ROLE DES FERMENTS DANS LA NATURE

Pour comprendre l’intérêt que présente la solution de cette question au point de vue auquel nous nous sommes placés, il suffit de songer un instant k l’importance du rôle joué dans l’économie générale du monde par ces infimes agents de transformation, si méconnus jusqu’à ce jour. Quelques instants de réflexion vont nous convaincre que sans eux, la' vie deviendrait bientôt impossible à la surface de la terre, et qu’ils sont le contrepoids nécessaire des grands animaux et des grands végétaux.

Itlé« générale de la vie. — Dans un pot de terre rempli de grès cal* ciné on sème une graine qu'on arrose régulièrement avec de l’eau distillée. Au bout de quelque temps, la graine germe, se développe et devient une plante complète, grêle, il est vrai, d’une constitution peu solide, mais munie de tous ses organes et capable même de fructifier, comme l’a montré M. Boussingault.

Elle ne peut évidemment avoir puisé que dans l’air et dans Teau la matière organique qui la forme et dont le poids est très notablement supérieur à celui de la graine Initiale. L’eau a gonflé cette graine, lui a permis de pousser ses premières feuilles. Celles-ci, k la lumière, se sont remplies de chlorophylle, et sont devenues par Ik capables d’emprunter son carbone k l’acide carbonique existant dans l’air. Avec ce carbone et les éléments de l’eau la plante a fait son amidon, ses huiles, sa cellulose, tous ses éléments non azotés. Quant à l’azote, elle a dû se borner à ■vivre aux dépens de celui qui existait dans la graine. Elle a agi de la même façon à l’égard de la matière minérale, qu’on lui a refusée et qu’elle n’a pas trouvé à emprunter au milieu où nous l’avons élevée. Mais, en .Somme, bien que chétive, elle vit, et pour elle la vie n’est évidemment que la mise en oeuvre, l’organisation des gaz empruntés à l’atmosphère ou des éléments de l’eau. \

Prenons maintenant la même plante cultivée en terrain fertile. Grâce aux matières azotées et minérales qu’elle a trouvées dans l’eau et dans le sol, elle a pu se faire des organes moins débiles, qui, dès lors, ont puisé plus vigourèusement leur nourriture dans le milieu ambiant, se sont par là fortifiés davantage, et il est résulté du jeu régulier de ces actions, concourant au même but, une plante

DUCLAUX. — CHIMIE BIOLOGIQUE

plus volumineuse, plus vivace, mais à laquelle nous aurons le droit d’appliquer la même conclusion que tout à l’heure, si nous remarquons que le poids total de matière organique qui la constitue est de beaucoup supérieur à celui qui existait à l’origine dans le cube de terre où elle enfonce ses racines. Elle a donc été obligée de se fabriquer des matériaux vivants, et pour cela, d’en emprunter les éléments à l’air ou à l’eau.

J Toute plante nous apparaît donc comme un laboratoire de synthèse organique, consommant la force qui lui vient de l’extérieur sous la forme de chaleur solaire, et l’employant à engager des éléments, primitivement gazeux ou solubles dans l’eau, dans des combinaisons de plus en plus complexes, de plus en plus éloignées de leur forme primitive, de plus en plus combustibles. De telle sorte que nous pouvons voir dans le tapis de végétation qui couvre le sol un magasin de chaleur solaire, dépensée à donner une forme organique aux éléments de l’air et de l’eau.

Les animaux à leur tour, vivent de végétaux ou d’autres animaux qui euxmêmes ont consommé des végétaux. Les sources de leur activité vitale sont les mêmes que tout à l’heure, et nous pouvons étendre au monde vivant tout entier les conclusions que nous venons de démontrer pour le règne végétal.

Mais une fois produite aux dépens d’éléments gazeux ou solubles, cette matière organique est devenue solide et insoluble dans l’eau. Elle est immobilisée, absolument impropre à nourrir un végétal nouveau, et si par un mécanisme quelconque, elle ne rentrait pas dans le courant général, l’atmosphère s’épuisant peu à peu de ses éléments organisables, l’eau devenant de plus en plus pauvre en produits utilisables, la continuation de la vie deviendrait bientôt impossible à la surface du globe. 11 faut donc qu’à un moment donné, la mort vienne détruire ce qu’a fait la vie, et que tout ce qui a fait partie des matériaux d’un être organisé retourne après lui à l’atmosphère ou à l’eau.

