Bonjour, mon nom est Chris Kempes.
Je suis biologiste physique et professeur à l'Institut de Santa Fe.
Et bienvenue dans ce cours sur les Origines de la Vie.
L'origine de la vie est une des questions les plus intéressantes, compliquées,
difficiles, et encore non résolues des sciences modernes.
Tout au long de ce cours, nous étudierons en quoi c'est une question si délicate.
Et tous les moyens que les gens essaient pour résoudre cette question sans réponse.
Depuis Darwin, on est arrivé à comprendre comment la vie progresse,
change, se diversifie, trouve de nouvelles niches, se complexifie.
Et pourtant on ne comprend toujours pas comment rapporter cela
à la formation et l'initiation originale de la vie.
Donc, il est important de reconnaître que la vie repose sur un spectre.
Et ce spectre va d'un monde complètement abiotique
jusqu'à des créatures multicellulaires comme nous, et des sociétés entières.
À un moment donné de cette trajectoire,
nous passons à ce que nous appelons la vie.
Et donc comment se fait-il qu'on passe de ce monde abiotique à un monde biotique
sachant que tout cela s'intègre dans un continuum évolutionnaire.
Alors pourquoi cette question est si difficile ?
L'une des difficultés qu'il faut un grand nombre de connaissances diverses
pour commencer à comprendre ce processus et répondre à la question.
Ces types de connaissances s'appuient sur une variété de disciplines différentes.
De disciplines traditionnelles.
Par exemple, il nous faut comprendre les sciences de la Terre,
la biologie, la chimie, et la physique,
et comment tous ces différents domaines se recoupent
et nous aident à comprendre exactement ce qui s'est passé
lors de la formation de la vie.
Tout au long de ce cours, nous vous présenterons les principales questions
dans chacun de ces domaines conceptuels et leur liens avec les origines de la vie.
Nous commencerons également à brosser un tableau
de l'intersection et de la synthèse de ces différents concepts,
dans l'e spoir de parvenir à une meilleure théorie de l'apparition de la vie
et de son évolution vers une plus grande complexité.
Au sein de ces domaines conceptuels, quelles sont les principales questions ?
Si l'on prend les sciences de la Terre comme domaine conceptuel,
les principales questions, concernant l'origine de la vie, sont les suivantes :
comment était l'environnement à l'époque où la vie est apparue ?
La Terre primitive était évidemment différente de la Terre moderne.
Nous devons comprendre quelle chimie était possible à l'époque
et comment elle a pu contribuer à l'apparition de la vie.
Une autre question est "dans cette Terre primitive,
quelle était la diversité et la complexité des divers micro-environnements ?"
Donc si on pense à la Terre primitive, pas seulement comme un espace chimique global
différent de ce qu'on a actuellement, mais aussi divers types de micro-environnements
uniques existant dans cet environnement planétaire bien différent,
lesquels de ces micro-environnements étaient les plus susceptibles de nous
donner la vie au départ ou d'avoir le bon type de complexité chimique pour au moins
s'engager dans cette trajectoire vers un organisme vivant.
Ensuite, une autre question très intéressante est "une fois qu'on a la vie
primitive, comment cela commence à coévoluer avec cette géosphère
et cet environnement ?"
Donc on comprend dans la Terre moderne, comment la vie interagit avec le système
planétaire global, on comprend grâce à une bonne partie de l'histoire de la vie,
comment la vie interagit, a une grande marge de rétroaction, et modifie
l'environnement géologique et la géosphère
Et quand la vie a débuté, on se demande "à quoi ressemblait cette rétroaction et
comment cette coévolution s'est produite et à quel point c'était important pour la
trajectoire spécifique que la vie a pris une fois qu'elle s'est formée ?"
D'un point de vue biologique, on se demande principalement comment prendre
tout ce qu'on connait sur la vie moderne et retourner aussi loin dans le temps que
possible ? Comment remonter le temps pour comprendre à quoi pouvait ressembler
la vie primitive ?
