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Nous devons, au jour o� ce livre est �crit, mentionner d’autres approches qui toutes permettent de mieux comprendre les m�canismes de l’�volution, notamment au niveau de la reproduction. Le sch�ma darwinien s’en trouve ainsi approfondi, ce qui lui permettra de mieux r�sister aux critiques des spiritualistes.
On consid�rait jusqu'� ces derniers temps l'ARN comme le serviteur d�vou� mais sans initiative de l'ADN, dont il assurait la duplication des sites codants lors de la construction cellulaire. La double h�lice de l'ADN ou plus exactement les portions de celle-ci identifi�es comme des g�nes, c'est-�-dire comme portant les instructions permettant de commander la fabrication des prot�ines, avaient en effet jusqu'� pr�sent focalis� l'attention. L'ARN - ARN dit messager - �tait consid�r� uniquement comme la recette que la cellule devait lire pour fabriquer la prot�ine command�e par le g�ne, c'est-�-dire par la portion d'ADN s'exprimant sous la forme dudit messager. Mais on a d�couvert qu'une grande partie du g�nome ne code pas pour permettre la fabrication de prot�ines. On a parl� d'ADN-poubelle, parce que l’on consid�rait qu’il s’agissait de portions du g�nome ne servant � rien (ou ne servant plus � rien) conserv�es parce que personne ne se charge de faire le m�nage dans ce dernier. Aujourd’hui, on d�couvre que cet ADN, qu’il vaudrait mieux qualifier d’ADN de deuxi�me ligne, joue de nombreux r�les importants. Cela permettrait, mieux que la n�gligence de la femme de m�nage cellulaire, d'expliquer pourquoi il a surv�cu � la s�lection naturelle. Il sert notamment ainsi � fabriquer des fragments d'ARN qui circulent dans les cellules. Le r�le de ceux-ci a �t� longtemps obscur. On soup�onne aujourd'hui que cet ARN est encore plus important � la vie de la cellule - et donc de l'organisme - que les prot�ines. Ceci explique la persistance de cet ADN non codant au long de l'�volution. Mais les exp�rimentations restent difficiles, l'ARN �tant instable et peu observable. On lui pr�te cependant de nombreuses propri�t�s pouvant �tre importantes, notamment celle de catalyser les r�actions chimiques (1). On con�oit que, dans l'hypoth�se de l'auto-�volution, l'existence d'un agent aussi polyvalent s'exprimant tout au long de la vie du g�nome, � partir de ses �l�ments non-codants (et parall�lement � l'activit� codante du g�nome) permettrait d'expliquer pourquoi certaines fonctions adaptatives puissent appara�tre et se transmettre au sein des organismes, qu'il s'agisse de simples bact�ries ou d'organismes pluricellulaires complexes. Il ne s'agirait plus du tout alors de mutations s'�tant produites au hasard mais d'une v�ritable co-�volution de l'organisme et du milieu avec lequel il interagit.
Des observations de plus en plus nombreuses montrent par ailleurs aujourd'hui que la barri�re germinale r�put�e �tanche prot�geant l'int�grit� de la partie codante du g�nome peut �tre franchie par divers facteurs ext�rieurs, r�sultant de l'activit� de l'organisme dans son milieu. Il en r�sulte que le g�nome est modifi� de la m�me fa�on que s'il avait subi une mutation. Mais ces modifications peuvent �tre de bien plus grande ampleur. Elles sont provoqu�es en laboratoire par des manipulations diverses relevant du g�nie g�n�tique. Mais dans la nature, elles se produisent spontan�ment, pour des causes diverses. Certaines sont accidentelles et pourraient �tre rang�es dans la cat�gorie des mutations al�atoires. C'est le cas lorsque des particules fortement �nerg�tiques, par exemple provenant d’�missions de rayons cosmiques, p�n�trent dans la cellule et provoquent des mutations g�n�tiques. Mais d'autres sont syst�miques, internes au syst�me cellulaire et contribuant � son auto-r�paration et � son adaptation. Ainsi, dans les cellules circulent, outre les �l�ments d'ARN d�j� �voqu�s, des morceaux d'ADN (ADN circulant) qui peuvent s'introduire dans les g�nomes et modifier de fa�on plus ou moins importante l'�conomie du g�nome tout entier. Le transfert d'ADN, commun chez certaines cellules comme les globules blancs, peut aussi se faire entre cellules d'esp�ces diff�rentes (Horizontal gene transfer). C'est lui qui est craint dans le cadre de la contamination par des organismes au g�nome artificiellement modifi�. Mais il semble r�pondre � des besoins tr�s anciens permettant de r�pondre sp�cifiquement � certains changements environnementaux, notamment en ce qui concerne les r�actions immunitaires.
