Questionnements sur l’origine de la vie / How can we know anything about the origin of life?

Imaginons que nous puissions vraiment construire une machine à remonter le temps et revenir à l’origine de la vie sur Terre. Où devrions-nous aller et que devrions-nous chercher ? Peu de chercheurs sont d’accord sur ce point. Certains visiteraient des sources chaudes sur terre, d’autres embarqueraient pour un voyage vers des cheminées hydrothermales en eaux profondes, et quelques-uns regarderaient vers les cieux, cherchant à obtenir des molécules organiques, voire des cellules entières, depuis l’espace.

Imaginons que nous nous rendions au bon endroit et que nous trouvions de la bave verte. Est-ce vivant ? Est-ce sur le chemin de la vie ? Il serait très difficile de le dire si nous n’avions pas une bonne idée de ce que nous recherchons exactement. Il nous faudrait une hypothèse spécifique sur l’origine de la vie.

Nous n’avons pas de machine à remonter le temps, donc nous ne saurons jamais ce qui s’est réellement passé. Mais nous pouvons construire une hypothèse détaillée, reliant chaque étape depuis les premiers frémissements de la chimie pré-biotique jusqu’à l’émergence des gènes et de l’information qu’ils portent. Nous pouvons tester chaque étape proposée en laboratoire pour voir si elle semble plausible ou pas. Nous pouvons construire un cadre intellectuel qui montre comment une planète stérile et non organique a pu donner naissance à la vie.

Dans cet exposé, j’utiliserai la vie comme un guide de ses propres origines. Je montrerai que les propriétés les plus importantes de la vie sont le flux d’énergie, la synthèse de nouvelles matières organiques et l’information génétique. Ces trois propriétés présentent des particularités intéressantes qui pourraient permettre de comprendre comment elles sont apparues. Le flux d’énergie traverse les membranes fragiles qui entourent les cellules, leur conférant une charge électrique. La synthèse organique utilise cette charge électrique pour provoquer la difficile réaction entre le dioxyde de carbone et l’hydrogène, afin de former les squelettes de carbone qui constituent la matière vivante. Enfin, le code génétique dissimule des motifs profondément énigmatiques qui suggèrent qu’il existait autrefois des interactions directes entre les acides aminés (les éléments constitutifs des protéines) et les premiers gènes (de courtes chaînes d’informations génétiques appelées ARN). Prises ensemble, ces bizarreries indiquent un environnement spécifique particulièrement prometteur pour l’émergence de la vie : les cheminées hydrothermales des grands fonds marins. Je décrirai quelques-unes de nos propres recherches actives sur la façon dont la vie pourrait avoir commencé dans cet environnement et je montrerai comment chaque étape pourrait être reliée pour donner une hypothèse passionnante et vérifiable sur l’origine de la vie sur Terre.



Imagine we really could build a time machine and go back to the origin of life on Earth. Where should we go and what should we look for? Few researchers could agree about that. Some would visit hot springs on land, others would embark on a voyage to deep sea hydrothermal vents, and a few would look to the heavens, seeking delivery of organic molecules, or even whole cells, from outer space.

Let’s say that we did happen to go to the right place and found some green slime. Is it alive? Is it on the path towards life? It would be very hard to say unless we had a good idea exactly what we were looking for: we would need a specific hypothesis about the origin of life.

We don’t have a time machine, so we’ll never know what actually happened. But we can construct a detailed hypothesis, linking each step from the first stirrings of prebiotic chemistry to the emergence of genes and information. We can test each proposed step in the lab, to see whether or not it seems to be plausible. We can build an intellectual framework which shows how a sterile, inorganic planet could spring to life.

In this talk I will use life as a guide to its own origins. I will show that the most important properties of life are energy flow, the synthesis of new organic matter, and genetic information. All three have interesting quirks that might give insights into how they first arose. Energy flow takes place across the flimsy membranes that surround cells, giving them an electrical charge. Organic synthesis uses this electrical charge to drive the difficult reaction between carbon dioxide and hydrogen, to form the carbon skeletons that make up living matter. And the genetic code conceals deeply enigmatic patterns that suggest there were once direct interactions between amino acids (the building blocks of proteins) and the first genes (short strings of genetic information called RNA). Taken together, these quirks point to a specific environment which holds particular promise for the emergence of life: deep sea hydrothermal vents. I will outline some of our own active research on how life might have started in this environment and show how each step could be joined up to give an exciting and testable hypothesis for origin of life on Earth.