Article 1B. Le phénomène de la vie ; l’impression de la complexité.


Le premier article de cette seconde partie traitera de l’apparition de la vie et de la complexité du vivant.

         La constitution du vivant.

          Nous savons que les quarks et les électrons forment la structure intime de la matière. Les quarks s’assemblent pour composer les protons et les neutrons qui eux-mêmes forment le noyau de l’atome. Les électrons tournent autour du noyau ; l’ensemble constitue l’atome. Le nombre de protons et de neutrons du noyau défini l’élément atomique, du plus léger (l’hydrogène) au plus lourd (l’uranium) pour les éléments stables appelés aussi corps simples ou éléments naturels, ceux-ci étant répertoriés dans une table d’une centaine d’éléments, table élaborée par le chimiste Russe Mendeleïev.
          Les différents atomes se combinent pour former des molécules qui s’assemblent à leur tour pour former les corps dits composés ; par exemple, une molécule d’eau contient 3 atomes, soit 2 atomes d’hydrogène plus 1 atome d’oxygène (H2 O). La molécule de la matière inanimée est si minuscule, qu’une simple goutte d’eau peut en contenir plusieurs millions.
          Contrairement aux molécules de la matière inerte, qui ne sont composées, au maximum que de 13 atomes, il apparaît que les molécules, de la matière vivante, peuvent contenir plusieurs centaines d’atomes. Nous retrouvons encore ici, les extrêmes que nous avons rencontrés, aussi bien, dans l’immensité de l’Univers que dans l’infiniment petit.
          La complexité de la matière vivante est d’un type particulier, en ce sens, que les divers éléments simples, qui la composent, ne sont pas représentés dans les mêmes proportions que dans la matière inerte. Les principaux éléments de la matière animée sont l’hydrogène, le carbone, l’oxygène et l’azote, ces éléments peuvent donner lieu à des combinaisons extrêmement nombreuses qui forment ainsi la matière biologique (protéines, acides aminés, etc.). Les fonctions biologiques sont commandées par des « hormones », substances capables de déclencher à distance des processus organiques par leur seule présence.
          Cette matière vivante est constituée exclusivement des cellules, qui sont de véritables petits organismes vivants complexes qui respirent, digèrent, engendrent des sécrétions, se reproduisent et dont la vie interne se double d’une activité au service d’un organisme, il est remarquable, qu’à ce titre, elles puissent acquérir une étonnante spécialisation, en effet, les cellules d’une même souche, à l’état embryonnaire, se différencient pour constituer soit un cœur, ou un estomac, ou un foie, ou tout autre organe.
          La cellule est une unité qui est entourée d’une membrane dont la forme varie continuellement, elle est constituée d’une matière visqueuse appelée « cytoplasme » dans laquelle baignent de nombreux « organites », éléments vitaux de la cellule. Le centre est composé d’un ou plusieurs noyaux qui baignent dans le cytoplasme et se déplacent au gré des courants cytoplasmiques.
          Le ou les noyaux contiennent un suc nucléaire dans lequel baignent des filaments constitués de fibrilles d’ADN (acide désoxyribonucléique), cet ADN est composé de molécules géantes en forme d’échelle en doubles hélices reliées par des barreaux appelés nucléotides. Constituant essentiel des chromosomes qui régissent le monde vivant, l’ADN est infiniment complexe, par le jeu de ses « chromosomes » et de ses gènes il transmet l’héritage biologique de l’espèce.

          Du simple au complexe.

          La vie est apparut sur Terre, il y a plus de 3 milliards d’années. Plusieurs hypothèses ont été élaborées pour expliquer le phénomène de la vie. Nous retiendrons l’expérience du chimiste Miller, datant du milieu du XXème siècle, expérience qui peut s’expliquer ainsi : Miller créa, dans un ballon en verre, une mini atmosphère dont la composition devait être identique à celle qui entourait la Terre, il y a environ 3 milliards d’années. Il soumis cette atmosphère à des décharges électriques imitant ainsi les éclairs continuels qui sillonnaient le ciel à cette époque. Après quelques jours de ce traitement Miller découvrit dans son ballon expérimental la présence d’acide aminée qui constitut la base de la matière vivante. D’autres expériences suivirent celle de Miller qui firent naître des acides nucléiques. Pour certains chimistes contemporains, la vie serait apparue dans des feuillets d’argile soumis aux conditions qui régnaient sur la Terre à cette époque ; l’argile serait donc la matrice de la vie.
          D’autres hypothèses privilégient la chute de météorites ou de comètes qui auraient ensemencé la Terre de matière organiques extraterrestres (panspermie). Quoi qu’il en soit, la vie qui apparaît sur Terre, à cette époque, se borne à des cellules sans noyaux, qui se trouvent encore parmi nous et même en nous puisque l’intestin d’un seul homme, en contient plus que n’existe d’êtres humains sur Terre. Certaines de ces cellules primitives vont évoluer du relativement simple au plus complexe, en capturant un noyau. Les cellules qui ont capturé un noyau central (les eucaryotes), forment des animalcules unicellulaires, tels les « protozoaires » qui se propulsent dans l’eau stagnante avec des flagelles ou des cils vibratiles actionnés comme des rames. Ces protozoaires existent encore, nous pouvons les voir se déplacer rapidement dans une goutte d’eau disposée sur une plaquette de verre placée sur la platine d’un petit microscope optique. Il est très facile d’observer des protozoaires, ils sont partout, dans l’air, dans de l’eau douce ou de mer, l’eau qui séjourne dans un pot de fleurs en contient des milliers. Comment s’explique ce phénomène ? Nous savons depuis Pasteur qu’il n’y a pas de générations spontanées, rien ne vient de rien, l’eau où macèrent les végétaux en putréfaction (tiges des fleurs, ici) favorisent la prolifération des bactéries, déjà présentes sur les végétaux, qui apparaissent les premières et qui forment un voile blanchâtre à la surface de l’eau. Les protozoaires qui se développent ensuite dévorent les bactéries.
          Tous ces minis organismes ont été apportés dans l’eau, par l’air ou par les plantes qui les contenaient à l’état latent. Comme les bactéries dans le corps, ils se développent rapidement dans un milieu favorable.
          Les cellules vivantes peuvent être « aérobies », elles ont besoin d’air pour vivre, ou « anaérobies », elles n’ont pas besoin d’air pour vivre.