Une cause encore plus r�pandue de modifications adaptatives du g�nome, cela d�s les origines de la vie, rel�ve du parasitisme et de la symbiose, qui permettent � des organismes diff�rents de s'associer pour mettre en commun leurs propri�t�s. Dans les cas de symbiose allant jusqu'� l'apparition d'une nouvelle esp�ce, un nouveau g�nome r�sulte du rapprochement des deux g�nomes ant�rieurs. La symbiose est consid�r�e comme le facteur le plus efficace aux origines non seulement de la biodiversit� mais de la constitution des organismes complexes, par association d'organismes plus �l�mentaires assurant des fonctions vitales sp�cialis�es. Gilbert Chauvet, l� encore, en a pr�cis� les r�gles, notamment en proposant le concept d'auto-association stabilisatrice (Voir ci-dessous, section 6). La symbiose fait aujourd'hui l'objet de nombreuses �tudes. Nous ne pouvons les �voquer ici. Remarquons, contrairement � ce qui a �t� dit parfois, que la symbiose n'est pas � ranger dans la cat�gorie des �v�nements authentiquement al�atoires. On ne se marie pas avec n'importe qui mais avec un partenaire pr�sentant des traits favorables � une vie partag�e (2). Nous sommes donc bien l� dans le domaine de l'auto-�volution.
D’autres hypoth�ses aboutissant � pr�ciser le m�canisme darwinien classique sont maintenant r�guli�rement propos�es par les g�n�ticiens et biologistes voulant r�pliquer avec des arguments scientifiques aux d�fenseurs du Dessein Intelligent. Sous le titre de The plausibilitry of Life, deux biologistes �volutionnaires (3) discutent les origines des organes et organismes biologiques complexes. Ils pr�sentent l'hypoth�se de la "variation facilit�e" (facilitated variation) qui selon eux permet de r�pondre � la question de savoir comment des mutations g�n�tiques survenant au hasard ont pu produire des organes complexes, tel que l'oeil. Ce livre caract�rise la nouvelle attitude des darwiniens, attaqu�s sur tous les fronts par l'incroyable offensive de l'Intelligent Design (ID). Face � des id�ologues qui, soutenus par les milieux politiques et religieux les plus conservateurs, tentent de d�montrer que seule la main de Dieu a pu organiser l'�volution, les scientifiques mat�rialistes ont d�cid� de r�agir, plut�t que traiter ces opposants par le m�pris. On comprend mal encore en Europe la virulence des d�bats, si bien que les biologistes europ�ens n'ont pas encore jug� bon de se mobiliser contre un mouvement qui n'a pas encore vraiment travers� l'Atlantique. Mais peut-�tre ont-ils tort. Quoi qu'il en soit, comme toute th�orie est perfectible, les critiques faites au darwinisme par les d�fenseurs de l'ID permettent de perfectionner les hypoth�ses relatives � l'�volution, ce qui ne peut �tre inutile. Le livre de Kirschner et Gerhart en donne l'exemple. Selon les auteurs, le probl�me de la variation, pos� par Darwin d�s les origines, avait �t� occult� par les tenants de la Synth�se Moderne (4) qui insistent sur les m�canismes de l'h�r�dit�. Or la variabilit� des organismes est infiniment plus grande que l'on imagine. Elle ne r�sulte pas seulement de mutations g�n�tiques ponctuelles mais du fait que, depuis le niveau g�n�tique jusqu'� celui des organes, les organismes sont constitu�s de blocs modulaires. Les mutations g�n�tiques ne produisent pas de variations au