Cette conception n’est pas nouvelle et a frappé beaucoup de philosophes de l’antiquité. Un de ceux qui se sont le plus imprégnés de la science de leur temps, Lucrèce, consacre le commencement du premier livre de son poème de Natura rerum à exposer cette doctrine de la rotation continue de la matière, qu’il rattache à l’idée de son indestructibilité. « Tout ce qui semble détruit, dit-il, ne l’est pas, car la nature refait un corps avec les débris d’un autre, et la mort seule lui vient en aide pour donner la vie (1). «

Professée pendant tout le moyen âge, et même vivement discutée, grâce à l’appui qu’y avait trouvé une doctrine philosophique d’Aristote, cette idée de la rotation continue de la matière avait été en se précisant peu à peu, au fur et à mesure que les progrès de la chimie permettaient d’en saisir mieux les détails et l’ensemble. Mais ce dont on a le droit de s’étonner, c’est de voir Lavoisier, en 1794, à une époque où l’analyse organique n’était pas encore née, où on ne sa-

(1) Haud igitur penitüs pereunt quæcumque videntuf,

Quando aliud ex alio reficit natura, nec ullam Rets gigni patitur, niai morte adjuta alienâ.

Liv. 1, vers 263.

ENCYCLOPÉmE CHIMIQUE.

vaitrien ou presque rien sur la constitution des animaux et des végétaux, avoir de la grande loi dont nous parlons une conception aussi claire que celle qui résulte des lignes suivantes :

« Les végétaux, disait Lavoisier, dans le programme d’un prix proposé par l’Académie des sciences, puisent dans l’air qui les environne, dans l’eau et en général dans le règne minéral, les matériaux nécessaires à leur organisation.

« Les animaux se nourrissent de végétaux ou d’autres animaux qui ont été eux-mêmes nourris de végétaux, en sorte que les matériaux dont ils sont formés sont toujours, en dernier résultat, tirés de l’air et du règne minéral.

« Par quels procédés la nature opère-t-elle cette circulation entre les trois règnes? Comment parvient-elle à former des substances fermentescibles, combustibles et putrescibles avec des matériaux qui n’ont aucune de ces propriétés.

« La cause et le mode de ces phénomènes ont été jusqu’à présent entourés d’un voile presque impénétrable. On entrevoit cependant que puisque la combustion et la putréfaction sont les moyens que la nature emploie pour rendre au règne minéral les matériaux quelle en a tirés pour former des végétaux ou des animaux, la végétation et l’animalisation doivent être des opérations inverses de la combustion et de la putréfaction. ..

Il n’est pas besoin de rappeler ici avec quelle netteté s’est vérifiée l’admirable intuition de Lavoisier. Les principaux éléments du problème qu’il posait sont aujourd’hui connus. Il a été éclairé dans son essence lorsque les progrès de l’analyse organique eurent permis de connaître la composition des animaux et des végétaux, et de dresser le bilan des échanges mutuels de leurs éléments. Les notions acquises sur ce sujet resteront gravées en traits ineffaçables dans le bel essai de statique chimique de MM. Dumas et Boussingault.

Mais le mécanisme du phénomène, la nature de l’agent qui restituait la matière organique au monde minéral est restée plus longtemps ignorée. Lavoisier, MM. Dumas et Boussingault n’avaient pu que dire : il y a fermentation, il y a putréfaction, sans savoir d’une façon exacte sous quelle influence s’accomplissaient ces phénomènes. C’est à M. Pasteur qu’on doit de les avoir éclairés, et d’avoir montré que la disparition, la minéralisation de la matière organique morte exigeait le concours d’une vie nouvelle venant s’implanter au milieu de ces matériaux laborieusement édifiés par la vie antérieure qui les animait, et employant à les détruire une portion de la force qui s’y trouve accumulée.

