ENTRE «PAS ENCORE» ET «DÉJÀ PLUS»

Entretien avec Émile Noël, Odyssée de l'esprit, 2001

Réponses proposées pour la Radio Suisse Romande

Il est aisé de percevoir ici le style oral, assez mal adapté à l'écriture, mais qui se prête bien, peut-être, à la communication la plus large, celle qu'on trouve bien souvent aujourd'huit dans l'envahissement des blogs (qui ne sont autres que les blocs-notes de naguère !).

Pour aborder le concept d’« au-delà » relativement aux sciences de la vie et de la vie elle-même, il faut d’abord essayer de définir ce qu’est la vie. Cela s’impose. “ Qu’est-ce que la vie ? ” est évidemment la question première. Pendant très longtemps on a désigné la vie essentiellement par le mouvement. Puis on s’est rendu compte que cela posait plus de problèmes que cela n’en résolvait. On l’a aussi définie, un temps, par la faculté de reproduction. Aujourd’hui on en arrive à une conception totalement différente.

Quatre processus et deux lois

On définit la vie à partir de quatre processus fondamentaux nécessaires pour que la vie existe. D’abord, le métabolisme, la transformation d’objets chimiques les uns dans les autres. Il n’y a pas d’organismes vivants qui ne métabolisent pas. Le deuxième aspect fondamental de la vie, c’est la compartimentation : il n’y a pas d’organismes vivants sans un intérieur et un extérieur. L’atome de vie, c’est la cellule. On trouve deux grandes stratégies de développement de la vie en termes de compartimentation, d’une part, des cellules individuelles qui ont une enveloppe plus ou moins compliquée, ou bien la multiplication des membranes et des peaux, jusqu’à nos vêtements, par exemple. Donc on a d’abord : métabolisme et compartimentation. Maintenant, deux autres processus sont tout à fait importants, ce sont ceux sur lesquels on met l’accent aujourd'hui lorsqu'on parle, par exemple, de génome. Ils sont assez différents : l’un concerne la mémoire, la transmission de génération en génération de quelque chose qui s’apparente formellement à un texte. L’autre qu’on peut appeler manipulation : la mémoire permet de créer des objets efficients qui manipulent l’ensemble pour construire la compartimentation, le métabolisme, et reproduire la mémoire elle-même. Ces quatre processus sont régis par deux lois, une première loi qu’on peut appeler “ loi de complémentarité ”. Le recopiage de la mémoire s’opère essentiellement par une règle de complémentarité. Quant à la deuxième loi, elle donne la caractéristique principale de la vie : c’est le code génétique. C’est en fait un chiffrage, un codage, qui permet de passer de l’écriture d’un texte particulier, le texte de la mémoire, dans le texte des objets manipulateurs. Ainsi, avec cet ensemble des quatre processus et des deux lois, on peut définir la vie telle qu’on la conçoit aujourd’hui.

Certes, on ne peut exclure que cette définition évolue, mais en procédant avec ces éléments-là, en les associant, on peut imaginer de la science-fiction vraisemblable, par exemple, sans nécessairement recourir aux objets biologiques tels que nous les connaissons, mais en en conservant les relations. (*)

Pas encore et déjà plus

Cela dit, dans ce domaine, les frontières ne sont jamais tout à fait précises, ni tout à fait étanches. Qu’est-ce qui n’est pas encore de la vie et qu’est-ce qui ne l’est déjà plus ?

On appelle l’un de ces états, la “ dormance ”. Il existe en effet des organismes dont on ne peut pas savoir s’ils sont encore vivants, s’ils l’ont été ou s’ils vont le devenir. C’est le cas par exemple des graines, des spores des champignons, aussi des bactéries lyophilisées… Ces organismes ne sont pas vivants parce qu’ils ne métabolisent pas. Mais, si on arrive à les faire métaboliser, en les mettant dans un environnement convenable, on pourra savoir si oui ou non ils sont vivants. La dormance est un état qui n’est ni mort ni vivant mais bien réel, et très proche de la vie.

