PRODUCTION DE CHALEUR

peut reproduire le premier état moléculaire en chauffant le soufre cristallisé, c'est-à-dire en lui rendant du calorique. On sait aussi qu'une quantité de calorique déterminée est nécessaire au maintien de la constitution des corps complexes produits soit par simple mélange, soit par combinaison chimique de deux ou plusieurs corps simples ou composés. Qu'on refroidisse suffisamment l'albumine riche en eau qui constitue le blanc d'oeuf des oiseaux, et on ne tarde pas à voir les deux corps se séparer. Qu'on chauffe de l'eau contenant de l'albumine et la séparation des deux corps se produit encore , l'eau reste liquide , tandis que ^'albumine se solidifie. Qu'on chauffe suffisamment du chlorate de potasse et ce corps ne tarde pas à être décomposé ; l'oxygène qu'il renferme est mis en liberté.

On sait aussi que la chaleur est nécessaire à l'entretien du mouvement moléculaire des corps. Or, nous avons vu que l'une des propriétés les plus importantes de la matière vivante consiste dans un mouvement incessant de ses molécules, mouvement tellement considérable, que la forme de la matière vivante se modifie sans cesse et que sa masse entière est susceptible de se déplacer dans l'espace. Le milieu extérieur ne fournissant pas à la matière vivante la quantité de calorique nécessaire pour l'entretien de ces mouvements, c'est dans l'oxydation de ses principes constituants qu'elle trouve la source de ce calorique. Que cette oxydation ou respiration vienne à cesser ou à diminuer d'intensité, le calorique cesse d'être produit ou ne l'est plus en quantité suffisante ; par suite, les mouvements moléculaires et les mouvements d'ensemble deviennent impossibles ; puis, l'état moléculaire particulier à la matière vivante et nécessaire au maintien de ses propriétés est détruit à son tour, ses propriétés caractérist

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tiques disparaissent, et la décomposition ne tarde pas à se produire.

D'autre part, la nécessité de la respiration entraîne celle de la nutrition. Si les principes détruits peu à peu par l'oxydation n'étaient pas remplacés à mesure par des produits nouveaux, si l'équilibre de la perte et du gain n'était pas convenablement établi , si la matière vivante gagnait moins qu'elle ne perd, elle ne tarderait pas à se détruire totalement.

Nutrition, respiration, chaleur et mouvement, sont donc des phénomènes corrélatifs étroitement enchaînés, ne pouvant se produire l'un sans l'autre. La substance vivante, en s'oxydant, autrement dit en respirant, produit de la chaleur ; la chaleur détermine des mouvements moléculaires ; la nutrition répare les pertes produites par la respiration. Mais, respiration, nutrition et mouvements moléculaires ne sont que des phénomènes physiques et chimiques qui appartiennent aussi bien, quoique à des degrés différents, à la matière non vivante qu'à la matière vivante.

Pouvons-nous émettre la même affirmation au sujet des mouvements dits spontanés que l'on considère généralement comme appartenant en propre à la matière vivante ?

On sait qu'en chauffant un morceau de soufre on détermine sa dilatation, c'est-à-dire que, sous l'influence de la chaleur, les molécules qui le composent s'écartent les unes des autres. En refroidissant le même corps on détermine sa contraction, c'est-à-dire le rapprochement de ses molécules. Quoique ces mouvements moléculaires soient rendus manifestes par les craquements que fait entendre le bâton de soufre quand il se dilate, leur étendue est très faible et pour constater scientifiquement leur produ<>

tion, nous serions obligés d'employer des instruments d'une grande précision. On sait aussi que les moindres variations de température suffisent, dans certains cas, pour déterminer la rupture du verre le plus épais. Tout le monde a vu des verres de lampe, des verres à boire, se briser sans avoir subi aucun choc, uniquement parce qu'un changement brusque et localisé de température avait déterminé l'écartement des molécules en un point limité de leur étendue. Ici encore, nous ne déduisons la cause de la rupture que des connaissances que nous avons des phénomènes calorifiques et des mouvements moléculaires provoqués par la chaleur ; mais c'est seulement à l'aide d'instruments fort délicats que nous pourrions constater expérimentalement la nature et l'étendue des mouvements produits par cet agent.

