Comment la vie est apparue sur Terre ?

L’histoire se passe sur la Terre. L'eau recouvre la majorité de la planète, le fond des océans est tapissé d’argile, dans les abysses, on frôle les 70 degrés, tandis qu'à la surface, la température oscille entre 45° et 85°. Une fournaise due en grande partie à l'absence de couche d'ozone et à la présence en quantité très élevée de gaz à effet de serre. On aurait beau chercher des micro-organismes, des végétaux, des êtres humains, d’autres animaux, on ne trouverait rien. Pas un insecte ne vole, pas un oiseau ne chante. Le décor semble sorti d'un mauvais scénario de fin du monde, pourtant l'histoire est tout autre : nous sommes sur la Terre primitive, il y a 4,4 milliards d’années, lorsqu'elle n’était composée que de matière organique inanimée.

S'il existe une forme de consensus quant au moment où la vie est apparue sur notre planète – il y a environ 3,8 milliards d'années – les conditions de son apparition font l’objet de nombreux débats au sein de la communauté scientifique. Quelles conditions ont permis à la matière organique présente sur la Terre primitive de se transformer en un système vivant ? Quel est l’impact des variations environnementales sur l’évolution de la vie humaine sur Terre ? La planète bleue est-elle notre seul logis ?

L’Institut Origines

Élucider la grande énigme de nos débuts, c’est la mission complexe de l’Institut Origines, créé en 2021 par Aix-Marseille Université (AMU), dirigé par Magali Deleuil, professeure et astrophysicienne spécialiste des exoplanètes. Astrobiologistes, astrophysiciens, chimistes, philosophes, 200 chercheurs collaborent sans relâche pour comprendre ce qui a fait qu’un jour, la vie a émergé sur Terre. « En philosophie, la question théorique  “d’où venons-nous” ? est étroitement liée à celle pratique de “comment diriger nos vies ?”. C’est ce qui se cache derrière le terme grec « sofia », la sagesse : être sage, c’est avoir la connaissance qui permet de guider sa vie, individuellement et collectivement. Pour moi, la raison pour laquelle on s'interroge sur nos origines, c’est pour savoir comment vivre », nous confie Julien Bernard, maître de conférences en philosophie des sciences et métaphysique, au Centre Gilles Gaston Granger, l'un des vingt laboratoires de recherche associés à l’Institut Origines. Connaître d’où l’on vient pour décider quels êtres humains nous avons envie de devenir ? Acquérir un savoir pour décider d'agir, en conscience, ici réside peut-être l'un des rôles fondamentaux de la science dans notre société. Pour Pascal Taranto, philosophe, professeur à l'AMU, directeur du Centre Gilles Gaston Granger : « On se pose la question de nos origines pour contourner l’impossible définition de la vie. Nous avons une perception intuitive de ce qui est vivant, mais dès qu'il s'agit de définir la vie, cela devient très compliqué car ce n'est pas un objet mais un processus inscrit dans un développement temporel. » Avec une origine donc.

Remonter le temps pour étudier les phénomènes biologiques, chimiques, physiques les plus élémentaires qui éclaireraient les premières étapes du vivant, c'est l'attitude archéologique adoptée par les chercheurs de l'Institut Origines.

Et soudain, la vie

« Si on dit aux gens qu'ils sont comme des cailloux, ça risque de ne pas plaire à tout le monde ». Il a prononcé cette phrase sur un ton espiègle, un brin provocateur. Quand ces propos viennent d’un chercheur médaillé de bronze du CNRS en 2026 pour ses découvertes sur l’origine de la vie sur Terre, forcément ça intrigue. Biologiste au laboratoire de Bioénergétique et Ingénierie des Protéines (BIP) de l’AMU, Simon Duval travaille sur un nouveau scénario possible de l’apparition de la vie : la première cellule pourrait avoir été formée à partir des minéraux présents dans les cheminées hydrothermales qui dessinent le fond des océans. « Les humains sont faits principalement de métaux, or dans ces cheminées hydrothermales, il y a des minéraux, comme l’argile verte, qui sont remplis de métaux », nous explique le biologiste avant de poursuivre : « Ces minéraux utilisent un mécanisme identique à celui utilisé par les organismes vivants pour leur production d’énergie, ce qui nous laisse penser que les réactions chimiques réalisées par les métaux dans notre organisme auraient été faites originellement par les métaux qui se trouvaient dans ces cheminées hydrothermales ». De l’argile qui partage des propriétés avec les êtres humains... « Je ne pense pas qu'il existe une séparation nette entre le vivant et le non vivant. Beaucoup de paramètres considérés comme essentiels au vivant peuvent être faits de manière abiotique. On a tendance à sacraliser le vivant, le considérer au-dessus de tout le reste, je ne suis pas sûr que ça soit le cas », nous partage Simon Duval.

La prochaine étape ? Reproduire au fond des océans la membrane qui entoure chaque cellule et qui est nécessaire à la formation de la vie. Si les cheminées hydrothermales pourraient être l’un des environnements essentiels à l’apparition du vivant, elles ne seraient pas les seules. D’autres « cailloux » retiennent l’attention d’une équipe d’astrophysiciens de l’Institut Origines : les météorites.

