Les biologistes définissent généralement la « vie » comme une entité qui se reproduit, réagit à son environnement, métabolise les produits chimiques, consomme de l’énergie et se développe. Selon ce modèle, la « vie » est un état binaire ; quelque chose est vivant ou non.
Cette définition fonctionne raisonnablement bien sur la planète Terre, les virus étant une exception notable. Mais si la vie est ailleurs dans l’univers, elle n’est peut-être pas faite de la même étoffe que nous. Il se peut qu’il ne ressemble pas, ne bouge pas ou ne communique pas comme nous. Comment, alors, l’identifierons-nous à la vie ?
Sara Walker, astrobiologiste à l’Arizona State University, et Lee Cronin, chimiste à l’Université de Glasgow, pensent avoir trouvé un moyen.
Ils soutiennent que le hasard seul ne peut pas produire de manière cohérente les molécules hautement complexes que l’on trouve dans toutes les créatures vivantes.
Pour produire des milliards de copies d’objets complexes comme des protéines, des mains humaines ou des iPhones, l’univers a besoin d’une “mémoire” et d’un moyen de créer et de reproduire des informations complexes – un processus qui ressemble beaucoup à la “vie”.
“Un électron peut être fabriqué n’importe où dans l’univers et n’a pas d’histoire”, a déclaré Walker au New Scientist.
“Vous êtes aussi un objet fondamental, mais avec beaucoup de dépendance historique. Vous voudrez peut-être citer votre âge en remontant jusqu’à votre naissance, mais certaines parties de vous ont des milliards d’années de plus.
“De ce point de vue, nous devrions nous considérer comme des lignées de propagation d’informations qui se retrouvent temporairement agrégées chez un individu.”
La « théorie de l’assemblage » de Walker et Cronin prédit que les molécules produites par des processus biologiques doivent être plus complexes que celles produites par des processus non biologiques.
Pour tester cette prédiction, leur équipe a analysé une gamme de composés organiques et inorganiques du monde entier et de l’espace, notamment la bactérie E. coli, la levure, l’urine, l’eau de mer, les météorites, les médicaments, la bière maison et le whisky écossais.
Ils ont brisé les composés en morceaux et ont utilisé la spectrométrie de masse pour identifier leurs blocs de construction moléculaires.
Ils ont calculé le plus petit nombre d’étapes nécessaires pour réassembler chaque composé à partir de ces blocs – qu’ils ont appelé «l’indice d’assemblage moléculaire».
L’indice d’assemblage moléculaire (MA) était supérieur à 15 pour tous les échantillons biologiques (vert) et certains échantillons en aveugle (bleu foncé), mais était inférieur à 15 pour tous les échantillons inorganiques, abiotiques ou morts. (Marshall et al., Nature Communications, 2021)
Les seuls composés avec 15 étapes d’assemblage ou plus provenaient de systèmes vivants ou de processus technologiques.
“Cela pourrait être une cellule qui construit des molécules à haut assemblage comme les protéines, ou un chimiste qui fabrique des molécules avec une valeur d’assemblage encore plus élevée, comme le médicament anticancéreux Taxol”, expliquent Walker et Cronin.
Alors que certains composés de systèmes vivants avaient moins de 15 étapes d’assemblage, aucun composé inorganique n’a dépassé ce seuil.
“Notre système… nous permet de rechercher dans l’univers de manière agnostique des preuves de ce que fait la vie plutôt que d’essayer de définir ce qu’est la vie”, ont écrit Walker, Cronin et d’autres dans un article de 2021 Nature Communications.
Tout comme agencer des blocs ou écrire un mot, l’assemblage d’une molécule comporte un minimum d’étapes. (Marshall et al., Nature Communications, 2021)
La beauté de l’indice d’assemblage est qu’il n’exige pas que les extraterrestres soient constitués des mêmes matériaux organiques à base de carbone que les créatures qui vivent sur Terre pour être identifiés.
L’indice d’assemblage est également indifférent au fait que la vie extraterrestre commence tout juste à émerger ou soit passée à un stade technologique au-delà de notre compréhension. Tous ces états produisent des molécules complexes qui n’auraient pas pu se produire sans un système vivant.
L’équipe de Walker et Cronin applique maintenant l’idée d’un indice d’assemblage de 15 aux futures missions de la NASA.
Au milieu des années 2030, Dragonfly de la NASA survolera l’épaisse atmosphère d’azote et de méthane de Titan, se déplaçant d’un site à l’autre.
Titan, la lune de Saturne, est le seul endroit du système solaire autre que la Terre à avoir des corps liquides permanents. Il a des lacs d’hydrocarbures liquides à sa surface et on pense qu’il abrite de l’eau liquide sous terre.
Le giravion robotique forera dans la surface glacée de chaque site d’atterrissage et en extraira un échantillon de moins de 1 gramme. Cet échantillon sera soufflé avec un laser embarqué, qui décomposera des molécules plus grosses afin que la composition chimique de la roche puisse être analysée.
“C’est un bon exemple de l’avantage d’adopter une approche plus générale de ce qu’est la vie, car Titan est très différent de la Terre”, déclare Walker.
“Nous ne nous attendons pas à ce que quelque chose comme la vie terrestre évolue ou vive dans cet environnement, donc si nous voulons savoir si la vie est sur Titan, nous avons besoin d’une technique agnostique.
“Mon groupe travaille actuellement à déterminer comment nous pourrions être en mesure de détecter les molécules à assemblage élevé. Nous travaillons avec la NASA pour nous assurer que leur instrumentation de spectrométrie de masse existante a une résolution suffisamment élevée pour détecter les molécules à assemblage élevé.”