Il est d'autres cas dans lesquels ces mouvements sont assez étendus pour qu'il soit facile de les constater à l'aide de l'observation la plus simple, de mesurer leur intensité et leur étendue et d'apprécier très nettement la cause qui les a provoqués. Du mercure ou de l'alcool, enfermés dans des tubes étroits, montent et descendent dans ces tubes avec une grande rapidité , s'allongent et se raccourcissent dans des proportions considérables, suivant qu'on leur ajoute ou qu'on leur enlève du calorique. La cause des mouvements moléculaires qui se produisent dans ces corps étant la même que dans les cas précédents, si ces mouvements sont à la fois plus généralisés et plus étendus, nous savons très bien qu'il ne faut en chercher le motif que dans la constitution moléculaire de l'alcool et du mercure, constitution qui les rend plus aptes à obéir aux agents extérieurs, nous dirions volontiers plus sensibles à l'excitation produite par ces agents. Nous espérons

convaincre bientôt le lecteur qu*il n'y aurait aucune témérité de notre part à employer ces expressions, mais nt)us devons marcher à pas lents sur la route que nous suivons.

Si nous abandonnons de Talcool ou de Teau pure à Taction de la chaleur, nous savons qu'ils ne tarderont pas à se dégager peu à peu du vase qui les contient pour se répandre dans l'atmosphère ; c'est-à-dire qu'ils subiront non plus un simple allongement, mais un véritable changement de place, un mouvement d'ensemble qui n'est dû, d'ailleurs, comme l'allongement ou le raccourcissement dont nous parlions plus haut, qu'à une modification de leur état moléculaire. Sous l'influence des rayons caloriques du soleil , l'eau du marais ou du lac abandonnera le sol pour aller se condenser, dans l'atmosphère en un nuage, qui n'est autre chose que le même lac suspendu dans les airs. On pourra, il est vrai, nous objecter qu'ici le changement d'état est tellement considérable qu'il ne peut pas être comparé à ce qui se produit dans une Monère qui se déplace ; mais cette objection est plus spécieuse que fondée ; si ce changement d'état atteint des proportions inconnues à la matière vivante, cela est dû uniquement à la constitution moléculaire spéciale à ces corps et à l'énergie de l'agent qui exerce sur eux son action.

Il nous serait facile de multiplier les exemples des mouvements, soit localisés, soit généralisés, provoqués par la chaleur ; mais nous croyons inutile d'y insister, et nous passerons à un autre agent, la lumière, dont l'action sur les corps inorganiques nous ofire des efiFets analogues et peut-être plus remarquables encore, parce que les mouvements qu'elle détermine rappellent davantage ceux que nous constatons dans la matière vivante.

Tout le monde connaît le petit instrument inventé depuis peu, qui, formé d'ailes noires et blanches, se meut avec une rapidité souvent très grande sous Tinfluence des rayons lumineux. Sans changement d'état appréciable dans leur constitution moléculaire, les ailettes de métal de ce petit appareil effectuent, sous l'action de la lumière, des mouvements d'ensemble qu'on aurait crus spontanés à l'époque où les phénomènes lumineux étaient moins connus des physiciens.

Les observations suivantes, dues à M. J. Cohn, sont encore plus remarquables, et montrent jusqu'à quel point nous devons nous tenir sur la réserve quand il s'agit d'expliquer les mouvements de la matière vivante. On sait que certains spores d'Algues, vertes sur toute leur étendue, sauf au niveau du rostre, qui est incolore, placées dans l'eau et exposées à la lumière, ne tardent pas à s'amasser dans la partie du vase la plus exposée aux rayons lumineux. On n'a pas manqué de voir là un phénomène de sensibilité à la lumière et un mouvement spontané de la part de la spore qui se dirige vers le rayon solaire. M. Cohn fait remarquer cependant que ces organismes exposés à la lumière se meuvent toujours en ligne droite, en dirigeant vers la lumière l'extrémité antérieure hyaline de leur corps, tandis que la partie postérieure, colorée en vert par la chlorophylle, est tournée vers le point opposé. En second lieu, tandis que dans l'obscurité ils tournent indifféremment de gauche à droite ou de droite à gauche, sous l'influence de la lumière, au contraire, le sens de la rotation reste toujours le même ; chez les Euglènes, la rotation a toujours lieu dans le sens du mouvement diurne de la terre. Les mouvements de ces spores, étudiés de près, ne sont donc pas aussi spontanés

