comme la théorie de la génération spontanée, réfutée par Pasteur, mais ces avancées sont-elles suffisantes pour statuer définitivement sur les origines de la vie ? Nous avons dans cette controverse, présenté les théories scientifiques les plus récentes sur les origines de la vie sur Terre ainsi que les différents arguments qui les étayent en nous basant sur des revues. En effet, n'existant pas de méthodologie pour inférer sur les origines du vivant, seules des revues proposant des modèles hypothétiques sur les origines du vivant sont disponibles dans la littérature.
II) Origine terrestre du vivant.
L'ensemble des théories présentées dans notre controverse proposent différents modèles quant à l'apparition de la vie. Ces modèles s'appuient sur une biomolécule particulière qui serait le précurseur des premières formes de vie. Un fait avancé dans nos articles est que les premiers systèmes chimiques à l'origine de la vie sur Terre devaient nécessairement être simples, et se seraient complexifiés par la suite (interaction de plusieurs types de biomolécules, etc.). Parmi ces biomolécules, les lipides (Paleos, 2015), les ARN ribozymes (Sankaran, 2012), l'ADN et les peptides amyloïdes (Greenwald et al., 2018) sont de possibles candidats comme potentielle origine de la vie. Les peptides amyloïdes sont des candidats intéressants, car capables de polymérisation, d'interactions avec des membranes lipidiques ainsi qu'avec des acides nucléiques tout en conservant une structure et composition chimique simple, donc compatible avec ce que l'on sait des conditions physico-chimiques de la Terre primitive. Toutefois, les travaux sur ces peptides sont très récents et donc possiblement inexacts. L'ADN est un autre candidat possible, car molécule support de l'information génétique, mais toutefois incapable d'auto-réplication sans l'aide d'enzyme (polymérase). De plus, d'après Sankaran (2012), la structure 3D de l'ADN en double hélice est trop complexe pour être à l'origine de la vie, un polymère plus simple structurellement parlant a dû préalablement précéder l'ADN. Les ARN ribozymes sont une meilleure option, car ces ARN particuliers ont la propriété de pouvoir catalyser des réactions chimiques (hydrolyse notamment) tout en ayant une structure simple à l'inverse de l'ADN (les ribozymes ne forment pas de double hélice) (Sankaran, 2012). Il n'est pas à exclure que d'autres formes d'acides nucléiques plus primitives aient pu exister, mais aient disparu par effet de sélection naturelle (Sankaran, 2012). Les lipides sont probablement les meilleurs candidats d'après nos articles. Ces molécules amphiphiles ont la capacité de former des structures tridimensionnelles (vésicules, feuillets, membranes) universellement présentes chez toutes les formes de vie terrestre. Ces lipides peuvent être synthétisés dans un contexte hydrothermal (Holm et.al, 2005), ce qui rend plausible leur présence à l'époque de la Terre primitive, volcaniquement très active.
Les chercheurs Damer et Deamer (2015) mettent en effet en avant cette hypothèse en proposant un modèle dans des sites hydrothermaux. Les composés organiques, probablement présents dans l’environnement pré-biotique, qu’ils soient associés à des processus géochimiques volcaniques ou arrivés sous forme extraterrestre, seraient à même par des cycles de déshydratation et d’hydratation de former des vésicules lipidiques. Cette étape d’encapsulation de polymères rend ainsi possible par la suite l'émergence de systèmes fonctionnels capables de croissance, de réplication et d'évolution (Mann, 2012). Elle souligne également l’importance de la mise en place d’une compartimentation cellulaire, afin que les produits synthétisés ne se dispersent pas (Coveney, 2012). D'un point de vue thermodynamique, l'ensemble des molécules doit en effet se présenter sous une forme structurée afin qu'une activité catalytique ou une réplication effective puisse s'établir (Martin et Preiner, 2017).
Cette formation vésiculaire amène également par les cycles d'hydratation-déshydratation les systèmes moléculaires loin de l'équilibre (Coveney, 2012 ; Damer et Deamer, 2015). Or, pour qu'un processus irréversible se maintienne dans un système, il doit s'intégrer ou échanger des flux, avec un système plus large, lui même en déséquilibre. La contrainte thermodynamique induite implique ainsi la présence d’une ou plusieurs sources d’énergies environnantes (Martin et Preiner, 2017). Les sources hydrothermales répondent à ce critère, par leur émanation de nombreux gaz dissous, d’ions métalliques ainsi que leur diffusion thermique de températures élevées et de pH plus ou moins alcalin (Holm et al., 2005 ; Dai, 2012). La découverte de nouveaux fossiles de micro-organismes dans des roches sédimentaires océaniques semble confirmer cette possibilité. Des bactéries oxydant le fer ont été en effet retrouvées dans la ceinture supracrustale océanique au Québec (Dodd et al., 2017), faisant de ces fossiles la plus ancienne forme de vie reconnue sur Terre, avec 4.28 milliards d'années. Une théorie fortement appuyée par la communauté scientifique, corroborant les sources hydrothermales comme lieu d’émergence du vivant, est celle de la serpentinisation (Holm et al., 2005 ; Russel et al., 2013).
