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Pourquoi la vie est physique, pas chimie
Dans l'histoire des sciences, il existe de nombreux exemples de simples changements de perspective qui conduisent à une compréhension profonde de la nature du cosmos. L'invention du télescope en est peut-être un exemple. Une autre est la réalisation que l'énergie chimique, l'énergie thermodynamique, l'énergie cinétique et autres sont toutes des manifestations de la même substance. Vous pouvez certainement fournir vos propres instances préférées ici.
L'un des exemples les plus importants de la science du 20e siècle est que la biologie est le résultat de l'évolution, et non l'inverse. Ainsi, si l'on pense, l'évolution est un processus, un algorithme même ; bien qu'un avec une puissance inimaginable. Exploitez l'évolution et vous ne pourrez pas réaliser grand-chose.
Ces dernières années, les informaticiens ont commencé à exploiter le pouvoir incroyable de l'évolution. Une chose qu'ils ont vécue maintes et maintes fois est le progrès aveugle de l'évolution. Mettez un algorithme génétique au travail et il explorera le paysage évolutif, à la recherche de minima locaux. Lorsqu'il en trouve un, on ne sait pas s'il s'agit de la meilleure solution possible ou s'il se trouve à une distance touchante d'un abîme évolutif qui représente une solution d'un ordre de grandeur entièrement différent.
Cela laisse entrevoir la possibilité que la vie telle qu'elle a évolué sur Terre ne soit qu'un minima local dans un vaste paysage de possibilités évolutives. Si tel est le cas, les biologistes étudient une fraction pitoyablement petite de quelque chose de plus gros. Beaucoup plus grand.
Aujourd'hui, nous obtenons un aperçu important de cet état des choses grâce à un article fascinant de Nigel Goldenfeld et Carl Woese à l'Université de l'Illinois. Goldenfeld est physicien de formation tandis que Woese, également physicien, est l'une des grandes figures révolutionnaires de la biologie. Dans les années 1970, il a défini un nouveau royaume de la vie, les Archae, et a développé une théorie de l'origine de la vie appelée l'hypothèse du monde de l'ARN, qui a acquis une grande renommée ou notoriété selon votre point de vue.
Ensemble, ils suggèrent que les biologistes doivent penser leur domaine d'une manière radicalement nouvelle : comme une branche de la physique de la matière condensée. Leur conjecture de base est que la vie est un phénomène émergent qui se produit dans des systèmes très déséquilibrés. Si vous acceptez cette prémisse, alors deux questions se posent immédiatement : quelles lois décrivent de tels systèmes et comment y parvenir.
Goldenfeld et Woese disent que la façon de penser fermée des biologistes sur ce sujet est incarnée par la phrase : toute vie est chimie. Rien ne pourrait être plus éloigné de la vérité, disent-ils.
Ils ont une analogie intéressante pour appuyer leur argumentation : l'exemple de la supraconductivité. Il serait facile d'examiner la supraconductivité et d'imaginer qu'elle peut être entièrement expliquée par les propriétés des électrons lors de leur transfert vers et hors des orbitales atomiques externes. Vous pourriez aller plus loin et dire que la supraconductivité est constituée d'atomes et de chimie.
Et pourtant, la véritable explication est bien plus intéressante et profonde. Il s'avère que bon nombre des problèmes de la supraconductivité sont expliqués par une théorie qui décrit la relation entre les champs électromagnétiques et l'ordre à longue distance. Lorsque la symétrie de cette relation s'effondre, le résultat est la supraconductivité.
Et cela ne se produit pas uniquement dans les matériaux sur Terre. Ce genre de brisure de symétrie apparaît dans d'autres endroits exotiques tels que les noyaux des étoiles de quarks. La supraconductivité est un phénomène émergent et a peu à voir avec le comportement des atomes. Un chimiste serait sidéré.
Selon Goldenfeld et Woese, la vie est comme la supraconductivité. C'est un phénomène émergent et nous devons comprendre les lois fondamentales de la physique qui régissent son comportement. Par conséquent, seule une discipline proche de la physique peut révéler de telles lois et la biologie telle qu'elle est pratiquée aujourd'hui n'entre pas dans cette catégorie.
C'est une idée courageuse et provocatrice qui ne surprendra peut-être pas complètement la dernière génération de biophysiciens. Pour les autres, ce devrait être un appel aux armes.
Nous suivrons les résultats avec intérêt.
Réf : arxiv.org/abs/1011.4125 : La vie est physique : l'évolution comme phénomène collectif loin de l'équilibre