Une autre vie ?

Sur Terre, la vie est basée sur la chimie du carbone, les réactions ayant lieu dans un solvant, l'eau. Carbone et eau présentent tous deux des propriétés remarquables, qui les prédestinaient à jouer un rôle majeur dans l'apparition du vivant ...

Le carbone, brique fondamentale des molécules biologiques

Toutes les molécules qui rentrent dans la composition de la matière vivante, que ce soit les protéines, les lipides, les sucres ou les acides nucléiques, sont architecturées autour de longues chaînes d'atomes de carbone. Du point de vue chimique, cet élément offre un excellent compromis, ce qui explique sans doute son choix par la nature : il est d'un côté capable de développer des liaisons solides avec d'autres éléments (quatre au maximum), mais ces dernières sont aussi suffisamment lâches pour permettre à un grand nombre de réactions chimiques d'avoir lieu dans des conditions compatibles avec la vie.

Si le carbone n'avait pas la possibilité de former plusieurs liaisons, ou si ces dernières étaient trop fragiles, il n'aurait pas pu servir à l'assemblage des briques du vivant, véritables cathédrales moléculaires. A l'opposé, si les édifices formés par la réunion d'atomes de carbone étaient impossibles à briser à des températures et des pressions relativement clémentes, accessibles à la vie, aucune réaction chimique ne serait possible, et aucune cellule n'existerait ...

La molécule d'eau : un solvant idéal pour la vie

Derrière son apparente simplicité, la molécule d'eau cache des propriétés physiques exceptionnelles, dont certaines continuent de stupéfier les scientifiques, et ce malgré des recherches très poussées en la matière. Composée d'un atome d'oxygène unis à deux atomes d'hydrogène (H2O), la molécule d'eau présente la particularité d'être polaire : l'atome d'oxygène central a en effet tendance à attirer vers lui les électrons impliqués dans la liaison entre l'oxygène et l'hydrogène (lorsque deux atomes se lient entre eux, ils apportent chacun un ou plusieurs électrons, qui n'appartiennent alors plus ni à l'un, ni à l'autre des deux protagonistes).

En tirant vers lui les électrons de la liaison O-H, l'atome d'oxygène acquière une charge négative, tandis que les deux atomes d'hydrogène deviennent positifs. La molécule d'eau est devenue polaire : comme un aimant, elle présente un pôle négatif et un pôle positif. Ainsi polarisé, l'eau va pouvoir réagir avec de nombreux composés : c'est cette polarité qui explique par exemple la grande facilité de l'eau à dissoudre des molécules ioniques (comme le sel de cuisine) ou des molécules polaires.

La molécule d'eau possède également la propriété de former des liaisons hydrogènes, qui résultent de l'union d'un atome d'hydrogène (appartenant à une molécule d'eau) avec un autre atome, comme l'oxygène ou l'azote. Si elles se brisent 10 fois plus facilement qu'une liaison chimique normale, les liaisons hydrogène jouent néanmoins un rôle considérable. Ainsi, l'eau doit une bonne partie de ses étonnantes propriétés physiques au fait que ses molécules soient liées les unes aux autres par une multitude de liaisons hydrogène. La molécule d'eau est également susceptible de former des liaisons hydrogène avec de nombreuses molécules présentant un intérêt biologique.

Intervenant directement dans d'innombrables réactions biochimiques, que ce soit des synthèses ou des destructions, capables de dissoudre puis de transporter de nombreux composés, l'eau est tellement indispensable à la vie que les biologistes ne peuvent pas se résoudre à la concevoir en son absence ...

De l'ammoniaque comme solvant ?

Pourtant, certains exobiologistes se sont interrogées sur le caractère universel du couple carbone/eau. Est-ce la seule combinaison possible pour former des êtres vivants, où la nature a-t-elle d'autres choix à sa disposition ?

Une des alternatives possibles serait de remplacer l'eau par de l'ammoniaque. Cette molécule, constituée d'un atome d'azote relié à trois atomes d'hydrogène (NH3), possède effectivement des propriétés physiques proches de celle de l'eau. Contrairement à cette dernière, qui est liquide entre 0° et 100°C à la pression atmosphérique, l'ammoniaque n'est cependant liquide qu'à très basse température (entre -78°C et -33°C). Les réactions chimiques pouvant se dérouler dans ce solvant sont donc beaucoup plus lentes que celle prenant place dans l'eau (la vitesse des réactions diminuant effectivement avec la température).

