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Image d'illustration Pixabay
Cette avancée, baptisée "théorie de l'assemblage", publiée dans la revue Nature, enrichit notre compréhension fondamentale de l'évolution biologique, en soulignant son encadrement par les lois physiques universelles. L'étude, intitulée "La théorie de l'assemblage explique et quantifie la sélection et l'évolution", est le prolongement des travaux antérieurs de l'équipe sur l'assemblage, validés empiriquement pour la détection de la vie, une avancée prometteuse pour la quête de vie extraterrestre et la création de nouvelles formes de vie en laboratoire.
Précédemment, les chercheurs avaient attribué un indice de complexité, nommé indice d'assemblage moléculaire, à des molécules, fondé sur le nombre minimal d'étapes de formation de liaisons nécessaires pour construire une molécule. Ils ont démontré que cet indice, mesurable expérimentalement, est en corrélation avec les molécules dérivées de la vie.
Dans cette nouvelle étude, une formalisation mathématique autour du concept "d'assemblage" est introduite. Elle reflète le degré de sélection nécessaire pour produire un ensemble d'objets complexes, en fonction de leur abondance et indices d'assemblage.
"La théorie de l'assemblage offre une nouvelle perspective pour appréhender la physique, la chimie et la biologie comme différentes facettes d'une même réalité fondamentale", explique l'auteur principal, la Professeure Sara Walker, physicienne théorique et chercheuse sur l'origine de la vie à l'Arizona State University.
Sélection dans l'Espace d'Assemblage.
(A) Représentation picturale de l'espace d'assemblage illustrant la formation d'un espace d'objets combinatoires à partir de blocs constitutifs et de contraintes physiques.
(B) Distributions observées du nombre de copies d'objets à différents indices d'assemblage comme résultat de la sélection ou non.
(C) Représentation des voies physiques pour construire des objets avec des voies non dirigées et dirigées (sélectionnées) conduisant aux faibles et forts nombres de copies de l'objet observé.
Crédit: arXiv (2022).
Elle permet de réduire l'écart entre la physique réductionniste et l'évolution darwinienne, marquant un pas significatif vers une théorie fondamentale unifiant matière inerte et vivante. Elle a été appliquée pour quantifier la sélection et l'évolution dans des systèmes allant de molécules simples à des structures cellulaires complexes, éclairant à la fois la découverte de nouveaux objets et la sélection des existants, et autorisant des augmentations de complexité caractéristiques de la vie et de la technologie.
"La théorie de l'assemblage redéfinit la matière composant notre monde, non seulement en termes de particules immuables, mais aussi de mémoire nécessaire pour construire des objets à travers la sélection dans le temps", souligne le Professeur Lee Cronin, chimiste à l'University of Glasgow et co-auteur principal.
Avec des recherches supplémentaires, cette approche pourrait bouleverser des domaines allant de la cosmologie à l'informatique. Elle ouvre un nouveau champ d'investigation aux croisements de la physique, la chimie, la biologie et la théorie de l'information, avec l'ambition de caractériser la vie connue et inconnue, et de tester des hypothèses sur l'émergence de la vie à partir de la matière non-vivante.