{"id":20569,"date":"2025-04-15T02:15:07","date_gmt":"2025-04-15T01:15:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.revue3emillenaire.com\/blog\/?p=20569"},"modified":"2025-04-15T12:41:03","modified_gmt":"2025-04-15T11:41:03","slug":"pourquoi-tout-dans-lunivers-devient-plus-complexe-par-philip-ball","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.revue3emillenaire.com\/blog\/pourquoi-tout-dans-lunivers-devient-plus-complexe-par-philip-ball\/","title":{"rendered":"Pourquoi tout dans l\u2019univers devient plus complexe par Philip Ball"},"content":{"rendered":"

Une nouvelle hypoth\u00e8se selon laquelle la complexit\u00e9 augmente avec le temps, non seulement chez les organismes vivants, mais aussi dans le monde inanim\u00e9, promet <\/i><\/span>de bouleverser notre conception<\/i><\/span> du temps et de l\u2019\u00e9volution.<\/i><\/span><\/p>\n

En 1950, le physicien italien Enrico Fermi discutait avec ses coll\u00e8gues de la possibilit\u00e9 d\u2019une vie extraterrestre intelligente. Si des civilisations extraterrestres existent, disait-il, certaines devraient avoir eu suffisamment de temps pour se <\/span>r\u00e9pandre \u00e0 travers<\/span> le cosmos. Alors, o\u00f9 sont-elles\u00a0?<\/span><\/p>\n

De nombreuses r\u00e9ponses ont \u00e9t\u00e9 propos\u00e9es au \u00ab\u00a0paradoxe\u00a0\u00bb de Fermi\u00a0: Peut-\u00eatre que les civilisations extraterrestres s\u2019\u00e9teignent ou se d\u00e9truisent avant de pouvoir devenir des <\/span>voyageurs<\/span> interstellaires. Mais la r\u00e9ponse la plus simple est peut-\u00eatre que de telles civilisations n\u2019apparaissent <\/span>tout simplement pas<\/span>\u00a0: La vie intelligente est extr\u00eamement improbable, et nous posons la question uniquement parce que nous sommes une exception <\/span>extraordinairement rare<\/span>.<\/span><\/p>\n

Une nouvelle proposition d\u2019une \u00e9quipe interdisciplinaire de chercheurs remet en question cette conclusion<\/span> pessimiste<\/span>. Ils ont propos\u00e9 rien de moins qu\u2019une nouvelle loi de la nature, selon laquelle la complexit\u00e9 des entit\u00e9s de l\u2019univers augmente au fil du temps avec une inexorabilit\u00e9 comparable \u00e0 la deuxi\u00e8me loi de la thermodynamique \u2014 la loi qui dicte une augmentation in\u00e9vitable de l\u2019entropie, une mesure du d\u00e9sordre. S\u2019ils ont raison, la vie complexe et intelligente devrait \u00eatre r\u00e9pandue.<\/span><\/p>\n

Dans cette nouvelle vision, l\u2019\u00e9volution biologique n\u2019appara\u00eet pas comme un processus unique ayant donn\u00e9 naissance \u00e0 une forme de mati\u00e8re qualitativement distincte \u2014 les organismes vivants. L\u2019\u00e9volution est plut\u00f4t un cas particulier (et peut-\u00eatre in\u00e9vitable) d\u2019un principe plus g\u00e9n\u00e9ral qui r\u00e9git l\u2019univers. Selon ce principe, les entit\u00e9s sont s\u00e9lectionn\u00e9es parce qu\u2019elles sont plus riches en informations qui leur permettent d\u2019accomplir une certaine fonction.<\/span><\/p>\n

Cette <\/span>hypoth\u00e8se<\/span><\/a><\/u><\/span>, formul\u00e9e par le min\u00e9ralogiste Robert Hazen et l\u2019astrobiologiste Michael Wong de la Carnegie Institution \u00e0 Washington, D.C., avec une \u00e9quipe d\u2019autres chercheurs, a suscit\u00e9 un d\u00e9bat intense. Certains chercheurs ont accueilli cette id\u00e9e comme faisant partie d\u2019un grand r\u00e9cit sur les lois fondamentales de la nature. Ils affirment que les lois fondamentales de la physique ne sont pas \u00ab\u00a0compl\u00e8tes\u00a0\u00bb au sens o\u00f9 elles fournissent tout ce dont nous avons besoin pour comprendre les ph\u00e9nom\u00e8nes naturels\u00a0; au contraire, l\u2019\u00e9volution \u2014 biologique ou autre \u2014 introduit des fonctions et des nouveaut\u00e9s qui ne pourraient m\u00eame pas, en principe, \u00eatre pr\u00e9dites \u00e0 partir de la seule physique. \u00ab\u00a0Je suis tr\u00e8s heureux qu\u2019ils aient fait ce qu\u2019ils ont fait\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Stuart Kauffman, th\u00e9oricien \u00e9m\u00e9rite de la complexit\u00e9 \u00e0 l\u2019universit\u00e9 de Pennsylvanie. \u00ab\u00a0Ils ont rendu ces questions l\u00e9gitimes\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

D\u2019autres<\/span>, en revanche,<\/span> soutiennent que l\u2019extension des id\u00e9es \u00e9volutionnistes li\u00e9es \u00e0 la fonction aux syst\u00e8mes non vivants est exag\u00e9r\u00e9e. La valeur quantitative qui mesure l\u2019information dans cette nouvelle approche n\u2019est pas seulement relative \u2014 elle change en fonction du contexte \u2014, elle est impossible \u00e0 calculer. Pour cette raison et d\u2019autres encore, les critiques ont affirm\u00e9 que la nouvelle th\u00e9orie ne peut pas \u00eatre test\u00e9e et qu\u2019elle est donc peu utile.<\/span><\/p>\n

