Christoph Adami : Découvrir une vie qu'on ne peut imaginer

J'ai une carrière étrange. Je le sais parce que les gens viennent me trouver, mes collègues par exemple, et disent : "Chris, tu as une carrière étrange." (Rires) Et je vois ce qu'ils veulent dire, parce que j'ai commencé ma carrière en tant que physicien nucléaire théorique. Et je réfléchissais aux quarks et aux gluons et aux collisions d'ions lourds, et je n'avais que 14 ans. Non, non, je n'avais pas 14 ans. Mais après ça, j'ai eu mon propre labo pour de vrai dans le département de neurosciences computationnelles, et je ne faisais pas de neurosciences. Après, j'ai travaillé sur la génétique évolutionniste, et sur la biologie des systèmes.

Mais je vais vous parler d'autre chose aujourd’hui. Je vais vous raconter comment j'ai appris quelque chose à propos de la vie. J'étais en fait chercheur en aérospatiale. Je n'étais pas vraiment un chercheur en aérospatiale, mais je travaillais au laboratoire Jet Propulsion [propulsion à réaction] en Californie, au chaud et au soleil ; alors que maintenant je suis dans le Middle West, et il fait froid. Mais c'était une expérience enthousiasmante. Un jour un responsable de la NASA vient dans mon bureau, s'assied et dit : "Pouvez-vous s'il-vous-plaît nous dire, comment chercher de la vie ailleurs que sur la Terre ?" Et ça m'a surpris, parce que j'avais été en fait engagé pour travailler sur l'informatique quantique. Pourtant, j'avais une très bonne réponse. J'ai dit : "Je n'en ai aucune idée." Et il m'a dit : "Les signatures biologiques, nous devons chercher les signatures biologiques." Et j'ai dit : "Qu'est-ce que c'est ?" Et il a dit : "C'est tout phénomène mesurable qui nous permet d'indiquer la présence de vie". Et j'ai dit : "Vraiment ? N'est-ce pas un peu facile ? Je veux dire, nous avons la vie. Ne pouvez-vous pas utiliser une définition, par exemple une définition de la vie semblable à celle de la Cour Suprême ?"

Alors j'y ai réfléchi un peu, et j'ai dit : "Bon, est-ce vraiment si simple ? Parce que oui, si vous voyez quelque chose comme ça, alors d'accord, je vais appeler ça la vie, c'est indubitable. Mais voici quelque chose". Et il continue : "Bien, c'est la vie aussi. Je sais cela". Sauf que si vous pensez que la vie est aussi définie par les choses qui meurent, pas de chance en ce qui concerne cette chose, parce que c'est en fait un organisme très étrange. Il grandit jusqu'au stade adulte comme cela et passe alors par une phase à la Benjamin Button, et régresse en fait encore et encore, jusqu'à redevenir un petit embryon, et en fait recommence alors à grandir, et à rajeunir encore et grandir, comme une sorte de yo-yo, et il ne meurt jamais. Donc c'est vraiment de la vie, mais en fait ça ne ressemble pas à ce nous considérons que devrait être la vie. Et alors vous voyez quelque chose comme cela. Et il a répondu : "Mon dieu, quel sorte de forme de vie est-ce ?" Quelqu'un sait ? Ce n'est pas vraiment de la vie, c'est un cristal.

Donc une fois que vous avez commencé à chercher et à regarder des choses de plus en plus petites - cette personne en particulier a écrit un article entier et a dit : "Hé, voici des bactéries". Sauf que si vous regardez d'un peu plus près, vous voyez, en fait, que cette chose est bien trop petite pour en être. Il était convaincu, mais en fait la plupart des gens ne le sont pas. Et alors, bien sûr, la NASA a fait une grande annonce, et le Président Clinton a donné une conférence de presse, à propos de cette découverte fascinante de vie dans une météorite de Mars. Sauf que de nos jours, c'est largement contesté. Si vous tirez une leçon de toutes ces photos, alors vous vous rendez compte que ce n’est pas si simple en fait. Peut-être que j'ai besoin d'une définition de la vie afin de faire ce genre de distinction.

