Generation spontanee

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Génération spontanée

La génération spontanée serait l'apparition d'un être vivant sans ascendant, sans parent. Au XIXe siècle cela prend aussi le nom de spontéparité, ou encore hétérogénie.

La croyance en la génération spontanée fit longtemps partie du sens commun, parce que lapparition dêtres vivants on nen voyait pas est un phénomène dobservation courante. Au cours des millénaires, les Hommes s'étaient aperçus que leurs animaux d'élevage avaient besoin d'un accouplement pour produire des petits. Les vaches ne pouvaient avoir de veaux sans taureau, les brebis pas d'agneaux sans bélier, etc. Néanmoins, pour les petits animaux, on continuait à croire que des petites souris pouvaient naître spontanément d'un tas de chiffons et des asticots sortir d'un morceau de viande. Les micro-organismes, microbes et levures, semblaient le produit évident d'une génération spontanée.

Au début du XIXe siècle elle était soutenue par Geoffroy Saint-Hilaire et Jean-Baptiste de Lamarck. Ils considéraient tous deux que les formes de vie les plus simples, les infusoires, pouvaient encore apparaître actuellement par génération spontanée.

En 1859 quand éclate la controverse entre Louis Pasteur et Félix-Archimède Pouchet, auteur de «Hétérogénie ou Traité de la génération spontanée», elle est déjà une théorie hétérodoxe, rejetée par l'Académie des sciences [1].

Les expériences soigneuses de Pasteur au XIXe siècle ont clairement établi que dans tous les cas supposés de génération spontanée, il y avait en fait des germes, des œufs, à lorigine des êtres vivants apparus. Dans un milieu isolé et convenablement stérilisé, la vie napparaît pas spontanément, du moins pas aux échelles de temps et despace typiques dun laboratoire. La remise en cause de la génération spontanée a joué un grand rôle dans les mesures d'hygiène et d'asepsie contre le développement des maladies. Félix-Archimède Pouchet inventeur de l'hétérogénie, avec qui Pasteur s'est opposé à l'Académie des sciences est resté jusqu'à sa mort convaincu de la génération spontanée.

L'hypothèse de la génération spontanée a aujourd'hui perdu tout crédit scientifique, excepté dans le cadre des recherches sur l'origine de la vie sur Terre.

Sommaire

Le problème de la régression à linfini

Le problème de la régression à linfini est celui du paradoxe de l'œuf et de la poule. Lorigine dune poule, ou de tout être vivant pluricellulaire, est un œuf. Lorigine dun œuf de poule est une poule. Qui était le premier ? On peut supposer quil ny a pas de premier, que les poules et les œufs se sont succédé sans quil y ait jamais eu de commencement.

Sous cette forme, cette hypothèse est incompatible avec ce que lon sait de lhistoire de la vie sur la Terre. Il nest pas contestable que les êtres vivants daujourdhui aient évolué à partir de formes primitives unicellulaires. On pourrait encore croire à une régression à linfini des unicellulaires, mais cette hypothèse se heurte à la finitude temporelle du système solaire.

Pour échapper aux difficultés de la régression à linfini, il faut supposer que la vie peut apparaître spontanément sans transgresser les lois connues. Cela conduit à supposer que dans un océan sans vie, des molécules prébiotiques puis des unicellulaires primitifs ont pu apparaître.

Les expériences numériques de Kauffman

Que des formes complexes ne puissent pas avoir une origine aléatoire était un principe très généralement accepté. Stuart Kauffman est le premier à lavoir mis en doute à la suite dexpériences numériques. Il étudiait la dynamique de réseaux dautomates cellulaires engendrés dune façon aléatoire. Il a alors observé que des formes stables animées dun mouvement périodique apparaissaient spontanément, quelles que soient les conditions initiales. Il voyait ainsi des formes complexes et durables engendrées dune façon purement aléatoire. Il a vite compris que son observation renouvelle dune façon très originale nos façons dexpliquer les phénomènes et quil pouvait lappliquer à la question de lorigine de la vie. Il a mis quelques années avant de le faire accepter par dautres scientifiques.