Donc ça demande d'adopter des perspectives phylogénétiques ou génétiques pour
regarder dans le passé. Ça demande aussi de se poser des questions comme "Qu'est-ce
que la composition, structure et fonction de la vie moderne nous dit sur l'origine
de la vie ?"
Une autre façon de dire tout ça est "quels aspects de la vie moderne sont généraux et
lesquels sont arbitraires ?"
Donc, quelles sont les caractéristiques qu'on voit dans la vie moderne qui sont
vraiment essentielles à la vie par toute origine et trajectoire
et qui dépendent de l'historique évolutif particulier
qu'on a vu dans la vie plus récente.
Dans la même lignée, comment applique-t-on tout ce qu'on connait sur la moderne
théorie de l'évolution à des choses comme la proto-vie qui pourrait avoir
une version bien moins formelle de l'héritage génétique,
comment peut-on utiliser la théorie de l'évolution pour penser à la vie précoce
la plus simple qui pourrait être radicalement différente
mais qui suit aussi probablement une sorte de processus évolutif.
D'un point de vue chimique, on s'intéresse principalement à "comment la vie émerge
de l'immense espace des réactions et composés chimiques ?"
Donc on comprend que la chimie nous donne ce très vaste éventail de possibilités,
ce très riche espace de haute dimension, qui est génial pour permettre à une chose
comme la vie de se former, mais qui rend très compliqué la compréhension exacte des
combinaisons, processus et trajectoires qui sont nécessaires ou qui ont mené
à la vie qu'on a.
Une autre question qui se rapporte aux sciences de la Terre est
"A quoi ressemblait la chimie de la vie précoce ? Comment c'était possible dans
la Terre primaire ? Et comment commencer à définir une sorte de chimie vivante
qui n'est pas tout à fait la vie ?"
Et après, une question très intéressante est "comment passer d'une chimie
compliquée ou d'un environnement chimique compliqué à quelque chose qui est encore
plus compliqué et complexe?" Et ce sont les cellules les plus simples.
Même les cellules les plus simples ont un ensemble de chimie, de feedback et
d'interconnexions dynamiques beaucoup plus compliqué que certaines choses qu'on
voit dans l'environnement et donc comment fait-on cette transition ?
Pour finir, d'un point de vue physique, les questions qui nous intéressent sont
"Comment les contraintes physiques - par exemple les lois de la thermodynamique -
commencent à contraindre ou limiter les possibilités de la vie ?"
Comment considérer tout ce qu'on sait de la physique l'utiliser pour définir ce qui
est et ce qui n'est pas possible pour la vie, surtout quand elle se forme au départ
Une autre question "qu'est-ce qu'on peut retirer de ce qu'on sait sur les processus
qui sont faciles et difficiles en physique sans biologie, pour nous aider à
comprendre ce qui a pu se passer pour la vie au départ.
Donc par exemple, on comprend que dans les systèmes purement physique il est possible
d'avoir des informations très riches et dynamiques, et donc l'importance de ces
sortes de phénomènes qui émergent naturellement pour la compréhension de
la première formation de la vie et comment on commence à appliquer certains de ces
concepts d'émergence et de modèles simple de formation pour interagir avec
comment la vie a émergé au départ.
Une dernière question ou idées que la physique peut nous apporter est
"comment prendre tout ce qu'on connait des concepts et lois physiques et les
généraliser pour les utiliser de manière biologique?"
Comment transposer les concepts physiques en biologie en général et en particulier,
comment transposer ces idées aux origines de la vie?
Comme vous pouvez le voir, il y a énormément de questions qui nous viennent
de concepts à travers un large éventail de sciences et dans ce cours, nous avons
rassemblé des personnes de toute cette diversité de perspectives scientifiques
pour décortiquer en détail chacune de ces questions spécifiquement avant de les
assembler de sorte à avoir une compréhension plus large et complète de
la façon dont la vie a pu se former initialement.
Et on espère que vous apprécierez cette trajectoire et ce cours.
Merci.