Donc est-ce que la vie peut-être définie ? Eh bien, comment feriez-vous ? Bien sûr, vous iriez ouvrir l'"Encyclopedia Britannica" à la lettre L. Non bien sûr, vous ne feriez pas cela ; vous le taperiez dans Google. Et alors vous pourriez obtenir quelque chose. Et ce que vous pourriez obtenir - tout ce qui se réfère aux choses auxquelles nous sommes habitués, vous le jetez. Alors vous pourriez finir avec quelque chose comme ceci. Et ça dit quelque chose de compliqué avec tout plein de concepts. Qui donc écrirait quelque chose d'aussi alambiqué et complexe et stupide ? Oh, c'est en fait un ensemble de concepts vraiment très importants. Donc, je surligne juste quelques mots et affirme que de telles définitions ne reposent pas sur des acides aminés or des feuilles, ou quoi que ce soit d'habituel pour nous, mais repose en fait seulement sur des processus. Et si vous y jetez un œil, c'était en fait dans un livre que j'ai publié à propos de la vie artificielle. Et cela explique pourquoi le responsable de la NASA était dans mon bureau pour commencer. Parce que l'idée était que, avec des concepts comme ceux-là, nous pouvons peut-être réellement fabriquer une forme de vie.

Et si vous vous demandez "Qu'est-ce que la vie artificielle peut bien être ?", laissez-moi vous emmener dans une visite-éclair de la façon dont tout ça est arrivé. Ça a commencé il y a pas mal de temps quand quelqu'un a écrit un des premiers virus informatiques efficaces. Et pour ceux d'entre vous qui ne sont pas assez vieux, vous n'avez aucune idée de comment cette infection fonctionnait, à savoir par les disquettes. Mais ce qui était intéressant à propos de ces virus informatiques si vous regardez les taux auxquels l'infection fonctionnait, ils affichent un comportement en pics tel qu'on le connait avec un virus de la grippe. En fait c'est à cause du bras de fer entre les hackers et les concepteurs de système d'exploitation que les choses vont d'avant en arrière. Le résultat est une sorte d'arbre de vie de ces virus, une phylogénie qui ressemble beaucoup au type de vie auquel nous sommes habitués, du moins au niveau viral.

Donc, est-ce de la vie ? Pas en ce qui me concerne. Pourquoi ? Parce que les choses n'évoluent pas par elles-mêmes. En fait, elles ont des hackers pour les écrire. Mais l'idée a très vite été poussée un peu plus loin quand un scientifique du Scientific Institute a décidé : "Pourquoi ne pas essayer de regrouper ces petits virus dans des mondes artificiels à l'intérieur de l'ordinateur et les laisser évoluer ?" C’était Steen Rasmussen. Il a conçu ce système, mais ça ne fonctionnait pas vraiment parce que ses virus se détruisaient mutuellement en permanence. Mais il y avait un autre scientifique qui suivait cela, un écologiste. Il est rentré chez lui et a dit : "Je sais comment réparer ça." Il a écrit le système Tierra, qui, j'en parle dans mon livre, est en fait un des premiers systèmes de vie réellement artificiels, sauf que ces programmes ne sont pas vraiment devenus complexes.

Après avoir vu ce travail, travaillé un peu dessus, c'est là que je suis intervenu. Et j'ai décidé de créer un système qui a toutes les propriétés nécessaires pour observer l'évolution de la complexité, des problèmes de plus en plus complexes en évolution constante. Bien sûr, puisque je ne sais vraiment pas écrire du code, on m'y a aidé. J'ai eu deux étudiants en licence de l'Institut de Technologie de Californie qui ont travaillé avec moi. C'est Charles Offria à gauche, et Titus Brown à droite. Ils sont en fait désormais de respectables professeurs à l'Université d'État du Michigan, mais je peux vous assurer qu'à l'époque, nous ne faisions pas une équipe respectable. Et je suis vraiment content qu'aucune photo n'ait survécu de nous trois ensemble où que ce soit.

