Au cours du siècle dernier, les scientifiques ont découvert que si certaines propriétés de l’univers étaient très légèrement modifiées, nous ne pourrions exister. Elles doivent se maintenir à l’intérieur de paramètres très étroits pour que notre vie soit maintenue et que notre environnement soit habitable.
L’univers est finement ajusté pour permettre l’existence de vie intelligente dont la complexité et la délicatesse défient l’entendement humain.
Types d’ajustements fins
1. Ajustement fin des lois de la nature.
2. Ajustement fin des constantes de la physique.
3. Ajustement fin des conditions initiales de l’univers.
1. Ajustement fin des lois de la nature
Il y a deux façons de considérer cet aspect de l’ajustement fin :
A. Précisément, des lois appropriées sont nécessaires à l’existence de vies hautement complexes. Si l’une de ces lois manquait, ce genre de vie serait impossible. La loi de la gravité en est un exemple. Sans elle, il n’y aurait ni étoiles ni planètes. Un autre exemple est celui de la force électromagnétique, sans laquelle il ne pourrait y avoir d’atomes, car il n’y aurait pas de force pour maintenir ensemble les électrons négativement chargés et les protons positivement chargés, qui permettent les liens chimiques.
B. L’harmonie entre la nature et les mathématiques : Ce n’est qu’au 20e siècle que nous avons compris que ce que nous observons, dans la nature, ne peut être décrit que par une poignée de lois physiques et que chacune d’elles peut être décrite par des équations mathématiques simples.
2. Ajustement fin des constantes de la physique
Les « constantes » sont les nombres invariables qui apparaissent dans les équations mathématiques exprimant les lois de la nature. Les lois de la nature ne déterminent pas la valeur de ces constantes. Il pourrait y avoir un univers gouverné par les mêmes lois, mais avec des valeurs différentes chez ces constantes. Selon les valeurs de ces constantes, un univers gouverné par les mêmes lois de la nature serait très différent. La constante de gravitation G en est un exemple. Si l’on augmentait la force de gravité d’une partie pour 1034 , même les organismes unicellulaires seraient anéantis et seules les planètes de moins de 100 pieds de diamètre pourraient être habitables. Une mesure multipliée par 400 dans la constante de gravitation G aurait pour résultat de créer, sur ces planètes, une force de surface au moins dix fois plus grande.
3. Ajustement fin des conditions initiales de l’univers
En plus des constantes, il y a certaines quantités arbitraires qui sont des conditions initiales sur la base desquelles les lois de la nature fonctionnent. Parce que ces quantités sont arbitraires, elles ne sont pas déterminées par les lois de la nature.
Les scientifiques ont découvert que ces constantes et ces conditions initiales doivent se trouver dans un éventail de valeurs très restreint pour que l’univers puisse exister. C’est ce que l’on entend par l’expression « l’univers a été finement ajusté pour la vie ».
Un exemple d’ajustement fin
Voici un exemple d’ajustement fin qui rend notre planète habitable. Un certain nombre de facteurs doivent être finement ajustés pour faire en sorte qu’une planète puisse soutenir la vie :
· Ce doit être un système solaire unique, afin qu’il puisse contenir des orbites planétaires stables.
· Le soleil doit avoir une masse adéquate. S’il était plus grand, son éclat changerait trop rapidement et il y aurait trop de rayonnements à haute énergie. S’il était plus petit, l’éventail des distances planétaires capables de soutenir la vie serait trop étroit; la bonne distance serait si proche de l’étoile que l’énergie des marées perturberait la période de rotation de la planète. Les radiations ultraviolettes seraient également inadéquates pour la photosynthèse.
· La distance entre la terre et le soleil doit être parfaite. Trop proche, l’eau s’évaporerait; trop éloignée et la terre serait trop froide pour la vie. Une modification de seulement 2% ferait s’éteindre toute vie.
· La terre doit avoir une masse suffisante pour retenir une atmosphère autour d’elle.
· La gravité de surface et la température doivent également se maintenir pour que la planète puisse avoir une atmosphère propice à la vie, i.e. qu’elle doit pouvoir conserver un mélange de gaz adéquat pour que la vie subsiste.
· La terre doit tourner à la bonne vitesse. Si elle tournait trop lentement, les différences de température entre le jour et la nuit seraient trop extrêmes. Si elle tournait trop vite, la vitesse des vents serait désastreuse.
· La gravité terrestre, l’inclinaison axiale, la période de rotation, le champ magnétique, l’épaisseur de la croûte, le ratio oxygène/nitrogène, le dioxyde de carbone, la vapeur d’eau et les niveaux d’ozone doivent tous être finement ajustés.
Un calcul approximatif mais prudent des chances qu’aurait une telle planète d’exister dans l’univers est de 1 sur 1030.