Les réseaux autocatalytiques

Lorsque de nombreuses molécules différentes sont mises en présence, on peut décrire la dynamique chimique par un réseau. Chaque espèce de molécules est reliée aux autres espèces avec lesquelles elle réagit. Un tel réseau peut avoir des boucles autocatalytiques, cest-à-dire quune espèce moléculaire, appelons-la A, favorise, ou catalyse, des réactions chimiques qui vont conduire à la production de molécules du type A. Une telle boucle est potentiellement explosive, parce quil y a un effet boule de neige, mais si les espèces à partir desquelles A est produite sont en quantité limitée, lautoproduction de A est elle-même limitée.

Les êtres vivants sont toujours des réseaux autocatalytiques. Toutes leurs molécules (ADN, protéines et autres) réagissent avec les molécules ingérées (les aliments) pour produire des molécules semblables à elles-mêmes. Les plantes sont même capables dutiliser la lumière du soleil dans ce but.

En étudiant des modèles, Kauffman a établi que sous des conditions assez générales un réseau de réactions chimiques contient nécessairement des réseaux autocatalytiques. Il suffit que le réseau soit suffisamment touffu, que les espèces moléculaires soient suffisamment nombreuses et réactives les unes vis à vis des autres.

Les réseaux autocatalytiques expliquent la reproduction des molécules mais à eux seuls ils ne suffisent pas pour expliquer la reproduction des unicellulaires.

La formation spontanée des vésicules

Il suffit dagiter une eau savonneuse pour obtenir de la mousse. Lécume de la mer se forme de la même façon, dautant plus facilement que leau est plus sale. On lexplique à partir du caractère amphiphile de certaines molécules. Une molécule est hydrophile si elle « préfère » être dans leau que dans lhuile, cest-à-dire si spontanément, du fait des lois de la physique statistique, elles se concentrent davantage dans leau que dans lhuile. Elle est hydrophobe, ou lipophile, dans le cas inverse. Certaines molécules, telles que celles du savon, sont allongées avec une extrémité hydrophile et lautre hydrophobe, cest pourquoi elles sont dites amphiphiles. Lorsquelles sont mises en solution dans leau, elles forment alors spontanément de nombreuses structures qui peuvent être très complexes et notamment des bicouches qui se replient en vésicules. Une bicouche est une paroi, plongée dans l'eau, dont les deux faces sont composées de têtes hydrophiles, les extrémités hydrophobes étant rassemblées à lintérieur de la bicouche. Une vésicule est un petit sac plein deau, qui flotte dans leau, et dont la paroi est une bicouche.

Les cellules des êtres vivants sont des vésicules très élaborées. Leur paroi est essentiellement une bicouche lipidique, mais elle est beaucoup plus complexe que les parois des vésicules dans leau savonneuse. Lintérieur de la cellule surtout est très différent de son extérieur, ce qui nest pas le cas des vésicules que lon forme en agitant une eau sale.

Les premières cellules

De très nombreuses vésicules ont pu se former dans locéan primitif, aussi facilement quaujourdhui lécume de la mer. Quune telle vésicule soit le lieu de réactions autocatalytiques est tout à fait plausible. Si ses parois sont telles quelles laissent pénétrer les petites molécules nécessaires à la reproduction des grosses, alors on obtient, par le simple jeu des lois physiques et chimiques, un organisme capable de salimenter et de grandir. Bien sûr les vésicules ne sont pas toujours dotées dune telle capacité, mais si elles sont assez nombreuses et assez diversifiées un tel événement nest peut-être pas complètement improbable.

Pour quune cellule soit vivante, il ne suffit pas quelle soit capable de grandir, il faut encore quelle puisse se reproduire. La destinée la plus probable dune vésicule en croissance est dexploser et donc de disperser tout son contenu, ce qui revient à mourir. Mais on peut supposer que certaines vésicules aient incorporé à leur paroi des molécules qui la rendent susceptible de former de nouvelles vésicules, par l'intermédiaire de protubérances qui se détachent par exemple. Cette partie du scénario ici proposé de lorigine de la vie nest peut-être pas très plausible mais elle nest pas non plus complètement exclue, surtout si lon songe à la diversité des structures bidimensionnelles qui peuvent se former spontanément sur des bicouches.

Si une vésicule est capable de croître en salimentant et de se reproduire, en formant des protubérances, alors elle est un être vivant primitif. Elle a la propriété essentielle des êtres vivants, la capacité de se reproduire quand elle est placée dans un environnement approprié. On peut alors supposer quune telle vésicule est lancêtre de tous les êtres vivants qui existent aujourdhui.