Mais à quoi ressemble ce système ? Eh bien, je ne peux pas vraiment entrer dans les détails, mais vous pouvez voir ici une partie de ses entrailles. Mais ce sur quoi je voulais me concentrer, c'est ce type de structure de population. Il y a environ 10 000 programmes présents ici. Les différentes souches sont représentées dans des couleurs différentes. Et comme vous pouvez le voir ici, certains groupes croissent les uns au-dessus des autres, parce qu'ils se répandent. À chaque fois qu'il y a un programme qui survit mieux dans ce monde, grâce à n'importe quelle mutation qu'il a acquise, il va se répandre par-dessus les autres et les conduire à l'extinction.

Donc je vais vous montrer un film où vous allez voir ce genre de dynamique. Et on commence ce type d'expériences par des programmes que nous avons écrit nous-mêmes. Nous écrivons nos propres trucs, les répliquons, et sommes très fiers de nous. Nous les implantons, et on peut immédiatement voir qu'il y a des flots et des flots d'innovation. Au fait, c'est extrêmement accéléré, donc c'est comme un millier de générations par seconde. Mais le système se demande immédiatement : "C'était quoi ce stupide bout de code ? On peut l'améliorer de tant de façons et si rapidement." Donc vous voyez des flots de nouveaux genres qui prennent le dessus des autres genres. Et ce type d'activité dure un certain temps, jusqu'à ce que les principales choses faciles aient été acquises par ces programmes. Alors vous voyez survenir comme une stase, où en gros le système attend un nouveau type d'innovation, comme celle-ci, qui va se répandre par-dessus toutes les autres innovations précédentes et efface les gènes qu'il avait avant, jusqu'à ce qu'un nouveau type de complexité, plus avancé, soit atteint. Et ce processus continue encore et encore.

Donc ce que nous voyons ici est un système qui vit de façon très similaire à ce que nous connaissons comme étant la vie. Mais ce que les gens de la NASA me demandaient vraiment était : "Est-ce que ces trucs ont une signature biologique ? Peut-on mesurer ce genre de vie ? Parce que si on peut, nous avons peut-être une chance de vraiment découvrir de la vie ailleurs sans être influencés par des références comme les acides aminés." Donc j'ai dit : "Eh bien, nous devrions peut-être construire une signature biologique basée sur la vie en tant que processus universel. En fait, elle devrait peut-être utiliser les concepts que j'ai développés rien que pour avoir une idée en quelque sorte de ce qu'un système vivant simple pourrait être."

Et ce que j'ai produit - je dois d'abord vous présenter cette idée, peut-être que ce serait un détecteur de sens, plutôt qu'un détecteur de vie. Et la façon dont nous ferions cela - j'aimerais trouver comment je peux distinguer un texte écrit par un million de singes, par opposition à un texte qui se trouve dans nos livres. Et j'aimerais le faire d'une façon telle que je n’aie en fait pas besoin de pouvoir lire la langue, parce que je suis sûr que je n'en serai pas capable. Tant que je sais qu'il y a une sorte d'alphabet. Donc il y aurait un graphique de la fréquence à laquelle vous trouvez chacune des 26 lettres de l'alphabet dans un texte écrit par n'importe quel singe. Évidemment chacune de ces lettres apparaît en gros à la même fréquence.

Mais si vous regardez la même distribution dans les textes en anglais, ça ressemble à ça. Et je peux vous dire, c'est très consistant dans les textes en anglais. Si je regarde les textes en français, ça a l'air un peu différent, ou en italien ou en allemand. Les langues ont toutes leur propre type de distribution de fréquences, mais c'est consistant. Peu importe si le texte parle de politique ou de science. Peu importe si c'est un poème ou un texte de mathématiques. C'est une signature consistante, et c'est très stable. Tant que nos livres sont écrits en anglais - parce que les gens les réécrivent et les recopient - on y trouvera ça.

