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La symétrie au service de la vie

Crédits : veverkolog / pixabay

La symétrie de la vie est un spectacle que l’on peut admirer chaque jour. Il nous semble tout bonnement naturel et nous n’y prêtons pas forcément attention. Cependant, les spécialistes du vivant comptent bien trouver la raison de son origine, les hypothèses n’étant pas vraiment satisfaisantes jusqu’ici. La simulation informatique propose désormais un nouvel éclaircissement sur ce mystère.

Bien que les asymétries existent (comme notre cœur se situant à gauche ou le fait que ce soit grâce à la disparité matière/antimatière juste après le Big Bang que notre Univers a pu évoluer ainsi et que par conséquent les êtres vivants existent), les symétries dominent le règne du vivant. Des chercheurs en mathématiques, physique théorique, bio-informatique et chimie du Koweït, de Grande-Bretagne et de Norvège se sont donc regroupés pour répondre à cette question : pourquoi la symétrie participe-t-elle autant à l’évolution ? L’équipe a simulé informatiquement l’évolution de milliers de structures biologiques microscopiques.

Des structures simplifiées plus solides

Les chercheurs expliquent dans l’étude parue sur Proceedings of the National Academy of Sciences que les formes qui ressortent de la simulation sont simplifiées, alors qu’elles semblent posséder une architecture très complexe d’un point de vue extérieur. Les schémas récurrents favorisent la productivité tout en consommant peu d’énergie. En somme, le meilleur rendement est adopté pour une efficacité optimale. Ces cellules engendrées de façon algorithmique seraient également plus résistantes pour pouvoir créer de meilleurs ensembles plus complexes.

« Comme les structures symétriques nécessitent moins d’informations pour être codées, elles sont beaucoup plus susceptibles d’apparaître comme une variation potentielle. […] L’algorithme prédit une prévalence beaucoup plus élevée de phénotypes de faible complexité (haute symétrie) que ce qui découle de la sélection naturelle seule et explique également les modèles observés dans les protéines complexes, les structures secondaires de l’ARN et le réseau de régulation des gènes », annoncent les scientifiques.

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Crédits : Furiosa-L / Pixabay

La symétrie de la vie très réactive

Toutefois, il n’est pas nécessairement admis que la symétrie du vivant au niveau moléculaire ne résulte que de la sélection naturelle. La vie s’adapte à son environnement, mais ne peut anticiper un quelconque besoin. Il faut donc une adaptation très rapide. Entre en jeu « l’avantage sélectif immédiat », ainsi que le désignent les chercheurs, où la symétrie d’un ensemble ne représentait pas de prime abord une candidate idéale.

« Nous présentons ici une autre hypothèse non adaptative basée sur une image algorithmique de l’évolution », nous communiquent les chercheurs. « Elle suggère que les structures symétriques apparaissent préférentiellement non seulement en raison de la sélection naturelle, mais aussi parce qu’elles nécessitent moins d’informations spécifiques pour être codées et sont donc beaucoup plus susceptibles d’apparaître sous forme de variation phénotypique par le biais de mutations aléatoires. » 

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La symétrie de la vie à notre échelle. Crédits : ulleo / pixnio

À partir d’atomes, de neutrons et de protons, voilà quelques milliards d’années plus tard des vies microbiennes monocellulaires. À partir de celles-ci, encore plusieurs milliards d’années après, se dessine un monde empli d’êtres aux enchevêtrements cellulaires impressionnants. L’agglomérat des structures symétriques au fil du temps entraîne de plus en plus de complexité et des évolutions insoupçonnées. Avec la myriade de données qu’il a fallu pour façonner cette modélisation informatique, les chercheurs se focalisent pour l’instant sur le microcosme. Les résultats aideront les biologistes à mieux comprendre cet équilibre à une échelle supérieure.

L’évolution permet sur le long terme la création de génomes toujours plus complexes. Cependant, une intelligence artificielle a réussi à reconstituer de l’ADN humain totalement artificiel. Une avancée en passe de concevoir ce que la nature a mis plusieurs âges géologiques à accomplir ?