Comme la molécule d'eau, la molécule d'ammoniaque est détruite par des rayonnements ultraviolets. Mais là ou l'eau libère de l'oxygène puis de l'ozone (qui absorbe les UV, protégeant ainsi la surface d'une planète d'une trop forte irradiation), la molécule d'ammoniaque se dissocie en azote moléculaire, qui n'a aucune capacité d'absorption des UV. Sur une planète ou l'ammoniaque remplacerait l'eau, les êtres vivants ne pourraient donc pas être protégés des ultraviolets solaires par de l'ozone (à moins que celui-ci ne soit produit par un autre mécanisme). Cet inconvénient n'en est peut-être cependant pas un : lors de la formation du système solaire, l'ammoniaque s'est effectivement accumulé dans les régions les plus externes et les plus froides, là ou les radiations solaires sont beaucoup moins agressives ...

Dans sa série X-Files, Chris Carter a exploité l'hypothèse d'une vie dans l'ammoniac, dans ce qui est vraisemblablement l'un des épisodes les plus marquants de la première saison. Dans "projet arctique", les agents du FBI Fox Mulder et Dana Scully doivent effectivement lutter contre un ver emprisonné dans les glaces de l'Alaska, et qui ne peut vivre qu'en présence d'une grande quantité de sels d'ammonium. Ce dernier, remonté à la surface lors de forages effectués par des glaciologues, semble avoir été apporté sur Terre par un météore.

La revanche du silicium

En suivant un raisonnement similaire, les exobiologistes ont spéculé sur l'existence de formes de vie bâties non plus sur du carbone, mais sur un atome aux propriétés analogues, le silicium. Situé juste en dessous du carbone dans la classification périodique des éléments de Mendeleïev, le silicium est lui aussi tétravalent (c'est à dire qu'il peut former quatre liaisons avec d'autres atomes, tout comme le carbone). Malheureusement, ces liaisons sont beaucoup trop solides et nécessitent beaucoup trop d'énergie pour être rompues pour autoriser les innombrables réactions indispensables au vivant. De plus, l'étude des nuages interstellaires montre que les molécules architecturées autour du carbone sont bien plus nombreuses que les molécules basées sur le silicium. Pour une centaine de molécules carbonées, on trouve seulement quelques molécules silicatées. L'Univers ne semble donc pas s'être beaucoup amusé avec le silicium.

Pour l'instant, seul la science-fiction donne vie à des organismes dont la biologie diffère radicalement de celle des êtres terrestres. L'exemple le plus marquant est sans nul doute les entités de la quadrilogie Alien. Dotées de deux bras et de deux jambes, ces créatures au look insectoïde possèdent une biochimie très guerrière : leur sang est un puissant acide, et elles sont enfermées dans une véritable armure de silicium et de métal. Féroces et intelligentes, se reproduisant selon un cycle très réaliste, les Aliens semblent bien plus à leur place dans les immensités froides, sales et glacées de l'espace que l'homme. La saison 2 de la célèbre série X-Files (épisode "intra-terrestres") met aussi en scène un organisme basé sur le silicium, certes moins spectaculaire que les monstres d'Alien. Dans le cratère d'un volcan de la chaîne des Cascades, Mulder et Scully découvrent un champignon qui parasite le système respiratoire des humains. Les poumons des malheureuses victimes se remplissent de sable, ce qui n'a rien d'incohérent, étant donné qu'un organisme basé sur le silicium et utilisant de l'oxygène rejetterait du dioxyde de silicium (SiO2, c'est à dire de la silice) plutôt que du dioxyde de carbone (CO2) !