Des vésicules appelées bions sont apparues, lors d'expériences menées par Wilhelm Reich, à partir de matières minérales et organiques portées à ébullition. Ces vésicules se sont organisées et ont donné naissance à des cellules présentant toutes les caractéristiques de la vie. (voir "la biopathie du cancer", Wilhelm Reich) Du fait que Reich, suite à une expérience dangereuse il manipula de la matière radioactive, a vu son esprit quelque peu altéré, l'ensemble de ses travaux a été ridiculisé et ses nombreuses découvertes remises en question, notamment celle d'une énergie particulière (orgone)dont les propriétés contredisaient la 2eme loi de la thermodynamique sur l'entropie. Celà a fait totalement oublier la rigueur de ses expériences sur les bions la validité de la génération spontanée redevenait d'actualité et lançait un nouveau défi à ses détracteurs.

Lorigine de lADN et du code génétique

Les premiers réseaux autocatalytiques nétaient pas aussi élaborés que ceux daujourdhui, fondés sur la machinerie très complexe de lADN, des ribosomes, du code génétique et des protéines. Mais les êtres vivants primitifs étaient capables dévoluer. Leurs réseaux autocatalytiques pouvaient être modifiés par lincorporation de nouvelles molécules, absorbées de façon exceptionnelle. De telles modifications sont héritables, parce quune fois quune molécule est incorporée à un réseau autocatalytique, elle devient capable de se reproduire. Les conditions de lévolution par la sélection naturelle, telles quelles ont été énoncées par Darwin (L'origine des espèces), sont donc réunies : variations aléatoires héritables et compétition au sein dune population pour laccès aux ressources. Les cellules primitives les plus performantes sont celles qui se reproduisaient le mieux et elles tendaient à dominer la population. On peut alors supposer que les êtres vivants primitifs ont évolué. Leurs techniques autocatalytiques rudimentaires se sont perfectionnées jusquà atteindre un point de quasi-perfection, à savoir les techniques de réplication de lADN et de fabrication des protéines qui sont possédées depuis des milliards dannées par tous les êtres vivants.

Comment savoir si cette théorie est vraie ?

On ne peut pas remonter le temps pour aller voir comment était locéan primitif et comment il a évolué. Mais on peut trouver des témoignages indirects. Le passé laisse des traces dans le présent. Si on a les bons outils, théoriques et observationnels, on peut déduire le passé à partir du présent. Par exemple, les techniques autocatalytiques daujourdhui se sont en quelque sorte fossilisées depuis des milliards dannées, puisquelles nont pas ou peu évolué. Elles nous renseignent donc sur un passé très lointain. En combinant ces informations avec dautres, on peut espérer remonter encore plus loin dans le temps. Des expériences en laboratoire de chimie prébiotique peuvent apporter des renseignements précieux.

Biologie et cosmologie

La théorie de la génération spontanée conduit à une vision unifiée de la matière et de la vie. Lapparition et lévolution de la vie y sont conçues comme des conséquences nécessaires de la dynamique de lunivers. Dès que des conditions adéquates sont réunies (de leau liquide, ce qui suppose une température adéquate, et des molécules organiques en abondance, autrement dit, de leau sale), la matière manifeste sa capacité d'engendrer la vie. Dune façon métaphorique, on peut dire avec Kauffman que les êtres vivants peuvent se sentir chez eux dans lunivers, parce que la matière est comme la terre nourricière qui nous a donné la vie. Aux premier temps de son existence la Terre était une sphère de matière encore fluide et brûlante, bombardée en permanence par des météorites de toutes tailles. Les éléments qui la constituaient (comme les métaux et les substances minérales qui entrent dans la composition des roches) formaient un mélange assez homogène.

Voir aussi

Bibliographie

  • (en) Stuart Kauffman, At home in the universe
  • John Maynard Smith, Eörs Szathmary, Les origines de la vie

Articles connexes

Notes et références

  1. Louis pasteur, claude bernard, charles darwin...La science conquérante Michel de Pracontal in Le Nouvel Observateur n°2250 du 20 décembre 2007
  • Portail de l’origine et de l’évolution du vivant Portail de lorigine et de lévolution du vivant
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