hasard. Au contraire, tous les organismes ont maintenu intact au cours de deux milliards d'ann�es un ensemble de m�canismes vitaux relatifs au m�tabolisme, � la reproduction de l'ADN, aux processus de croissance. Ce sont ces �l�ments, conjointement avec des sch�mas corporels globalement homog�nes, qui ont servi de plate-forme aux variations plus visibles. Ils prennent l'exemple de la d�fense de l'�l�phant, des bois du cerf et de l'�peron du narval. On peut les consid�rer comme des innovations diff�rentes, caract�risant une grande complexit� sp�cifique. Mais il appara�t que c'est le m�me type de cellule qui guide leur d�veloppement dans chacune des esp�ces consid�r�es. La structure modulaire de la vie signifie que ces appendices peuvent se d�velopper selon des modalit�s diff�rentes sans affecter le reste de l'organisme. Ils ne sont que les expressions diff�rentes d'un m�me type d'activit� g�n�tique d�coulant du processus de la s�lection naturelle, dans lequel seules survivent les variantes utiles dans un environnement d�termin�. Le corollaire de ceci est que des variations g�n�tiques minimes peuvent produire des changements corporels importants, tout au moins dans l'apparence. Ainsi les yeux des insectes, comme ceux des autres esp�ces, y compris les mammif�res, qui semblent pr�senter des complexit�s diff�rentes, partagent d'importants processus biochimiques modulaires de construction et de mise en relation des composants. Cette hypoth�se permet de faire l'�conomie de celle selon laquelle des mutations convergentes se produisant dans des esp�ces diff�rentes plong�es dans des environnements diff�rents donneraient des r�sultats voisins (comme l'oeil) bien que provenant de sources distinctes. On retrouverait sous une autre forme la th�orie selon laquelle la vie, partie d'une origine simple mais commune, ob�it � des logiques de base sous-jacentes elles-m�mes communes, que des �tudes de physiologie int�grative pourraient aujourd'hui mettre en �vidence. Ces logiques s’inspirent des processus de la m�canosynth�se et de la morphogen�se constructale �voqu�s dans la section 1 de ce chapitre. Le darwinisme n'est pas remis en cause, mais situ� dans une approche plus globale. Sur le plan politique et philosophique, qui nous int�resse aussi ici, les auteurs de The plausibility of Life militent, non seulement pour une contre-offensive g�n�ralis�e de tous les scientifiques mat�rialistes contre l'ID, y compris aupr�s du grand public et des �coles, mais pour une relance interdisciplinaire de toutes les �tudes portant sur les diff�rents m�canismes de l'�volution, afin d'enrichir une th�orie darwinienne qui ne peut �tre consid�r�e comme d�finitive. Maintenir une grande activit� interdisciplinaire de recherches et d'�changes dans l'�tude des ph�nom�nes �volutionnaires constitue la seule fa�on efficace de r�pondre aux insinuations de l'ID et aux d�g�ts produits par cette doctrine dans l'esprit scientifique, au moins aux Etats-Unis. Mais il ne faut pas se faire d'illusion. Les promoteurs de l'ID, dans leurs blogs et autres publications, ont d�j� pr�sent� The plausibility of life comme une nouvelle preuve de la validit� de leurs th�ses. Il leur est toujours possible d’expliquer que d’�ventuelles convergences dans le sens des mutations font partie du grand dessein divin.
