actualisé: 15.01.2001

La vie extrême

Introduction

traduction: Dr Véronique Receveur, CNRS Marseille.

Le monde vivant et ses limites

La vie nous offre un paradoxe fascinant. Elle témoigne à la fois d'une extraordinaire diversité : la taille de ses individus, par exemple, peut aller du millième de millimètre jusqu'à plusieurs dizaines de mètres ; leur espérance de vie, peut varier de quelques heures à plusieurs milliers d'années ; enfin, bon nombre d'espèces se sont multipliées sur toute la terre, alors que d'autres sont restées confinées dans un minuscule biotope. Et pourtant, derrière cette incroyable diversité, se cache une très grande uniformité : toutes les cellules sont constituées rigoureusement des mêmes éléments structuraux à l'échelle moléculaire, qu'il s'agisse aussi bien d'une simple bactérie que de la moindre cellule d'un organisme beaucoup plus grand. Et on retrouve cette uniformité chez tous les êtres vivants, quel que soit la famille ou le règne biologique auxquels ils appartiennent.

La vie s'est développée partout, tout au moins tant que l'on ne considère que la surface de la terre. En revanche, si on prend en compte la planète entière, depuis le centre de la terre jusqu'aux confins de son atmosphère, la biosphère apparaît comme une mince couche superficielle, prise en étau entre la lave en ébullition du manteau terrestre et l'air glacial de la stratosphère. On pourrait d'ailleurs demander à un astronome où se trouve la vie d'après lui. Il nous répondrait immanquablement qu'à son échelle, elle ne siège pratiquement nulle part !

La vie étant à la fois aussi dispersée sur terre, et pourtant si peu répandue dans l'univers, il parait évident qu'elle ne peut subsister que dans des conditions très particulières. Les circonstances favorables à l'apparition de la vie n'en sont par conséquent que plus restreintes. En fait, deux raisons majeures expliquent pourquoi notre planète est aussi hospitalière : d'une part, les conditions qui y règnent sont particulièrement douces par rapport à celles infiniment plus hostiles que l'on rencontre habituellement dans l'univers, et d'autre part, elles sont restées étonnamment stables à travers le temps. James Lovelock avait remarqué que la température de la biosphère sur terre n'avait pour ainsi dire pas changé depuis l'apparition de la vie il y a 3,5 milliards d'années, alors que l'énergie reçue du soleil était alors 30% plus élevée que maintenant. Cette observation le conduisit à formuler l' " hypothèse Gaïa ", qui reste encore sujet à de nombreuses controverses. Sa théorie, appelée ainsi en référence à la déesse grecque de la Terre, énonce que la planète dans son entier, comprenant la biosphère tout autant que les composés inorganiques de la lithosphère et de l'atmosphère, constituerait un système cybernétique capable de s'auto-réguler, comme le ferait un super-organisme gigantesque. Mais nous nous attarderons davantage sur la théorie de Gaïa au Chapitre 6.

Malgré le caractère exceptionnellement modéré et constant de notre climat, les conditions régnant en certaines régions de notre planète s'avèrent extrêmes d'après les standards biologiques. Dans beaucoup d'endroits, des micro-organismes n'ont réussi à survivre que parce qu'ils ont su développer des stratégies d'adaptation très efficaces aux conditions drastiques auxquelles ils sont soumis : basses ou hautes températures par exemple, forte pression ou même encore stress chimique. Ces processus d'adaptation n'ont cessé de s'améliorer inéluctablement au cours de l'évolution, depuis des millions d'années. Le nombre d'espèces vivant dans ces milieux extrêmes est évidemment beaucoup plus restreint que celui des habitats ordinaires. En cherchant à comprendre comment ces micro-organismes arrivent à s'adapter, et dans quelles limites ils y parviennent, nous pourrons apporter des réponses à certaines questions sur les principes fondamentaux de la vie, ses origines il y a des milliards d'années, et mieux appréhender la diversité et les limites de la vie.