Maintenant, une autre question se pose à propos de “ pas encore ”. Peut-on imaginer quelque chose qui n’est pas vivant et qui va le devenir ? Cela revient à poser le problème de l’origine de la vie. On ne peut définir un organisme vivant qu’avec les quatre processus et les deux lois cités plus haut. Par exemple, un virus, pour prendre un élément qui soit un au-delà “ en deçà ”, n’est pas un organisme vivant. Il lui manque en effet essentiellement le métabolisme et le système de codage et de décodage. Pour cette raison, un virus est un parasite pur. D’ailleurs, l’image “ virus informatique ” est très bonne, c’est un morceau de texte qui se promène et se reproduit à l’intérieur d’un programme. Le virus lui-même, en tant que tel, ne peut pas vivre. Il a l’apparence de la vie puisqu’il se développe dans des organismes vivants, il peut s’y multiplier, etc. mais il n’est pas vivant. Il lui manque l’essentiel de l’autonomie qui fait la vie. Certains, qui en restent à la surface des choses, pourraient discuter cet aspect et diraient qu’un virus est vivant. Mais, une bonne définition de la vie doit associer le tout. Or, ici, non seulement le métabolisme manque, mais aussi le passage mémoire / manipulation. Il manque deux éléments essentiels, cela ne peut pas être de la vie.

Alors, l’origine de la vie ?

La question se pose assez simplement, en rapport avec ce qui a été déjà dit : comment fait-on pour trouver un mécanisme qui crée les quatre processus et les deux lois ? On peut imaginer que les deux premiers processus (métabolisme et compartimentation) sont vraiment fondamentaux. Il est indispensable que quelque chose crée des compartiments. Il va falloir à un moment ou un autre faire des cellules, avec un intérieur et un extérieur. Et cela suppose, en tout cas pour les organismes vivants sur terre, une chimie particulière. Celle qui va créer un feuillet de molécules spécifiques qui séparent l’intérieur de l’extérieur. Ce qui doit permettre un tri entre les objets de l’intérieur et les objets de l’extérieur. Il faut donc imaginer comment ces molécules se constituent. Curieusement c’est assez peu imaginé par les chercheurs qui s’occupent de l’origine de la vie, alors que c’est véritablement essentiel.

Le deuxième aspect concerne l’origine du métabolisme. En fait, l’origine de la vie part de celle du métabolisme. C’est lui qui utilise la chimie, mais quelle chimie ? Où et comment, cette chimie peut créer des objets qui, tout à coup, vont avoir ces propriétés symboliques de créer les mémoires. Ce qui est particulier dans la vie, c’est qu’on passe brutalement de la chimie à un niveau symbolique. C’est ce qui justifie que l’on parle de codage. Les mots de ce texte font le lien entre un aspect abstrait et leur réalité concrète, via un codage. Ils peuvent être différents, en anglais et en français, ils feront néanmoins référence à la même chose. C’est cet aspect symbolique qui existe même dès la cellule.

De la chimie au symbole par un code

Il reste à imaginer comment les choses se font, de la chimie normale au saut symbolique. Il faut constituer un scénario. Et la vraie question ne réside pas simplement dans la recherche de la chimie du carbone :  trouver des acides aminés dans des météorites ne présente aucun intérêt. La seule chose que l’on démontre alors, c’est que la chimie du carbone est très répandue dans l’univers, un point c’est tout.

D’ailleurs, il n’y a pas de raison d’exclure qu’on puisse trouver une sorte d’au-delà, une autre forme de vie, comme exemple de vraie science-fiction, dans The Black Cloud (Le Nuage noir) un roman d’extrapolation scientifique de l’astrophysicien Fred Hoyle. Il a justement essayé de réfléchir à la vie, sans la définir dans tous les détails que nous pouvons avancer maintenant. Mais, il a imaginé un type d’organisme vivant plausible qui n’a rien de commun avec ce que nous connaissons. Il s’agit d’un nuage composé d’un tissu neurologique et qui se nourrit essentiellement des radiations des étoiles.