Nous pourrions r�diger un livre entier pr�sentant les travaux en cours visant � compl�ter la d�finition n�o-darwinienne de l’�volution, sans remettre en cause les fondements du darwinisme. C’est �videmment impossible. Le lecteur sera sans doute int�ress�, cependant, par la th�se r�cemment pr�sent�e par deux chercheurs v�t�rans, le britannique Freeman Dyson et l’am�ricain Carl Woese (5). Elle concerne les origines des bact�ries, qui sont les formes les plus anciennes de vie identifi�es indiscutablement � ce jour. Carl Woese, dans un article publi� en juin 2004 par les Microbiology and Molecular Biology Reviews, A New Biology for a New Centuryl, s'est engag� dans une entreprise audacieuse consistant � r��crire en partie la Th�orie de l'Evolution. Il s'en est pris au dogme selon lequel toutes les formes de vie aujourd'hui pr�sentes sur Terre descendent d'une forme primordiale de proto-cellules apparue il y a quelque 3 milliards d'ann�es. Ce dogme est souvent pr�sent� comme darwinien, encore que certains des historiens ayant �tudi� la pens�e de Darwin disent que celui-ci n'avait pas des id�es aussi arr�t�es sur les origines des esp�ces. C'est en s'appuyant sur les grandes quantit�s d'informations g�n�tiques aujourd'hui recueillies dans les bases de donn�es g�nomiques que Woese eut l'id�e de rechercher d'o� pouvaient provenir les trois grandes familles identifi�es aujourd'hui, archea, bact�ries et cellules � noyau. Et surtout, pourquoi semblaient-elles �tre apparues simultan�ment ? Pour Woese, on ne peut pas comme le font traditionnellement les arbres de l'�volution, faire descendre les trois ordres d'une branche unique. Elles proviendraient au contraire d'un univers peu organis� de proto-cellules, qui �changeaient constamment du mat�riel g�n�tique entre elles, au sein d'un environnement commun dont les effets s�lectifs s'appliquaient � toutes. Il s'agissait d'une esp�ce de march� commun des g�nes, qualifi� par Woese de transfert g�n�tique horizontal (horizontal gene transfer), o� les esp�ces n'existaient pas encore. Ce transfert permettait aux diverses sortes de cellules d'�changer les processus biochimiques et catalytiques invent�s par les plus efficaces d'entre elles, de sorte que toute la communaut� en profitait. Un tel m�canisme a permis � l'�volution de s'�tendre rapidement � la Terre enti�re. De nouvelles solutions en mati�re de codage pouvaient �tre d�couvertes simultan�ment par des cellules diff�rentes �voluant en parall�le et �tre r�-assembl�es dans de nouvelles cellules par transfert horizontal de g�nes. Cette th�se est d’un grand int�r�t et ses applications seront nombreuses (6). Dans un article du NewScientist dat� du 11 f�vrier 2006, Freeman Dyson reprend cette hypoth�se et souligne qu'ainsi, pendant une dur�e non n�gligeable, l'�volution a proc�d� sur un mode non darwinien. Il ne veut pas dire que le m�canisme fondamental mis en �vidence par Darwin, les mutations/s�lections, ne se produisait pas. Il ne s'agissait pourtant pas du processus g�n�ralement qualifi� de s�lection darwinienne r�sultant de la comp�tition pour la survie entre esp�ces non interf�condes. Mais pourquoi ou comment les esp�ces sont-elles alors apparues ? Freeman Dyson explique avec humour que le ph�nom�ne s'est produit un certain jour ��catastrophique�� o� une cellule particuli�re a mut� d'une fa�on si efficace qu'elle a pris un temps d'avance sur ses concurrentes et n'a donc plus voulu (en fait n'a plus �t� capable de) partager son invention avec elles. Elle les a donc surclass�es. Ce fut la premi�re arch�obact�rie. Ensuite vinrent les premi�res bact�ries puis les premi�res cellules eucaryotes, sans doute ind�pendamment les unes des autres. Il assimile le "march�" des processus prot�omiques primitifs au march� des logiciels. Si celui-ci est ouvert, c'est-�-dire si les inventions ne sont pas brevet�es, tout le monde en profite. Si les brevets existent, ceux qui inventent per�oivent une prime par rapport � leurs concurrents, autrement dit, ils �voluent dans le sens vertical. Mais ils n'�voluent plus dans le sens horizontal et l'ensemble de la communaut� perd en adaptabilit� et en efficacit� productive. Les d�fenseurs des logiciels libres appr�cieront particuli�rement cette m�taphore (qui montre d’ailleurs que ce concept de logiciel libre a plus de port�e philosophique qu’on ne pense). En effet, l'�volution darwinienne entre des esp�ces
aux g�nomes ferm�s est n�cessairement lente et surtout
cloisonn�e. Elle d�pend de la survenue al�atoire
de mutations qui sont elles-m�mes s�lectionn�es au
sein de niches environnementales �troites. Certes sur des centaines
de millions d'ann�es, le processus aboutit � la vari�t�
et � l'adaptation fine que l'on sait et dont l'homme est un des
produits. Mais en m�me temps se cr�ent des fragilit�s.
