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François Foulatier - Le roman cosmogonique

Deuxième partie - Genèse des formes (Retour au sommaire)

CHAPITRE 3 - GENÈSE DE LA FORME HUMAINE
Spécificité de l'étude génétique - Des origines de l'homme - Genèse de la rupture

SPÉCIFICITÉ DE L'ÉTUDE GÉNÉTIQUE

Avant de les utiliser dans la recherche des origines de l'homme, nous nous proposons de recenser les concepts fondamentaux de l'étude génétique, tels que nous les avons vus se dégager dans la recherche des origines de la vie. Nous décrirons donc successivement les opérations techniques au moyen desquelles elle constitue ses archives, les objets techniques qu'elle choisit comme modèles et les formes du discours par lequel elle institue une relation d'analogie entre modèles et archives.

Si nous appelons archive tout document actuellement répertorié qui, par sa position particulière dans la structure synchronique de la biosphère, évoque la dimension diachronique de celle-ci et apporte une preuve matérielle au récit des origines, nous pouvons distinguer plusieurs sortes d'archives en fonction des différents lieux où elles sont conservées. En premier lieu : les fossiles des couches précambriennes. La formation de Fig Tree, en Afrique du Sud, comporte des roches sédimentaires qui ont environ 3,2 milliards d'années ; en 1965, E. Baghoorn y a découvert des organismes unicellulaires en forme de sphérules et de bâtonnets. La taille microscopique de ces fossiles ainsi que les contraintes qu'ils ont subies pendant la très longue durée de leur conservation - en particulier du fait de la métamorphisation partielle de la roche - rendent incertaine toute reconstitution de leur milieu interne. Toutefois leur découverte a apporté la confirmation d'une hypothèse fondamentale, à savoir que des êtres vivants existaient sur notre planète environ un milliard d'années après sa formation, bien avant qu'existe l'atmosphère oxydante actuelle. Dans le même ordre d'idée, en démontrant, en 1954, que les stromatolithes déposés il y a environ deux milliards d'années dans la formation de Gunflint (Ontario) étaient des récifs fossilisés semblables à ceux qui sont aujourd'hui édifiés par des cyanophycées et certaines bactéries procaryotes, S. Tyler et E. Baghoorn étayèrent l'hypothèse selon laquelle ce sont des organismes photosynthétiques anaérobies qui produisirent les premiers dégagements d'oxygène libre dans l'atmosphère. En outre, l'étude de ces fossiles indique que le processus de différenciation des espèces était déjà nettement amorcé il y a deux milliards d'années.

L'élaboration des documents fossiles consiste, pour l'essentiel, à préciser le témoignage qu'ils apportent concernant la date d'apparition de telle ou telle forme de vie, mais aussi et surtout concernant les caractéristiques de l'écosystème, la position des organismes à l'intérieur de celui-ci et les modalités des échanges entre le premier et les seconds. L'analyse des fossiles du Précambrien oscille entre la détermination des constituants et du métabolisme propre au milieu interne des organismes microscopiques et la reconstitution de la composition et de l'activité chimique du milieu externe, instaurant ainsi entre ces deux niveaux, dont les ordres de grandeur sont sans commune mesure, une relation circulaire d'intelligibilité. Parce qu'elle s'intéresse toujours à plusieurs niveaux à la fois de l'organisation des systèmes vivants, l'étude génétique porte avant tout sur les frontières qui, tout en assurant la délimitation des niveaux, conditionnent leurs échanges : elle ne porte pas en premier lieu sur le temps, mais sur l'espace, sur les caractéristiques topologiques et morphologiques des systèmes vivants.