Les organismes résistant à un environnement hostile ne suscitent pas l'intérêt des seuls naturalistes. Les industriels peuvent tirer parti de ces extrêmophiles capables de travailler à des températures élevées, et/ou sous haute pression, c'est-à-dire dans des conditions relativement courantes pour les industries chimiques, mais fatales pour une bactérie normale. Les enzymes de bactéries hyperthermophiles, par exemple, peuvent être utilisées dans des procédés biotechnologiques à des températures de 100°C et plus. On commence à peine à entrevoir toutes les applications technologiques possibles de ces extrêmophiles. Nous discuterons au chapitre 3 de certaines des approches actuelles parmi les plus prometteuses.

Cependant, avant de nous préoccuper de ces cas extrêmes, et de chercher à déterminer leurs habitats, leurs limites, leurs utilisations potentielles mais aussi les éventuels dangers qu'ils présentent pour l'homme, récapitulons les conditions fondamentales qu'il faut rassembler pour permettre à la vie dite " normale " d'exister. Pour cela, il nous faut répondre à trois questions essentielles : quels sont les éléments indispensables à l'existence de la vie? Que voulons-nous dire finalement par " normal "? Et quelles seraient a priori les conditions environnementales qui limitent l'extension de la vie?

Un organisme vivant est quelque chose d'extrêmement improbable, et pas uniquement parce que la vie reste très localisée à l'échelle de tout l'univers. S'il est improbable, c'est essentiellement parce qu'il possède une structure ordonnée d'un haut degré d'organisation, alors que les principes fondamentaux de la thermodynamique — la science des échanges d'énergie — nous disent que le désordre de l'univers, ou de tout autre système fermé, doit augmenter avec le temps. Comment donc ces organismes peuvent-ils exister, tout au moins tant qu'ils sont vivants, alors que l'univers tend vers le désordre? Le secret des êtres vivants réside en fait dans leur capacité à consommer de l'énergie. C'est la raison pour laquelle la vie est aussi dépendante des flux d'énergie. Même un organisme très peu consommateur d'énergie, qui ne bouge pas et ne se reproduit qu'une fois toutes les centaines d'années aura en permanence besoin d'énergie pour défendre son état ordonné contre cette tendance naturelle vers le désordre (1).

Généralement (nous discuterons plus tard des exceptions), la vie tire son énergie du soleil, par voie directe ou indirecte. Les êtres vivants qui sont capables de transformer l'énergie lumineuse du soleil en énergie chimique, puis de la stocker, sont appelés les producteurs primaires de la chaîne alimentaire. Il s'agit des plantes vertes et de certaines bactéries. Ils utilisent la puissance du soleil pour convertir l'eau et le dioxyde de carbone de l'air en glucides et oxygène (figure 1). D'autres organismes puisent à leur tour cette énergie stockée sous forme chimique en se nourrissant des plantes et en en digérant les sucres. Ils peuvent aussi consommer l'oxygène produit par les végétaux pour " brûler " leur nourriture dans des réactions qui dégagent de l'énergie. Plus loin dans la chaîne alimentaire, d'autres animaux mangent ces herbivores, et ainsi de suite. Même les bactéries qui dégradent le pétrole brut ne font rien d'autre qu'utiliser l'énergie chimique que les plantes ont stocké des millions d'années auparavant. De même, quand nous exploitons des énergies fossiles, telles que le charbon, le pétrole ou le gaz naturel, c'est la réaction inverse de la photosynthèse que les végétaux ont effectuée il y a très longtemps qui se produit : en brûlant le carbone dont les plantes se sont servies pour fabriquer des molécules organiques nous formons du dioxyde de carbone à partir de l'oxygène produit par ces mêmes plantes.

En dehors de la nécessité de stocker l'énergie, la condition la plus important à la vie, c'est de pouvoir disposer d'une eau à l'état liquide. Comme nous le verrons dans le chapitre 2, les limites de la vie sont souvent définies par les points de fusion et d'ébullition de l'eau. Ceux-ci peuvent être dans certaines conditions (eau salée, pression) très différents des températures habituelles de 0°C et 100°C. L'une des raisons principales pour lesquelles la vie ne s'est pas développée sur les autres planètes de notre système solaire est tout simplement qu'il n'y a pas assez d'océans à leur surface !