Un système vivant, unique en son genre

Grégoire Danger dirige l'équipe Astro du laboratoire de Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires (PIIM) à l’AMU. Ce chimiste étudie lui aussi les conditions d’émergence de la vie sur la Terre. Son sujet de prédilection ? L’apport de matière extraterrestre. Plus précisément les météorites, ces fragments de comètes ou d'astéroïdes qui ont atterri sur la surface de notre planète. « Les recherches révèlent que certaines météorites ont des dizaines de molécules organiques similaires à celles qui constituent nos cellules, et des millions d'autres qui diffèrent » nous explique Grégoire Danger. Avec son équipe, le chercheur teste la manière dont cette diversité moléculaire évolue en fonction des conditions environnementales : température de l’eau, degré d’acidité, présence de minéraux...

Le graal pour ce chimiste ? Déterminer les conditions qui permettraient aux molécules de s'auto-organiser pour former un système vivant : une vie terrestre ou extraterrestre. Pour Grégoire Danger, l'émergence de la vie terrestre relève d’une série de contingences qui serait propre à la formation de notre système solaire et à l’histoire de la Terre. « Il me semble difficile d’avoir, ailleurs dans l’univers, une évolution équivalente à la Terre qui aurait mené au système vivant actuel. Dans ces environnements extraterrestres, il pourrait y avoir des formes de vie qui seraient, selon moi, différentes de celles observables actuellement sur notre Terre ».

D'autres planètes habitables ?

« Ne vous attendez pas à voir des moutons gambader dans une prairie, ni même un nuage ou un océan ! », lance Magali Deleuil en souriant. La directrice de l'Institut Origines, professeur d'astrophysique à l'AMU est experte dans la détection des exoplanètes, ces astres qui tournent autour d’autres étoiles que notre soleil. « Quand on fait une image de planètes qui se situent hors du système solaire, on obtient dans le meilleur des cas, un point lumineux », précise Magali Deleuil. Dans ses yeux, on perçoit ceux de la petite fille qui a « toujours aimé regarder le ciel ».

Depuis, l'astrophysicienne a participé à plusieurs missions spatiales. La prochaine, Plato, dont le lancement est prévu en mars 2027, a pour objectif de détecter des planètes analogues à la Terre. Comprenez : des planètes sur lesquelles le vivant sur Terre pourrait habiter. Pour identifier des candidates potentielles, Magali Deleuil et son équipe cherchent à déterminer la propriété de ces exoplanètes : densité, composition, atmosphère : l'air est-il chargé en oxygène, en carbone ? « Sachant qu'à chaque fois, pour définir les caractéristiques de la planète, nous prenons pour référentiel le modèle terrestre ou celui du système solaire ». A ce jour, les scientifiques n'ont pas détecté de système solaire analogue au nôtre qui possèderait une planète habitable pour l’être humain, ni de trace de vie. Ce qui ne veut pas dire que nous sommes les seules formes de vie dans l’univers. « Mars a des structures géologiques qui pourraient faire penser à d’anciens deltas de fleuve, donc à la présence d’eau sur la planète par le passé, mais ce n’est pas une preuve de vie. C'est un indice chimique, et en lui-même, il est insuffisant pour définir le vivant ». Autre lieu qui intéresse les scientifiques : Encelade. Alexis Bouquet, astrobiologiste, chercheur au CNRS : « Cette lune glacée de Saturne possède un environnement potentiellement habitable dans le sens où certaines espèces extrêmophiles – ces organismes qui résistent à des conditions extrêmes – que nous connaissons sur Terre, pourraient peut-être y survivre, mais nous, êtres humains, même pas en rêve ! »

Et pour cause, dépourvue d'atmosphère, Encelade est composée d'un océan recouvert par une banquise. Un astre qui serait plutôt le logis d'autres formes de vie que les formes de vie terrestres actuelles, car nous ne sommes pas adaptés pour survivre à des conditions environnementales extrêmes.

Changement climatique : la vie dans un environnement terrestre extrême

Si les conditions terrestres ont permis l'émergence de la vie sur notre planète, le dérèglement climatique change profondément la donne. « Par le passé, il y a eu des cycles qui ont rythmé les formes de vie sur Terre, marqués par des périodes de glaciation, de fortes chaleurs, mais l’évolution que nous vivons, l'accélération du changement climatique, se distingue en ce qu'elle est anthropique – nous en sommes la cause – et elle est beaucoup plus rapide que ce qu’il y a eu par le passé », explique Magali Deleuil. « Si nous modifions drastiquement et brutalement les conditions de notre environnement, la vie ne disparaîtra pas de la surface de la Terre, mais rien ne prouve que nous, êtres humains, parviendrons à nous adapter parce que nous restons fragiles et dépendants des autres organismes vivants qui nous entourent ». Ce que les scientifiques appellent “un système” : tout est connecté... mais heureusement, tout n'est pas perdu ! Pour Grégoire Danger, si l’être humain est l'une des seules espèces capables de modifier l’environnement de la Terre au niveau global – avec à ce jour, il faut le dire, un impact désastreux – « nous sommes aussi les seuls à avoir la capacité intellectuelle de regarder notre responsabilité en face et décider collectivement de changer de trajectoire pour préserver l’écosystème et la vie de l’espèce humaine sur Terre ». La fin du scénario est loin d’être écrite, à nous de choisir le sens que nous avons envie de donner à notre histoire.