ÉTAT PHYSIQUE ET IDENTITÉ CHIMIQUE

Quand de Teau dissout un morceau de glace, l'état liquide se propage dans la région primitivement occupée par Tétat solide; le même phénomène a lieu quand de Teau dissout un morceau de sucre. Mais, entre ces deux phénomènes il y a néanmoins une différence. L'eau qui a dissous la glace a conservé les mêmes propriétés qu'auparavant; la seule difïérence est qu'elle occupe un volume plus considérable; elle s*est accrue en restant semblable à elle-même. Au contraire, quand l'eau a dissous un morceau de sucre l'état liquide a bien gagné quelque chose, mais le liquide considéré n*est plus de Teau; c'est une substance nouvelle que nous appelons de l'eau sucrée; les deux phénomènes, identiques au point de vue physique, sont différents au point de vue chimique.

C^est que, si le sucre est une substance quelconque par rapport à l'eau, comme le sel marin, l'acide borique, Tantipyrine, au contraire, la glace est, par rapporta l'eau, une substance très spéciale. La glace est le seul corps solide qui, se dissolvant dans TeaU en proportions quelconques, ne change pns les propriétés chimiques de l'eau. On exprime ce fuit sôus une forme abrégée en disant que la glace est de l'eau solidifiée ou de Tcau solide. Il existe de même un gâÉ et un, seul qui, se dissolvant dans l'eau en proportions quelconques, ne change pas les propriélOs chimiques de Teau ; on rappelle la vapeur d'eau, ou eau sOuS lorme gazeuse, beaucoup de corps chimiquement définis

sont ainsi connus sous trois états, c'est-à-dire qu'il existe pour une espèce chimique donnée, un solide, un liquide et un gaz tels que chacun d^eux, juxtaposé aux deux autres dans une môme enceinte, peut s'accroître à 'leurs dépens sans changer de propriétés chimiques.

Lorsque de l'eau dissout de la glace, il y a assimilation physiqiie sans changement de propriétés chimiques; au contraire, quand de l'eau dissout du sucre ou du sel, il y a bien encore assimilation physique, mais il y a destruction chimique des corps préexistants ; il n'y a plus, corps limité par un contour défini, ni eau, ni sucre, ni sel, mais de l'eau sucrée pu de l'eau salée; il y a assimilation physique sans assimilation chimique; il y a destruction, disparition des corps chimiques préexistants.

Au contraire, quand une pomme de terre se .développe aux dépens de rhumus et des gaz atmosphériques, non seulement l'état vital s'est propagé dans les espaces nouvellement acquis par la pomme de terre, mais encore ces nouveaux espaces sont remplis d'une substance qui est de la substance de pomme de terre. Cette manière de parler n'est pas bien rigoureuse parce que, la pomme de terre étant quelque chose d'hétérogène, il n'est pas facile de définir chimiquement ce qu'on appelle substance de pomme de terre; mais puisque nous procédons par approximations successives, contentons-nous de constater que nos sens chimiques, le goût et l'odoratj savent parfaitement distinguer la substance de pomme de terre de la substance de chou ou de peuplier; en d'autres termes, si l'on réduit en bouillie informe un morceau quelconque du plant de pomme de terre, un morceau

de chou et un morceau de peuplier, nous saurons le distinguer au goût et à Todeur; nous préciserons plus tard celte notion chimique.

Ainsi donc, quand une pomme de terre croît, quand son état vital conquiert des espaces nouveaux, le phénomène est comparable, non pas à celui de Teau qui dissout du sucre, mais à celui de l'eau qui dissout de la glace. Il y a assimilation physique sans chanijement de propriétés chimiques. Mais nous allons voir immédiatement qu'il y a en outre un phénomène nouveau, lequel n'existe pas dans la liquéfaction de la glace. La glace est par rapport à Teau, le solide unique qui, dissous dans Teau. augmente le volume de cette eau sans changer ses propriétés. Pouvons-nous penser de même que l'humus et les gaz atmosphériques occupent aussi par rapport à la substance de pomme de terre une situation privilégiée? Sont-ce des corps qui en passante l'état vital prennent fatalement la forme de substance de pomme <Je terre comme la glace devient de l'eau en se liquéfiant? On peut se convaincre du contraire en cultivant dans le même humus et la même atmosphère un chou et un peuplier. Le chou se développe en fabriquant de la substance de chou, le peuplier en fabriquant de la substance de peuplier. Rien de semblable ne se produisait dans la liquéfaction de la glace ; il y avait seulement changement d'état d'un corps, qui prenait toujours, avec l'état liquide, le caractère de la substance appelée eau; c'était, comme on dit couramment, de l'eau solide qui devenait liquide. Ici, au contraire, ce sont des substances très diverses, oxygène, acide carbonique, eau, humus, etc., qui deviennent de la substance de pomme déterre. Il y a assimilation chimique.

