Nous saurons sans doute jamais comment la vie sur Terre a commencé. Peut-être dans une piscine peu profonde ensoleillée. Ou dans les profondeurs de l’océan écrasant miles sous la surface près des fissures dans la croûte terrestre qui crachait une soupe chaude riche en minéraux. Bien qu’il existe de bonnes preuves de la vie il y a au moins 3,7 milliards d’années, nous ne savons pas précisément quand elle a commencé.
mais ces éons qui passent ont produit quelque chose peut-être encore plus remarquable: la vie a persisté., Malgré les impacts massifs d’astéroïdes, l’activité volcanique cataclysmique et le changement climatique extrême, la vie a réussi non seulement à s’accrocher à notre monde rocheux, mais à prospérer.
comment cela s’est-il produit? La recherche que nous avons récemment publiée avec des collègues dans Trends in Ecology and Evolution offre une partie importante de la réponse, fournissant une nouvelle explication à l’hypothèse Gaia.,
développée par le scientifique et inventeur James Lovelock et la microbiologiste Lynn Margulis, l’hypothèse Gaia a initialement proposé que la vie, par ses interactions avec la croûte terrestre, les océans et l’atmosphère, produisait un effet stabilisant sur les conditions à la surface de la planète – en particulier la composition de l’atmosphère et du climat. Avec un tel processus d’autorégulation en place, la vie a pu survivre dans des conditions qui l’auraient anéantie sur des planètes non régulatrices.
Lovelock a formulé l’hypothèse Gaia alors qu’il travaillait pour la NASA dans les années 1960., Il a reconnu que la vie n’a pas été un passager passif sur Terre. Au contraire, il a profondément remodelé la planète, créant de nouvelles roches telles que le calcaire, affectant l’atmosphère en produisant de l’oxygène et entraînant les cycles d’éléments tels que l’azote, le phosphore et le carbone. Le changement climatique produit par l’homme, qui est en grande partie une conséquence de la combustion de combustibles fossiles par les États-Unis et de la libération de dioxyde de carbone, n’est que la dernière façon dont la vie affecte le système terrestre.
bien qu’il soit maintenant admis que la vie est une force puissante sur la planète, L’hypothèse de Gaia reste controversée., Malgré les preuves que les températures de surface sont restées, sauf quelques exceptions notables, dans la plage requise pour l’eau liquide répandue, de nombreux scientifiques attribuent cela simplement à la chance. Si la Terre était descendue complètement dans une maison de glace ou une maison chaude (pensez à Mars ou à Vénus), alors la vie aurait disparu et nous ne serions pas ici pour nous demander comment elle avait persisté si longtemps. C’est une forme d’argument de sélection anthropique qui dit qu’il n’y a rien à expliquer.,
de toute évidence, la vie sur Terre a eu de la chance. Dans le premier cas, la Terre se trouve dans la zone habitable – elle orbite autour du soleil à une distance qui produit Les températures de surface requises pour l’eau liquide. Il existe des formes de vie alternatives et peut-être plus exotiques dans l’univers, mais la vie telle que nous la connaissons a besoin d’eau. La vie a également eu la chance d’éviter de très gros impacts d’astéroïdes., Un morceau de roche nettement plus grand que celui qui a conduit à la disparition des dinosaures il y a environ 66 millions d’années aurait pu complètement stériliser la Terre.
Mais si la vie avait pu descendre d’un côté de la balance de la fortune? Et si la vie, dans un certain sens, faisait sa propre chance en réduisant les impacts des perturbations à l’échelle planétaire? Cela conduit à la question centrale en suspens dans L’hypothèse Gaia: comment l’autorégulation planétaire est-elle censée fonctionner?,
alors que la sélection naturelle est un mécanisme explicatif puissant qui peut expliquer une grande partie des changements que nous observons chez les espèces au fil du temps, nous avons manqué d’une théorie qui pourrait expliquer comment les éléments vivants et non vivants d’une planète produisent l’autorégulation. Par conséquent, l’hypothèse Gaia a généralement été considérée comme intéressante mais spéculative – et n’est fondée sur aucune théorie testable.
sélection pour la stabilité
Nous pensons qu’il y a enfin une explication à l’hypothèse Gaia., Le mécanisme est basé sur la” sélection séquentielle », un concept suggéré pour la première fois par le climatologue Richard Betts au début des années 2000. en principe, c’est très simple. Lorsque la vie émerge sur une planète, elle commence à affecter les conditions environnementales, et cela peut s’organiser en États stabilisants qui agissent comme un thermostat et ont tendance à persister, ou en États d’emballement déstabilisants tels que les événements de la terre boule de neige qui ont presque éteint les débuts de la vie complexe il y a plus de 600,
S’il se stabilise, la scène est ouverte à une évolution biologique ultérieure qui reconfigurera avec le temps l’ensemble des interactions entre la vie et la planète. Un exemple célèbre est l’origine de la photosynthèse productrice d’oxygène il y a environ 3 milliards d’années, dans un monde auparavant dépourvu d’oxygène. Si ces nouvelles interactions se stabilisent, alors le système planétaire continue de s’autoréguler. Mais de nouvelles interactions peuvent également produire des perturbations et des retours d’expérience. Dans le cas de la photosynthèse, il a conduit à une augmentation brutale des niveaux d’oxygène atmosphérique dans le « Grand Événement D’oxydation” autour de 2.,3 milliards d’années. Ce fut l’une des rares périodes de l’histoire de la Terre où le changement a été si prononcé qu’il a probablement effacé une grande partie de la biosphère en place, redémarrant efficacement le système.
les chances que la vie et l’environnement s’organisent spontanément en États autorégulateurs peuvent être beaucoup plus élevées que ce à quoi vous vous attendez. Si fait, compte tenu de la biodiversité suffisante, il peut être extrêmement probable. Mais il y a une limite à cette stabilité. Poussez le système trop loin et il peut aller au-delà d’un point de basculement et s’effondrer rapidement dans un nouvel état potentiellement très différent.,
Ce n’est pas un exercice purement théorique, car nous pensons pouvoir tester la théorie de différentes manières. À la plus petite échelle qui impliquerait des expériences avec diverses colonies bactériennes. À une échelle beaucoup plus grande, cela impliquerait la recherche d’autres biosphères autour d’autres étoiles que nous pourrions utiliser pour estimer le nombre total de biosphères dans l’univers – et donc non seulement la probabilité que la vie émerge, mais aussi la persistance.
la pertinence de nos résultats par rapport aux préoccupations actuelles sur le changement climatique ne nous a pas échappé. Quoi que les humains fassent, la vie continuera d’une manière ou d’une autre. Mais si nous continuons à émettre des gaz à effet de serre et à modifier ainsi l’atmosphère, nous risquons de produire un changement climatique dangereux et potentiellement emballement. Cela pourrait éventuellement empêcher la civilisation humaine d’affecter l’atmosphère, ne serait-ce que parce qu’il n’y aura plus de civilisation humaine.
L’autorégulation Gaïenne peut être très efficace., Mais rien ne prouve qu’il préfère une forme de vie à une autre. D’innombrables espèces ont émergé puis disparu de la Terre au cours des 3,7 milliards d’années écoulées. Nous n’avons aucune raison de penser que les Homo sapiens sont différents à cet égard.