Avant tout, il convient de rappeler que l'eau n'est pas un liquide comme les autres. Il s'agit certainement de la seule molécule de cette taille, aussi simple en apparence que sa formule H₂O le laisse supposer, à combiner autant de propriétés aussi particulières. Tout d'abord, si cette molécule se comportait strictement selon les propriétés des atomes qui la constituent, qui dépendent de leur position dans le tableau périodique des éléments, l'eau ne serait certainement pas liquide : elle gèlerait à -100°C et s'évaporerait à -70°C. Elle devrait être plus volatile que son équivalent plus lourd dans le tableau périodique, l'hydrogène sulfuré (H₂S), bien connu pour être un gaz à température ambiante. Derrière ce comportement apparemment paradoxal se cache un phénomène d'une importance considérable pour l'architecture moléculaire de tous les êtres vivants : la liaison hydrogène. Cette interaction de type faible relie les molécules d'eau liquide entre elles en un gigantesque réseau (Figure 2). La formule chimique H₂O n'est donc en fait qu'une simplification de la réalité. Pour se rendre compte de l'importance phénoménale de cette interaction sur la structure de l'eau et sur ses propriétés, il suffit juste de se souvenir qu'elle a pour effet d'augmenter la température d'ébullition du liquide de pas moins de 170°C par rapport à sa température d'ébullition " théorique " !

L'originalité de l'eau ne provient pas uniquement du fait qu'elle est liquide au lieu d'être gazeuse à température ambiante. Elle se comporte aussi de manière très particulière en fonction de la température. Quand l'eau est refroidie, sa densité augmente, comme n'importe quel liquide. Aux basses températures, les molécules s'agitent plus lentement, et ont donc besoin de moins d'espace. Cependant, quand la température de l'eau descend en dessous de 4°C, on observe le phénomène inverse : si la température continue à diminuer, la densité de l'eau augmente, et s'élève encore plus au moment où l'eau gèle. Ces deux effets ont d'importantes conséquences sur le plan biologique. Prenons le cas d'un lac qui se refroidit en hiver. La perte de chaleur se produisant essentiellement par la surface, l'eau froide située à la surface du lac coule, et assure ainsi une homogénéisation de la température sur toute la profondeur du lac, tout au moins tant que la température reste au-dessus de 4°C. En dessous de ce seuil, l'eau froide superficielle devient plus légère et reste alors en surface. De même, quand le lac commence à geler par-dessus cette couche d'eau froide, il se forme de la glace, plus légère que l'eau, qui flotte. Ainsi, le fond du lac peut rester à une température de 4°C pendant des semaines de gel, car il sera isolé d'un froid extérieur beaucoup plus intense grâce à la couche de glace et d'eau froide située en surface. Ce comportement anormal de l'eau contribue grandement à la préservation de la vie dans un lac, même dans les conditions hivernales les plus rigoureuses.

Nous pouvons citer un autre exemple où l'augmentation de volume de l'eau quand elle se transforme en glace peut avoir des conséquences fondamentales pour l'environnement. Le gel crée des fissures dans les blocs de roches poreuses lorsque celles-ci sont gorgées d'humidité. Nous connaissons très bien ce phénomène pour les dégâts qu'ils peut occasionner sur nos routes ou nos ponts en période de gel. Pourtant, il facilite l'érosion des roches avec le temps et accélère ainsi la formation de sols meubles permettant aux plantes de se développer. Le renouvellement continuel du relief est une caractéristique unique de notre planète. L'aspect balafré de la Lune ou de notre voisine la planète Mars, qui gardent la marque des impacts de météorites datant parfois de plusieurs milliards d'années, nous le rappelle continuellement.