fabrication aux dépens de substances différentes y A' une substance nouvelle identique à la substance préexistante et active, la substance de pomme de terre.

f 4. ~ UASSIMILATION CHINUQUE tST CARACTéRISTIQUe DE LA VIE

Ne se trouve-t-il pas, dans la nature brûle, de phénomènes analogues à cette assimilation chimique? On pourrait le croire au premier abord, mais il sera facile de constater que ce n'est qu'une apparence. Etudions, par exemple, ce qui se passe dans une enceinte close contenant au-dessus de 960" de la chaux, de Tacide carbonique et du carbonate de chaux. Je suppose que, par un procédé quelconque, nous augmentions la pression dans cette enceinte; il s'y forme une nouvelle quantité de carbonate de chaux aux dépens de chaux et d'acide carbonique qui disparaissent; le carbonate résultant semble donc pouvoir être considéré comme ayant assimilé des corps diiïérents au même titre que la pomme de terre.

En réalité, le phénomène est tout diiïérent.

La chaux et l'acide carbonique, en se combinant lorsque la pression augmente, forment toujours du icarbonate de chaux et ne feront jamais du sulfate de zinc ou du sel marin ; le mélange de chaux et d'acide carbonique représente l'état associé du carbonate de chaux, comme la glace représentait l'état solide de Teau; le passage du mélange « chaux acide carbonique » au corps « carbonate de chaux » peut être considéré comme un changement d'état pur et simple au même tilre que la liquéfaction de l'eau; c'est le passage de l'état dissocié à l'état associé. Ce chan-

gement d'état ne peut se faire que d'une manière unique et parfaitement déflnie.

Au contraire, dans le même humus, en présence de la même atmosphère gazeuse, une poram« de terre fabriquera de la pomme de terre, un poirier du poirier, un chou du chou; le mélange d*humus'et de gaz pourra passer à Vétat vivant d'autant de manières qu'il y a d'espèces vivantes capables de se. cultiver dans ces conditions; l'assimilation est un phénomène spécifique : chaque corps vivant fabrique, en vivant, de la substance semblable a la sienne. Ce phénomène est caractéristique de la vie; il place les substances vivantes dans une situation toute spéciale au point de vue de la lutte pour Texistence.

On apu penser que certains phénomènes de la nature brute présentaient un caractère de spéciflcilé analogue à celui de Tassimilation ; quelques corps chimiques définis peuvent avoir deux ou plusieurs manières de passer de Tétat liquide à l'état solide; le soufre, par exemple, peut être cristallisé sous forme prismatique ou sous forme oclaëdrique. Et Ton a constaté que chez des corps susceptibles de deux formes cristallines A et B, un cristal A, dans une solution sursaturée, détermine une cristallisation dans la forme A; de même un cristal B détermine une cristallisation dans la forme B; il y a donc assimilation du liquide par le cristal qu'on y plonge; mais il.ne faut pas voir là un phénomène comparable à Tassimilation chimique de l'humus par un végétal. Il faut seulement se dire que, pour certains corps au moins, le nombre des étais physiques possibles est supérieur à trois. Il y a plusieurs manières d'être solide, il y a peut-être plusieurs manières d'être liquide et d'clrc

gazeux; ces trois mots auxquels nous sommes tentés d*altribuer une valeur uniforme dans tous les cas, ont, pour chaque corps et dans des conditions données, une valeur particulière; pour le soufre, par exemple, il y a Tétat oclaëdrique, l'état prismatique, l'état de soufre mou, etc. N'importe lequel de ces trois corps, soufre octaëdrique, soufre prismatique, soufre mou, se dissolvant dans du soufre liquide, augmente sa quantité sans changer ses propriétés; mais retenons ce fait très intéressant, que les deux formes cristallines du soufre sont capables dans certains cas, de déterminer une cristallisation identique à la leur; cette assimilation physique réelle et active nous sera d'une grande utilité dans la suite. Mais, malgré tout, nous n'avons trouvé nulle part, en dehors de la matière vivante, l'équivalent de cette assimilation chimique qui se manifeste dans les corps vivants et qui permet de définir la vie.