Son nuage était en fait un nuage de poussières interstellaires qui communiquent les unes avec les autres, par des rayonnements électromagnétiques. L’idée était en soi très intéressante. Il avait déjà eu une idée de code, nécessaire à la communication et il avait aussi imaginé une base de métabolisme, et la gravité constituait la compartimentation. Il lui manquait pourtant les éléments explicites de la transmission de la mémoire. Il avait ainsi pratiquement esquissé implicitement les éléments d’une forme de vie. On pourrait très bien imaginer de la vie ailleurs sous des formes de ce genre, qui n’auraient rien à voir avec nous, mais qui obéiraient aux mêmes types de lois.

Les conditions limites de la vie

Ce qui n’est peut-être pas tout à fait étranger à la question de l’origine de la vie, c’est celle concernant les “ fourchettes environnementales ” entre lesquelles elle est possible. On se trouve là devant un problème assez compliqué. La science-fiction “ anthropomorphe ”, celle qu’on fait d’habitude, vous définira des limites convenues. (En revenant à Fred Hoyle, on peut probablement définir des limites très différentes). Si l’on imagine que la vie doit utiliser de la chimie, c’est-à-dire de la combinatoire d’atomes, alors il y a de grandes contraintes. Il n’y a pas beaucoup d’atomes qui peuvent faire une combinatoire compliquée et temporellement stable. Ces atomes doivent être petits. S’ils sont gros les orbitales électroniques extérieures font que les électrons ont peu d’affinité pour le noyau et s’éjectent trop facilement et ne peuvent constituer des liens solides. On a besoin de la fameuse liaison covalente des chimistes. Cela se limite en fait à la chimie du carbone, de l’azote, de l’oxygène… etc., qui est tout à fait celle qu’on trouve sur terre. On pourrait imaginer, par exemple, une chimie du bore, et des êtres vivants fondés sur cette chimie. Mais le bore, pour des raisons cosmologiques, est un élément rare dans l’univers, donc la probabilité qu’il y ait une chimie du bore à la base de la vie est plus rare. L’idée de base, la formation de liaisons covalentes, nous ramène alors à des températures voisines de celle de l’eau.

Il faut donc un métabolisme supposé fondé sur une riche combinatoire, d’une part et, d’autre part, pour la compartimentation, il faut des forces qui tendent à rassembler des objets. C’est là que l’eau joue un rôle majeur, pour des raisons liées au deuxième principe de la thermodynamique qui, contrairement à l’opinion commune qui l’associe au désordre, favorise la formation par rassemblement d’objets organisés, dès qu’il s’agit de l’eau. Si donc l’eau joue un rôle énorme, on voit qu’immédiatement des limites s’imposent. Avec l’eau liquide, on est ramené de zéro à cent degrés ou à peu près. Avec la pression, on peut monter un peu au-dessus, c’est tout. Et c’est effectivement la vie telle que nous la connaissons.

Dans  ces conditions, les choses sont assez limitées. Mais on pourrait imaginer une autre combinatoire, d’autres types d’objets intéressant l’électromagnétique stable, dans le genre du nuage de Fred Hoyle, qui donneraient tout à fait autre chose.

Ou bien on a une imagination débordante, ou bien on reste proche de ce que nous connaissons. Cela implique que si la vie existe ailleurs, elle a aussi son métabolisme, ses molécules …etc., mais il n’est pas certain qu’elle ait des points communs avec nous, sauf les règles générales déjà énoncées et leur respects formels. La vie qui existerait ailleurs serait proprement “ immangeable ”, autrement dit, nous ne pourrions pas métaboliser les objets des autres et ils ne pourraient pas nous métaboliser. Pour cette raison, entre autres, il est totalement absurde d’imaginer que cela pose un problème de rapporter des échantillons de Mars sur Terre, sous le prétexte qu’ils pourraient représenter un danger pour nous. C’est une idée totalement délirante. Ce qui est dangereux c’est de contaminer les objets venus de Mars et de croire qu’il y a de la vie parce qu’on les aura “ contaminés ” par la vie terrestre. L’éventuelle vie sur Mars n’est absolument pas dangereuse pour la Terre. Cela fait partie des fantasmes qui pourront coûter cher et qui sont malheureusement répandus. Fantasmes peut-être issus, en miroir, de l’œuvre de H.G.Wells et repris de façon spectaculaire par Orson Welles . Les Martiens qui attaquent la Terre ont une telle avance sur les Terriens qu’il n’y a plus de microbes chez eux. Quand ils arrivent sur Terre, ils sont tous exterminés par les microbes terriens contre lesquels ils n’ont plus aucune défense, parce que les microbes terriens sont, par construction, adaptés à l’environnement terrestre. Il s’agit là d’un principe important : le naturel, contrairement à l’opinion spontanée, est plus dangereux que l’étranger ou l’artificiel, précisément parce qu’il est préadapté…

L’adaptabilité de la vie

Maintenant, en dehors des limites de température, dont il vient d’être question, dans quelles autres conditions la vie peut-elle exister ?