Ces travaux s\u2019inscrivent dans un d\u00e9bat de plus en plus large sur la mani\u00e8re dont l\u2019\u00e9volution biologique s\u2019inscrit dans le cadre habituel de la science. La th\u00e9orie de l\u2019\u00e9volution darwinienne par s\u00e9lection naturelle nous aide \u00e0 comprendre comment les \u00eatres vivants ont chang\u00e9 dans le pass\u00e9. Mais contrairement \u00e0 la plupart des th\u00e9ories scientifiques, elle ne permet pas de pr\u00e9dire l\u2019avenir. L\u2019int\u00e9grer dans une m\u00e9ta-loi de complexit\u00e9 croissante pourrait-il nous permettre d\u2019entrevoir ce que l\u2019avenir nous r\u00e9serve\u00a0?<\/span><\/p>\n

Cr\u00e9er du sens<\/b><\/span><\/span><\/strong><\/h2>\n

L\u2019histoire commence en 2003, lorsque le biologiste Jack Szostak publie dans <\/span>Nature <\/span><\/em>un court article <\/span><\/a><\/u><\/span>proposant le concept d\u2019information fonctionnelle. Szostak \u2014 qui, six ans plus tard, recevra le prix Nobel pour des travaux sans rapport avec <\/span>ce sujet<\/span> \u2014 souhaitait quantifier la quantit\u00e9 d\u2019information ou la complexit\u00e9 que les mol\u00e9cules biologiques, telles que les prot\u00e9ines ou les brins d\u2019ADN, incarnent. La th\u00e9orie classique de l\u2019information, d\u00e9velopp\u00e9e par le chercheur en t\u00e9l\u00e9communications Claude Shannon dans les ann\u00e9es\u00a01940 et \u00e9labor\u00e9e plus tard par le math\u00e9maticien russe Andrey Kolmogorov, offre une r\u00e9ponse. Selon Kolmogorov, la complexit\u00e9 d\u2019une cha\u00eene de symboles (tels que des 1 et des 0\u00a0binaires) d\u00e9pend de la concision avec laquelle on peut sp\u00e9cifier cette s\u00e9quence de mani\u00e8re unique.<\/span><\/p>\n

Prenons l\u2019exemple de l\u2019ADN, qui est une cha\u00eene <\/span>compos\u00e9e <\/span>de quatre \u00e9l\u00e9ments diff\u00e9rents appel\u00e9s nucl\u00e9otides. Un brin compos\u00e9 uniquement d\u2019un seul nucl\u00e9otide, se r\u00e9p\u00e9tant sans cesse, est beaucoup moins complexe \u2014 et, par extension, encode moins d\u2019informations \u2014 qu\u2019un brin compos\u00e9 des quatre nucl\u00e9otides dans lequel la s\u00e9quence semble al\u00e9atoire (comme c\u2019est le cas le plus souvent dans le g\u00e9nome).<\/span><\/p>\n

Mais Szostak a fait remarquer que la mesure de la complexit\u00e9 selon Kolmogorov n\u00e9gligeait une question cruciale pour la biologie\u00a0: le fonctionnement des mol\u00e9cules biologiques.<\/span><\/p>\n

En biologie, il arrive que plusieurs mol\u00e9cules diff\u00e9rentes puissent faire le m\u00eame travail. Prenons l\u2019exemple des mol\u00e9cules d\u2019ARN, dont certaines ont des fonctions biochimiques faciles \u00e0 d\u00e9finir et \u00e0 mesurer (tout comme l\u2019ADN, l\u2019ARN est constitu\u00e9 de s\u00e9quences de nucl\u00e9otides). En particulier, de courts brins d\u2019ARN appel\u00e9s aptam\u00e8res peuvent se lier solidement \u00e0 d\u2019autres mol\u00e9cules.<\/span><\/p>\n

Supposons que vous souhaitiez trouver un aptam\u00e8re d\u2019ARN qui se lie \u00e0 une mol\u00e9cule cible particuli\u00e8re. De nombreux aptam\u00e8res peuvent-ils <\/span>accomplir cette t\u00e2che<\/span>, ou bien un seul\u00a0? Si un seul aptam\u00e8re <\/span>en est capable<\/span>, alors il est unique, tout comme une longue s\u00e9quence de lettres apparemment al\u00e9atoire est unique. Szostak a d\u00e9clar\u00e9 que cet aptam\u00e8re contiendrait beaucoup de ce qu\u2019il appelle des \u00ab\u00a0informations fonctionnelles\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

Si de nombreux aptam\u00e8res diff\u00e9rents peuvent <\/span>remplir la m\u00eame fonction<\/span>, alors l\u2019information fonctionnelle est beaucoup plus petite. Nous pouvons donc calculer l\u2019information fonctionnelle d\u2019une mol\u00e9cule en nous demandant combien d\u2019autres mol\u00e9cules de la m\u00eame taille peuvent accomplir la m\u00eame t\u00e2che<\/span>, avec la m\u00eame efficacit\u00e9<\/span>.<\/span><\/p>\n

Szostak a ensuite montr\u00e9 que dans un cas comme celui-ci, l\u2019information fonctionnelle pouvait \u00eatre mesur\u00e9e exp\u00e9rimentalement. Il a fabriqu\u00e9 un tas d\u2019aptam\u00e8res d\u2019ARN et utilis\u00e9 des m\u00e9thodes chimiques pour identifier et isoler ceux qui se lieraient \u00e0 une mol\u00e9cule cible choisie. Il a ensuite l\u00e9g\u00e8rement modifi\u00e9 les gagnants afin de trouver des aptam\u00e8res encore plus performants et a r\u00e9p\u00e9t\u00e9 le processus. Plus un aptam\u00e8re <\/span>s\u2019am\u00e9liore dans sa capacit\u00e9 \u00e0 se lier<\/span>, moins il est probable qu\u2019une autre mol\u00e9cule d\u2019ARN choisie au hasard fasse aussi bien\u00a0: L\u2019information fonctionnelle des gagnants de chaque cycle devrait augmenter. Szostak a constat\u00e9 que l\u2019information fonctionnelle des aptam\u00e8res les plus performants se rapprochait de plus en plus de la valeur maximale pr\u00e9dite th\u00e9oriquement.<\/span><\/p>\n