Une deuxième sorte d'archive est constituée par les êtres vivants, observables de nos jours, dont nous avons de bonnes raisons de penser, dans le cadre de la théorie de l'évolution, qu'ils présentent quelque ressemblance avec certaines formes primitives de la vie. Les cyanophycées, par exemple, capables de passer de la photosynthèse aérobie à la photosynthèse anaérobie en fonction des variations de l'environnement, ont un fonctionnement analogue, vraisemblablement, à celui des premiers organismes procaryotes dont l'activité photosynthétique, d'abord anaérobie, est devenue aérobie pendant la phase de transition où la teneur en oxygène de l'atmosphère s'est accrue jusqu'à atteindre le taux actuel. De même, des bactéries autotrophes peuvent fournir, de nos jours, des indications concernant la constitution et le fonctionnement vraisemblables des premiers vivants qui, sans noyau ni chloroplaste ni mitochondrie, disposèrent d'une programmation génétique assurée par un acide nucléique et d'un métabolisme fondé sur la photosynthèse anaérobie. Toutefois ces analogies n'ont de validité que dans la mesure où la découverte de fossiles apporte des confirmations objectives ; elles ne sont éclairantes que dans la mesure où elles permettent d'interpréter les données que livrent parcimonieusement les archives fossiles. Il ne faut pas oublier que les bactéries actuelles sont le produit d'une longue évolution et que le métabolisme hétérotrophe du plus grand nombre d'entre elles les rend totalement dépendantes, sur le monde saprophyte, symbiotique ou parasitaire, de chaînes trophiques intégrées dans des écosystèmes de construction relativement récente. Quant aux bactéries autotrophes, elles n'apportent aucun élément de réponse à la question cruciale du couplage entre des polymères (acides nucléiques) et des substances susceptibles d'être polymérisées (acides aminés), puisque chez elles ce couplage est parfaitement réalisé conformément au code génétique de l'ensemble des êtres vivants.

Une troisième sorte d'archive est dégagée par l'analyse comparative qui déchiffre les chaînons du métabolisme comme des documents se référant à un passé d'autant plus lointain qu'ils sont plus généralement présents chez les êtres vivants. Nous avons, plus haut, décrit les modalités de cette démarche en faisant référence à A. Oparine et N. Orowitz. Ainsi, la constatation que le chaînon ultime de toute chaîne métabolique, chez les organismes actuels, est constitué par un mécanisme hétérotrophe et anaérobie a induit l'hypothèse selon laquelle les premiers organismes étaient eux-mêmes hétérotrophes et anaérobies : des mécanismes autotrophes et anaérobies, puis hétérotrophes et aérobies s'étant ensuite superposés au premier pour adapter le métabolisme aux modifications de l'environnement. Mais cette hypothèse, une fois admise, en appelle deux autres : en premier lieu, le métabolisme hétérotrophe primitif implique l'existence, dans le milieu extérieur, d'une activité de synthèse abiogénétique des composés organiques ; en second lieu, son caractère anaérobie implique la présence d'une atmosphère qui ne fût pas oxydante mais réductrice.

Une variante plus sophistiquée de cette méthode est présentée par R. Dickerson (Le cytochrome c et l'évolution du métabolisme. Pour la science, 31, 1980, p. 60) : " Des organismes différents de métabolisme identique utilisent les mêmes enzymes, lesquelles agissent de la même façon ; mais, bien que ces enzymes aient des structures tridimensionnelles très similaires, elles peuvent différer par des détails de la séquence d'acides aminés le long de la chaîne protéique, au moins dans les parties les moins critiques de la molécule. Ces variations permettent l'élaboration d'un " pedigree " moléculaire car, pour deux organismes différents, elles sont d'autant plus nombreuses que leur ancêtre commun est plus ancien ". A partir de l'analyse d'une seule protéine, le cytochrome c, l'auteur peut dresser l'arbre phylétique de l'évolution, chez les bactéries procaryotes, de la photosynthèse et de la respiration.

Une autre variante est proposée par R. Buvet (op. cit. 1974) pour démontrer la possibilité d'un métabolisme pré-enzymatique. Elle comporte trois temps : premièrement, chercher à quels mécanismes essentiels on peut réduire le métabolisme biochimique de façon à dégager une forme minimale dont toutes les formes connues puissent dériver par une évolution continue ; deuxièmement, reconstituer théoriquement les conditions qui, dans le milieu extérieur, ont conditionné l'apparition de ce métabolisme minimal et l'adjonction ultérieure d'autres chaînons ; troisièmement, mettre en évidence expérimentalement les processus non-enzymatiques constitutifs de ce métabolisme minimal. Dans les deux premiers temps se manifeste la tendance de l'étude génétique à considérer le système vivant dans plusieurs ordres de grandeur à la fois, lorsqu'elle établit une relation entre des processus biochimiques, définis au niveau intracellulaire, et des conditions d'environnement définies au niveau de la planète entourée de son atmosphère. Le troisième temps nous conduit, lui, à passer à la description des modèles.