Les menaces actuelles pesant sur la biodiversit� en sont l'illustration.
Du fait de l'homme, des extinctions massives se sont produites et continueront
� se produire. Malheureusement les esp�ces survivantes n'auront
pas la possibilit� de se r�approvisionner sur un march�
libre des brevets g�n�tiques auxquels seuls les scientifiques
auront acc�s. Elles seront livr�es � elles-m�mes,
c'est-�-dire que pratiquement elles n'auront pas le temps de muter
pour produire des descendants mieux adapt�s. Elles ne pourront
donc pas r�agir rapidement aux menaces que nous leur faisons subir.
Mais, et c'est encore plus malheureux, les esp�ces �volu�es
complexes seront les seules � en souffrir. Il semble bien au contraire
que le march� commun des �changes g�n�tiques
continuera � fonctionner au profit des bact�ries et des
virus, h�ritiers selon Woese des proto-cellules initiales. Ces
micro-organismes sont de ce fait et deviendront de plus en plus les pires
ennemis des esp�ces �volu�es. C'est, on le devine, en pronostiquant, comme beaucoup de futurologues, l'explosion au XXIe si�cle des biotechnologies, analogue � celle des infotechnologies au XXe si�cle, qu'il s'appuie pour d�crire cette �re post-darwinienne (Nous d�veloppons ces perspectives au chapitre 5). Il estime que, dans un avenir proche, chacun pourra disposer de boites de manipulations g�n�tiques en ��kits�� permettant de r�aliser en s�rie l'analyse et la recombinaison de g�nomes, afin de faire appara�tre et d'�lever de nouvelles esp�ces vivantes hybrides ou chim�res (Voir par exemple les sites des entreprises Interchim ou Biolynx). Cette activit�, que les grandes firmes de biog�n�tique voudraient se r�server par des brevets, se d�veloppera de telle sorte que l'on retrouvera, dans le monde entier, un march� commun des g�nes et des g�nomes analogues � celui qui caract�risait la vie � ses d�buts. Tr�s vite, �crit-il, la Terre et pourquoi pas aussi les plan�tes proches (qui seraient ainsi "terraform�es" gr�ce � l'importation d'organismes adapt�s � leurs environnements) se trouveront couvertes de nouveaux syst�mes vivants entre lesquels s'exercera une s�lection f�roce, mais qui produiront en contrepartie de nouveaux �cosyst�mes qui pourront �tre favorables � une relance de la vie en g�n�ral, sous de nouvelles formes. Il s’agit d’une hypoth�se optimiste. On verrait ainsi l’homme ressusciter des esp�ces disparues et parall�lement cr�er de nouvelles ��chim�res� � ou m�me des esp�ces tout � fait nouvelles capables, au sein du r�gne animal comme dans celui du r�gne v�g�tal ou bact�rien, de s’adapter mieux que les anciennes esp�ces � un environnement devenu hostile. Dans une hypoth�se plus pessimiste, que les esprits chagrins n’ont pas manqu� d’opposer aux id�es de Dyson, les hommes cr�eraient, par sottise ou par malignit�, un v�ritable enfer d’esp�ces nuisibles � l’homme comme aux formes sup�rieures d’organisation. Physique quantique et auto-�volution Nous avons plusieurs fois �voqu� les tr�s probables liens entre les m�canismes � l'œuvre dans les syst�mes physiques au niveau quantique et ceux � l'œuvre dans les syst�mes biochimiques. A priori pourtant il n'y en a pas, notamment parce qu'aucun ensemble de mol�cules biologiques ne semble capable d'offrir � un micro-�tat quantique un isolement suffisant pour lui �viter la d�coh�rence (c'est-�-dire pour lui �viter de perdre son �tat quantique et se mat�rialiser sous forme d’une entit� du monde macroscopique) le temps n�cessaire � ce qu'il accomplisse un travail utile dans un organisme biologique. Ainsi les propri�t�s sp�cifiques aux particules quantiques, notamment l'�tat de superposition ou l'intrication, que l'on esp�re utiliser dans les calculateurs quantiques pour r�aliser des op�rations impossibles � un calculateur ordinaire, ne paraissent pas pouvoir se produire dans les cellules vivantes. Pourtant de plus en plus de chercheurs s'efforcent actuellement de d�montrer le contraire. Un article de Paul Davies du Centre australien d'Astrobiologie � l'Universit� Macquarie, Sydney, en fait le recensement (The Vital Spark, par Paul Davies, NewScientist, 11 d�cembre 2004, p. 28). Une intuition simple sugg�re selon lui qu'il conviendrait
d'approfondir ces perspectives. La science se heurte aujourd'hui �
deux grands myst�res. Le premier est celui de la vie (en ce qui
concerne son origine mais aussi en ce qui concerne les m�canismes
de l'�volution - pour ne pas parler de ceux propres au fonctionnement
des neurones du cerveau). Le second est celui du monde quantique. Il y
a tout lieu de penser qu'ils pourraient s'�clairer r�ciproquement.