L’exemple le plus extrême d’ajustement fin
Selon le modèle cosmologique standard, l’état initial de l’espace-temps – et donc de la gravité – de l’univers primordial avait très peu d’entropie. La masse-énergie de l’univers primordial devait être précise pour permettre l’existence des galaxies, des planètes et des hommes. L’exemple le plus extrême d’ajustement fin est lié à la distribution de la masse-énergie durant cette période.
Les chances pour qu’un état de basse entropie existe par pur hasard sont de 1010^123 – le nombre Penrose. Essayons d’avoir une idée du type de nombre dont nous parlons, ici. Il n’existe pas suffisamment de particules, dans l’univers (que nous connaissons) pour en écrire tous les zéros! Ce nombre est si grand que si chacun de ses zéros était un caractère à 10 points, il remplirait une grande portion de l’univers. C’est pourquoi nous l’illustrerons de trois façons :
Poser en équilibre, simultanément, un milliard de crayons, sur leur mine, sur une surface vitrée, sans aucun soutien vertical, ne se rapproche même pas de la description de l’exactitude d’une partie de 1060.
Deuxièmement, on parle, ici, d’infiniment plus de précision que ce qui serait nécessaire pour lancer une fléchette et frapper une pièce de monnaie à travers l’univers!
Troisièmement, recouvrez l’Amérique du Nord avec des pièces de monnaie superposées allant jusqu’à la lune (380 000 km ou 236 000 milles), puis faites la même chose pour plus d’un milliard de continents de la même taille. Peignez une des pièces en rouge et cachez-la parmi cette multitude de pièces. Bandez les yeux d’une personne et demandez-lui de trouver la pièce peinte. Les chances pour qu’elle la trouve sont de 1 sur 1037.
Tous ces nombres sont extrêmement petits comparativement à l’ajustement fin du nombre de Penrose, qui est l’exemple le plus extrême d’ajustement fin que nous connaissions.
En bref, l’ajustement fin d’autant de constantes de la physique doit se trouver dans un éventail de valeurs excessivement étroit pour que la vie puisse exister. Si elles avaient des valeurs très légèrement différentes, aucun système matériel complexe ne pourrait exister. Il s’agit là d’un fait bien connu.
La science a accompli d’énormes progrès en génétique depuis le début du 21e siècle. Des scientifiques ont déterminé la séquence et établi la cartographie des génomes de plus de 2800 organismes, incluant l’être humain, et leur travail se poursuit sans relâche.[1]
La macroévolution nous apprend que les humains, de même que d’autres formes de vie multicellulaires, ont évolué à partir d’organismes primitifs unicellulaires qui entrent dans la catégorie des procaryotes et rejoignent même des organismes encore plus primitifs.[2] Les procaryotes sont des organismes unicellulaires qui ne comportent pas de noyau, car leur génome n’est pas contenu à l’intérieur d’une membrane ni distinct du reste de la cellule. Ce sont les formes de vie les plus primitives retrouvées sur terre.[3] Y a-t-il une chance que cette évolution ait eu lieu à partir d’une simple et unique cellule pour plus tard former un être humain durant l’âge de l’univers?
Le génome humain [4] contient environ 3 milliards de paires de nucléotides de base (A, C, T et G).[5] Environ 34 millions nucléotides de base du génome humain sont impliqués dans la production de protéines vitales aux processus de vie.[6] Ces 34 millions de nucléotides sont appelés des gènes. Les protéines sont faites d’acides aminés. Chaque acide aminé est encodé par un codon et chaque codon est composé de 3 nucléotides.
La séquence de ces nucléotides, au sein des gènes, est ce qui définit les caractéristiques et les fonctions d’un organisme vivant, de même que sa nature; sera-t-il une bactérie, une plante, une mouche, un poisson ou un humain? La séquence de ce codage dans les gènes humains comme dans ceux d’autres organismes, est si sophistiquée, précise et parfaitement organisée qu’elle est comparable à la séquence des alphabets dans un poème de Shakespeare, un roman, une thèse, un programme informatique ou une encyclopédie de 2 millions de mots.
Selon la macroévolution, cette séquence précise, cet encodage sont apparus par des mutations aléatoires[7] et une sélection naturelle.
Nous tenterons de découvrir le nombre maximal de mutations qui ont pu se produire au cours de l’âge de l’univers sur la base de suppositions en faveur de l’évolution.
Le nombre maximal de mutations que peut subir un génome humain, durant son évolution à partir d’une cellule unique jusqu’à un être humain complet, est 3 milliards de mutations par génération, car c’est la plus grande taille que le génome des mammifères ait atteint. Il s’agit d’une hypothèse extrême en faveur de l’évolution. En réalité, le taux de mutations se situe entre 0.003 et 350 mutations par génome, par génération.[8]
La génération la plus courte rapportée jusqu’à maintenant est celle de la Pseudomonas natriegens, une bactérie marine dont la durée de génération ne dépasse pas 9.8 minutes[9]. Néanmoins, même si nous allons vers cet extrême en faveur de l’évolution, cela nous donne une nouvelle génération toutes les secondes. Par conséquent, durant l’âge de l’univers [10] (nous parlons, ici, d’environ 15 milliards d’années)[11], le nombre maximal de générations atteignable est :
Âge de l’univers en années × jours par année × secondes par jour
15 milliards × 365 × 86400
ce qui équivaut à moins de 1018 générations (1, suivi de 18 zéros).