Deux sortes de modèles peuvent être distinguées en fonction du degré de généralité des analogies dont ils sont les supports. Les premiers servent à introduire un nouveau mode de pensée dans l'étude des systèmes vivants : leur pertinence étant relative au nombre et à la diversité des phénomènes avec lesquels il est possible et utile de les mettre en relation analogique, ils tendent inévitablement vers une validité universelle. L'exemple type est fourni par les cellules de Bénard qui servent à introduire en biologie la notion de structure dissipative : bien qu'il n'y ait, dans les vivants, que peu de phénomènes présentant avec les cellules de convection une analogie assez riche et précise pour mériter d'être développée en détail, celles-ci constituent cependant un modèle d'une valeur heuristique telle que la liste des phénomènes avec lesquels on les met en rapport ne cesse de s'allonger (cf. Y. Bouligand et J. Chanu, Introduction biologique à la notion de structure dissipative, in Y. Bouligand, La morphogenèse, 1980). Parce qu'elles focalisent l'attention sur l'expression de phénomènes microscopiques aléatoires dans des formes macroscopiques et sur la dépendance de ces formes par rapport aux flux d'énergie qui traversent le système, leur analyse dégage le type simplifié d'un mode de pensée qui, au prix de sophistications diverses, vise à s'étendre au domaine entier de la biologie. Quelle que soit leur importance théorique, de tels modèles ne sont pas propres à l'étude génétique et ne permettent pas d'en cerner la spécificité.

Une seconde sorte de modèle est représentée par des dispositifs destinés à reproduire, dans des dimensions plus petites, certaines phases de la biogenèse. La recherche des origines institue ses vérifications expérimentales sur des modèles réduits, et il importe de savoir sur quelles dimensions porte le changement d'échelle. Lorsqu'il s'agit de déterminer quelles réactions de synthèse étaient possibles dans l'atmosphère primitive, par des expériences dont S. Miller a donné le prototype en 1953, la réduction porte d'abord, de façon évidente, sur les dimensions spatiales : les mélanges de gaz utilisés sont considérés comme des échantillons à très petite échelle de l'enveloppe gazeuse de la terre aux temps des origines. Mais cette réduction en entraîne une autre qui porte sur le degré de complexité : chaque dispositif expérimental met en œuvre une seule forme d'énergie à la fois et il sépare en différents lieux d'un circuit les différentes phases de la réaction (mélange des constituants, décharge d'énergie, analyse des produits obtenus), tandis que, dans l'atmosphère primitive, les constituants élémentaires et les produits de synthèse devaient coexister dans les mêmes lieux et pouvaient être soumis simultanément à divers types de décharge d'énergie. C'est pour contrebalancer les effets de cette simplification que les chercheurs ont fait varier systématiquement les conditions de l'expérience : ainsi G. Toupance a construit un générateur de modèles d'atmosphère, afin de recenser et comparer les produits qui résultent du passage de différents mélanges gazeux dans un tube coaxial à décharge froide.

Même lorsque le modèle et l'objet étudié sont de même ordre de dimension spatiale et de même degré de complexité - comme c'est le cas lorsqu'on établit une analogie entre les coacervats et les unicellulaires primitifs - une réduction demeure inévitable, qui porte sur la dimension temporelle : on peut comparer les effets qu'entraîne l'introduction de tel ou tel catalyseur dans le métabolisme d'un coacervat, on ne peut observer l'évolution spontanée d'un protobionte depuis la formation première d'une goutte colloïdale jusqu'à la constitution d'un unicellulaire si élémentaire soit-il. Une telle évolution n'est conçue comme possible que dans une dimension temporelle dont l'ordre de grandeur est sans commune mesure avec celui des expérimentations ; elle doit, de surcroît, être située dans l'évolution globale d'un système dont les dimensions spatiales sont, elles aussi, d'un ordre de grandeur très supérieur à celui des dispositifs expérimentaux. Le même modèle, dont les dimensions spatiales sont adéquates à l'objet étudié dans l'ordre de grandeur du protobionte, sera considéré comme modèle réduit dans l'ordre de grandeur de l'écosystème. Nous retrouvons ici cette oscillation entre la très grande et la très petite dimension qui est une des caractéristiques les plus marquantes de l'étude génétique.

Une autre forme de modélisation consiste à prendre un système de plus petite dimension (par exemple, une cellule, un organisme) comme modèle pour la connaissance d'un système de plus grande dimension (par exemple, un écosystème), ou l'inverse. Or il n'est pas toujours aisé, dans ce cas, de savoir si l'on a affaire ou non à un modèle réduit, car si la dimension en fonction de laquelle on compare les échelles du modèle et de l'objet est le degré de complexité, on va trouver des systèmes de plus grande dimension spatiale qui sont moins complexes que des systèmes plus petits et, inversement, si c'est en fonction de leur dimension spatiale qu'on les compare, on va trouver des systèmes de moindre complexité englobant, à titre d'éléments, des systèmes de plus grande complexité. En outre, dans le couple formé par deux systèmes de dimension différente unis par une relation d'analogie, chacun peut à son tour jouer le rôle de modèle par rapport à l'autre, en raison des paramètres retenus pour délimiter le champ de validité de l'analogie : on choisit comme modèle celui des deux qui est le plus accessible à l'investigation expérimentale et l'on transfère à l'autre les gains d'intelligibilité acquis dans cette investigation.

