Qu'est-ce que la vie?

theindividual

June 7, 2021

Le physicien Erwin Schrödinger dans son livre "What is Life?" paru en 1944 s'est posé la question "Qu'est-ce que la vie?" et a fait remarqué que l'incapacité manifeste de la physique et de la chimie actuelles à expliquer pareils événements ne permet absolument pas de douter qu'ils soient un jour expliqués par lesdites sciences. Mais, en effet, est-ce que les événements qui se produisent dans l'espace et dans le temps dans les limites spatiales d'un organisme vivant peuvent-ils être expliqués à l'aide de la physique et de la chimie comme Schrodinger l'a si sincèrement posé? Comment les lois fondamentales de la physique et de la chimie convergent-elles pour produire des systèmes biologiques d'une complexité apparemment ordonnée?

La notion d’ordre du désordre n’est pas étrangère à la mécanique statistique, où la configuration du système, qu’elle soit ordonnée ou désordonnée, est fonction du mouvement thermique. Un grand nombre de molécules sont moyennées pour générer une précision macroscopique avec des propriétés thermodynamiques bien définies. Par exemple, les constituants individuels du système possèdent certaines propriétés physiques (c-à-d la vitesse et la quantité de mouvement) et convergent collectivement pour produire une macro-structure de comportements (c-à-d la densité, la pression et la température) compatibles avec le comportement statistique de chaque particule constituante. Un certain nombre d’arrangements différents sont possibles, chacun d’eux est impossible à mesurer précisément dans un cadre expérimental, mais qui produisent des quantités mesurables moyennes.

Selon Schrödinger, cependant, ce n’est pas ainsi que fonctionnent les systèmes biologiques. Les lois de la physique qui façonnent les solides et les gaz en structures complexes ne sont pas les mêmes lois de la nature qui façonnent les systèmes biologiques. L’ordre des systèmes biologiques semble être une propriété inhérente plutôt qu'une manifestation statistique provenant du désordre des atoms. C’est une fonction des lois qui génèrent un ordre macroscopique provenant d'un ordre préexistant, ce qui en premier lieu dérive du chaos. Schrödinger a calculé que le nombre d’atomes qui seraient présents dans les molécules de la vie ne dépasserait pas quelques millions - une quantité trop faible pour que les fluctuations statistiques puissent générer le genre d’ordre caractérisant les organismes vivants, en particulier avec un nombre sans cesse croissant d’événements. Schrodinger avait une idée conceptuelle de l’information génétique, alors seulement pensé en termes abstraits, comme étant codé par un cristal apériodique représentant un arrangement définitivement ordonné mais non répétitif dont les motifs successifs et non-identiques ne se répètent pas périodiquement et dont la stabilité mute grâce à des sauts quantiques. Cette idée a peut-être été la première à associer le concept de code au déterminisme biologique.

Mais, comment, du point de vue de la hermodynamique hors équilibre, de tels systèmes peuvent-ils s’engager dans une complexité de plus en plus grande lorsque tout processus est destiné à un état d’entropie maximale. Comme l’a estimé Schrodinger, tous les êtres vivants absorbent de l’énergie. Les systèmes biologiques sont, en effet, des dispositifs de traitement de l’énergie, où l’énergie du soleil est utilisée par les enzymes pour créer des liaisons à haute énergie dans les cellules. La respiration cellulaire utilise l'énergie de liaison chimique pour effectuer le travail des cellules et dégager de la chaleur dans le processus. Un flux continu d’énergie, maintient ainsi le système. Et, tandis que chaque organisme vivant augmente perpétuellement son entropie, il « se nourrit de l’entropie négative » provenant de l’environnement, préservant temporairement son ordre dans le processus et contrecarrant la dispersion de la chaleur.
Tous les organismes vivants ont acquis des systèmes chimiosmotiques, se manifestant dans le gradient de protons omniprésent dans toute la vie. En effet, c'est la source la plus importante d'ATP, la principale devise énergétique de la vie. Les êtres vivants tirent les électrons de la nourriture, ce qui les transporte le long d'une chaîne de transport d'électrons. Des réactions énergétiquement favorables et défavorables sont couplées, par la suite, a fin de grandes quantités d'énergie sous forme d'ATP. Des centaines de milliards de milliards de molécules d'ATP sont libérées chaque jour. Ce mécanisme particulier de génération d'énergie semble être une caractéristique universelle de toute vie telle que nous la connaissons. Il reste un mystère pour savoir pourquoi il en est ainsi et pourquoi il a même évolué en premier lieu.

