La matière vivante reste le puzzle par excellence des sciences biologiques, une question qui incarne la complexité complexe et la diversité étonnante des formes de vie. Une nouvelle étude suggère qu’une approche viable pour aborder cette complexité extrême est de conceptualiser la matière de vie en tant que cascade de machines produisant des machines.
Cette cascade illustre comment les cellules sont composées de sous -achines plus petites, atteignant le niveau atomique où les machines moléculaires, telles que les pompes ioniques et les enzymes, fonctionnent. Dans l’autre sens, il explique comment les cellules s’auto-organiser en systèmes plus grands, tels que les tissus, les organes et les populations, cumulant dans la biosphère.
Ce nouveau cadre conceptuel est un fruit de collaboration entre les professeurs TSVI Tlusty du Département de physique de l’Institut national des sciences et de la technologie de l’Ulsan (UNIST), la Corée du Sud, et Albert Libchaber du Center for Physics and Biology à l’Université Rockefeller, New York. L’étude a été inspirée par le polymathe du XVIIe siècle Gottfried Leibniz, qui a noté que « les machines de la nature, c’est-à-dire les corps vivants, sont toujours des machines dans leurs plus petites parties, à l’infini ».
L’étude est publié dans le journal Actes de l’Académie nationale des sciences.
Tlusty et Libchaber ont construit un langage simplifié qui caractérise la matière vivante comme une cascade (presque) infinie, double, couvrant dix-huit ordres de grandeur dans l’espace et trente dans le temps.
Les branches à grande échelle et à petite échelle de cette cascade convergent à un point critique de 1000 secondes et 1 micron, correspondant aux échelles temporelles et spatiales typiques de la vie microbienne. Cet article explique les origines du point critique basées sur des principes physiques et logiques fondamentaux, l’identifiant comme les conditions minimales nécessaires à une machine auto-reproductrice pour s’interfacer avec de l’eau salée.
Ce point critique marque l’évolution de la construction de machines auto-reproductrices minimales à l’émergence de sociétés de ces machines, conduisant finalement à la formation de biosphères entières.
« Ce travail jette les bases conceptuelles pour le développement de langues mathématiques qui résument les caractéristiques de la vie », a déclaré le professeur Tlusty. « De tels formalismes sont essentiels pour construire une théorie de la vie. »
Plus d’informations:
Tsvi Tlustry et al, Life déclenche une cascade de machines, Actes de l’Académie nationale des sciences (2025). Doi: 10.1073 / pnas.2418000122