S 5. — LA SPÉCIFICITÉ DES SUBSTANCES f IVANTES

J'ai employé, sans la préciser, cette expression élat vivant^ que j'ai utilisée dans le langage de la même manière que les expressions état solide, état liquide, état gazeux. Nous avons vu que l'état solide, par exemple, n'est pas toujours réalisé d'une manière unique pour un corps chimiquement défini; nous ne nous étonnerons donc pas si nous trouvons dansTétat vivant des différences de même nature.

Une des caractéristiques les plus remarquables de l'état vivant, c'est que, dans les conditions ordinaires de notre ambiance, cet état ne paraît pas se manifester jamais spontanément. Dans de l'humus, en présence

d'une atmosphère convenable, il n'apparaît pas de corps à l'état vivant s'il n en préexiste pa& d'avance, et, s*il existe dans cet humus un corps vivant défini, c'est de la substance de même espèce qui se produira autour du noyau primitif. Un cristal de forme A déterminait, dans une solution sursaturée, la formalion de cristaux de forme A; de môme, un jeune plant de pommes de terre détermine, dans l'humus et l'atmosphère, l'apparition de substance de pomme de terre. Ce dernier phénomène est plus comi>let; il n'y a pas seulement assimilation physique, mais aussi assimilation chimique, ce qui n'avait pas lieu pour le soufre; seulement, cette assimilation chimique est subordonnée à l'assimilation physique; nous ne voyons jamais apparaître de substance de pomme de terre qui n'ait pas l'état pomme de terre^ la forme pomme de terre; les deux phénomènes sont inséparables, et Ton ne peut parler de l'un san& parler de l'autre, ce qui indique entre eux une connexion dont l'élude sera précisément le pivot de toute lecherche biologique approfondie.

Nous parlons de la vie en général, quoiquo nous ne

sachions pas définir la vie autrement que par un

exemple particulier qui ait des caractères spécifiques ;

mais nous parlions aussi de l'état solide d'une manière

absolue sans savoir définir l'état solide autrement que

par un exemple particulier qui avait, lui aussi, ses

caractères spécifiques; nous avons presque le devoir

aujourd'hui de considérer qu'il y a autant de manières

'l'être solide qu'il y a de corps solides bien définis ;

i cas du cristal A déterminant l'assimilation phy-

que d'une solution sursaturée nous a montré

)mbien peut être important dans certains cas le

38 LA LUTTE UNIVEUSELLE

ccractère de spécificité d'une forme d'état solide. On sait d'ailleurs que, pour la glycérine, l'obtention d'un cristal sans cristal préexistant est extrêmement difficile; on a pu croire longtemps à l'impossibilité de la génération spontanée d'un cristal de glycérine ; l'état physique cristal de glycérine est différent de celui de la plupart des autres corps solides connus puisqu'aucun de ces corps solides connus ne peut déterminer, dans Ja glycérine liquide, l'apparition d'un cristal par assimilation physique. Notre notion erronée et préconçue de l'élat de repos absolu dans les corps solides nous empêchait de prévoir ces phénomènes très intéressants dont la chimie nous a fourni depuis peu un certain nombre d'exemples saisissants. Cependant l'apparition fatale d'une force électromotrice au contact de deux métaux différents prouvait d'une manière certaine qu'il y a des différences entre les états solides des divers métaux.

S'il y à peut-être autant d'états solides qu'il y a de corps solides définis, il y a sûrement autant d'états vivants qu'il y a d'espèces vivantes. Mais, même dans un corps vivant unique, il est évident qu'il y a des états vivants différents; dans un poirier, il y a des racines, des tiges, des feuilles, des fleurs, des poires, et il y a autant de différence apparente entre la racine et la poire qu'entre le soufre octaëdrique et le soufre prismatique. En faisant l'étude microscopique d'un animal quelconque, on trouve, aux divers points de son corps, des éléments différents, que l'on appelle des éléments histologiques, et qui se rapportent à un nombre de types considérable quoique limité; il y a donc, pour une espèce donnée, un grand nombre de modalités de l'état vivant ; l'état vivant, même quand

il s'agit d'une espèce unique, n'est pas plus complètement défini que l'état solide en général. Et cependant, il y a quelque chose de commun à tous ces états, qui fait que l'on a le droit de leur attribuer la dénomination commune d'état vivant; nous essaierons de définir ce quelque chose de commun.