Schrodinger était convaincu que de nouvelles lois de la physique devaient être découvertes pour expliquer le fonctionnement des êtres vivants et leur ordre apparent provenant de l'ordre. Le cristal apériodique conçu par Schrodinger, siège de variations de l'hérédité, sera plus tard révélé comme la structure désormais célèbre de l'ADN.

Nous connaissons maintenant environ 20 000 gènes codant pour différentes protéines dans une cellule de mammifère typique. Cependant, le nombre de gènes n'est pas nécessairement en corrélation avec la complexité ou même l'intelligence. En fait, nous possédons moins de gènes que Arabidopsis (25 000 gènes) et le maïs (32 000 gènes). La complexité semble être déterminée non pas par le nombre de gènes mais plutôt par le nombre de gènes différents. Chaque gène chez l'homme code pour plus de protéines que de nombreuses autres espèces. Comment, quand et où ces différents gènes sont exprimés et comment ils sont réglementés est un facteur déterminant qui détermine les plans de développement et assure leur diversité. La complexité est également liée à la quantité de régions non codantes dans le génome qui n’encodent aucune protéine. 98% du génome humain est en fait non codant. On pense que les augmentations dans les segments non codants permettent une plus grande fonction génétique avec une augmentations concomitante de la complexité du développement et de la réglementation.

La quête de Schrodinger pour définir la vie est-elle possible ? L’organisation, le métabolisme, la croissance, la reproduction, le mouvement, l’homéostasie et l’adaptation évolutive semblent être largement omniprésents dans tous les les règnes de la Vie. Cependant, alors que tous les organismes vivants sont caractérisés par l'ordre, l’ordre est également inhérent à des choses que nous considérons comme non-vivantes ainsi, par exemple, les cristaux et les roches. Les organismes vivants se développent et se reproduisent, mais, dans la même manière, les entités non vivantes telles que le feu peuvent se développer et se propager sur une large distance. Les organismes vivants utilisent de l’énergie pour fonctionner, mais les réfrigérateurs peuvent le faire aussi. Les organismes vivants semblent réagir aux changements dans l’environnement, mais les thermostats en sont aussi capables. Peut-être l’aspect le plus universel du vivant est la capacité de l’adaptation évolutive au moyen de la sélection naturelle, la sélection non-aléatoire de l’équipement génétique aléatoirement variable.

L'évolution pourrait-elle expliquer l'émergence de la conscience? Qu'est-ce qui fait la distinction entre les modèles de comportement innés des organismes simples et le fonctionnement hautement conscient des animaux supérieurs tels que les humains. La conscience n'était-elle qu'une conséquence émergente de la complexité adaptative qui s'est produit a fin de faire face à des situations nouvelles et changeantes toujours plus nombreuses? La conscience existe-t-elle ou s'agit-il d'une autre manifestation de réseaux de neurones que nous ignorons jusqu'ici?

Mais, la vie telle que nous la connaissons n'est basée que sur notre perception de la vie telle qu'elle nous apparaît sur la Terre. Les propriétés que nous attribuons aux organismes vivants peuvent ne pas être les mêmes que celles des organismes vivants ailleurs dans l'univers. Nous ne connaissons qu'une seule planète sur laquelle la vie a évolué et c'est notre seul exemple de ce que la vie pourrait être plutôt que de ce qu'est nécessairement la vie. Le fait qu'il n'existe pas une distinction claire entre ce qui est vivant et ce qui ne l'est pas signifie que nous devons être plus prudents lorsque nous recherchons des formes de vie ailleurs dans l'univers, en particulier celles qui sont susceptibles d'être très différentes.

