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Panspermie.   1865 Hermann Richter (All.) estime que la vie pourrait venir des profondeurs de l'espace, et que la Terre aurait très bien pu être ensemencée par des particules célestes grouillant d'êtres vivants, les cosmozoaires, qui, enfouis dans les météorites, pourraient traverser l'atmosphère terrestre sans dommages importants. Lord Kelvin (William Thomson, Angl., 1824-1907) et Svante Arrhenius (Suédois, 1859-1927) : développeront une théorie similaire. 1903 persuadé que l'espace est peuplé de spores poussées par le rayonnement des étoiles, Arrhenius étudie leur déplacement et leur capacité de résistance aux températures très basses du milieu cosmique. Des spores d'organismes terrestres sont encore viables après avoir été plongées dans de l'azote liquide. Cette hypothèse n'indiquait ni leur nature, ni leur provenance, ni comment ces germes auraient pu résister à la traversée des espaces interstellaires (froid, rayonnement) [néanmoins, des êtres vivants comme protozoaires et rotifères sont capables de résister à la température de l'air liquide]. Pasteur cherchera des micro-organismes dans les météorites.

Génération spontanée.   Théorie adoptée par des savants, poètes et philosophes, selon laquelle les animaux pouvaient se former spontanément dans certaines conditions (comme la putréfaction ou la corruption) dans l'eau et la terre. Antiquité pour Aristote : la vase décomposée donnait naissance à une génération d'anguilles ; pour Virgile : des essaims d'abeilles se formaient dans les entrailles d'un taureau en putréfaction. XVI^e s. Jean-Baptiste Van Helmont (Belge, 1577-1644) admettait la génération spontanée des sangsues, limaces, grenouilles à partir de la vase des marais, et des souris par transmutation d'un sac de blé entouré d'une chemise sale. XVII^e s. début de la méthode expérimentale : 1668 Francesco Redi (It., 1626-98) montre que les vers de viande (asticots) venaient des œufs que les mouches avaient pondus et non de la décomposition de la viande. XVIII^e s. expériences liées à la découverte du microscope : Antonie Van Leeuwenhoek (Hollandais, 1632-1723) découvre des micro-organismes. De nombreux savants dont Buffon admettent la génération spontanée pour les êtres microscopiques (infusoires, levures, etc.). 1748 expérience de John Needham (Angl., 1713-81) : il constate que des animalcules apparaissent au bout de quelques jours sur des morceaux de viande préalablement chauffés. Mais Lazzaro Spallanzani (It., abbé, 1729-99), reprenant l'expérience à une température plus élevée, ne constate plus la présence d'animalcules. Félix Pouchet (Fr., 1800-72) publie un ouvrage sur le sujet en 1860. XIX^e s. on pense que le vivant se distingue du minéral grâce à l'action d'une émanation, la force vitale (théorie du vitalisme) : les composés organiques devaient être impossibles à fabriquer à partir de composés minéraux. 1828 Friedrich Wöhler réussit la synthèse de l'urée à partir du cyanate d'argent, mais refuse de croire aux résultats de son expérience. 1845 synthèse de l'acide acétique contredit la théorie du vitalisme. 1859 Charles Darwin publie De l'origine des espèces après son périple sur le Beagle (1831-36) : îles du Cap-Vert, Brésil, Terre de Feu, îles Galápagos, devançant Alfred Wallace (Angl., 1823-1913) qui travaillait aussi sur le concept d'évolution. Pour Darwin, l'évolution des organismes est rendue possible par l'apparition d'un grand nombre de variations au sein d'un groupe, les variations présentant un avantage étant valorisées par sélection naturelle. 1871 il suggère que de petites mares tièdes ont pu représenter des environnements favorables à la vie. La présence d'ammoniac, de phosphore et des sources d'énergie (chaleur ou lumière) ont pu permettre l'apparition de composés protéiques qui ont ensuite évolué vers des formes plus complexes. Expérience de Louis Pasteur (Fr., 1822-95) : les micro-organismes sont les agents, la cause des fermentations ; leur pullulement dans les matières fermentescibles résulte de la présence ou de l'introduction de germes préexistants et non d'une génération spontanée ; sans les germes de l'air, un liquide putrescible mais stérile (air privé de pouvoir germinatif par chauffage intense ou prolongé) reste stérile. Pasteur entre à l'Académie des sciences en 1862 et demande la formation (pour arbitrer son différend avec Pouchet) d'une commission scientifique (dont furent membres J.-B. Dumas et A. J. Balard), qui se prononce en sa faveur. 1876 Henry Charlton Bastian (Angl., 1837-1915) affirme que l'urine bouillie mise en présence de potasse bouillie se trouble : Pasteur reprend l'expérience et démontre que ce n'était pas la bonne température d'ébullition ni les bons instruments.

Théories modernes.   Essais d'Alexandre Oparine (Russe, 1894-1980), Alexandre Dauvillier (Fr., 1892-1979) et E. Desguin (Belge) [essai publié 1942], George Gamow (Russe naturalisé Amér., 1887-1961), Erwin Schrödinger (Autr., 1904-68), etc. 1957 (Moscou) 1^er symposium international sur l'origine de la vie, organisé par l'Union internationale de biochimie.