Une substance organique quelconque peut, en effet, produire de la chaleur an brûlant, et dès lors nous pouvons nous la représenter comme un réservoir de force, comme un corps formé avec absorption de chaleur, et l’assimiler, de loin, à un de ces corps explosifs dont nous connaissons la décomposition si facile. En partant de là, on pourrait croire que leur stabilité est faible, et qU’aUssitôt abandonnés par la vie, les matériaux de l’organisme peuvent retourner facilement à l’étàt minéral, en mettant seulement en jeu leurs forces intérieures.

On sait pourtant que, tant qu’ils sont à l’état solide, ils paraissent résister assez bien. Un morceau de sucre peut se conserver, dans certaines conditions, indé*

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(iniinent sous son état. Dissous dans l’eau, il paraît, au contraire, destiné à une destruction inévitable. Mais si, comme nous apprendrons à le faire plus tard, on expose à l’air de l’eau sucrée, même mélangée à une infusion altérable, comme de l’eau de levure ou du bouillon, avec la seule précaution d’éliminer toutes les productions organisées que le microscope découvre dans les liqueurs qui fermentent, ce même sucre restera inaltéré pendant de longues années, et ne subira de la part de l’air qu’une combustion lente, absolument insuffisante à entretenir la rotation continue de la matière, que nous avons reconnue nécessaire à la perpétuité de la vie à la surface du globe.

Répétons la même expérience, mais sans la précaution dont nous avons parlé pour empêcher le développement des êtres inférieurs et le trouble qu’ils amènent dans le liquide. Nous verrons, au-dessus de notre liquide, l’oxygène disparaître rapidement et être remplacé par de l'acide carbonique. Les êtres organisés qui se reproduisent dans l’infusion nous apparaissent donc comme les agents de la destruction rapide des matières privées de vie, ou plutôt, c’est une vie qui défait ce qu’a fait un autre, uniquement parce qu’elle s’alimente à des sources différentes.

La vie des grands végétaux et des grands animaux se résume, comme nous l’avons vu, dans la création, aux dépens de la chaleur solaire, de substances dont la production exige une certaine dépense de force. C’est dans ces substances endothermiques que s’implantent les êtres inférieurs. De la force qu’ils y trouvent emmagasinée, ils empruntent une portion pour la construction de leurs tissus, ce qui les rend, jusqu’à un certain point, indépendants des conditions extérieures. Une autre portion est employée à donner l’état gazeux a des substances primitivement liquides ou solides. Une autre portion enfin se transforme en chaleur sensible, et sert à élever la température du liquide où se produisent tous ces phénomènes, et par suite à en activer la marche.

Cai'î&etèffe fevraicut, — Maintenant que nous avons trouvé dans ces êtres infiniment petits le contrepoids nécessaire de la vie. des grands animaux et des grands végétaux, nous sommes tout naturellement amenés à nous demander comment ils peuvent suffire à la tâche qui leur incombe. Etudions de près ce côté de la question, parce que nous allons y voir apparaître une des particularités les plus curieuses de l’existence de ces petits êtres, celle qu’on caractérise en les appelant des ferments. 11 va nous suffire, pour nous rendre un compte précis de ce mot, de comparer la puissance de destruction de ces organismes à peine visibles à celle dont jouissent, dans la même direction, les végétaux ou les animaux.

Ce n’est, en effet, qu’en envisageant la question sous sa forme la plus générale, et en supprimant les détails particuliers, que nous avons pu voir dans les végétaux des producteurs de matière. Ils en consomment dans tout le courant de leur existence, mais en quantité inférieure à celle qu’ils produisent, et la balance est en leur faveur. Toutefois, il y a deux moments dans leur existence où la dépense dépasse le gain, c’est au moment de la germination et à celui de la floraison.

C’est pendant la germination que la dépense est la plus forte. C’est aussi ’a ce

EXCYCLOP. CHIII. 2

moment qu’il est le plus facile de s’en faire une idée. Une graine qui germe est une plante réduite à sa forme la plus élémentaire, dans laquelle le jeune organisme vit, comme le ferait un animal, aux dépens des matériaux nutritifs amassés dans les cotylédons. Il se produit de l’acide carbonique, il y a dégagement de chaleur, et il se forme des tissus nouveaux. L’analogie avec les fermentations est bien manifeste. Mais quel est le degré d’activité du phénomène? Nous n’avons, pour en prendre une idée, qu’a emprunter quelques nombres aux excellents mémoires de M. Boussingault.

