A la rencontre du physicien juif orthodoxe qui repense les origines de la vie
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A la rencontre du physicien juif orthodoxe qui repense les origines de la vie

Jeremy England, 33 ans, est assez audacieux pour s'attaquer à la plus grande question de la science : l'origine de la vie

Simona Weinglass est journaliste d'investigation au Times of Israël

Jeremy England pense que la vie est inévitable dans certaines conditions (Photo: Autorisation)
Jeremy England pense que la vie est inévitable dans certaines conditions (Photo: Autorisation)

Qu’est-ce que la vie et comment a-t-elle commencé ?

Il s’agit de l’une des plus grandes questions de tous les temps en science, pour ne pas mentionner celle de la religion. Donc, il faut beaucoup de courage pour un maître de conférences de 33 ans au MIT pour entrer dans le débat avec une réponse novatrice, qui, selon lui, n’écarte pas nécessairement la foi religieuse.

Bien que sa théorie est loin d’être prouvée, Jeremy England, qui se trouve être également un Juif orthodoxe, fait des vagues avec une hypothèse audacieuse pour expliquer comment des molécules aléatoires se heurtant les unes aux autres ont pu se transformer en précurseur de la vie.

Selon England, dans de bonnes conditions, un groupe aléatoire de molécules s’auto-organise d’une manière qui leur permet d’utiliser plus efficacement l’énergie dans leur environnement.

Au fil du temps, le système pourrait améliorer sa capacité à absorber l’énergie, se rapprochant de plus en plus à la vie. Il ne s’agit pas d’un processus arbitraire, mais d’une distorsion inhérente du monde physique, pour former de tels systèmes auto-organisés.

« Si nous commençons avec quelque chose qui n’est pas vivant », a expliqué England au Times of Israel, « et nous introduisons une source d’énergie dans son environnement, il pourrait y avoir une certaine tendance au sein du système pour développer une capacité visant à absorber cette énergie. » Au fil du temps, dit-il, « il peut manifester des comportements étonnamment vivants. »

Pour le moment, ce n’est qu’une théorie, mais England et son équipe mettent au point des moyens de la tester en simulation qui les aideront à concevoir de bonnes expériences dans le futur.

« Nous avons fait des progrès, mais nous avons un long chemin à parcourir », a reconnu England.

Qu’est-ce que la vie ?

Qu’est ce que la vie, et comment est-elle différente des choses qui ne sont pas vivants ?

La plupart d’entre nous ont une définition de la vie, selon England, une idée de ce qui est ou non vivant, même si nous ne pouvons pas définir la vie avec précision.

« Les arbres sont vivants, les poissons sont vivants, les nuages ​​ne le sont pas et les pierres non plus, » dit-il.

Une des caractéristiques des choses que nous qualifions de vivantes ont en commun est qu’elles sont « bien adaptées pour absorber l’énergie de leur environnement, puis pour relâcher cette énergie sous forme de chaleur. Voilà quelque chose que les êtres vivants font et ils le font de façons qui sont beaucoup plus habiles que les choses inanimées ».

Par exemple, les plantes sont structurées de telle manière qu’elles peuvent facilement absorber l’énergie du rayonnement solaire. Les singes sont doués pour trouver des bananes et les manger.

England affirme que si vous prenez un système contenant une grande diversité de molécules, puis y ajoutez une source d’énergie externe, les molécules vont commencer à se ranger dans une forme qui résonne avec leur environnement.

Comment cela se fait ?

La fameuse vidéo de l’effondrement du pont du détroit de Tacoma, et la façon dont un verre se casse quand un chanteur d’opéra atteint un certain ton, sont deux exemples de ce phénomène physique de résonance, où la forme de l’objet ou du récipient aura une incidence sur le ton avec lequel il veut vibrer.

« Si les particules sont dans la bonne forme, elle se déplacent et s’agitent beaucoup avec leur environnement. Si elles sont dans la mauvaise forme , elle ne pas remueront pas tellement. »

N’importe quel système donné, explique England, fluctue constamment un peu et en changeant sa forme, même si cela se produit très lentement – comme par exemple l’eau qui use une roche ou le mouvement d’un glacier.

« Un système est capable de changements dans sa forme, mais souvent, le fait assez lentement pour que vous n’en gardiez pas une trace. Il va faire de multiples et différents mouvements aléatoires, mais si je suis là à le piquer ou à lui chanter ou lui souffler dessus, le système fait un petit saut puis un autre petit saut aléatoire puis un autre, et cela se passe au niveau moléculaire ».

England dit qu’il y a une opinion sur la manière dont ces sauts se produisent.

« Les sauts que vous êtes moins susceptibles de défaire sont ceux que vous faites quand vous êtes poussés durement par l’environnement. Les changements les plus durables dans la forme se produisent lorsque le système est configuré pour être optimal à être poussé par l’environnement ».

Pourquoi est-ce important ?

Edward J. Larson, un historien et le lauréat du prix Pulitzer de la science, a déclaré au Times of Israel que si England arrivait à démontrer sa théorie, « son nom restera dans les mémoires, il pourrait être le prochain Darwin ».