Ça m'a amené à me demander ce qui se passerait si j'essayais d'utiliser cette idée non pas pour distinguer les textes aléatoires des textes avec du sens, mais plutôt pour détecter qu'il y a du sens dans les biomolécules qui constituent la vie. Mais d'abord je dois poser la question : "Que sont ces blocs de construction, comme l'alphabet, ces éléments que je vous ai montrés ?" Eh bien, il s'avère que nous avons de nombreuses alternatives pour un tel ensemble de blocs de construction. On pourrait utiliser les acides aminés, on pourrait utiliser les acides nucléiques, les acides carboxyliques, les acides gras. En fait la chimie est extrêmement riche, et notre corps en utilise beaucoup.

Donc pour vérifier cette idée on a d'abord examiné les acides aminés et d'autres acides carboxyliques. Voici le résultat. Voici, en fait, ce que vous obtenez si par exemple vous regardez la distribution des acides aminés sur une comète ou dans l'espace interstellaire ou, en fait, en laboratoire, où vous vous assurez que dans votre soupe primitive il n'y a pas d'éléments vivants. Ce que vous trouvez est principalement de la glycine, puis de l'alanine, et aussi les autres acides sous forme de traces. C'est également très consistant, ce que vous trouvez dans des systèmes comme la Terre où il y a des acides aminés, mais pas de vie.

Mais imaginez que vous preniez de la terre, que vous y creusiez et en mettiez dans ces spectromètres, parce qu'il y a des bactéries dans tous les coins ; ou vous prenez de l'eau n'importe où sur la Terre, parce qu'elle grouille de vie, et vous faites la même analyse ; le spectre a l'air totalement différent. Bien sûr il y a toujours de la glycine et de l'alanine, mais en fait ce sont ces éléments lourds, ces acides aminés lourds qui sont produits parce qu'ils sont importants pour l'organisme. Et d'autres, qui ne sont pas utilisés dans le groupe de 20, n'apparaîtront pas du tout, dans aucun type de concentration. Cela s'avère aussi être extrêmement consistant. Peu importe quel type de sédiment vous broyez, que ce soit des bactéries ou n'importe quels autres plantes ou animaux. Partout où il y a de la vie, vous allez trouver cette distribution-ci, par opposition à cette distribution-là. Et il n'y a pas que dans les acides aminés qu'on peut le détecter.

Maintenant vous pourriez demander : "Bien, que se passe-t-il pour ces Avidiens ?", les Avidiens étant les habitants du monde informatique, où ils sont parfaitement heureux de se répliquer et de se complexifier. Donc voici la distribution que vous obtenez si, en réalité, il n'y a pas de vie. Ils ont environ 28 de ces instructions. Et si vous avez un système où les uns sont remplacés par les autres, c'est comme les singes qui tapent à la machine. Chacune de ces instructions apparaît approximativement à la même fréquence. Mais si vous prenez un groupe de trucs qui se répliquent comme dans la vidéo que vous avez vue, ça ressemble à ça. Donc il y a des instructions qui sont extrêmement importantes pour ces organismes, et leur fréquence va être élevée. Et il y a en fait des instructions que vous n'utilisez qu'une fois, et encore. Elles sont soit toxiques ou doivent vraiment être utilisées à un niveau inférieur à celui du hasard. Dans ce cas, la fréquence est plus basse. Et maintenant on peut voir si la signature est vraiment consistante. Je peux vous dire qu’en effet, elle l'est, parce que ce type de spectre, juste comme vous l'avez vu dans les livres, et juste comme vous l'avez vu avec les acides aminés, peu importe le changement que vous apportez à l'environnement, c'est très constant ; ça va refléter l'environnement.

Je vais maintenant vous montrer une petite expérience que nous avons faite. Je dois vous expliquer : le haut de ce graphique vous montre la distribution des fréquences dont je vous ai parlée. Ici, en fait, c'est un environnement sans vie où chaque instruction survient à la même fréquence. Et en-dessous, je montre, en fait, le taux de mutation dans l'environnement. Et je commence cela à un taux de mutation qui est si élevé que même si vous lâchiez un programme qui se réplique qui dans d'autres circonstances grandirait tranquillement pour remplir le monde entier, si vous le lâchiez dedans, il mutera jusqu'à la mort immédiatement. Donc il n'y a pas de vie possible à ce taux de mutation. Mais je vais lentement baisser la température, pour ainsi dire, et on a alors un seuil de viabilité où il serait alors possible pour un réplicateur de vivre. Et en effet, nous allons lâcher ces trucs dans cette soupe tout le temps.