Nous avons d�j� �voqu� ces questions au chapitre
1. Inutile d’y revenir. Pour Paul Davies, il serait temps que les
hypoth�ses correspondantes soient reprises tr�s s�rieusement
par la Big Science, peut-�tre � l'occasion des travaux concernant
l'ordinateur quantique. Il pense notamment qu'explorer le th�me
d'un ordinateur quantique biologique permettrait de montrer que les id�es
que nous nous faisons sur la d�coh�rence sont encore bien
sommaires. Des syst�mes biologiques ont peut-�tre appris,
d�s l'origine de la vie, � abriter certains micro-�tats
quantiques des risques de d�coh�rence, au moins le temps
n�cessaire (quelques nanosecondes ?) pour leur permettre de faire
tout ce qui dans les processus vitaux nous para�t encore incompr�hensible.
1 : On trouvera dans le NewScientist (Move over DNA, Master and Commander, par Philip Cohen, NewScientist, 27 novembre 2004, p. 36) une liste des fonctions attribu�es � l'ARN � l'int�rieur de la cellule, par exemple outre l'ARN messager, l'ARN transfert, l'ARN ribosomal, etc. 2 : Les bact�ries entretenant des relations symbiotiques avec le syst�me digestif, dont la masse serait �quivalente � celle des cellules du corps, sont tr�s vari�es. Mais gare � l’intrusion d’une salmonelle (salmonella enterica) dont le moins que l’on puisse dire est qu’elle n’est pas bienvenue. 3 : The plausibility of life (Yale University Press, octobre 2005), par Marc Kirschner, (fondateur du d�partement de biologie des syst�mes � la Harvard Medical School) and John Gerhart (biologiste � l'University of California, Berkeley). 4 : Le terme de Synth�se Moderne, dite aussi N�o-darwinisme, d�signe la synth�se entre le darwinisme, les lois de Mendel et celles de la reproduction du g�nome au niveau mol�culaire. Voir note ci-dessus, concernant le n�o-darwinisme. 5 : Freeman Dyson, actuellement professeur �m�rite � Princeton, a servi dans le Bomber Command de la RAF pendant la seconde guerre mondiale. Quant � Carl Woese, il s'�tait rendu c�l�bre dans les ann�es 1970 en ��inventant�� le r�gne des arch�obact�ries, l� o� avant lui on ne voyait pas d'interm�diaires entre les bact�ries et les eucaryotes (cellules � noyaux dont nous proc�dons tous). Rappelons que les ��archea�� identifi�es par Woese ont �t� retrouv�es depuis dans tous les environnements extr�mes, ce qui tend � prouver que la vie a commenc� aussi bien dans l'extr�me chaud, l'extr�me froid, l'extr�me acidit�, l'extr�me sulfurisation, l'extr�me pression… et que par cons�quent elle pourrait bien exister sous cette forme ailleurs que sur Terre, notamment dans les plan�tes du syst�me solaire. 6 : Nous avons vu que ce m�canisme d'�change de mat�riel g�n�tique a �t� aujourd'hui d�tect� non seulement chez les bact�ries mais entre g�nomes d'esp�ces �volu�es. Les ph�nom�nes d'acquisition de r�sistances en r�sultent. |
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