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Qu'est-ce que la vie?

Le physicien Erwin Schrödinger dans son livre "What is Life?"

paru en 1944 s'est posé la question "Qu'est-ce que la vie?"

Mais, en effet, est-ce que les événements qui se produisent dans l'espace et dans le temps dans les limites spatiales d'un organisme vivant peuvent-ils être expliqués à l'aide de la physique et de la chimie comme Schrodinger l'a si sincèrement posé?

Comment les lois fondamentales de la physique et de la chimie convergent-elles pour produire des systèmes biologiques d'une complexité apparemment ordonnée?

La notion d’ordre du désordre n’est pas étrangère à la mécanique statistique, où la configuration du système, qu’elle soit ordonnée ou désordonnée, est fonction du mouvement thermique.

Un grand nombre de molécules sont moyennées pour générer une précision macroscopique avec des propriétés thermodynamiques bien définies.

Par exemple, les constituants individuels du système possèdent certaines propriétés physiques (c-à-d la vitesse et la quantité de mouvement) et convergent collectivement pour produire une macro-structure de comportements (c-à-d la densité, la pression et la température) compatibles avec le comportement statistique de chaque particule constituante.

Un certain nombre d’arrangements différents sont possibles, chacun d’eux est impossible à mesurer précisément dans un cadre expérimental, mais qui produisent des quantités mesurables moyennes.

Selon Schrödinger, cependant, ce n’est pas ainsi que fonctionnent les systèmes biologiques.

Les lois de la physique qui façonnent les solides et les gaz en structures complexes ne sont pas les mêmes lois de la nature qui façonnent les systèmes biologiques.

L’ordre des systèmes biologiques semble être une propriété inhérente plutôt qu'une manifestation statistique provenant du désordre des atoms.

C’est une fonction des lois qui génèrent un ordre macroscopique provenant d'un ordre préexistant, ce qui en premier lieu dérive du chaos.

Schrödinger a calculé que le nombre d’atomes qui seraient présents dans les molécules de la vie ne dépasserait pas quelques millions - une quantité trop faible pour que les fluctuations statistiques puissent générer le genre d’ordre caractérisant les organismes vivants, en particulier avec un nombre sans cesse croissant d’événements.

Schrodinger avait une idée conceptuelle de l’information génétique, alors seulement pensé en termes abstraits, comme étant codé par un cristal apériodique représentant un arrangement définitivement ordonné mais non répétitif dont les motifs successifs et non-identiques ne se répètent pas périodiquement et dont la stabilité mute grâce à des sauts quantiques.

Cette idée a peut-être été la première à associer le concept de code au déterminisme biologique.

Mais, comment, du point de vue de la hermodynamique hors équilibre, de tels systèmes peuvent-ils s’engager dans une complexité de plus en plus grande lorsque tout processus est destiné à un état d’entropie maximale.

Comme l’a estimé Schrodinger, tous les êtres vivants absorbent de l’énergie.

Les systèmes biologiques sont, en effet, des dispositifs de traitement de l’énergie, où l’énergie du soleil est utilisée par les enzymes pour créer des liaisons à haute énergie dans les cellules.

La respiration cellulaire utilise l'énergie de liaison chimique pour effectuer le travail des cellules et dégager de la chaleur dans le processus.

Un flux continu d’énergie, maintient ainsi le système.

Tous les organismes vivants ont acquis des systèmes chimiosmotiques, se manifestant dans le gradient de protons omniprésent dans toute la vie.

En effet, c'est la source la plus importante d'ATP, la principale devise énergétique de la vie.

Les êtres vivants tirent les électrons de la nourriture, ce qui les transporte le long d'une chaîne de transport d'électrons.

Des réactions énergétiquement favorables et défavorables sont couplées, par la suite, a fin de grandes quantités d'énergie sous forme d'ATP.

Des centaines de milliards de milliards de molécules d'ATP sont libérées chaque jour.