Tous les organismes vivants sont faits essentiellement d'eau et ont besoin d'eau pour survivre. Même à l'échelle moléculaire, les éléments de constitution des cellules ont besoin d'eau pour pouvoir maintenir leur structure tridimensionnelle fonctionnelle. La vie n'est d'ailleurs pas menacée uniquement quand l'eau gèle ou s'évapore. Des agents chimiques comme les sels peuvent retenir les molécules d'eau au détriment de la cellule et de ses biomolécules, et exercer ainsi un stress chimique auquel très peu de bactéries savent résister. Cet aspect sera davantage développé au chapitre 2

Une autre propriété très particulière de notre planète, qui a également favorisé le développement de la vie, vient de la présence sur terre de plus de 80 éléments chimiques différents. Les 15 éléments les plus répandus de la croûte terrestre (figure 3) présentent des propriétés chimiques ouvrant une possibilité incroyable de combinaisons. Hormis les gaz rares, dits nobles, les 8 familles du tableau périodique, regroupées dans chaque colonne, sont toutes représentées au moins une fois. On trouve même trois éléments appartenant à l'un des groupes de transition : le titane, le manganèse et le fer. L'univers, lui, ne contient presque exclusivement que deux espèces d'atomes, les deux plus légers : environ 90% des atomes présents dans l'univers sont des atomes d'hydrogène, et 9% des atomes d'hélium. Laissés ensemble, ces deux types d'atomes ne formeraient même pas un composé chimique, et conduiraient encore moins à un quelconque germe de vie !

La matière vivante est composée principalement des 11 éléments suivants, par masse atomique croissante : l'hydrogène (H), le carbone (C), l'azote (N), l'oxygène (O), le sodium (Na), le magnésium (Mg), le phosphore (P), le soufre (S), le chlore (Cl), le potassium (K) et le calcium (Ca). Le calcium est l'élément le plus lourd de cette liste. Ils appartiennent donc aux 20 premiers éléments sur les plus de 118 que compte le tableau périodique. Tous font également partie des 20 éléments les plus abondants sur terre. On peut dès lors se demander quels sont les autres éléments dont la terre regorge et que l'évolution a choisi de ne pas utiliser de manière significative. Le silicium (Si), par exemple, est le deuxième élément le plus répandu sur terre, juste après l'oxygène. Pourtant, l'évolution l'a ignoré complètement, alors que son analogue plus léger, le carbone, s'est vu attribuer un rôle fondamental dans la structure des molécules biologiques. En fait, il est facile de former de longues chaînes moléculaires à partir d'atomes de carbone, alors que les composés chimiques à base de silicium s'organisent plutôt en réseau tridimensionnel, comme par exemple les minéraux des certaines roches sédimentaires. En outre, les deux composés les plus simples que le carbone peut former soit avec de l'hydrogène soit avec de l'oxygène (le méthane et le dioxyde de carbone respectivement) sont volatiles, et donc facilement accessibles dans une réaction chimique. En revanche, l'oxyde de silicium (SiO₂) tel qu'il est trouvé dans le verre, le quartz et le sable est un solide inerte. Quant aux composés combinant le silicium et l'hydrogène, ils sont beaucoup moins stables que leurs analogues carbonés, les hydrocarbures.

Un autre élément très répandu sur terre, l'aluminium, est tout aussi peu utilisé par les systèmes biologiques. Bien que l'aluminium soit le métal le plus abondant de la croûte terrestre, il est en général enfermé dans une gangue minérale, qui le rend très peu accessible. Même maintenant avec les technologies modernes, il reste difficile à extraire, d'où son coût relativement élevé.

Très probablement, au tout début de l'évolution, le choix des éléments de base de la matière vivante a été gouverné par la loi de l'offre et de la demande, sachant que ces éléments devaient se trouver sous une forme gazeuse ou soluble dans l'eau dans les conditions dictées par l'atmosphère primitive. L'absence complète de métaux lourds dans la liste des éléments qui ont finalement été retenus universellement peut provenir de leur fâcheuse tendance à former des sulfures insolubles avec l'hydrogène sulfuré d'origine volcanique. On peut toutefois imaginer que d'autres choix auraient conduit également à l'apparition de la vie, tout au moins dans certaines limites. Si le potassium avait été absent quand la vie est apparue, c'est le rubidium qui aurait été utilisé. L'évolution aurait pu recourir au manganèse (Mn) à la place du magnésium, ou au strontium (Sr) au lieu du calcium. Les cellules découlant de cette chimie n'auraient pas été très différentes de celles que nous connaissons, et auraient pu se développer sur terre presque tout aussi efficacement. Les éléments de base ne sont donc pas essentiels en tant que tel à l'existence de la vie, mais le sont en fait devenus au cours de son évolution sur notre planète.