Mais cela est un grand si.

La deuxième loi de la thermodynamique stipule que les systèmes évoluent en direction du désordre ou l’entropie croissante, note Larson.

« L’énergie ne doit pas s’auto-organiser ; elle devrait aller dans l’autre sens. La grande percée de Darwin était que la sélection naturelle permet des situations qui permettront l’augmentation de l’organisation et qui ne va pas vraiment à l’encontre de la loi de la thermodynamique parce que vous avez déjà la vie. Ce que Darwin n’a jamais réussi à faire , et n’a jamais essayé de faire, était d’expliquer comment la vie a commencé. Une fois que la vie a commencé, Darwin avait une théorie sur la façon dont vous pourriez former de nouvelles espèces, mais Darwin n’a rien fait du tout sur l’origine de la vie ».

Des poissons tropicaux et des tortues dans la mer Rouge (Crédit :  Shutterstock)
Des poissons tropicaux et des tortues dans la mer Rouge (Crédit : Shutterstock)

Pendant plus d’un siècle, les scientifiques ont essayé de trouver des hypothèses pour expliquer comment la vie pourrait émerger de molécules aléatoires. Certains disent que c’est arrivé lorsque la foudre est passée à travers des molécules organiques, tandis que d’autres affirment que les formes de vie ont été amenées sur terre par des comètes, « mais rien n’a été prouvé ou encore établi ».

Larson décrit la théorie d’England selon laquelle les molécules peuvent s’organiser elles-mêmes selon les principes de la résonance comme étant « intelligente », et dit que s’il pouvait la prouver, ce serait « une découverte extraordinaire » qu’il attendrait de voir publiée dans les pages des principales revues et renommées dans le domaine comme Nature ou Science.

« Ces publications ont de l’autorité. Les gens attendent de voir les choses qui sont publiées dedans ».

England dit qu’il y a en fait un article théorique, revu par ses pairs, qui devrait être publié dans Nature Nanotechnology, le mois prochain, ainsi qu’un autre article qui est encore examiné par ses pairs, et une étude sur la simulation pour laquelle son équipe est en train de terminer actuellement le manuscrit et qu’il soumettra prochainement.

Les implications de la théorie pour la foi

Selon Larson, une théorie sur la façon dont les molécules s’auto-organisent pour donner la vie serait beaucoup plus attrayante pour les athées que pour les croyants.

« Un des problèmes que les athées ont encore est : ‘OK, d’où vient la vie ?’. Si vous prenez [la théorie de] Darwin, complétée par le travail de synthèse néo-darwinien et plus récemment la théorie des flux des gènes du buisson de la vie, vous pouvez dire, OK, nous n’avons pas nécessairement besoin que Dieu soit à l’origine des espèces. Mais les gens religieux pourront toujours dire que Dieu a créé la vie elle-même et les lois de l’univers ».

Ed Larson (Crédit : CC BY-SA fourandsixty, Wikipedia)
Ed Larson (Crédit : CC BY-SA fourandsixty, Wikipedia)

Larson dit que si l’hypothèse d’England est prouvée, cela pourrait faire reculer davantage la religion.

Mais England affirme que sa théorie est agnostique sur les questions religieuses telles que ‘est-ce que la vie a un sens ou un but’.

« Nous savons ce que signifie faire absorber de l’énergie d’un conducteur externe », explique England. « Mais je n’ai pas un modèle de ce qu’est ce conducteur externe et je ne sais pas si ce conducteur externe est également aléatoire. La physique ne peut pas nous dire si nous sommes ici pour une raison ou pas, ou si les choses sont ainsi choisies et influencées ou si c’est tout un hasard ».

La physique ne peut pas faire l’affirmation opposée non plus que l’univers est arbitraire, a ajouté England. Fait intéressant : England est lui-même un Juif orthodoxe.

Un retour aux sources

England a révélé que sa mère est née en Pologne en 1947 de survivants de l’Holocauste. Son père était un luthérien non-pratiquant. Élevé dans une famille juive, juste de nom, dans le New Hampshire, England n’a pas eu beaucoup d’intérêt pour le judaïsme jusqu’à ce qu’il aille à l’université d’Oxford pour ses études supérieures.

Image de l'université d'Oxford (Crédit : Shutterstock)
Image de l’université d’Oxford (Crédit : Shutterstock)

« Quand j’étais étudiant à Harvard, il y avait des professeurs comme Ruth Wisse et Alan Dershowitz qui faisait payer un prix aux gens quand ils diffamaient les Juifs et Israël sur le campus. Mais à Oxford c’était une douche froide en comparaison. Beaucoup de gens avaient des choses méchantes et hostiles à dire sur Israël. Cela m’a donné envie de comprendre comment je me sentais ».

England a décidé de se rendre en Israël pour lui-même. Il a décrit l’expérience comme une « puissamment fascinante une fois de retour à la maison ».

Il a étudié l’hébreu, le judaïsme et la Torah, et s’est bientôt retrouvé en train de devenir plus attentif religieusement. Dans le même temps, il ne voulait pas abandonner la science.