Ce mécanisme particulier de génération d'énergie semble être une caractéristique universelle de toute vie telle que nous la connaissons.

Il reste un mystère pour savoir pourquoi il en est ainsi et pourquoi il a même évolué en premier lieu.

Schrodinger était convaincu que de nouvelles lois de la physique devaient être découvertes pour expliquer le fonctionnement des êtres vivants et leur ordre apparent provenant de l'ordre.

Le cristal apériodique conçu par Schrodinger, siège de variations de l'hérédité, sera plus tard révélé comme la structure désormais célèbre de l'ADN.

Nous connaissons maintenant environ 20 000 gènes codant pour différentes protéines dans une cellule de mammifère typique.

Cependant, le nombre de gènes n'est pas nécessairement en corrélation avec la complexité ou même l'intelligence.

En fait, nous possédons moins de gènes que Arabidopsis (25 000 gènes) et le maïs (32 000 gènes).

La complexité semble être déterminée non pas par le nombre de gènes mais plutôt par le nombre de gènes différents.

Chaque gène chez l'homme code pour plus de protéines que de nombreuses autres espèces.

Comment, quand et où ces différents gènes sont exprimés et comment ils sont réglementés est un facteur déterminant qui détermine les plans de développement et assure leur diversité.

La complexité est également liée à la quantité de régions non codantes dans le génome qui n’encodent aucune protéine.

98% du génome humain est en fait non codant.

On pense que les augmentations dans les segments non codants permettent une plus grande fonction génétique avec une augmentations concomitante de la complexité du développement et de la réglementation.

La quête de Schrodinger pour définir la vie est-elle possible ?

L’organisation, le métabolisme, la croissance, la reproduction, le mouvement, l’homéostasie et l’adaptation évolutive semblent être largement omniprésents dans tous les ~~les~~ règnes de la Vie.

Cependant, alors que tous les organismes vivants sont caractérisés par l'ordre, l’ordre est également inhérent à des choses que nous considérons comme non-vivantes ainsi, par exemple, les cristaux et les roches.

Les organismes vivants se développent et se reproduisent, mais, dans la même manière, les entités non vivantes telles que le feu peuvent se développer et se propager sur une large distance.

Les organismes vivants utilisent de l’énergie pour fonctionner, mais les réfrigérateurs peuvent le faire aussi.

Les organismes vivants semblent réagir aux changements dans l’environnement, mais les thermostats en sont aussi capables.

Peut-être l’aspect le plus universel du vivant est la capacité de l’adaptation évolutive au moyen de la sélection naturelle, la sélection non-aléatoire de l’équipement génétique aléatoirement variable.

L'évolution pourrait-elle expliquer l'émergence de la conscience?

Qu'est-ce qui fait la distinction entre les modèles de comportement innés des organismes simples et le fonctionnement hautement conscient des animaux supérieurs tels que les humains.

La conscience n'était-elle qu'une conséquence émergente de la complexité adaptative qui s'est produit a fin de faire face à des situations nouvelles et changeantes toujours plus nombreuses?

La conscience existe-t-elle ou s'agit-il d'une autre manifestation de réseaux de neurones que nous ignorons jusqu'ici?

Mais, la vie telle que nous la connaissons n'est basée que sur notre perception de la vie telle qu'elle nous apparaît sur la Terre.

Les propriétés que nous attribuons aux organismes vivants peuvent ne pas être les mêmes que celles des organismes vivants ailleurs dans l'univers.

Nous ne connaissons qu'une seule planète sur laquelle la vie a évolué et c'est notre seul exemple de ce que la vie pourrait être plutôt que de ce qu'est nécessairement la vie.

Le fait qu'il n'existe pas une distinction claire entre ce qui est vivant et ce qui ne l'est pas signifie que nous devons être plus prudents lorsque nous recherchons des formes de vie ailleurs dans l'univers, en particulier celles qui sont susceptibles d'être très différentes.

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Très peu de faute.

Qu'est-ce que la vie?