Des graines de trèfle et de froment, mises à germer sur une assiette jusqu’au moment de l’apparition des parties vertes, ont perdu environ, les unes comme les autres, les de leur poids. En admettant que cette perte corresponde à huit jours de vie active, ce qui ne peut être très éloigné de la réalité, on trouve que la graine consomme par jour environ de son poids.

Ce nombre est faible. Nous allons le voir augmenter à peine chez les animaux, qui sont, beaucoup plus régulièrement que les végétaux, des brûleurs et des destructeurs de matière. Pour avoir un terme de comparaison précis, nous choisirons d’abord un animal exclusivement carnivore, pour lequel nous pourrons comparer, sans ambages, le poids de l’animal au poids des aliments consommés par jour dans une alimentation régulière. Nous trouvons ainsi qu’un chat, un chien, consomment par jour, en moyenne, ^ de leur poids de viande. En admettant que cette viande soit entièrement hrûlée, qu’elle disparaisse complètement sous la forme d’eau, d’acide carbonique et d’ammoniaque, ce qui, comme on le sait, est loin d’être vrai, un animal comme le chien ne pourrait guère gazéifier en un jour et rendre à la nature inorganique que ^ de son poids de matière organisée. En prenant pour terme de comparaison la ration alimentaire proposée par Payen pour l’homme, et dans laquelle entrent 1 kilogramme de pain et 286 grammes de viande, en tout 1300 grammes environ, on trouve qu’un homme du poids de 65 kilogrammes ne consomme et ne détruit par jour \

que de son poids de matière organique. Le chien est donc un agent de décomposition plus énergique que lui, mais il est à son tour dépassé par les oiseaux. Dans des expériences que j’ai faites, j’ai vu des pigeons consommer par jour ^ de leur poids d’orge perlé ou de blé noir.

Passons maintenant aux infiniment petits^ nous allons trouver des nombres notablement plus élevés. M. Raulin a appris à cultiver une plante microscopique, \' Aspergillus niger, qui, vivant à la surface d’un liquide qui contient 70 grammes de sucre, consomme ce sucre en six jours sous un poids moyen a peu près égal,, c’est-à-dire, par jour, à peu près g de son poids de sucre. Faisons un pas de plus et étudions le ferment alcoolique. Mis dans des conditions convenables, il peut transformer en alcool, corps incomplètement brûlé, et en acide carbonique, trois fois son poids de sucre par jour, et ce n’est pas encore l’orga-

DUCLAUX. — CHIMIE BIOLOGIQUE

nisme le plus actif. Le mycoderme du vinaigre le dépasse quelquefois de beaucoup. J’ai vu, dans une cuve renfermant 30 litres de liquide à 9 p. 100 d’alcool, l’acétification devenir complète au bout de quatre jours, sous l’action d’un poids de mycoderme qui ne dépassait pas 1 gramme à l’état sec, ou 5 grammes environ à l’état vivant. La quantité d’alcool transformée étant de 2 kilogrammes environ, c’était, par jour, environ cent fois le poids de l’organisme, et il y a des cas de fermentation butyrique ou le rapport pondéral est encore plus considérable.

Nous verrons plus tard comment on peut s’expliquer cette disproportion énorme entre le poids de l’être vivant et celui de la substance sur laquelle il agit. Nous trouverons qu’elle est virtuellement inscrite dans le mot ferment. ; Pour le moment je ne veux tirer qu’une conclusion, c’est que l'énergie destructive spécifique des ferments, s’il m’est permis d’employer cette expression, nous apparaît comme infiniment supérieure à celle des animaux. On comprend dès lors que, malgré leur petitesse, ils puissent suffire à leur tâche; on comprend aussi comment, malgré l’importance du rôle qu’ils jouent, ils ont pu rester longtemps ignorés ou méconnus.