qu'ils pourraient le paraître à un examinateur superficiel. Pour avoir une idée au moins approximative des causes qui déterminent fatalement ces mouvements, en apparence spontanés et indépendants des agents extérieurs, M. Gohn a eu ridée de construire des spores artificielles, constituées par un petit fragment de carbonate de chaux, ovoïde, vernissé sur toute son étendue, sauf au niveau de sa petite extrémité. Plaçant ce petit appareil dans de Tacide chlorhydrique étendu, il Ta vu se mouvoir spontanément, en tenant toujours sa grosse extrémité en avant, en même temps qu'il se dégage par la petite extrémité de l'acide carbonique. En rapprochant cette expérience des phénomènes présentés par les spores vertes exposées à la lumière, M. Gohn croit pouvoir admettre que Toxygène mis en liberté par la chlorophylle sous l'influence de la lumière et particulièrement des rayons chimiques, se dégage par l'extrémité postérieure des spores, qui seule contient la matière colorante et pousse la petite masse dans la direction opposée. Cette théorie est appuyée par son auteur sur ce fait que les rayons chimiques seuls et particulièrement le bleu attirent fortement ces petits êtres. Nous ne voulons pas prendre la responsabilité de cette manière de voir ; mais nous y voyons une preuve qu'en cherchant avec soin la cause des phénomènes les plus manifestement particuliers aux êtres vivants, on peut arriver à trouver que ces phénomènes sont dus, comme ceux de la matière non vivante, à des agents extérieurs. Il est incontestable que les faits analogues à ceux que nous venons de citer pourraient être multipliés à l'infinî et que les mouvements déterminés par la lumière sur des corps inorganiques seraient d'autant plus complexes que la constitution de ces corps serait elle-même plus compliquée;

cette complexité de mouvements pourrait être assez grande pour qu'il devint bien difficile d'en déterminer la cause, si surtout on tient compte de Faction simultanée qu'exerceraient incontestablement sur eux, comme sur tous les autres corps, la chaleur, et deux autres agents dont nous n'avons pas encore parlé, l'électricité et la pesanteur, dont les efiets nous sont beaucoup moins connus que ceux de la chaleur et de la lumière.

Disons un mot de l'électricité. Est-ce qu'un ignorant, en voyant une aiguille aimantée, quelle que soit la position qu'on lui donne, se retourner toujours de façon à diriger l'une de ses extrémités vers un même point de l'horizon et prendre une inclinaison déterminée, ne serait pas tenté de croire à un mouvement spontané ? Est-ce qu'en voyant des parcelles de fer s'attacher à un aimant avec une énergie considérable ou le suivre à distance dans toutes les directions, le même homme ne serait pas tenté d'attribuer au fer une sympathie pour l'aimant, semblable à celle qui fait rapprocher deux cellules sur le point de se conjuguer ? EstHîe qu'il ne considérerait pas volontiers les mouvements de ces molécules de fer comme spontanés? Est-ce que dans Texpérience du canard aimanté que J.-J. Rousseau raconte dans son Emile, les saltimbanques du dix-huitième siècle ne devaient pas facilement persuader à leur public ignorant qu'ils étaient doués du pouvoir de se faire obéir à la simple parole par un animal artificiel ?

Les mômes réflexions pourraient être faites au sujet des phénomènes d'attraction et de répulsion qui sont produits dans les corps inorganiques par la pesanteur ; mais malheureusement, si les grandes lois en sont bien connues, si l'ï^stronomie peut, aujourd'hui^ sans difficulté, calculer

la marche des astres soumis à la gravitation, nous ne savons presque rien des phénomènes déterminés par la pesanteur dans des corps de petite taille, mis en présence

les uns des autres et exerçant, sans contredit, une' attrac-

tion ou une répulsion mutuelle les uns sur les autres. Il est probable que la connaissance de ces phénomènes nous faciliterait la compréhension de bien des faits encore inexpliqués, parmi lesquels nous nous bornerons à citer les mouvements dits browniens, dont les causes déterminantes, encore inconnues, sont sans doute très complexes. Tous les hommes qui ont l'habitude des observations microscopiques savent ce que les physiciens entendent par mouvement brownien. Ils ont tous vu les corpuscules extrêmement petits, suspendus dans un liquide, se mouvoir avec rapidité sur la [plaque de verre, se rapprocher les uns des autres, puis s'éloigner par des mouvements brusques, et personne n'ignore que ces corps se meuvent sous l'influence de modifications dans leur état et leurs rapports, qu'il est impossible d'apprécier et de constater autrement que par l'effet qu'elles produisent, mais qni n'en sont pas moins incontestables et dues à des agents extérieurs* Ce qui est moins connu, mais ce qui a été bien mis en relief par les observations récentes de M. Stanley Jevons, c'est que les mouvements browniens sont modifiés, accélérés, ralentis, ou même tout à fait arrêtés, par une foule d'agents physiques ou chimiques qui exercent des effets analogues sur les mouvements de la matière vivante. M. Jevons à constaté que ce sont les particules suspendues dans l'eau pure qui offrent les mouvements browniens les plus rapides. La chaleur diminue ces mouvements, tandis que le froid les accélère ; l'acide sulfurique et les acides minéraux les arrêtent

