La théorie unique qui pourrait expliquer l'émergence, l'organisation et l'origine de la vie

L'une des questions les plus déroutantes sur l'origine de la vie est de savoir comment le riche paysage chimique qui rend la vie possible a vu le jour.

Ce paysage aurait été constitué entre autres d'acides aminés, de protéines et de molécules d'ARN complexes. De plus, ces molécules doivent avoir fait partie d'un riche réseau de réactions chimiques interdépendantes qui les ont générées de manière fiable.

De toute évidence, tout cela a dû se produire avant que la vie elle-même n'émerge. Mais comment?

Une idée est que des groupes de molécules peuvent former des ensembles autocatalytiques. Ce sont des usines chimiques autonomes, dans lesquelles le produit d'une réaction est la matière première ou le catalyseur d'une autre. Le résultat est un cycle vertueux et autonome de création chimique.

Aujourd'hui, Stuart Kauffman de l'Université du Vermont à Burlington et quelques amis examinent les propriétés mathématiques plus larges des ensembles autocatalytiques. En examinant ce tableau d'ensemble, ils arrivent à une conclusion étonnante qui pourrait avoir des conséquences remarquables pour notre compréhension de la complexité, de l'évolution et du phénomène d'émergence.

Ils commencent par dériver certaines propriétés mathématiques générales des ensembles autocatalytiques, montrant qu'un tel ensemble peut être composé de nombreux sous-ensembles autocatalytiques de différents types, dont certains peuvent se chevaucher.

En d'autres termes, les ensembles autocatalytiques peuvent avoir une structure riche et complexe qui leur est propre.

Ils montrent ensuite comment l'évolution peut fonctionner sur un seul ensemble autocatalytique, produisant de nouveaux sous-ensembles en son sein qui dépendent les uns des autres. Ce processus crée un environnement dans lequel les nouveaux sous-ensembles peuvent évoluer.

En d'autres termes, des structures auto-entretenues et fonctionnellement fermées peuvent apparaître à un niveau supérieur (un ensemble autocatalytique d'ensembles autocatalytiques), c'est-à-dire une véritable émergence, disent-ils.

C'est une vision intéressante de l'émergence et cela semble certainement une approche sensée du problème de l'origine de la vie. Il n'est pas difficile d'imaginer des groupes de molécules fonctionnant ainsi ensemble. Et en effet, les biochimistes ont récemment découvert des ensembles autocatalytiques simples qui se comportent exactement de cette manière.

Mais ce qui rend l'approche si puissante, c'est que les mathématiques ne dépendent pas de la nature de la chimie - elles sont indépendantes du substrat. Ainsi, les éléments constitutifs d'un ensemble autocatalytique n'ont pas besoin du tout d'être des molécules, mais des unités pouvant manipuler d'autres unités de la manière requise.

Ces unités peuvent être des entités complexes en elles-mêmes. Il n'est peut-être pas exagéré de penser, par exemple, à la collection d'espèces bactériennes dans votre intestin (plusieurs centaines) comme un grand ensemble autocatalytique, disent Kauffman and co.

Et ils vont encore plus loin. Ils soulignent que l'économie est essentiellement le processus de transformation des matières premières en produits tels que des marteaux et des bêches qui eux-mêmes facilitent la transformation ultérieure des matières premières, etc. Peut-être pouvons-nous également considérer l'économie comme un ensemble autocatalytique (émergent), présentant une sorte de fermeture fonctionnelle, spéculent-ils.

Se pourrait-il que la même idée – la théorie générale des ensembles autocatalytiques – puisse aider à expliquer l'origine de la vie, la nature de l'émergence et fournir une base mathématique pour l'organisation en économie ?

Comme Kauffman et ses amis le disent avec un petit euphémisme : nous pensons que ces idées méritent d'être poursuivies et développées davantage.

Nous serons ravis de suivre les travaux au fur et à mesure de leur avancement.

Réf : arxiv.org/abs/1205.0584 : La structure des ensembles autocatalytiques : évolutivité, activation et émergence

cacher