Il arrive même que, pour certains êtres vivants, il n'y a pas seulement une série nombreuse d'états hîs tologiques dissemblables, mais deux séries différentes qui peuvent se succéder l'une à l'autre; cela a lieu par exemple chez les fougères, dont la spore doûne naissance à un prothalle n'ayant aucun caractère morphologique commun avec la fougère, et qui, néanmoins, donne naissance à une fougère semblable à celle dont il provient; c'est ce qu'on appelle la génération alternante ; elle est en rapport avec les phénomènes de sexualité, de bipolarité comme nous le verrons plus tard.

Ainsi donc, dès le début, l'état vivant nous apparaît comme quelque chose de très complexe, de très multiple; mais il en était de même de l'état solide; il en est de môme pour tout ce qui a une forme dans la nature; c'est souvent une chose dangereuse que de vouloir réduire à un très petit nombre de termes la description des particularités du monde extérieur; on risque de donner le même nom à des choses différentes. Cherchons néanmoins s'il ne se cache pas une unité réelle sous la diversité des étals vivants.

S 6. — fÉTAT PROTOPLASMIOUE ET LES COLLOÏDES

Comme cela arrive souvent au début d'une science nouvelle, on s'est volontiers payé d'un mot nouveau

en biologie, et Ton a cru avoir découvert quelque chose quand on a inventé le protoplasma, Dujardin, le premier, annonça que tous les êtres vivants sont formés d'une substance unique qu'il appela sarcode. Il crut probablement que ce sarcode était la même substance dans tous les êtres vivants, et son erreur fut nettement exprimée plus tard, notamment par Darwin et Claude Bernard. Ces deux auteurs ont laissé entendre, en effet, qu'il n'y a qu'un protoplasma (car le mot protoplasma a été injustement substitué au mot sarcode qui avait la même signiûcation et lui était antérieur historiquement); mais s'il n'y a qu'un seul protoplasma, qu'une seule substance vivante, comment y a-t-il tant d'êtres vivants différents, tant de parties différentes dans chaque être? Ce mystère, Darwin l'a expliqué par une hypothèse peu défendable et que Weismann a perfectionnée en la rendant moins défendable encore; dans la substance unique et amorphe (?) se trouvent de petites particules invisibles et actives qui lui donnent des propriétés spécifiques; chaque particule définit un caractère; chaque être est doué de caractères par les particules que contient son protoplasma banal. Aujourd'hui, une telle opinion n'est plus admissible; nous savons qu'il y a du protoplasma de chien, du protoplasma de lézard, du protoplasma de moule, de poirier, de chou, de champignon; ces protoplasmas divers sont chimiquement différents; chacun d'eux a les pro* priétés chimiques caractéristiques de l'espèce à laquelle il appartient. Ce qu'il y a de commun k tous, c'est l'état physique particulier sous lequel ils se présentent à nous dans les êtres les plus dissemblables, Vétat protoplcLskiique. Toute substance ea

ÉTAT VIVANT ET INFLUENCE VITALE 4i

train de vivre est à l'état protoplasmique^ c'est à-dire à un état qui n'est ni franchement liquida ni franchement solide. Mais deux substances peuvent être au même état protoplasmique et, néanmoins, différer entièrement l'un de l'autre, comme deux liquides incolores, l'eau et l'alcool.

Ayant imaginé ce mot, sarcode ou protoplasma, on ' a cru qu'on avait résolu le problème; or on n'avait fait que changer de manière de parler.

Dans une gromie ou une amibe, dans les grosses cellules végétales, on voit bien, au microscope, des contenus qui se ressemblent, une substance visqueuse d'aspect et qui est sans cesse brassée par des mouvements dans lesquels sont entraînés des granules baignant dans son sein; il est donc légitime de dire que, dans ces divers éléments vivants, il y a des matières à un môme état physique, Tétat protoplasmique,

Il n'en est plus de même quand on s^adresse h, des cellules beaucoup plus petites, aux bactéries, aux micrococcus, dont quelques espèces se voient aux plus forts grossissements comme de petites lignes d'épaisseur insignifiante ou des points tout juste perceptibles; nous dirons néanmoins, et sans hésiter, que ces êtres minuscules sont formés de protoplasma, que leur substance est à l'état protoplasmique, et nous n'avons pas peur de nous tromper, quoique n'ayant jamais vu à l'intérieur du contour de ces microbes rien qui ressemble à ce que nous avons appelé protoplasma chez les amibes et les gromies.

C'est que, en réalité, nous n'avons fait que substituer à l'expression « état vivant » une expression équivalente « état protoplasmique ». Et quand nous

disons ensuite que toute substance vivante est à Tétat protoplasmique, nous ne faisons que répéter une définition. Si l'on nous demandait, en effet^ de définir l'état protoplasmique, nous ne pourrions pas le faire autrement qu'en disant : « C'est l'état auquel se trouvent toutes les substances vivantes en train de vivre ».