Si des êtres de silicium pourraient bien ne jamais exister ailleurs que dans l'imagination de l'homme, cet élément est peut-être pourtant bel et bien destiné à supplanter un jour le carbone ... sur Terre ! Cette hypothèse, aussi inquiétante que fascinante, a servi là aussi de prétexte à de nombreux films et romans de science-fiction, où des machines, créées de toutes pièces par l'homme, finissent par se retourner contre leur créateur. Ainsi, dans les deux Terminator de James Cameron, des robots terrifiants commandés par une intelligence artificielle, SkyNet, ravagent la Terre. Désespérés, les humains n'ont plus d'autres solutions que de remonter dans le temps pour tenter d'arrêter le système, avant que celui-ci ne commence à s'emballer pour échapper finalement à tout contrôle. Dans Matrix, une armée de robots asservit l'humanité en utilisant les corps humains comme de vulgaires piles bioélectriques, après que des humains, dans un ultime sursaut défensif, aient assombri le ciel pour couper les machines de leur seule source d'énergie, le soleil.

La réflexion la plus aboutie sur le sujet reste cependant le mythique Ghost in the Shell. Ce somptueux manga raconte l'histoire du major Motoko Kusanagi, femme athlétique au métabolisme contrôlée, au cerveau boosté et au corps bardé d'améliorations cybernétiques. Dans une scène mémorable, l'héroïne livre un combat contre un tank embusqué dans un muséum d'histoire naturelle à l'abandon, situé dans la vieille ville. En essayant d'atteindre leur cible, les balles du blindé mettent en pièce des fossiles de vertébrés, avant de laisser une myriade de cratères le long de l'arbre de l'évolution. Le symbole est on ne peut plus évident : l'aventure de l'homme est arrivée à son terme, et celui-ci doit désormais laisser la place à une nouvelle forme de vie, plus puissante et mieux adaptée aux défis d'un futur toujours plus complexe. Une vie née d'un autre océan, celui de l'information ...

Une autre vie ?

Un organisme non identifié (plante ? animal ?) profite des derniers rayons d'un soleil sur un monde extraterrestre. Quelles formes pourraient prendre la vie sur des planètes ou la gravité, la température, la composition du sol et de l'atmosphère seraient différentes de la notre ? Existe-il d'autres biochimies que celle du carbone et de l'eau dans l'Univers ? (Crédit photo : droits réservés).

L'affiche du film Alien

Dans l'espace, personne ne vous entend hurler ! Le film Alien (et ses suites) met probablement en scène l'une des entités extraterrestres les plus effrayantes jamais imaginé. Des créatures de cauchemar, protégées par un exosquelette fait de silicium et de métal, et dont le sang est un puissant acide, capable de corroder les matériaux les plus résistants (Crédit photo : droits réservés).

Un ver vivant dans l'ammoniac (X-Files)

Dans l'épisode n°8 (projet arctique) de la première saison d'X-files, Fox Mulder et Dana Scully sont confrontés à une forme de vie extraterrestre basée sur l'ammoniac. En prélevant des carottes de glace à Ice Cap en Alaska, une équipe de scientifique ramène en surface des petits vers, qui auront tôt fait de causer des ravages. D'après les explications données dans l'épisode, ces vers auraient absolument besoin d'ammoniac pour survivre (l'une des scènes montre Scully en train d'immerger un ver dans du carbonate d'ammonium). Ils auraient été apportés par l'impact d'un météore, et survivraient sous plusieurs milliers de mètres de glace, depuis au moins 200 000 ans (crédit photo : Twentieth Century Fox Film Corporation).

Les spores d'un champignon constitué de molécules de silicium (X-files)

Dans l'épisode "intra-terrestres" de la saison 2 de X-files (très similaire dans sa construction à l'épisode "projet arctique" de la saison 1) Fox Mulder et Dana Scully sont confrontés à une vie basée sur le silicium (crédit photo : Twentieth Century Fox Film Corporation).

Une formidable machine de guerre

Un terminator, un monstre de métal dont le seul objectif est d'exterminer l'humanité. Les êtres de chair que nous sommes céderont-ils un jour la place à des êtres de métal, pour le meilleur ou pour le pire ? (Crédit photo : Sony Pictures).

Deux images tirees de Ghost in the Shell

Deux images de l'une des plus belles scènes du film d'animation Ghost in the Shell. Quelques minutes avant la naissance d'une intelligence artificielle, qui supplantera l'homme dans la conquête de la planète et de l'Univers, un char d'assaut ressemblant à un gros insecte mécanique crible de balles l'arbre de l'évolution dans un musée en ruine (Crédit photo : Kodansha/Bandai Visual/Manga Entertainment).

 

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