Cependant, il paraît malgré tout difficile de concevoir une biosphère variée sans carbone ni azote. Des chercheurs ont voulu montrer que la transmission d'une certaine forme d'information génétique avait pu se faire à l'intérieur même de roches minérales, bien avant l'éclosion de la vie sous forme cellulaire (Chapitre 5). Une telle forme de vie " inorganique " n'aurait cependant jamais eu le même potentiel pour se multiplier et s'adapter. Si tant est qu'elle ait effectivement existé un jour, le basculement vers une vie de type cellulaire sous l'impulsion des molécules organiques les plus versatiles a en tout cas prouvé ses véritables limites. C'est pourquoi les scientifiques continuent de traquer désespérément les signes d'un métabolisme basé sur le carbone au cours des explorations sur Mars ou sur une autre planète à la recherche de la vie (Chapitre 6).

En plus des onze éléments fondamentaux universels, l'évolution a fait appel chez certaines familles d'organismes à d'autres éléments chimiques. Les métaux lourds tels que le fer ou le zinc, par exemple, sont essentiels aux animaux. Certaines bactéries ont besoin d'enzymes contenant du cuivre, d'autres incorporent du sélénium dans leurs protéines. Il existe ainsi de nombreux exemples d'éléments chimiques possédant une fonction biologique très particulière. Pour les organismes en question, ces éléments sont bien sûr aussi indispensables que ceux précédemment cités. Ils constituent toutefois de cas particuliers, qu'on ne peut pas généraliser au monde vivant sur terre.

En conclusion, nous pouvons dire que la vie a tout simplement besoin d'un espace pour éclore et se développer, de préférence sous un climat relativement constant. La diversité de la biosphère doit beaucoup à la grande variété de biotopes existant sur terre. Chaque nouvelle opportunité pour le monde vivant de s'implanter dans des habitats restés vierges jusque-là offre la possibilité à certains organismes de s'adapter à de nouvelles conditions jusqu'à ce qu'ils soient devenus réellement différents de ce qu'ils étaient initialement. Le lent processus géologique qui remodèle en permanence la croûte terrestre, qui se traduit par la dérive des continents ou la formation de chaînes montagneuses, et qui peut diviser des régions auparavant continues, joue un rôle très important dans ce phénomène. Il est en effet responsable de la création de nouveaux biotopes en changeant les conditions environnementales suffisamment lentement pour que les organismes aient le temps de s'adapter. Une fois de plus, on voit l'importance des relations bilatérales entre la biosphère et la géosphère, et qui constitue la clé de voûte de la théorie Gaïa (Chapitre 5).

Avec la diversité des biotopes, nous touchons presque au cœur du sujet de cet ouvrage. Mais avant d'aller plus avant et d'aborder les milieux extrêmes, il nous faut répondre à une question cruciale :

La survie d'un organisme, d'une population, ou d'une espèce dépend de nombreux facteurs de nature très variée, qui peuvent être divisés en deux catégories : les facteurs biotiques et les facteurs abiotiques. Les premiers englobent tous les risques provenant par exemple des éventuels prédateurs, des parasites, ou de la concurrence entre espèces. Leur description rentre dans un domaine de recherche précis, l'écologie, que je n'essaierai pas de développer davantage ici. Les seconds, en revanche, qui font l'objet directement de cet ouvrage, concernent tous les facteurs non-vivants de l'environnement, depuis les conditions physiques et chimiques auxquelles ces êtres vivants sont soumis jusqu'aux différentes formes de stress auxquels ils sont exposés. D'un point de vue général, on distingue d'une part les facteurs physiques et les facteurs chimiques d'autre part.