S\u00e9lectionn\u00e9 pour la fonction<\/b><\/span><\/span><\/strong><\/h2>\n

Hazen a d\u00e9couvert l\u2019id\u00e9e de Szostak en r\u00e9fl\u00e9chissant \u00e0 l\u2019origine de la vie \u2014 une question qui l\u2019a interpell\u00e9 en tant que min\u00e9ralogiste, car on soup\u00e7onne depuis longtemps que les r\u00e9actions chimiques qui se produisent \u00e0 la surface des min\u00e9raux ont jou\u00e9 un r\u00f4le cl\u00e9 dans l\u2019apparition de la vie. \u00ab\u00a0J\u2019en ai conclu que parler de vie ou de non-vie \u00e9tait une fausse dichotomie\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Hazen. \u00ab\u00a0Je sentais qu\u2019il devait y avoir une sorte de continuum, qu\u2019il devait exister un processus poussant les syst\u00e8mes simples vers des syst\u00e8mes plus complexes\u00a0\u00bb. L\u2019information fonctionnelle, pensait-il, offrait un moyen d\u2019acc\u00e9der \u00e0 la \u00ab\u00a0complexit\u00e9 croissante de toutes sortes de syst\u00e8mes \u00e9volutifs\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

En 2007, Hazen collabore avec Szostak pour cr\u00e9er une <\/span>simulation informatique<\/span><\/a><\/u><\/span> impliquant des algorithmes qui \u00e9voluent par mutations. Leur fonction, dans ce cas, n\u2019\u00e9tait pas de se lier \u00e0 une mol\u00e9cule cible, mais d\u2019effectuer des calculs. L\u00e0 encore, ils ont constat\u00e9 que l\u2019information fonctionnelle augmentait spontan\u00e9ment au fil du temps, \u00e0 mesure que le syst\u00e8me \u00e9voluait.<\/span><\/p>\n

L\u2019id\u00e9e est rest\u00e9e en suspens pendant des ann\u00e9es. Hazen ne voyait pas comment aller plus loin, jusqu\u2019\u00e0 ce que Wong obtienne une bourse \u00e0 la Carnegie Institution en 2021. Wong avait une formation dans le domaine des atmosph\u00e8res plan\u00e9taires, mais Hazen et lui ont d\u00e9couvert qu\u2019ils r\u00e9fl\u00e9chissaient aux m\u00eames questions. \u00ab\u00a0D\u00e8s notre toute premi\u00e8re discussion, c\u2019\u00e9tait incroyable\u00a0\u00bb, raconte Hazen.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0J\u2019\u00e9tais devenu d\u00e9sillusionn\u00e9 par l\u2019\u00e9tat de la recherche sur la vie ailleurs dans l\u2019univers\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Wong. \u00ab\u00a0Je trouvais que la recherche \u00e9tait trop \u00e9troitement limit\u00e9e \u00e0 la vie telle que nous la connaissons ici sur Terre, alors que la vie ailleurs pourrait suivre une trajectoire \u00e9volutive compl\u00e8tement diff\u00e9rente. Alors, comment s\u2019\u00e9loigner suffisamment de la vie sur Terre pour \u00eatre en mesure de d\u00e9tecter la vie ailleurs, m\u00eame si elle pr\u00e9sente des sp\u00e9cificit\u00e9s chimiques diff\u00e9rentes, mais sans pour autant inclure toutes sortes de structures auto-organis\u00e9es comme les ouragans\u00a0?\u00a0\u00bb<\/span><\/p>\n

Le duo s\u2019est rapidement rendu compte qu\u2019il avait besoin de l\u2019expertise d\u2019un tout autre ensemble de disciplines. \u00ab\u00a0Nous avions besoin de personnes qui abordaient ce probl\u00e8me \u00e0 partir de points de vue tr\u00e8s diff\u00e9rents, afin que nous puissions tous nous corriger mutuellement dans nos pr\u00e9jug\u00e9s\u00a0\u00bb, dit Hazen. \u00ab\u00a0Ce n\u2019est pas un probl\u00e8me de min\u00e9ralogie, ni un probl\u00e8me de physique, ni un probl\u00e8me de philosophie. C\u2019est tout cela \u00e0 la fois\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

Ils soup\u00e7onnaient que l\u2019information fonctionnelle \u00e9tait la cl\u00e9 pour comprendre comment des syst\u00e8mes complexes tels que les organismes vivants apparaissent \u00e0 travers des processus \u00e9volutifs qui se d\u00e9roulent dans le temps. \u00ab\u00a0Nous avons tous suppos\u00e9 que la deuxi\u00e8me loi de la thermodynamique fournissait la fl\u00e8che du temps\u00a0\u00bb, dit Hazen. \u00ab\u00a0Mais il semble que l\u2019univers emprunte une voie beaucoup plus idiosyncrasique. Nous pensons que cela est d\u00fb \u00e0 la s\u00e9lection des fonctions, un processus tr\u00e8s ordonn\u00e9 qui conduit \u00e0 des \u00e9tats ordonn\u00e9s. Cela ne fait pas partie de la deuxi\u00e8me loi, mais n\u2019est pas non plus incompatible avec elle\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

Vu sous cet angle, le concept d\u2019information fonctionnelle a permis \u00e0 l\u2019\u00e9quipe de r\u00e9fl\u00e9chir au d\u00e9veloppement de syst\u00e8mes complexes qui n\u2019ont, \u00e0 premi\u00e8re vue, rien \u00e0 voir avec la vie.<\/span><\/p>\n

