La théorie de l'assemblage est un cadre théorique révolutionnaire qui relie la physique et la biologie, fournissant des informations transformatrices sur l'évolution biologique et sa place dans les lois physiques universelles. Ses applications vont de la recherche de la vie extraterrestre à la compréhension de l’origine de la vie, et devraient remodeler de nombreux domaines scientifiques.
Une équipe internationale de chercheurs a développé un nouveau cadre théorique qui relie la physique et la biologie pour fournir une approche unifiée pour comprendre comment la complexité et l'évolution surviennent dans la nature. Ce nouveau travail sur la « théorie de l'assemblage », publié aujourd'hui (4 octobre) dans la revue Nature, marque un progrès significatif dans notre compréhension fondamentale de l'évolution biologique et de la manière dont elle est régie par les lois physiques de l'univers.
Travaux préliminaires et indice d’assemblage moléculaireL'étude s'appuie sur des travaux antérieurs du groupe de recherche, qui ont développé la théorie de l'assemblage en une méthode éprouvée empiriquement pour détecter la vie, avec des implications pour les efforts de recherche de vie extraterrestre et de développement de nouvelles formes de vie en laboratoire. Dans des travaux antérieurs, l’équipe a attribué aux molécules un score de complexité appelé indice d’assemblage moléculaire, basé sur le nombre minimum d’étapes de liaison requises pour construire la molécule. Ils montrent comment cet indice peut être mesuré expérimentalement et comment des valeurs élevées peuvent être associées aux molécules de la vie.
Formalisme mathématique dans la théorie des assemblages
La nouvelle recherche introduit un formalisme mathématique autour d'une quantité physique appelée « assemblage », qui capture le degré de sélection requis pour produire un ensemble complexe d'objets en fonction de leur abondance et de leur indice d'assemblage.
Le professeur Sarah Walker, physicienne théoricienne et chercheuse sur l'origine de la vie à l'Arizona State University, explique : « La théorie de l'assemblage offre une perspective complètement nouvelle, nous permettant d'examiner la même réalité fondamentale de la physique, de la chimie et de la biologie sous un angle différent. Avec cette théorie, nous pouvons commencer à combler le fossé entre la physique réductionniste et l'évolution darwinienne - une étape importante vers l'unification des théories fondamentales de la matière inerte et de la matière vivante.
Applications et potentiel futur
Les chercheurs montrent comment la théorie de l'assemblage peut être appliquée pour quantifier la sélection et l'évolution dans des systèmes allant des molécules simples aux polymères et structures cellulaires complexes. Il explique à la fois la découverte de nouveaux objets et la sélection d'objets existants, permettant l'augmentation illimitée de la complexité qui caractérise la vie et la technologie.
Le professeur Lee Cronin, chimiste à l'Université de Glasgow et co-premier auteur, a déclaré : « La théorie de l'assemblage offre une manière complètement nouvelle d'envisager la matière qui constitue notre monde, définie non seulement par des particules immuables mais également par la mémoire requise pour construire des objets par sélection à long terme. Avec des travaux ultérieurs, cette approche a le potentiel de transformer des domaines allant de la cosmologie à l'informatique.
Approfondir la compréhension
Les chercheurs visent à affiner davantage la théorie de l’assemblage, à explorer ses applications dans la description des caractéristiques de la vie connue et inconnue et à tester des hypothèses sur la manière dont la vie naît de la matière non vivante. "Une caractéristique importante de cette théorie est qu'elle peut être testée expérimentalement", a déclaré Cronin. "Cela ouvre la possibilité passionnante d'utiliser la théorie de l'assemblage pour concevoir de nouvelles expériences qui pourraient répondre aux questions sur l'origine de la vie en créant des systèmes vivants à partir de zéro en laboratoire."
Cette théorie ouvre de nombreuses nouvelles questions et orientations de recherche aux frontières de la physique et des sciences de la vie. Prise dans son ensemble, la théorie de l’assemblage promet de fournir de nouvelles connaissances approfondies sur les bases physiques de la complexité biologique et de l’innovation évolutive.