          Réflexion sur le vivant.

          Existe-t-il une frontière entre l’inanimé et le vivant ? Prenons l’exemple de la mosaïque du tabac, qui est une maladie occasionnée par un virus qui se développe sur les feuilles de plans de tabac créant ainsi de nombreuses taches en expansion. Si on isole une très grande quantité de ces virus, dans une ampoule de verre hermétiquement fermée, sans aucune trace d’eau, ils forment une poussière extrêmement fine que l’on pourra conserver intacte, sans aucune modification, ni nourriture, pendant des milliers d’années. Les virus resteront inactifs à l’état d’une poudre minérale. Si l’ampoule est ouverte, après un temps très long, et que la poudre soit répandue sur un plan de tabac humide, les virus reprendront aussitôt leur activité et développeront la maladie sur ce même plan, ils revivront après un temps de latence, pouvant être extrêmement long . Des questions se posent alors, qu’elle est cette mémoire qui fait que, après un temps considérable, un corps inerte, à l’état de minéral, devient un être vivant pouvant se développer et se reproduire ? Où se trouve donc la frontière entre l’inerte et le vivant dans le monde de l’infiniment petit ?
          Encore aussi surprenant, nous savons, maintenant, qu’il existe des animalcules qui peuvent vivre normalement au fond des océans, près des cratères de volcans sous-marins, où la température dépasse les plus 120 degrés Celsius, ou que certaines vivent aussi dans les glaces du Groenland à des températures extrêmement basses. On appelle ces êtres vivants des « extrémophiles ».
          Les êtres unicellulaires se reproduisent en se scindant en deux parties, chacune des parties se scindant ainsi indéfiniment, éternellement comme on le croyait encore en 2005 (des travaux de recherche récents démontreraient que la bactérie vieillirait après cent générations ?).

          L’organisation de l’individualité spécifique.

          Quelques cellules se sont groupées pour créer des êtres organisés, les multicellulaires, qui composent les êtres complexes du règne végétal et du règne animal. Chez l’animal, c’est le nombre immense de cellules qui s’agencent sélectivement pour former un organisme complet et indépendant.
          Des milliards de cellules se structurent pour former un organisme. Les formes de cet organisme diffèrent suivant les espèces
          Le squelette articulé, des vertébrés, prend diverses formes compte tenu de l’intérêt évolutif de l’espèce concernée. Le squelette a pour fonction de soutenir la masse musculaire et de protéger les organes fragiles (comme le cerveau protégé par la boîte crânienne) ainsi que de permettre les mouvements articulaires.

          L’organisation fonctionnelle du vivant est érigée en systèmes spécifiques suivants :
•           Respiratoire, pour l’approvisionnement de l’oxygène des cellules et le rejet du gaz carbonique.
•           Cardio-vasculaire, composé par le cœur et les vaisseaux. Le cœur peut se comparer sommairement à une pompe centrale qui propulse dans les artères le sang pur (rouge) destiné à alimenter en oxygène et en divers produits (nutritifs, immunitaires, hormonaux…) tous le organes ; c’est la grande circulation. Le cœur propulse aussi vers les poumons, le sang vicié (foncé) par les déchets rejetés par les cellules de tout l’organisme, afin que ce sang soit purifié et rechargé en oxygène par l’appareil respiratoire ; c’est la petite circulation.
•           Digestif, qui transforme les aliments ingérés en énergies physique et psychique indispensables à la vie.
•           Protecteur, c'est-à-dire la peau, qui protège l’organisme du contact direct avec le milieu ambiant hostile. C’est le « Moi peau » qui délimite notre organisme et fait de nous des êtres internes et limités corporellement dans cet espace qui nous contient.
•           Nerveux, qui enregistre les phénomènes au moyen des cinq sens qui sont interprétés par le cerveau. Le système nerveux, principalement le néocortex, contribue à la formation de la personnalité chez les humains.

          Réflexion ; la variété du vivant.

          Les végétaux, du brin d’herbe aux séquoias géants, les animaux, de la souris à l’éléphant, en passant par l’humain, sont tous des êtres pluricellulaires, de même que toutes les nombreuses autres espèces, telles que les insectes, les araignées, les reptiles, les oiseaux, les poissons… .
          Le vivant est extrêmement varié dans sa forme et dans son comportement. Pourtant le plan de conception n’a pas changé depuis les premiers organismes, toutefois des modifications nombreuses apparaissent tout au long de l’évolution des espèces. C’est avec du vieux que la nature fabrique du neuf.
          Nous allons voir dans l’article suivant que si le plan général reste le même, la diversité des moyens utilisés par le vivant a été considérable pour arriver à la complexité que nous connaissons.