« J’en n’étais pas au point de rejeter la science comme un moyen de comprendre certaines choses sur le monde qui sont vraies, mais j’allais aussi prendre très au sérieux la tradition juive ».

Comment les contradictions rendent plus intelligentes

England a expliqué que c’était cet état d’esprit qui a finalement fait de lui un meilleur scientifique.

« Quand vous rencontrez une contradiction ou quelque chose qui vous semble vraiment difficile et vous êtes obligé de travailler très dur pour le résoudre, sans tout simplement ignorer ou rejeter un côté de la contradiction, cela est très productif ».

Selon England, nous pouvons utiliser différentes langues pour parler des mêmes choses et chaque langue a un but différent.

« Si nous voyons le monde comme un monde où les Juifs vont agir d’une certaine manière et observer les mitsvot, ce monde ne devrait pas être décrit en termes d’électrons et de protons et d’ADN. Il devrait être décrit avec des termes comme la lumière et l’obscurité, la terre et la mer, les hommes et les femmes, les poissons, les oiseaux et les plantes. Ce sont les catégories de base sur lesquelles tout le reste est construit. Vous devez parler du monde d’une certaine manière lorsque vous résumez une nation à des certaines actions partagées dans leur comportement ».

D’autre part, « Je ne veux certainement pas être mal compris et faire dire que mes idées scientifiques proviennent de la Torah, que la Torah est en quelque sorte une mine d’informations scientifiques et devrait être exploitée en tant que telle. Ce serait une façon stupide de lire la Torah, et ferait de moi un très mauvais scientifique ».

Pourquoi nous confondons les modèles scientifiques pour la réalité

Toute théorie scientifique, explique England, est simplement un modèle qui vous permet de décrire ou de prédire un sous-ensemble de la réalité observable.

Beaucoup de gens deviennent tellement impressionnés par le modèle qu’ils l’utilisent pour tout expliquer. Par exemple, le darwinisme ne signifie pas qu’il n’y a pas de telles choses comme l’amour ou l’altruisme, et que notre seul but dans la vie est l’optimisation de la conformité.

Charles Darwin (Crédit :  Shutterstock)
Charles Darwin (Crédit : Shutterstock)

« Je pense que je comparerais cela à quelqu’un qui prend une photographie en noir et blanc d’un arc-en-ciel et affirme qu’il n’y a pas une telle chose que la couleur. Ou ils disent, regarde tout ce que j’ai trouvé de cet arc en ciel. J’ai sa forme, il y a des parties de celui-ci qui sont plus sombres et plus claires, je peux vous montrer comment il est positionné par rapport au soleil et les nuages, mais il y a quelque chose qui manque à la plénitude de notre propre expérience et cela est évident ».

England dit qu’il comprend la tentation de la totalisation des théories.

« C’est très tentant de vouloir que le monde soit totalement compréhensible. Nous avons un désir de voir la perfection esthétique complète et une peur existentielle de l’inconnu ou de l’imprévisible ».

En fait, England a souligné que ce point est brillamment illustré dans le Tanakh (la Bible hébraïque).

« Quand il dit que Dieu dit que la lumière soit, le fait est que la lumière à travers laquelle nous voyons le monde vient de la façon dont nous en parlons. Et nous avons des choix à faire sur la façon de parler du monde. Un deuxième point connexe est que quand vous regardez la Tour de Babel, Dieu ne veut pas que nous ne parlions du monde d’une seule façon ».

« Vous commencez avec une tour et une seule langue, et en fin de compte, cela ne reste pas comme cela et c’est parce que Dieu ne veut pas que ce soit de cette façon. Du point de vue du Tanakh, c’est une sorte de fatalité de la physique sociale que lorsque vous commencez avec une seule langue vous vous retrouvez avec de nombreuses langues, et la raison est parce que le monde est trop compliqué pour en capturer un seul. Et il y a quelque chose qui manque dans votre compte-rendu une fois que vous limitez votre description de cette façon ».

Il y a une leçon claire dans cette histoire biblique qui est applicable à la physique, a-t-il ajouté.

« Réaliser qu’il y a de nombreuses langues pour décrire le monde nous aide à mieux faire en science, en nous aidant à garder nos hypothèses de modélisation claires. Les êtres vivants sont intéressants de leur propre droit et totalement indépendants de la physique mais si vous voulez vous pouvez également poser des questions sur les propriétés physiques des êtres vivants et s’il y a quelque chose de distinctif à leur sujet qui provient de ce type de lois physiques auxquelles nous supposons qu’ils obéissent. Ce point de vue physique sur le monde biologique a été l’inspiration pour la nouvelle recherche que nous menons ».

L’historien de la science, Larson, affirme que les idées d’England sont ambitieuses mais avertit que nous ne devrions tout de même pas trop nous avancer.

« La science fonctionne de façon réservée », a-t-il décrit. « On ne rejette pas des idées qui n’ont pas encore été prouvées. Jusqu’à ce que quelque chose soit publié dans une revue d’experts, ce n’est pas de la science. Mais personnellement, j’espère, qu’il le prouvera. Je serais ravi de voir une réponse à cette question ».

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