\u00c0 premi\u00e8re vue, l\u2019id\u00e9e n\u2019est pas tr\u00e8s prometteuse. En biologie, la fonction a un sens. Mais que signifie \u00ab\u00a0fonction\u00a0\u00bb pour une pierre\u00a0?<\/span><\/p>\n

Tout ce que cela implique r\u00e9ellement, dit Hazen, c\u2019est qu\u2019un processus s\u00e9lectif favorise une entit\u00e9 parmi un grand nombre de combinaisons possibles. Un tr\u00e8s grand nombre de min\u00e9raux diff\u00e9rents peut se former \u00e0 partir de silicium, d\u2019oxyg\u00e8ne, d\u2019aluminium, de calcium, etc. Mais on n\u2019en trouve que quelques-uns dans un environnement donn\u00e9. Les min\u00e9raux les plus stables s\u2019av\u00e8rent \u00eatre les plus courants. Mais il arrive que des min\u00e9raux moins stables persistent parce qu\u2019il n\u2019y a pas assez d\u2019\u00e9nergie disponible pour les convertir en phases plus stables.<\/span><\/p>\n

L\u2019information elle-m\u00eame pourrait \u00eatre un param\u00e8tre <\/b><\/i><\/span>fondamental<\/b><\/span><\/em> du cosmos, au m\u00eame titre que la masse, la charge et l\u2019\u00e9nergie. \u2014 M<\/b><\/i><\/span>ichael Wong, Institution Carnegie<\/b><\/span><\/i><\/p>\n

Cela peut sembler trivial, comme de dire que certains objets existent alors que d\u2019autres n\u2019existent pas, m\u00eame s\u2019ils le pouvaient en th\u00e9orie. Mais Hazen et Wong <\/span>ont montr\u00e9<\/span><\/a><\/u><\/span> que, m\u00eame pour les min\u00e9raux, l\u2019information fonctionnelle a augment\u00e9 au cours de l\u2019histoire de la Terre. Les min\u00e9raux \u00e9voluent vers une plus grande complexit\u00e9 (mais pas au sens darwinien du terme). Hazen et ses coll\u00e8gues supposent que des formes complexes de carbone telles que le graph\u00e8ne pourraient se former dans l\u2019environnement riche en hydrocarbures de Titan, la lune de Saturne \u2014 un autre exemple d\u2019augmentation de l\u2019information fonctionnelle qui n\u2019implique pas la vie.<\/span><\/p>\n

Il en va de m\u00eame pour les \u00e9l\u00e9ments chimiques. Les premiers instants qui ont suivi le Big Bang \u00e9taient remplis d\u2019\u00e9nergie indiff\u00e9renci\u00e9e. En refroidissant, des quarks se sont form\u00e9s, puis se sont condens\u00e9s en protons et en neutrons. Ces derniers se sont rassembl\u00e9s pour former les noyaux des atomes d\u2019hydrog\u00e8ne, d\u2019h\u00e9lium et de lithium. Ce n\u2019est que lorsque les \u00e9toiles se sont form\u00e9es et que la fusion nucl\u00e9aire s\u2019est produite en leur sein que des \u00e9l\u00e9ments plus complexes comme le carbone et l\u2019oxyg\u00e8ne se sont form\u00e9s. Et ce n\u2019est que lorsque certaines \u00e9toiles ont \u00e9puis\u00e9 leur combustible de fusion que leur effondrement et leur explosion en supernovas ont cr\u00e9\u00e9 des \u00e9l\u00e9ments plus lourds tels que les m\u00e9taux lourds. La complexit\u00e9 nucl\u00e9aire des \u00e9l\u00e9ments s\u2019est progressivement accrue.<\/span><\/p>\n

Selon Wong, leurs travaux aboutissent \u00e0 trois conclusions principales.<\/span><\/p>\n

Premi\u00e8rement, la biologie n\u2019est qu\u2019un exemple d\u2019\u00e9volution. \u00ab\u00a0Il existe une description plus universelle qui d\u00e9termine l\u2019\u00e9volution des syst\u00e8mes complexes\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

Deuxi\u00e8mement, il pourrait y avoir \u00ab\u00a0une fl\u00e8che du temps qui d\u00e9crit cette complexit\u00e9 croissante\u00a0\u00bb, de la m\u00eame mani\u00e8re que la deuxi\u00e8me loi de la thermodynamique, qui d\u00e9crit l\u2019augmentation de l\u2019entropie, est cens\u00e9e cr\u00e9er une direction pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e du temps.<\/span><\/p>\n

Enfin, selon Wong, \u00ab\u00a0l\u2019information elle-m\u00eame pourrait \u00eatre un param\u00e8tre fondamental du cosmos, au m\u00eame titre que la masse, la charge et l\u2019\u00e9nergie\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

Dans les travaux men\u00e9s par Hazen et Szostak sur l\u2019\u00e9volution \u00e0 l\u2019aide d\u2019algorithmes de vie artificielle, l\u2019augmentation de l\u2019information fonctionnelle n\u2019\u00e9tait pas toujours graduelle. Elle se produisait parfois par bonds <\/span>soudains<\/span>. Cela fait \u00e9cho \u00e0 ce que l\u2019on observe dans l\u2019\u00e9volution biologique. Les biologistes reconnaissent depuis longtemps <\/span>l\u2019existence de<\/span> transitions o\u00f9 la complexit\u00e9 des organismes augmente brusquement. L\u2019une de ces transitions fut l\u2019apparition d\u2019organismes dot\u00e9s d\u2019un noyau cellulaire (il y a environ 1,8\u00a0milliard \u00e0 2,7\u00a0milliards d\u2019ann\u00e9es). Ensuite vinrent les transitions vers les organismes multicellulaires (il y a environ 2\u00a0milliards \u00e0 1,6\u00a0milliard d\u2019ann\u00e9es), la diversification abrupte des formes corporelles lors de l\u2019explosion cambrienne (il y a 540\u00a0millions d\u2019ann\u00e9es) et l\u2019apparition des syst\u00e8mes nerveux centraux (il y a environ 600\u00a0millions \u00e0 520\u00a0millions d\u2019ann\u00e9es). L\u2019arriv\u00e9e de l\u2019homme a sans doute constitu\u00e9 une autre transition \u00e9volutive majeure et rapide.<\/span><\/p>\n