On peut encore imaginer bien des aspects. Les schémas d’origine ont souvent porté, et portent encore, sur une espèce de soupe riche dans laquelle serait née la vie. C’est une métaphore moyenâgeuse, malheureusement toujours très présente, qui vient du fait que quand on abandonne une soupe, un bouillon de cultures à l’air, la vie y surgit en apparence spontanément. On sait depuis 1862, grâce à Pasteur que la génération spontanée sous cette forme est une chimère. La survivance de cette image est absurde. En fait, s’il y a de la vie, c’est qu’elle s’est plutôt développée à la surface de petits objets solides et il est possible d’expliquer que c’est dans ces conditions que peut se créer un métabolisme de base et la première compartimentation. C’est un élément important au regard des différents milieux dans lesquels la vie peut exister. On en revient à la possibilité de faire de la compartimentation et, puisqu’il s’agit de former/défaire des molécules, de faire, généralement, des transferts d’électrons. Pour cela il y a de nombreux moyens différents. En particulier, deux éléments sur Terre permettent cela très efficacement : le fer et le soufre. Le fer existe dans plusieurs états d’oxydation, le soufre aussi, et on peut passer de l’un à l’autre, surtout s’il y a un compartiment on peut gérer l’énergie. Donc l’énergie de base qui a dû servir et qui sert encore à beaucoup d’organismes pour fabriquer des organismes vivants, un métabolisme de base, est un métabolisme d’échanges d’électrons à base de fer et de soufre. On  n’a donc pas besoin d’oxygène, ni de l’énergie solaire, en tout cas pour commencer. C’est ensuite qu’il y a eu domestication de l’énergie solaire avec création d’oxygène. La libération de l’oxygène sous forme de molécule de dioxygène, que nous respirons, est la première pollution massive de l’atmosphère terrestre. C’est clair. Et, heureusement, cela s’est limité à une concentration d’oxygène optimale. En effet, un peu au-dessus les incendies deviennent spontanés, l’oxygène est détruit en brûlant le carbone. Ainsi, la dose maximale d’oxygène a été atteinte. Contrairement à ce qu’on croit communément, l’oxygène est un poison dangereux. Par exemple, les vrais risques de l’infarctus du myocarde n’est pas tellement le moment où il a lieu que le moment où l’oxygène re-circule, parce qu’il détruit sur son passage : il brûle le cerveau, le cœur … Gérer l’oxygène est extrêmement difficile.

Un équilibre instable

La vie est une perpétuelle recherche d’un équilibre impossible. Cela mériterait un grand développement pour discuter de la propriété essentielle du passage de la mémoire à la manipulation. Le codage donne une propriété très originale aux organismes vivants, celle de systématiquement innover. Les organismes vivants sont des systèmes matériels qui, en face d’un avenir imprévisible, produisent de l’imprévu. C’est fondamentalement caractéristique du vivant. Tout programme génétique est destiné à produire de l’imprévu. Voilà qui enlève tout son sens à l’eugénisme. On peut intervenir avec l’idée de réduire une variabilité, certaines propriétés, de les ramener à certains aspects précis : sauter loin, courir vite ou des choses de ce genre. Maintenant, inventer quelque chose de cette façon est totalement impossible. Alors que le système lui-même est fait pour inventer systématiquement et inventer au sens le plus fort, de façon rigoureusement imprévisible. Il faut bien comprendre que, pour autant, ce système peut être considéré comme parfaitement déterministe. Il est à la fois déterministe et imprévisible. Les organismes vivants sont construits ainsi : l’avenir de la vie ne peut pas être prévu. Donc, voilà un au-delà par construction.