Commençons par ce qu'il y a de plus simple. Certains paramètres physiques restent pratiquement constants sur toute la surface de notre planète. La pression atmosphérique au niveau de la mer est d'environ une atmosphère (1,013 bar), indépendamment de l'endroit où l'on se trouve. Les variations de pression atmosphérique dues aux changements météorologiques n'excèdent pas quelques pour cent de cette valeur. De même, la force de gravitation de la terre est identique partout : chaque corps qui tombe subit une accélération de 9,81 mètres par seconde à chaque seconde que dure sa chute (abstraction faite des frottements).

D'un point de vue similaire, la composition chimique de l'atmosphère et des océans est plutôt uniforme. Si on ne compte pas le taux de vapeur d'eau, l'air glacé au niveau des pôles et l'air torride de la jungle sont constitués l'un comme l'autre de 21% (en volume) d'oxygène et 78 % d'azote, le dioxyde de carbone et les gaz rares se partageant le dernier pour cent. L'eau de mer contient toujours environ 3% de sel. Les rivières et les lacs, eux, sont infiniment moins salés, excepté les lacs complètement fermés comme la Mer Morte.

Voilà pour ce qui est des paramètres physiques qui restent plus ou moins constants à la surface de la terre. On observe en revanche des variations beaucoup plus frappantes au niveau de la température. Celle-ci atteint jusqu'à –80°C pendant l'hiver antarctique, et plus de 250°C dans les rejets des sources hydrothermales des fonds abyssaux. Or, la plupart des organismes n'ont pas la chance de posséder un système de thermostat interne avec chauffage central comme pour tous les mammifères comme nous. C'est pourquoi la température interne des cellules est en général entièrement gouvernée par la température extérieure.

La température que l'on considère comme " normale " dépend donc fortement de ce que l'on soit Inuit ou Africain, ours polaire ou bactérie du tube digestif de l'homme. Pour celle-ci par exemple, la température la plus normale du monde est de 37°C. Elle rencontre d'ailleurs l'approbation des biochimistes en médecine ou zoologie, qui définissent les conditions physiologiques dans une eau tiède à 37°C légèrement salée. Les autres scientifiques, qui s'appuient sur des considérations plus pratiques, ont choisi de définir les conditions standards par la température ambiante la plus classique ou la plus facile à atteindre, c'est-à-dire 20 ou 25°C suivant l'altitude.

Toutefois, il n'existe dans le monde vivant aucune norme ou température physiologique standard ! Dans le meilleur des cas, on pourrait définir une échelle de températures modérées, par opposition aux températures extrêmes. Ainsi, un éventail de 20 à 40°C est une norme globalement acceptable pour la majorité. Les organismes préférant les températures plus chaudes seront alors appelés thermophiles, et ceux qui préfèrent les températures plus basses psychrophiles (2). Et pourtant, nous allons voir que pour de nombreux êtres vivants, des températures bien plus élevées ou beaucoup plus basses sont considérées comme des conditions de vie parfaitement normales et habituelles.

La pression hydrostatique dans les océans, qui augmente linéairement en fonction de la profondeur, est un autre paramètre physique crucial, car les cellules ne peuvent pas s'en affranchir et doivent donc nécessairement s'y adapter. Contrairement à ce que nous nous imaginons, plus de la moitié de la biosphère vit sous une pression, " normale " pour elle, loin de la valeur " standard " de une atmosphère. Les trois quarts du volume total des océans, qui correspondent à pas moins de 62% de la biosphère, sont sujets à des pressions hydrostatiques plus de cent fois supérieures à notre très chère pression atmosphérique.

En ce qui concerne les variables chimiques, les valeurs les plus courantes sont habituellement prises comme standard : pH neutre (ni acide, ni basique), concentrations en sels modérées, présence d'oxygène et de nutriments en suffisance. Ces conditions sont typiques de ce que l'on rencontre dans la plupart des régions hospitalières à la surface de la terre. On pourrait appeler ces conditions " normales " ou " physiologiques ". C'est d'ailleurs dans ces conditions que Escherichia coli (E. coli en abrégé), la bactérie de notre tube digestif, devenue un archétype pour les microbiologistes, se développe de façon optimale. Cependant, il existe de nombreux endroits bien moins accueillants, aux conditions beaucoup moins " physiologiques. Ce sont ces exceptions à la règle qui vont nous permettre d'améliorer grandement nos connaissances sur la capacité de la vie à s'adapter et sur ses limites.