Les biologistes de l\u2019\u00e9volution ont tendance \u00e0 consid\u00e9rer chacune de ces transitions comme un \u00e9v\u00e9nement contingent. Mais dans le cadre de l\u2019information fonctionnelle, il semble possible que de tels sauts dans les processus \u00e9volutifs (qu\u2019ils soient biologiques ou non) soient in\u00e9vitables.<\/span><\/p>\n

Dans ces sauts, Wong pr\u00e9sente les objets en \u00e9volution comme acc\u00e9dant \u00e0 un paysage enti\u00e8rement nouveau de possibilit\u00e9s et de fa\u00e7ons de s\u2019organiser, comme s\u2019ils <\/span>atteignaient un<\/span> \u00ab\u00a0\u00e9tage sup\u00e9rieur\u00a0\u00bb. L\u2019essentiel \u2014 les crit\u00e8res de s\u00e9lection, dont d\u00e9pend la poursuite de l\u2019\u00e9volution \u2014 changent eux aussi, tra\u00e7ant une voie enti\u00e8rement nouvelle. <\/span>\u00c0 cet \u00e9tage sup\u00e9rieur apparaissent des possibilit\u00e9s qui \u00e9taient impossibles \u00e0 concevoir avant d\u2019y acc\u00e9der.<\/span><\/p>\n

Par exemple, \u00e0 l\u2019origine de la vie, il aurait pu \u00eatre important que les mol\u00e9cules protobiologiques persistent pendant une longue p\u00e9riode \u2014 c\u2019est-\u00e0-dire qu\u2019elles soient stables. Mais une fois que ces mol\u00e9cules se sont organis\u00e9es en groupes capables de catalyser <\/span>mutuellement leur formation<\/span> \u2014 ce que Kauffman a appel\u00e9 des cycles autocatalytiques \u2014, les mol\u00e9cules elles-m\u00eames pouvaient \u00eatre de courte dur\u00e9e, tant que les cycles persistaient. D\u00e9sormais, c\u2019est la stabilit\u00e9 dynamique, et non plus thermodynamique, qui importe.<\/span><\/p>\n

Ricard Sol\u00e9, de l\u2019Institut de Santa Fe, pense que ces sauts pourraient \u00eatre \u00e9quivalents aux transitions de phase en physique, telles que la cong\u00e9lation de l\u2019eau ou la magn\u00e9tisation du fer\u00a0: Ce sont des processus collectifs aux caract\u00e9ristiques universelles, qui signifient que tout change, partout, en m\u00eame temps. En d\u2019autres termes, selon ce point de vue, il existerait une sorte de physique de l\u2019\u00e9volution \u2014 et c\u2019est une physique que nous connaissons d\u00e9j\u00e0.<\/span><\/p>\n

La biosph\u00e8re cr\u00e9e ses propres possibilit\u00e9s<\/b><\/span><\/span><\/strong><\/h2>\n

La difficult\u00e9 avec les informations fonctionnelles, c\u2019est que, contrairement \u00e0 une mesure telle que la taille ou la masse, elles sont contextuelles\u00a0: elles d\u00e9pendent de ce que nous attendons de l\u2019objet et de l\u2019environnement dans lequel il se trouve. Par exemple, les informations fonctionnelles relatives \u00e0 la liaison d\u2019un aptam\u00e8re d\u2019ARN \u00e0 une mol\u00e9cule particuli\u00e8re seront g\u00e9n\u00e9ralement tr\u00e8s diff\u00e9rentes des informations relatives \u00e0 la liaison \u00e0 une mol\u00e9cule diff\u00e9rente.<\/span><\/p>\n

Pourtant, c\u2019est pr\u00e9cis\u00e9ment ce que fait l\u2019\u00e9volution\u00a0: trouver de nouvelles utilisations pour des composants existants. Les plumes, par exemple, n\u2019ont pas \u00e9volu\u00e9 \u00e0 l\u2019origine pour le vol. Cette r\u00e9orientation refl\u00e8te la fa\u00e7on dont l\u2019\u00e9volution biologique se fait par bricolage, en utilisant ce qui est disponible.<\/span><\/p>\n

Kauffman soutient que l\u2019\u00e9volution biologique cr\u00e9e donc constamment non seulement de nouveaux types d\u2019organismes, mais aussi de nouvelles possibilit\u00e9s pour les organismes, qui non seulement n\u2019existaient pas \u00e0 un stade ant\u00e9rieur de l\u2019\u00e9volution, mais qui n\u2019auraient jamais pu exister. De la soupe d\u2019organismes unicellulaires qui constituait la vie sur Terre il y a 3\u00a0milliards d\u2019ann\u00e9es, aucun \u00e9l\u00e9phant n\u2019a pu \u00e9merger soudainement \u2014 cela a n\u00e9cessit\u00e9 toute une s\u00e9rie d\u2019innovations ant\u00e9rieures, contingentes, mais sp\u00e9cifiques.<\/span><\/p>\n