Pepuis quelques années, on a fait, danâ la physique et la chimie, quelques progrès grâce auxquels il sera fd^: bientôt possible de donner, partiellement au moins,

une définition moins insignifiante de l'état protoplasmique; mais jusqu'à présent cela était impossible, surtout parce que l'état protoplasmique n'est ni solide ni liquide. Or tous les physiciens s'attachaient autrefois à étudier les substances franchement solides et franchement liquides, considérant les états visqueux intermédiaires comme moins intéressants ou du moins comme inaccessibles aux mesures précises. Depuis quelques années, au contraire, des études très nombreuses, dans cette voie, ont été étonnamment fécondes. En particulier, on a fait des découvertes imprévues relativement à tout un groupe de substances que l'on a appelées colloïdes^ parce qu'elles ressemblent plus ou moins à une solution de colle; c'est le groupe dans lequel il semble bien que doivent se placer les protoplasmas.

Les colloïdes ne sont pas des corps homogènes; ils résultent de l'existence, au sein d'un fluide, de particules très fines en suspension qui y forment comme un brouillard, de sorte que les colloïdes ne sont jamais parfaitement transparents, mais ont toujours un aspect laiteux, opalescent. Si, dans une eau alcaline, on introduit une grosse goutte d'huile, cette goutte peut y rester en équilibre sous forme d'une

masse distincte, mais, que Ton vienne à agiter fortement le tout, et l'huile se répartira au sein de Teau, en une infinité de petites gouttelettes isolées ; on aura réalisé ainsi une émulsion. Les gouttelettes d'huile dans cette émulsion resteront visibles au microscope, mais si, par un procédé quelconque, on arrive à diminuer leurs dimensions dé manière à ce qu'elles soient plus petites que les plus petits objets visibles aux plus forts grossissements par les procédés ordinaires d'obsjervation, l'émulsioh sera devenue un colloïde.

Gomment les très fines gouttelettes du colloïde restent-elles séparées les unes des autres, malgré les forces naturelles de cohésion qui existent entre corps très rapprochés? J. Perrin en a donné une interprétation très ingénieuse que je puis résumer grossièrement en quelques mots : quand deux corps différents sont au contact l'un de l'autre, ils s'électrisent l'un par l'autre; les fines gouttelettes suspendues dans le liquide s'électrisent.donc à son contact et toutes de la même manière; de là des répulsions entre gouttelettes voisines, porteuses d'électricité de môme nom; ces répulsions luttent contre la cohésion qui tend à les rapprocher; l'équilibre est obtenu quand les distances entre gouttelettes sont exactement .ce qu'il faut pour que la cohésion à cette distance contrebalance les répulsions électriques. Voilà qui est suffisamment simple : tirons-en immédiatement une conclusion pratique : si nous avons un moyen quelconque de décharger brusquement de leur électricité tous les globules d'un colloïde, la cohésion l'emportera; ils se précipiteront tous l'un sur l'autre; il y aura coagulation.

C'est ainsi que Ton vient d'imaginer une machine à dissiper le brouillard. Le brouillard est un colloïde; il se compose de fines gouttelettes d'eau suspendues dans un fluide, Tair atmosphérique, au sein duquel elles restent séparées par une tension électrique. Déchargeons, dans Tatmosphère, l'électricité de nom contraire produite par une machine, et les gouttelettes, se précipitant par cohésion l'une sur l'autre, formeront quelques grosses gouttes de pluie qui laisseront l'atmosphère limpide; l'opération a admirablement réussi dans des volumes d'air fort considérables et peut avoir un intérêt pratique. Tenonsnous en ici au côté théorique qui seul nous intéresse pour les jjhénomènes vitaux.

Nous ferons un pas de plus dans la connaissance de Tétat protoplasmique en disant, lorsque ce sera complètement établi, que les corps vivants sont tous à l'état colloïdal. Cela nous renseignera sur certaines particularités des substances vivantes, mais ne les définira pas complètement, puisqu'il y a des substances non vivantes qui sont colloïdes; il sera néanmoins plus facile de trouver dans les corps colloïdes des éléments de comparaison pour l'explication des phénomènes vilaux. Nous allons nous servir immédiatement de ces quelques notions empruntées à rhistoire générale des êtres vivants pour faire une étude approfondie d'un cas particulier qui se montrera plein d'enseignements féconds, celui d*une vacuole creusée dans le protoplasma d'un être unicellulaire.