Depuis des milliards d'années, la vie sur Terre s'est adaptée au cours de l'évolution à des conditions extrêmes très variées en utilisant des moyens incroyables. Cependant, comme nous allons le découvrir plus loin, les lois de la physique définissent parfois une limite absolue au-delà de laquelle la vie ne peut pas exister. Le facteur température en tant que tel, par exemple, est beaucoup moins limitant que la présence d'eau sous forme liquide. Dans les milieux où la concentration en sel, et/ou la pression hydrostatique augmentent la température d'ébullition et abaissent le point de fusion de l'eau, des organismes extrêmophiles peuvent se développer jusqu'à 110°C ou –5°C, du moment que l'eau reste liquide. Bien sûr, ces températures ne peuvent pas être repoussées indéfiniment. Des recherches sur la stabilité des biomolécules suggèrent qu'une température maximale existe autour de 120°C, au-delà de laquelle les molécules de la cellule se dégraderaient plus vite qu'elles ne seraient remplacées.

De même pour les grandes profondeurs océaniques, il existe certainement une pression hydrostatique maximale propice à l'apparition de la vie, mais nos océans ne sont pas assez profonds pour l'atteindre. Même aux pressions régnant dans les fosses les plus profondes du Pacifique (1.100 bars à 11 km sous la surface), des bactéries parviennent à se développer. Jules Verne ne se trompa pas quand il prédit, dans 20.000 lieues sous les mers, que l'on trouverait de la vie à de telles pressions. Il surestima toutefois la profondeur des océans et présuma qu'une zone morte apparaîtrait à partir de 12 km sous la surface. En fait, les limites fondamentales posées par la physique se situeraient entre deux à trois fois la plus forte profondeur trouvée dans les océans. Bien sûr, personne ne connaît les pressions limites auxquelles un organisme se serait adapté si les océans avaient été plus profonds. Sur la figure 4 est ainsi présenté un schéma des plus fortes altitudes et profondeurs susceptibles d'accueillir la vie existant actuellement sur terre, avec les températures et pression correspondantes.

En revanche, le stress chimique, comme de fortes concentrations en sel, ou une forte acidité, ne peuvent pas imposer une limite absolue à la vie. Comme nous le verrons plus tard, dans le cas de l'acidité, ce facteur de stress peut être exclu de l'intérieur de la cellule, ce qui demande une adaptation de la cellule uniquement au niveau des parties en relation avec le monde extérieur.

En résumé, nous devrions reconnaître que notre planète natale est un bien bel endroit pour vivre. Les conditions relativement modérées et stables ont encouragé l'évolution d'une biosphère d'une diversité extraordinaire. C'est en explorant les frontières de la vie et les biotopes extrêmes que l'évolution a dû conquérir pendant des millions d'années d'adaptation que nous pourrons avoir une meilleure idée de l'infinie biodiversité de la terre (3).

1. L'éminent physicien Erwin Schrödinger (1887-1961) souleva ce paradoxe, " La thermodynamique de la cellule vivante, ou comment créer de l'ordre à partir du désordre ", dans sa célèbre série de conférences en 1943, intitulée " Qu'est-ce que la Vie? ". Cependant c'est le précepte de " l'ordre à partir de l'ordre " qui a eu le plus d'influence sur la fondation de la Biologie Moléculaire.

2. Du grec thermos, qui signifie chaleur, psychros, froid, et philos, l'ami.

3. Cependant certains chercheurs pensent que l'histoire de la vie a commencé dans des conditions extrêmes, en particulier avec des hyperthermophiles dans les biotopes sous-marins très chauds, ce qui suggère que nous, les organismes mésophiles, aurions perdu cette résistance à la chaleur, en adoptant un style de vie plus frais ! !