Cependant, il n\u2019<\/span>existe aucune<\/span> limite th\u00e9orique au nombre d\u2019utilisations d\u2019un objet. Cela signifie que l\u2019apparition de nouvelles fonctions dans l\u2019\u00e9volution ne peut \u00eatre pr\u00e9dite \u2014 et pourtant, certaines nouvelles fonctions peuvent dicter les r\u00e8gles m\u00eames de l\u2019\u00e9volution ult\u00e9rieure du syst\u00e8me. \u00ab\u00a0La biosph\u00e8re cr\u00e9e ses propres possibilit\u00e9s\u00a0\u00bb, <\/span>dit<\/span> Kauffman. \u00ab\u00a0Non seulement nous ne savons pas ce qui va se passer, mais nous ne savons m\u00eame pas ce qui peut se passer\u00a0\u00bb. La photosynth\u00e8se <\/span>fut<\/span> une \u00e9volution tr\u00e8s profonde, tout comme les eucaryotes, les syst\u00e8mes nerveux et le langage. Comme le microbiologiste Carl Woese et le physicien Nigel Goldenfeld l\u2019ont <\/span>\u00e9crit<\/span> en 2011, \u00ab\u00a0nous avons besoin d\u2019un ensemble suppl\u00e9mentaire de r\u00e8gles <\/span>pour d\u00e9crire<\/span> l\u2019\u00e9volution des r\u00e8gles initiales. Mais ce niveau sup\u00e9rieur de r\u00e8gles doit lui-m\u00eame \u00e9voluer. Nous nous retrouvons donc avec une hi\u00e9rarchie infinie\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

Le physicien Paul Davies, de l\u2019universit\u00e9 d\u2019\u00c9tat de l\u2019Arizona, reconna\u00eet que l\u2019\u00e9volution biologique \u00ab\u00a0g\u00e9n\u00e8re son propre espace de possibilit\u00e9s \u00e9tendu qui ne peut \u00eatre pr\u00e9dit ou captur\u00e9 de mani\u00e8re fiable par un processus d\u00e9terministe \u00e0 partir d\u2019\u00e9tats ant\u00e9rieurs. <\/span>Ainsi, l<\/span>a vie \u00e9volue en partie <\/span>vers<\/span> l\u2019inconnu\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

Une <\/b><\/span>augmentation de la complexit\u00e9 offre <\/b><\/span>un potentiel futur pour d\u00e9couvrir<\/b><\/span> de nouvelles strat\u00e9gies <\/b><\/span>in<\/b><\/span>accessibles aux organismes plus simples.<\/b><\/span> <\/b>Marcus Heisler, Universit\u00e9 de Sydney<\/b><\/span><\/i><\/p>\n

Davies et ses coll\u00e8gues <\/span>expliqu<\/span>ent que, comme pour le th\u00e9or\u00e8me de G\u00f6del, le facteur cl\u00e9 qui rend l\u2019\u00e9volution biologique ouverte et nous emp\u00eache de l\u2019exprimer dans un espace de phase autonome et global est qu\u2019elle est autor\u00e9f\u00e9rentielle\u00a0: L\u2019apparition de nouveaux acteurs dans l\u2019espace se r\u00e9percute sur ceux qui s\u2019y trouvent d\u00e9j\u00e0 pour cr\u00e9er de nouvelles possibilit\u00e9s d\u2019action. Ce n\u2019est pas le cas des syst\u00e8mes physiques qui, m\u00eame s\u2019ils comptent, par exemple, des millions d\u2019\u00e9toiles dans une galaxie, ne sont pas autor\u00e9f\u00e9rentiels.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0<\/span>Une <\/span>augmentation de la complexit\u00e9 offre un potentiel futur pour d\u00e9couvrir de nouvelles strat\u00e9gies inaccessibles aux organismes plus simples\u00a0\u00bb, a<\/span>ffirme<\/span> Marcus Heisler, biologiste sp\u00e9cialiste du d\u00e9veloppement <\/span>v\u00e9g\u00e9tal<\/span> \u00e0 l\u2019universit\u00e9 de Sydney et coauteur de l\u2019article sur l\u2019incompl\u00e9tude. Selon Davies, ce lien entre l\u2019\u00e9volution biologique et la <\/span>non-<\/span>calcul<\/span>abilit\u00e9<\/span> \u00ab\u00a0est au c\u0153ur m\u00eame de ce qui rend la vie si magique\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

La biologie est-elle donc <\/span>un cas <\/span>sp\u00e9cial, parmi les processus \u00e9volutifs, <\/span>gr\u00e2ce \u00e0 cette ouverture<\/span> g\u00e9n\u00e9r\u00e9<\/span>e<\/span> par l\u2019autor\u00e9f\u00e9rence\u00a0? Hazen pense qu\u2019en fait, une fois que la cognition complexe est ajout\u00e9e \u2014 une fois que les composants du syst\u00e8me peuvent raisonner, choisir et faire des exp\u00e9riences \u00ab\u00a0dans leur t\u00eate\u00a0\u00bb \u2014 le potentiel de r\u00e9troaction macro-micro et de croissance <\/span>ouvert<\/span>e est encore plus grand. \u00ab\u00a0Les applications technologiques nous am\u00e8nent bien au-del\u00e0 du darwinisme\u00a0\u00bb, <\/span>di<\/span>t-il. Une montre est fabriqu\u00e9e plus rapidement si l\u2019horloger n\u2019est pas aveugle.<\/span><\/p>\n

Retour au <\/b><\/span><\/span><\/strong>labo<\/b><\/span><\/span><\/strong><\/h2>\n

Si Hazen et ses coll\u00e8gues ont raison de <\/span>penser<\/span> que l\u2019\u00e9volution impliquant une quelconque s\u00e9lection augmente in\u00e9vitablement l\u2019information fonctionnelle \u2014 c\u2019est-\u00e0-dire, en fait, la complexit\u00e9 \u2014 cela signifie-t-il que la vie elle-m\u00eame, et peut-\u00eatre la conscience et l\u2019intelligence sup\u00e9rieure, sont in\u00e9vitables dans l\u2019univers\u00a0? Ce serait aller \u00e0 l\u2019encontre de ce que pensent certains biologistes. L\u2019\u00e9minent biologiste \u00e9volutionniste Ernst Mayr estimait que la recherche d\u2019une intelligence extraterrestre \u00e9tait vou\u00e9e \u00e0 l\u2019\u00e9chec, <\/span>car<\/span> l\u2019apparition d\u2019une intelligence de type humain \u00e9tait \u00ab\u00a0tout \u00e0 fait improbable\u00a0\u00bb. Apr\u00e8s tout, disait-il, si l\u2019intelligence \u00e0 un niveau qui conduit \u00e0 des cultures et \u00e0 des civilisations \u00e9tait si utile \u00e0 l\u2019\u00e9volution darwinienne, comment se fait-il qu\u2019elle ne soit apparue qu\u2019une seule fois sur l\u2019ensemble de l\u2019arbre de la vie\u00a0?<\/span><\/p>\n