Plus que la manière dont elle constitue ses archives ou choisit ses modèles, la forme du discours par lequel elle institue une relation analogique entre les seconds et les premières révèle la spécificité de l'étude génétique. Il s'agit d'un discours qui ne vise pas à reconstituer la réalité d'un processus passé, mais à démontrer sa possibilité et à évaluer sa probabilité. Les modèles ne fournissent que des simulations qu'il est impossible de comparer au processus réel dont elles sont censées rendre compte, parce que ce dernier échappe à toute observation du fait de sa dimension macrochronologique et de son irréversibilité ; aussi ne cherche-t-on pas comment le processus a eu lieu, mais seulement s'il était possible et selon quelles modalités. La question cruciale est alors de savoir si le nombre des scénarios vraisemblables est si petit qu'on doive considérer l'apparition de la vie sur terre comme résultant d'un coup de dé ou s'il est suffisamment grand pour qu'on puisse la considérer comme très hautement probable, voire même comme nécessaire. On compense la simplification introduite par les modèles en démontrant la possibilité du processus dans les conditions les plus restrictives possibles, conformément à l'argument : " qui peut le plus, peut le moins. " Si, par exemple, on peut réaliser la synthèse de tous les monomères organiques nécessaires à la vie dans un modèle d'atmosphère présentant les conditions de simplification les plus défavorables, on démontre que les mêmes synthèses devaient nécessairement se produire dans l'atmosphère primitive réelle qui ne pouvait être que plus complexe et plus favorable.

Avec le même type de raisonnement, on démontre ensuite qu'était pratiquement inévitable, en milieu aqueux, la formation d'un protobionte, forme minimale de la vie. Et la tentation se fait de plus en plus forte d'engendrer par le seul recours à la dialectique la succession continue des phases de la biogenèse : chaque palier étant nécessairement atteint pour résoudre les contradictions inhérentes au palier précédent. Ainsi, l'utilisation d'acides nucléiques résout, pour les protobiontes, la contradiction entre le perfectionnement de leur métabolisme, qui leur permet de croître et se diviser, et le risque, que leur fait courir la division, de perdre des éléments indispensables à leur métabolisme. On pourrait multiplier les exemples sans grande difficulté, sans grand profit non plus. On rencontrerait à chaque pas la même évidence : sans doute y avait-il nécessité pour les systèmes vivants de résoudre les contradictions engendrées par leur fonctionnement et leur expansion, mais les solutions singulières qu'ils ont inventées présentent un irréductible caractère de contingence. Sans doute les protobiontes ne pouvaient-ils résoudre le problème de leur multiplication autrement que par le couplage des acides aminés et de polymères capables de duplication, peut-être le polymère le plus adéquat était-il l'ADN, mais le code singulier suivant lequel le couplage s'est réalisé ne peut être déduit des conditions dans lesquelles le problème s'est posé, il n'a pu être connu que par l'analyse comparative du plus grand nombre possible d'espèces vivantes actuelles.

Entre la nécessité d'une dialectique trop générale pour être instructive et la contingence d'une histoire trop riche en événements singuliers pour pouvoir être reconstituée, le discours génétique manifeste sa caractéristique la plus significative, qui est d'être à double sens. Les stades successifs de la genèse des êtres vivants existent aussi simultanément, dans des êtres vivants actuels, comme strates plus ou moins profondes que l'analyse comparative dégage. Quand le discours génétique tente d'engendrer, en s'appuyant sur l'élaboration de modèles expérimentaux et sur la logique des formes minimales, les stades successifs de la biogenèse, la forme singulière qu'il lui faut, à chaque stade, engendrer ne peut lui être révélée par une démarche déductive, mais seulement par l'analyse de la strate correspondante des êtres vivants actuels. Le discours génétique tente donc de combiner et d'éclairer l'une par l'autre deux démarches de sens opposés : la démarche déductive, appuyée sur des synthèses expérimentales, ne saurait pas ce qu'elle doit chercher à déduire si la démarche analytique ne le lui faisait connaître ; la démarche analytique, fondée sur la comparaison la plus large entre les organismes actuels, fait apparaître, sous la forme d'une stratification des systèmes vivants, la dimension macrochronologique que la démarche déductive réordonne ensuite sous la forme d'une succession de stades. C'est que l'étude génétique ne peut instituer une relation d'analogie entre les modèles qu'elle élabore et les processus réels qu'elle cherche à connaître, mais seulement entre ses modèles et des archives, indices de ces processus, déposées dans les stratifications propres à la structure synchronique des systèmes observables dans le présent, que ce soit la stratification géologique des sédiments où sont conservés les fossiles, la stratification des niveaux trophiques d'une biocénose où trouvent place des unicellulaires procaryotes autotrophes, ou la stratification de la chaîne métabolique qui recèle le mécanisme primitif d'un métabolisme hétérotrophe et anaérobie.