Par sa production d’énergie et de surfaces réactionnelles et de lieux de confinement, elle est particulièrement apte à générer des molécules organiques et à participer à la formation d'une « soupe prébiotique ».
III) Origine extraterrestre du vivant : la Panspermie.
Les théories proposant que la vie sur Terre soit d'origine extraterrestre sont nommées Panspermies. Plusieurs variantes (Peretó, 2017) de cette théorie existent, comme la lithopanspermie (la vie aurait été apportée par des comètes et autres météorites), la radiopanspermie (des microorganismes auraient été “propulsés” depuis l’espace sous l’effet de radiations stellaires vers la Terre) ou encore la panspermie dirigée (la vie aurait été apportée volontairement par une autre civilisation intelligente sur Terre). Les défenseurs de la panspermie (Steele et.al, 2018) soutiennent que la vie pourrait survivre dans la glace de certaines comètes, sous forme dormante (ex : spore bactérienne) et ensemencer la Terre une fois que ces objets céleste arrivent sur notre planète. Les détracteurs quant à eux (Di Giulio, 2010), avancent que même si une forme de vie avait pu arriver sur Terre depuis l'espace, elle n'aurait pas pu survivre, car non adaptée à ce nouvel environnement, drastiquement différent (manque de fitness écologique). Actuellement, rien ne porte à croire que la vie sur Terre puisse être d'origine extraterrestre, mais cette théorie reste toujours d'actualité car toujours mentionnée dans la littérature (Holm, 2005 ; Di Giulio, 2010 ; Peretó, 2017 ; Steele et.al, 2018). Aucune étude n'a clairement démontré son impossibilité, bien qu'elle soit toujours vivement critiquée (Di Giulio, 2010). La principale limite à cette théorie est qu'elle ne fait que décaler le problème, en effet, si la vie provient de l'espace, cela ne renseigne en rien sur ses véritables origines. La panspermie est une théorie qui nécessite un changement de paradigme pour pouvoir être valide, un point de vue géocentrique pour les origines du vivant étant incompatible avec cette théorie. À l'heure actuelle, la panspermie reste une théorie populaire parmi la communauté scientifique, mais manque de preuves expérimentales pour la soutenir.
IV) Principaux biais et critiques.
L'ensemble des théories actuelles sur les origines du vivant se heurtent au même biais : la méconnaissance des conditions physico-chimiques de la Terre d'il y a 4,1 milliards d'années, époque à laquelle les premières formes de vie sont apparues. Aucune technologie disponible ne permet actuellement d'appréhender ces conditions environnementales. Aucun laboratoire n'a réussi à "créer" la vie in vitro, et même si une équipe y parvenait un jour par un procédé quelconque, rien ne prouve que la vie sur Terre soit apparue de la même façon que le procédé susmentionné.
Un autre biais rencontré dans plusieurs de nos articles est celui de l'objectivité. En effet, dans le cas de la théorie de la Panspermie, les convictions personnelles des chercheurs émergent dans le texte et prennent le dessus sur l'objectivité que ce doit d'avoir un scientifique. Un fait observé est que les chercheurs promeuvent leurs théories pour expliquer l'origine de la vie (par exemple les lipides, l'ARN ribozymes, la Panspermie...) en prenant rarement en compte les autres théories. Il y a donc un soucis majeur d'esprit critique et d'objectivité de la part de ces équipes.
V) Conclusion et ouverture.
L'ensemble des données présentées dans les articles ne nous permettent pas à l'heure actuelle de parvenir à une conclusion définitive quant à l'origine de la vie sur Terre. Des avancées significatives ont toutefois été faites dans notre compréhension du vivant, notamment via les progrès en génétique, en biologie moléculaire et en biophysique. Néanmoins, le principal obstacle reste notre compréhension très limitée des conditions physico-chimiques de la Terre primitive d'il y a 4 milliards d'années, lorsque les premières formes de vie sont apparues. Un modèle explicatif qui se dégage de nos références serait que les lipides seraient la première famille de biomolécule à être apparue (via les cycles de déshydratation-réhydratation provoqués par le volcanisme), suivie des ARN ribozymes (ou d'un autre type d'acide nucléique aujourd'hui disparu). Toutefois, la question de qui des protéines ou de l'ADN sont apparus ensuite reste encore irrésolue. La synthèse de ces biomolécules est possiblement explicable par la présence des sources hydrothermales et de certains minéraux qui ont pu agir comme catalyseur chimique, fournissant l'énergie nécessaire aux réactions. L'autre grand modèle est la panspermie, qui propose une origine non-terrestre du vivant, transporté par des comètes et des météorites, qui seraient par la suite tombés sur notre planète, y apportant la vie. Cette théorie reste toutefois très discutable en terme d’arguments, notamment par le manque de preuves expérimentales. La question sur les origines du vivant reste donc entièrement ouverte et est vraisemblablement destinée à être débattue pendant encore de nombreuses décennies au fil des futures avancées technologiques.