Le point <\/span>\u00e9volutif<\/span> de Mayr dispara\u00eet p<\/span>robablement<\/span> lors du passage \u00e0 une complexit\u00e9 et \u00e0 une intelligence de type humain, ce qui transforme radicalement les r\u00e8gles du jeu. Les humains ont atteint la domination plan\u00e9taire si rapidement (pour le meilleur ou pour le pire) que la question de savoir quand cela se reproduira n\u2019a plus lieu d\u2019\u00eatre.<\/span><\/p>\n

Mais qu\u2019en est-il des chances qu\u2019un tel saut se produise\u00a0? Si la nouvelle \u00ab\u00a0loi de l\u2019augmentation de l\u2019information fonctionnelle\u00a0\u00bb est <\/span>jus<\/span>te, il semble que la vie, une fois <\/span>apparu<\/span>e, soit vou\u00e9e \u00e0 se complexifier par bonds. Elle n\u2019a pas besoin de compter sur un \u00e9v\u00e9nement fortuit hautement improbable.<\/span><\/p>\n

De plus, une telle augmentation de complexit\u00e9 semble impliquer l\u2019apparition de nouvelles lois causales dans la nature qui, sans \u00eatre incompatibles avec les lois fondamentales de la physique r\u00e9gissant les plus petits \u00e9l\u00e9ments, les remplacent effectivement pour d\u00e9terminer ce qui se passe ensuite. C\u2019est peut-\u00eatre d\u00e9j\u00e0 ce que l\u2019on observe en biologie\u00a0: L\u2019exp\u00e9rience (apocryphe) de Galil\u00e9e consistant \u00e0 faire tomber deux masses de la Tour de Pise n\u2019a plus de valeur pr\u00e9dictive lorsque les masses ne sont pas des boulets de canon, mais des oiseaux vivants.<\/span><\/p>\n

En collaboration avec le chimiste <\/span>Lee Cronin<\/span><\/a><\/u><\/span> de l\u2019universit\u00e9 de Glasgow, Sara Walker, de l\u2019universit\u00e9 d\u2019\u00c9tat de l\u2019Arizona, a propos\u00e9 un autre cadre th\u00e9orique pour d\u00e9crire la fa\u00e7on dont la complexit\u00e9 appara\u00eet, appel\u00e9 <\/span>th\u00e9orie de l\u2019assemblage<\/span><\/a><\/u><\/span>. \u00c0 la place de l\u2019information fonctionnelle, la th\u00e9orie de l\u2019assemblage s\u2019appuie sur un nombre appel\u00e9 indice d\u2019assemblage, qui mesure le nombre minim<\/span>al<\/span> d\u2019\u00e9tapes n\u00e9cessaires pour fabriquer un objet \u00e0 partir de ses composants de base.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Les lois applicables aux syst\u00e8mes vivants doivent \u00eatre quelque peu diff\u00e9rentes de celles que nous connaissons actuellement en physique\u00a0\u00bb, <\/span>dit<\/span> Walker, \u00ab\u00a0mais cela ne signifie pas qu\u2019il n\u2019<\/span>existe<\/span> pas de lois\u00a0\u00bb. Elle doute toutefois que la loi suppos\u00e9e de l\u2019information fonctionnelle puisse \u00eatre rigoureusement test\u00e9e en laboratoire. \u00ab\u00a0Je ne vois pas tr\u00e8s bien comment on pourrait dire que [la th\u00e9orie] est juste ou fausse, puisqu\u2019il n\u2019y a aucun moyen de la tester objectivement\u00a0\u00bb, a-t-elle d\u00e9clar\u00e9. \u00ab\u00a0Que chercherait l\u2019exp\u00e9rience\u00a0? Comment serait-elle contr\u00f4l\u00e9e\u00a0? J\u2019aimerais beaucoup voir un exemple, mais je reste sceptique tant qu\u2019il n\u2019y a pas de m\u00e9trologie dans ce domaine\u00a0\u00bb.<\/span><\/p>\n

Hazen reconna\u00eet que, pour la plupart des objets physiques, il est impossible de calculer l\u2019information fonctionnelle, m\u00eame en principe. M\u00eame pour une seule cellule vivante, il admet qu\u2019il n\u2019y a aucun moyen de la quantifier. Mais <\/span>pour lui<\/span> ce n\u2019est pas un <\/span>obstacle<\/span>, car nous pouvons encore la comprendre conceptuellement et en avoir une id\u00e9e quantitative approximative. De m\u00eame, nous ne pouvons pas calculer la dynamique exacte de la ceinture d\u2019ast\u00e9ro\u00efdes parce que le probl\u00e8me de la gravitation est trop compliqu\u00e9, mais nous pouvons tout de m\u00eame la d\u00e9crire de mani\u00e8re approximative suffisant<\/span>e<\/span> pour y faire naviguer des sondes spatiales.<\/span><\/p>\n