Invention, création

À ce propos, il ne s’agit pas exactement de l’intervention du hasard. Il s’agit d’une création : le système vivant produit nécessairement de la variabilité, pour des raisons physiques, simplement parce que la physique ne peut pas être parfaite à 300 kelvins, qui est la température où nous nous développons. Cette variabilité est plongée dans un environnement donné. Certains éléments vont survivre, il y a une sélection derrière. La mémoire associée à la manipulation, et l’application de la fameuse loi de complémentarité - dont il a déjà été plusieurs fois question - produit, permet l’amplification. Voilà l’inévitable triplet : variation-sélection-amplification, pour des systèmes matériels quels qu’ils soient, d’ailleurs même pré-vivants, qui nécessairement évoluent.  Ce triplet conduit à des conditions qui ne peuvent rester stable. Au cours de cette évolution, des fonctions se créent qui, pour pouvoir exister, doivent capturer des structures. Le processus va de l’évolution vers la fonction puis vers la structure, et non de la structure à la fonction. Cela se passe toujours dans ce sens. On capture l’objet qu’on a sous la main. Un très grand nombre d’exemples de ce processus s’offre. C’est ce qui donne l’aspect bricolage aux organismes vivants : ils prennent ce dont ils ont besoin.

L’éclairage de la génétique

Les avancées de la génétique jettent un éclairage très intéressant sur ces phénomènes. Je me suis lancé dans les programmes de séquençage de génomes entiers, précisément pour ces raisons : chercher dans le texte des programmes génétiques si on pouvait apercevoir quelque chose sur l’origine de la vie. La réponse est oui, on voit même énormément. D’une certaine manière, nous sommes beaucoup plus proche de l’origine que ce que nous croyions. On n’a pas eu le temps d’évoluer au point que tout soit effacé. On voit beaucoup de choses, et parmi ces éléments il y a évidemment le programme évoqué plus haut et qui dit : “ on fait systématiquement de l’innovation ”. Mais, surtout, un  deuxième élément apparaît - prodigieux - la fabrication des fonctions, la capture des structures pour réaliser une fonction. Un exemple : l’invention du cristallin de l’œil. Plutôt que d’entrer dans le détail biologique, en voici une métaphore peut-être plus éclairante : “ Je suis assis à mon bureau, c’est l’été, j’ai la fenêtre ouverte dans mon dos, je suis en train de lire un livre, il y a des quantités de papiers sur mon bureau et le vent se lève. Les papiers risquent de s’envoler. Immédiatement je pose le livre sur les papiers : le livre vient d’acquérir la fonction “ presse-papier ”.

Les objets biologiques sont exactement utilisés de cette façon. On le voit très bien dans les textes des génomes d’aujourd’hui. Il faut se méfier des erreurs d’interprétation. Les gens qui disent que l’on connaît le génome humain, qu’on sait le comprendre, prennent les plus souvent des livres pour des livres alors que ce sont des presse-papiers.

Et l’avenir de la vie ?

On ne peut pas prévoir l’avenir de la vie. Tout juste avoir une vague idée de certains au-delà potentiels, malheureusement du côté disparition. C’est ce qui reste le plus clair. La vie, (telle que nous la connaissons, pas celle du “ Nuage noir ” qui pourrait exister autrement et ailleurs) est un système matériel limité à des conditions physico-chimiques très précises qui font que nous savons que, qu’au moins sur Terre, dans cinq milliards d’années, elle aura disparu. C’est une certitude.

En revanche, ce qu’on ne sait pas du tout c’est la façon dont elle pourra avoir évolué d’ici là. En particulier, l’homme ayant une possibilité d’action sur la vie, en dehors des manipulations qu’il pourra exercer sur lui-même, on peut imaginer qu’il modifiera d’autres organismes vivants. Un certain nombre de programmes de recherches travaillent à changer les règles du codage, à changer la chimie. Les mêmes règles métabolisme-compartimentation … etc., seront conservés, mais avec des objets différents. On peut très bien envisager de développer des explorations de type vivant avec une chimie un peu différente, même franchement différente. Voilà un possible qui paraît réalisable. Ce que cela donnera : c’est une tout autre question. On ne peut plus le savoir.