Donc voyons ce à quoi ça ressemble. D'abord, rien, rien, rien. Trop chaud, trop chaud. Maintenant le seuil de viabilité est atteint, et la distribution de fréquence a radicalement changé et en fait se stabilise. Maintenant ce que j'ai fait ici est que, j'ai été méchant, j'ai juste monté la température encore et encore. Bien sûr le seuil de viabilité a été atteint. C'est tellement chouette que je vous montre ça encore une fois. Vous atteignez le seuil de viabilité. La distribution passe au mode "vivant" ! Alors, une fois atteint le seuil où le taux de mutation est si élevé que vous ne pouvez pas vous auto-reproduire, vous ne pouvez pas reproduire l'information vers vos descendants sans faire tant d'erreurs que votre capacité à vous répliquer s'évapore. Et alors la signature est perdue.

Qu'apprenons-nous de cela ? Eh bien, je pense que nous apprenons un certain nombre de choses. L'une d'elles est de savoir si nous capables de penser à la vie en des termes abstraits. Et on ne parle pas de choses comme les plantes, et on ne parle pas des acides aminés, et on ne parle pas de bactéries, mais on pense en termes de processus. Alors on peut commencer à penser à la vie, non pas comme quelque chose de si spécifique à la Terre, mais qui en fait pourrait exister n'importe où. Parce que ça a vraiment seulement à voir avec ces concepts d'information, de stockage de l'information à l'intérieur de substrats physiques (n'importe quelle information : octets, acides nucléiques, quoi que ce soit qui soit un alphabet) et avec l'assurance qu'il y a des processus pour que l'information soit stockée pour bien plus longtemps que l'échelle de temps à laquelle vous vous attendriez à ce que l'information se détériore. Et si vous pouvez faire cela, alors vous avez de la vie.

Donc la première chose que nous avons apprise est qu'il est possible de définir la vie uniquement en termes de processus , sans faire du tout référence au type de choses que nous chérissons, comme le type de vie sur terre. Et dans un sens cela nous éloigne encore, comme toutes nos découvertes scientifiques, ou beaucoup d'entre elles - c'est l'homme perpétuellement détroné - de la manière dont nous nous pensons spéciaux parce que nous sommes vivants Nous pouvons fabriquer la vie. Nous pouvons fabriquer la vie dans des ordinateurs. Certes, c'est limité, mais nous avons appris ce qu'il faut pour réellement la construire. Et une fois que nous avons cela, ce n'est alors plus une tâche si difficile de dire, si nous comprenons le processus fondamental qui ne réfère à aucun substrat particulier, nous pouvons aller essayer d'autres mondes, comprendre quelles sortes d'alphabets chimiques pourraient exister, comprendre suffisamment la chimie normale, la géochimie de la planète, pour savoir à quoi ressemblera la distribution en l'absence de vie, et puis chercher ce qui en dévie largement, cette chose qui dépasse et qui nous fait dire "Cet élément chimique ne devrait pas être là." Maintenant nous ne savons pas qu'il y alors de la vie, mais on pourrait dire : "Au moins je vais devoir regarder très précisément cet élément chimique et voir d'où il vient." Et cela pourrait être notre chance de vraiment découvrir de la vie quand nous ne pouvons pas la détecter visuellement.

Et c'est vraiment le seul point à retenir que j'ai à vous soumettre. La vie peut être moins mystérieuse que nous l'imaginons quand nous essayons d'imaginer comment cela doit être sur d'autres planètes. Et si nous retirons le mystère de la vie, je pense que c'est alors un peu plus facile pour nous de penser à comment nous vivons, et en quoi nous ne sommes peut-être pas aussi spéciaux que nous le pensons. Je vais vous laisser là-dessus.

Merci beaucoup.

(Applaudissements)