La dernière information dont nous avons besoin pour calculer le nombre maximal de mutations est la population de ces organismes unicellulaires. Supposons un nombre très grand, qui ne laisse aucune place à un nombre supplémentaire : le nombre d’atomes dans l’univers observable, qui est d’environ 1082.[12]
Ainsi, sur la base de résultats précédents et d’hypothèses généreuses, le nombre maximal de mutations qui peuvent se produire dans l’univers tout entier au cours de son âge est :
Mutations par génération × Générations durant l’âge de l’univers × Population
3 milliards × 1018 × 1082
ce qui équivaut à moins de 10110 mutations (1, suivi de 110 zéros).
Nombre de mutations aléatoires requises pour une évolution menant à un être humain
Les gènes du génome humain sont composés d’environ 34 millions de nucléotides.[13]
Le plus grand génome, chez les organismes unicellulaires (procaryotes) est composé d’environ 13 millions de nucléotides.[14]
Il y a donc une différence d’au moins 21 millions de nucléotides entre les organismes procaryotes et l’humain. Et pour qu’une simple cellule évolue en être humain, le processus évolutionnaire doit muter – ce qui peut inclure l’insertion – au moins 21 millions de nucléotides avec la bonne base de nucléotides et dans la bonne séquence.
Dans les gènes, chaque acide aminé – la composante de base de protéines vitales à tous les processus de vie – est encodé par 3 nucléotides, ce qu’on appelle un codon. 21 millions de nucléotides équivalent à 7 millions de codons.
Les mutations aléatoires ont l’un de ces trois effets : neutre, délétère ou bénéfique. Seules les mutations bénéfiques peuvent contribuer au processus évolutionnaire.
Dans les organismes vivants, il y a 20 différents acides aminés et un codon-stop[15]; le total est donc de 21.[16] Toute mutation mène à l’un de ces 20 acides aminés ou au codon-stop.[17]
Ainsi, chaque mutation qui tombe dans des gènes, la région de code du génome[18] , a une chance d’environ 1/21 de ne pas altérer l’acide aminé (i.e. l’encodage pour le même acide aminé) et d’être, par conséquent, une mutation neutre, et une chance d’environ 20/21 d’altérer l’acide aminé.[19] 70% de ces 20/21 mutations sont délétères (néfastes).[20] Néanmoins, de façon purement hypothétique, dans le cadre de cette discussion sur l’évolution, nous supposerons que toutes les mutations qui altèrent des acides aminés sont bénéfiques. Ainsi, chaque mutation a une chance d’environ 20/21 d’être bénéfique.[21]
Donc, la probabilité que 7 millions de codons fassent, de façon aléatoire, des mutations bénéfiques est de :
Chance que les mutations soient bénéfiques élevé à la puissance du nombre de codons
20/21 élevé à la puissance de 7 millions
qui équivaut à 1 jusqu’à plus de 10100,000 (1, suivi de 100 000 zéros).[22]
La sélection naturelle aurait-elle pu augmenter les chances de mutations dans notre scénario? Jamais, car ce que fait, essentiellement, la sélection naturelle, c’est qu’elle maintient des lignées à l’aide de mutations bénéfiques ou neutres et élimine des lignées à l’aide de mutations néfastes. Elle n’empêche, en aucun cas, des mutations bénéfiques de passer à travers de nouvelles mutations. De plus, dans notre scénario, nous avons déjà supposé que toutes les mutations sont soit neutres ou bénéfiques et avons exclu les mutations néfastes. Par conséquent, la sélection naturelle ne peut faire mieux dans un tel scénario.
Conclusion
Nous avons donc besoin que plus de 10100,000 (1, suivi de 100 000 zéros) mutations aléatoires se produisent pour qu’un simple organisme unicellulaire puisse évoluer en être humain, tandis que seulement 10110 (1, suivi de 110 zéros) mutations se sont produites au cours de l’âge de l’univers, même si l’univers tout entier est un milieu propice à ce genre de processus évolutionnaire.
Tous ces calculs sont basés sur les gènes humains – qui constituent moins de 2% du génome – sans prendre en considération les zones non-codantes qui consomment environ 98% du génome humain. Le ENCODE Project Consortium a été en mesure de désigner des fonctions biochimiques pour 80% du génome humain et a découvert qu’environ 20% régulent les gènes. Les résultats de ce projet de cinq ans ont été publiés en 2012 dans les revues Nature, Science, Genome Biology et Genome Research.[23] Les 442 chercheurs du consortium ENCODE, provenant de 32 instituts de par le monde, ont utilisé 300 ans de temps informatique et cinq ans de laboratoire pour obtenir ces résultats.