Nous ne reprenons pas à notre compte l'hypothèse d'une récapitulation de la phylogenèse par l'ontogenèse (loi de Haeckel), qui impliquerait que l'on établisse une correspondance biunivoque entre l'ordre de succession des stades de la genèse macrochronologique d'une espèce et celui des stades de la genèse microchronologique d'un organisme. Une telle supposition n'est pas nécessaire : il nous suffit de montrer qu'une condition de possibilité de la recherche génétique est de postuler qu'il est légitime d'établir une correspondance analogique entre la superposition des strates que révèle l'analyse synchronique d'un système et la succession des stades que vise à redéployer l'étude diachronique du même système. Il faut rappeler toutefois qu'une telle recherche conduit à considérer chaque système vivant dans plusieurs ordres de grandeur à la fois et que l'étude génétique, tant dans la reconstitution diachronique de l'évolution que dans l'analyse synchronique des stratifications, ne peut jamais assigner une dimension unique au système vivant. Et c'est pour préciser la correspondance qu'elle établit entre des phénomènes qui diffèrent considérablement par leur ordre de grandeur que nous avons esquissé la définition des deux opérations de projection et d'introjection consistant à transposer les propriétés d'un système donné dans un autre système de plus grande ou de plus petite dimension. Mais il faut bien reconnaître que, pour le moment, elles englobent de façon syncrétique une foule d'opérations différentes dont la biologie théorique cherche à dresser l'inventaire tout en précisant les caractéristiques formelles de chacune d'elles.

Quelques exemples suffiront à attester l'intérêt que suscite aujourd'hui ce genre de problème. L'étude mathématique des formes vivantes montre qu'un corps peut modifier radicalement sa relation à l'environnement par le seul changement de dimension, sans changement de forme (cf. R. Vallée. Quelques aspects de l'étude mathématique des formes vivantes, in Y. Bouligand, op. cit., 1980). A forme constante, le rapport de la surface au volume est d'autant plus grand que la taille du corps considéré est plus petite : un corps est d'autant plus relié à l'environnement par sa surface qu'il est plus petit. A volume constant, le rapport de la surface au volume atteint une valeur minimale lorsque la forme du corps est sphérique : un corps sphérique est moins relié à l'environnement par sa surface qu'un corps ayant n'importe quelle autre forme. Si un corps sphérique de grande dimension doit multiplier ses relations avec l'environnement, il peut le faire en changeant de forme (aplatissement en feuille, étirement en tube), mais la meilleure solution consiste, pour lui, à se pulvériser en une multitude de sphères de plus petite dimension. Un autre exemple est fourni par les tentatives faites pour construire des modèles biologiques à partir des courbes scalantes (courbes de Peano) dont la propriété la plus remarquable est que toute petite partie de la courbe a la même forme que la totalité ou qu'une partie plus grande de celle-ci (cf. B. Mandelbrot, Les facettes fractales de l'anatomie, in Y. Bouligand, op. cit., 1980). Mais le regain d'intérêt que connaissent les recherches déjà anciennes de W. d'Arcy-Thompson (1917) sur les anamorphoses indique bien que le problème crucial, non résolu, est celui de la définition de la forme : comment définir l'équivalence entre deux formes, comment déterminer, dans le cas d'une déformation continue, les limites à l'intérieur desquelles la nouvelle forme obtenue reste " la même " que la forme de départ et hors desquelles elle devient une " autre " forme? C'est sur cette question que nous laissons provisoirement en suspens la description du mode de pensée propre à l'étude génétique, car, bien qu'incomplète, elle est cependant suffisante pour nous permettre de reconnaître le même mode de pensée à l'œuvre dans le récit des origines de l'homme.




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