Les molécules préfèrent être des « déserteurs » et des « passagers clandestins », mais dès que les conditions se détériorent, elles
Qu'ont fait les auteurs du nouvel ouvrage ?
La nouvelle hypothèse a été publiée sous forme d'article dans la revue Life. Ses auteurs sont le doctorant Alexandre Champagne-Ruel et son directeur Paul Charbonneau, professeur au Département de physique de l'Université de Montréal.
Les auteurs de l'étude se sont basés sur l'hypothèse selon laquelleque la vie est née sur Terre dans des réseaux de molécules auto-réplicatives. Les molécules auto-réplicatives sont un système dynamique dans lequel une copie identique ou similaire d'elles-mêmes est créée. Les cellules biologiques dans un environnement approprié se multiplient par division cellulaire. Lors de la division cellulaire, l'ADN est répliqué et peut être transmis à la progéniture lors de la reproduction.
Les chercheurs ont développé des modèles informatiquesdifférents environnements pour observer comment ces molécules auto-réplicatives interagissent. Ceci est nécessaire pour simuler des événements qui auraient pu se produire lors de l'origine de la vie.
« Les physiciens étudient souvent diverses formes complexes, ensurtout l'origine de la vie. Il existe plusieurs modèles selon lesquels, lorsque la vie a émergé, il y a eu une coopération active entre les participants à ce processus », a déclaré Champagne-Ruel.
Les chercheurs ont développé des modèles informatiques de différents environnements pour observer comment ces molécules auto-répliquantes interagissent.
Pourquoi avaient-ils besoin de la théorie de l'évolution de Darwin ?
Champagne-Ruel et Charbonneau ont d'abord construit leur modèle, basé sur le dilemme du prisonnier. Il s'agit d'un scénario de théorie des jeux utilisé dans un certain nombre de domaines scientifiques.
Au cœur de ce problème se trouve un complot impliquant deux prisonniers,qui sont soupçonnés d'avoir commis un crime. Ils ont été arrêtés par la police et placés dans des cellules différentes. Désormais, chaque prisonnier doit décider s'il doit avouer ce qu'il a fait ou garder le silence.
Les deux criminels sont assis dans des cellules différentes, doncne peuvent pas discuter, mais ils savent que s'ils n'avouent pas tous les deux, ils seront libérés dans 6 mois en raison du manque de preuves d'un crime. Si les deux reconnaissent leur culpabilité, ils purgeront une peine de deux ans. Et si l’un avoue, mais que le second ne le fait pas, alors le premier sera libéré et le second sera emprisonné pendant trois ans. L’essence du dilemme est que peu importe ce que fait votre adversaire, vous gagnerez plus si vous désertez (dites à votre complice) que si vous coopérez (gardez le silence). Mais ce sera mieux pour les deux s’ils décident de coopérer.
Les auteurs du nouvel ouvrage ont utilisé pour construiremodéliser ce dilemme. Ils ont ensuite ajouté les trois principes fondamentaux du système darwinien - sélection, héritabilité et variation (ou mutation) - et ont effectué des simulations sur une grille où les "joueurs" agissaient librement et de manière répétitive.
« Pendant la simulation, nous avons calculé des stratégies,qui a marqué des points. Nous les avons sélectionnés et mis en libre circulation, recréant la dynamique qui a pu régner dans un environnement prébiotique », explique Champagne-Ruel.
Ce qui a surpris les auteurs lors de la simulation
Au cours des interactions, Champagne-Ruel a découvert queque les joueurs qui ont fait défection dominent. Dans certaines variantes, ces joueurs sont également appelés free riders. Ceci, dit-il, est un résultat connu de la théorie évolutionniste des jeux pour ce type de modélisation.
Mais lorsque les joueurs obtiennent des taux d'erreur,qui est non seulement hérité, mais aussi sujet à des mutations, alors le système est capté par ceux qui coopèrent. Une fois qu'ils sont dans un environnement évolutif où il y a héritabilité et variation, la coopération s'épanouit. Cela arrive même si au départ il y avait un environnement concurrentiel où tout le monde désertait.
Les physiciens ont noté qu'une transition aussi brutale versla coopération ressemble à ce qu'on appelle en physique une transition de phase. C'est une réorganisation soudaine et spontanée d'un système, comme lorsque l'eau atteint le point d'ébullition.
« Notre modèle soutient l’idée selon laquelle l’émergence de la vie peut s’apparenter à une transition de phase. Cette hypothèse est similaire à celles qui ont déjà été avancées », a déclaré Champagne-Ruel.
Le modèle soutient l'idée que l'émergence de la vie peut être similaire à une transition de phase.
Existe-t-il une coopération à l'origine de la vie sur d'autres planètes
Les résultats de Champagne-Ruel montrent que même si un système ne possède pas de génomes développés ni de comportements complexes d'organismes, une coopération et une coopération peuvent toujours survenir.
"Si la coopération entre molécules etles organismes apparaissent si facilement dans la nature, cela suggère que la vie peut également exister dans des conditions défavorables. Nous pourrions potentiellement le trouver dans un futur proche grâce au télescope spatial James Webb", note Champagne-Ruel. "Les astrobiologistes ne doivent ignorer aucun indice, car une coopération naturelle - et donc la vie - peut même émerger dans un environnement qui semble défavorable. .»
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