Pour Ivan Vinogradov (Russe, 1891-1983) la Terre fut formée sans doute à partir de matériaux froids, refroidis peu à peu au cours de 6 étapes (théorie de Dauvillier et Desguin). [1924 Oparine publie L'Origine de la vie. Riche en méthane et ammoniac mais privée d'oxygène, l'atmosphère terrestre primitive était favorable à la formation de molécules d'acide cyanhydrique ou de formaldéhyde qui, dans les océans, mers et lacs, se seraient combinées ensuite pour créer des molécules d'intérêt biologique, comme les acides aminés (composants des protéines), les sucres et les bases azotées (composants des acides nucléiques). Grâce à l'action catalytique de composés organiques ou de matrices argileuses minérales, ces molécules se seraient polymérisées en macromolécules (protéines et acides nucléiques) constitutives des cellules vivantes. 1927 John Burton Haldane (Angl., 1892-1964) avance la même hypothèse. On appelle ce processus « prébiotique ». 1953 Stanley Miller (Amér., né 1930), dirigé par Harold Urey (Amér., 1893-1981), essaie de simuler la synthèse de molécules organiques dans un environnement semblable à celui de la Terre primitive en mélangeant dans un ballon hydrogène, méthane, ammoniac et vapeur d'eau. Il verse dans ce ballon un peu d'eau qu'il chauffe et soumet à des décharges électriques (simulacres des éclairs orageux). Après plusieurs jours, de nombreux composés organiques (formaldéhyde et acide cyanhydrique) et des acides aminés s'y déposent. Son expérience, reprise des centaines de fois, montre que l'atmosphère la plus propice à la synthèse de composés organiques est une atmosphère réductrice sous laquelle se forme des acides aminés entrant dans la composition des protéines ainsi que les bases puriques et pyrimidiques des acides nucléiques. A l'inverse, une atmosphère oxydée, riche en dioxyde de carbone, comme l'était celle de la Terre primitive, est peu favorable à des synthèses prébiotiques.]

Passage de la matière à la vie : il y a environ 4 milliards d'années par des systèmes chimiques capables d'auto-reproduction et d'évolution. On recherche des traces fossiles dans des sédiments terrestres anciens et on essaye de recréer des systèmes vivants simples en tube à essais. Plus anciens micro-organismes fossiles (3,4-3,5 milliards d'années) trouvés en Australie et Afr. du S. (structures filamenteuses, bâtonnets, structures sphériques et ovales, interprétées comme des bactéries fossiles). Plus anciennes roches sédimentaires viennent du Groenland (Isua 3,8 milliards d'années, Akilia 3,85). Témoins de la présence permanente d'eau liquide, de gaz carbonique dans l'atmosphère, elles renferment des kérogènes (molécules organiques complexes). L'enrichissement en isotope 12 du carbone pourrait témoigner d'une origine biologique ou être dû à des processus métamorphiques. Les 1^res molécules auto-reproductrices, et leurs précurseurs, furent probablement des molécules organiques [élaborées à partir de molécules carbonées gazeuses (méthane, monoxyde et dioxyde de carbone), azotées (azote, ammoniac), soufrées (sulfure d'hydrogène, anhydride sulfureux) et d'énergie (décharges électriques, ultraviolets, chaleur)] construites sur un squelette d'atomes de carbone. Leur synthèse, nécessaire à l'émergence de la vie, fut favorisée par l'atmosphère : hypothèse de Miller qui obtint 4 acides aminés en soumettant un mélange gazeux de méthane, d'hydrogène, d'ammoniac et d'eau à des décharges électriques. Actuellement, les géochimistes privilégient l'hypothèse d'une atmosphère primitive riche en dioxyde de carbone (atmosphère actuelle de Mars et Vénus). La fabrication d'acides aminés étant très faible dans de telles conditions, on pense que les molécules organiques se sont formées au fond des océans dans les sources chaudes et ont été apportées par des comètes [en 1986 : on a observé, dans la comète de Halley, de l'acide cyanhydrique et formaldéhyde (également dans les comètes Hyakutake 1996 et Hale-Bopp 1997)]. Ces grains cométaires avaient, il y a 4 milliards d'années, apporté 100 000 milliards de tonnes de carbone.

Selon Ilya Rybak (Amér., né 24-5-1949), Vassili Fesenkov (Russe, 1889-1972), Victor Goldschmidt (Norv., 1888-1947), John Haldane, Urey (après 1968), l'acide adénosine triphosphate (ATP) a été fabriqué à l'origine par des cellules anaérobies (vivant dans une atmosphère sans oxygène). Son développement, comme celui des cellules nerveuses, a exigé toujours plus d'oxygène dans l'atmosphère, cette oxygénation rendue possible par une mutation ayant permis la biosynthèse de la chlorophylle. Néanmoins, on n'a pas encore expliqué l'origine des premières bactéries aérobies (vivant dans l'oxygène) : il s'agit peut-être d'anaérobies phototrophes évoluées.

Pour Freeman Dyson (Angl., né 1923, naturalisé Amér. en 1957) [1985], l'émergence des systèmes vivants résulterait de la fusion symbiotique entre 2 sous-systèmes préalables, ayant évolué indépendamment : d'un côté, des molécules d'acide nucléique, capables d'autoreproduction, mais enclines aux erreurs, et donc sujettes à des modifications rapides ; de l'autre, un système métabolique autocatalytique plus stable, spécialisé dans l'autoconservation. Il en a découlé un mécanisme de l'hérédité où l'équilibre entre conservation et changement permet une sélection naturelle. Des mécanismes comme ceux nécessaires à l'apparition du code génétique, de l'individualité, des organismes multicellulaires, ou du sexe ont alors pu évoluer.