Wong voit une application po<\/span>ssible<\/span> de leurs id\u00e9es en astrobiologie. L\u2019un des aspects curieux des organismes vivants sur Terre est qu\u2019ils ont tendance \u00e0 produire un sous-ensemble de mol\u00e9cules organiques beaucoup plus restreint que ce qu\u2019ils pourraient produire \u00e0 partir des ingr\u00e9dients de base. Cela s\u2019explique par le fait que la s\u00e9lection naturelle a choisi certains compos\u00e9s privil\u00e9gi\u00e9s. Il y a beaucoup plus de glucose dans les cellules vivantes, par exemple, que ce \u00e0 quoi on pourrait s\u2019attendre si les mol\u00e9cules \u00e9taient simplement fabriqu\u00e9es au hasard ou en fonction de leur stabilit\u00e9 thermodynamique. Ainsi, une signature potentielle de vie extraterrestre pourrait \u00eatre des signes similaires de s\u00e9lection en dehors de ce que la thermodynamique ou la cin\u00e9tique chimique seules pourraient g\u00e9n\u00e9rer. (La th\u00e9orie de l\u2019assemblage pr\u00e9dit de la m\u00eame mani\u00e8re des biosignatures fond\u00e9es sur la complexit\u00e9).<\/span><\/p>\n

Il pourrait y avoir d\u2019autres moyens de mettre ces id\u00e9es \u00e0 l\u2019\u00e9preuve. Wong <\/span>pense<\/span> qu\u2019il rest<\/span>e<\/span> beaucoup<\/span> \u00e0 faire dans le domaine de l\u2019\u00e9volution min\u00e9rale, et ils esp\u00e8rent \u00e9tudier la nucl\u00e9osynth\u00e8se et la \u00ab\u00a0vie artificielle\u00a0\u00bb <\/span>computationnelle (intelligence artificielle \u00e9volutive)<\/span>. Hazen voit \u00e9galement des applications possibles en oncologie, en science des sols et en \u00e9volution du langage. Par exemple, le biologiste \u00e9volutionniste Fr\u00e9d\u00e9ric Thomas, de l\u2019universit\u00e9 de Montpellier en France, et ses coll\u00e8gues <\/span>ont soutenu<\/span><\/a><\/u><\/span> que les principes s\u00e9lectifs r\u00e9gissant la fa\u00e7on dont les cellules canc\u00e9reuses changent au fil du temps dans les tumeurs ne ressemblent pas \u00e0 ceux de l\u2019\u00e9volution darwinienne, dans laquelle le crit\u00e8re de s\u00e9lection est la forme physique <\/span>(adaptation)<\/span>, mais se rapprochent davantage de l\u2019id\u00e9e de s\u00e9lection <\/span>par<\/span> fonction de Hazen et de ses coll\u00e8gues.<\/span><\/p>\n

L\u2019\u00e9quipe de Hazen est aujourd\u2019hui sollicit\u00e9e par de<\/span>s<\/span> chercheurs allant des \u00e9conomistes aux neuroscientifiques, d\u00e9sireux de voir si l\u2019approche peut \u00eatre utile. \u00ab\u00a0Les gens nous contactent parce qu\u2019ils cherchent d\u00e9sesp\u00e9r\u00e9ment un mod\u00e8le pour expliquer leur syst\u00e8me\u00a0\u00bb, <\/span>dit<\/span> Hazen.<\/span><\/p>\n

Mais que l\u2019information fonctionnelle s\u2019av\u00e8re ou non \u00eatre le bon outil pour r\u00e9fl\u00e9chir \u00e0 ces questions, de nombreux chercheurs semblent converger vers des questions similaires sur la complexit\u00e9, l\u2019information, l\u2019\u00e9volution (biologique et cosmique), la fonction et le but, et la direction du temps. Il est difficile de ne pas soup\u00e7onner que quelque chose d\u2019important <\/span>va \u00e9merger<\/span>. <\/span>Cela rappelle l<\/span>es <\/span>d\u00e9buts<\/span> de la thermodynamique, qui commen<\/span>\u00e7a<\/span> par d\u2019humbles questions sur le fonctionnement des machines et fini<\/span>t<\/span> par parler de la fl\u00e8che du temps, des particularit\u00e9s de la mati\u00e8re vivante et du destin de l\u2019univers.<\/span><\/p>\n

Texte original publi\u00e9 le 2\/04\/2025\u00a0: <\/span>https:\/\/www.quantamagazine.org\/why-everything-in-the-universe-turns-more-complex-20250402\/<\/span><\/a><\/u><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ils ont propos\u00e9 rien de moins qu\u2019une nouvelle loi de la nature, selon laquelle la complexit\u00e9 des entit\u00e9s de l\u2019univers augmente au fil du temps avec une inexorabilit\u00e9 comparable \u00e0 la deuxi\u00e8me loi de la thermodynamique \u2014 la loi qui dicte une augmentation in\u00e9vitable de l\u2019entropie, une mesure du d\u00e9sordre. 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D\u2019un point de vue math\u00e9matique, un \u00ab\u00a0espace de phases\u00a0\u00bb est un moyen de d\u00e9crire toutes les configurations possibles d\u2019un syst\u00e8me physique, qu\u2019il soit relativement simple comme un pendule id\u00e9alis\u00e9 ou aussi compliqu\u00e9 que tous les atomes qui composent la Terre. Davies et ses coll\u00e8gues ont r\u00e9cemment <\/span>sugg\u00e9r\u00e9<\/span><\/a><\/u><\/span> que l\u2019\u00e9volution dans un espace de phase accessible en expansion pourrait \u00eatre formellement \u00e9quivalente aux \u00ab\u00a0<\/span>th\u00e9or\u00e8mes d\u2019incompl\u00e9tude<\/a>\u00a0\u00bb<\/span><\/u><\/span> \u00e9labor\u00e9s par le math\u00e9maticien Kurt G\u00f6del. G\u00f6del a montr\u00e9 que tout syst\u00e8me d\u2019axiomes math\u00e9matiques permet de formuler des \u00e9nonc\u00e9s dont on ne peut d\u00e9montrer ni la v\u00e9racit\u00e9 ni la fausset\u00e9. Nous ne pouvons d\u00e9cider de ces affirmations qu\u2019en ajoutant de nouveaux axiomes.<\/span><\/p>\n