promplement ; un millionième seulement d'acide sulfureux, versé dans le liquide contenant les particules agitées de mouvements browniens, suffit pour rendre ces particules immobiles et déterminer leur chute au fond du vase. L'iodure et le chlorure de potassium, les alcalis caustiques, les sels métalliques sont aussi des agents modérateurs du mouvement brownien, mais à un moindre degré. Ajoutons que ces substances ont toutes, à des degrés divers, la propriété de rendre Teau conductrice de l'électricité, ce qui doit nous amener à supposer que les mouvements browniens sont dus à des causes multiples. Il est, en effet, incontestable que la chaleur et la lumière, dont nous connaissons la puissance d'action sur des corps beaucoup plus volumineux, ne restent pas étrangères à la production de mouvements accomplis par des corpuscules si minimes, qu'il suffit d'une impulsion extrêmement faible pour modifier leur état. L'électricité et la pesanteur interviennent aussi, sans aucun doute, et nous avons ici un exemple bien frappant des effets considérables que peuvent produire ces divers agents en combinant leur action. Si nous ignorions que les corpuscules agités de mouvements browniens sont inorganiques, ne serions-nous pas tentés de dire qu'ils se meuvent d'une façon spontanée ? C'est, sans contredit, à cette conclusion que serait conduite toute personne ignorante des phénomènes physiques.

Les phénomènes de diffusion dont la matière vivante est sans cesse le siège, phénomènes à la fois physiques et chimiques, peuvent aussi être invoqués pour expliquer les mouvements localisés, en apparence spontanés, présentés par cette forme de la matière. Hofmeister a particulièrement invoqué à cet égard la variabilité du pouvoir d'imbibition de la matière vivante : « Il faut supposer

dit-il, que le protoplasma est composé de particules microscopiques difiFérentes et douées d'un pouvoir d'imbibition variable ; toutes sont entourées de couches aqueuses ; si la diminution et l'augmentation dans le pouvoir d'imbibition alternent régulièrement sur des séries continues de molécules, Teau chassée des parties qui se trouvent dans la première de ces conditions sera absorbée par celles qui se trouvent dans la seconde et sera ainsi mise en mouvement. Un arrangement convenable des séries de molécules pourra rendre possible la propagation du mouvement dans toute la masse du protoplasma. Pour les organes protoplasmiques dans lesquels les courants sont variables, il faut supposer des changements dans la direction suivant laquelle riïnbibition augmente ou diminue. On explique ainsi facilement toutes les irrégularités des courants et Ton comprend comment dans le plasmodium des Myxomycètes, certaines régions restent en dehors des courants; ce sont simplement des parties dans lesquelles le pouvoir d'imbibition ne varie pas. »

Il est incontestable que les phénomènes d'imbibition invoqués par Hofmeister peuvent jouer un rôle considé^ rable dans la production des mouvements de la matière vivante, mais ce n'est certainement pas à une cause unique qull faut attribuer ces mouvements. La matière vivante est, comme la matière non vivante, soumise en même temps à l'action de tous les agents physiques et chimiques, et les mouvements qui se produisent en elle ne peuvent être que la résultante de toutes les vibrations, variables dans leur intensité et leur direction, qui lui sont transmises par le milieu extérieur.

M. Wolff a récemment signalé un fait qui met bien en relief la puissance des échanges chimiques et physiques qui

MOUVtBMBNTg ISI

s'opèrent entré les corps, au point de vue des mouvements de ces corps. Il a fait Voir que, lorsqu'on place sur une lame de verre une goutte du liquide qui recouvre la mem« brane pituitaire de Tabeille, liquide constitué par dos globules arrondis suspendus dans un sérum, il suffit d'approcber du porter-objet une lame de scalpel trempée dans une goutte d'une huile essentielle pour voir les globules du mucus pituitaire enU'er en mouvement, sans aucun doute par suite de la pénétration des molécules gazeuses dans le globule de mucus ; le mouvement des globules met ensuite en ^vibration lès cils dont sont munies les cellules olfactives»

Si nous tenons compte de la complexité de composition chimique et de constitution moléculaire de la matière vivante, si nous avons bien présent à l'esprit ce fait incontestable, que pas une des molécules qui constituent le plus petit ôtre vivant ne ressemble entièrement à ses voisines par ses propriétés physiques et chimiques, et, par consé* quent ne doit obéir de la même façon à un même agent extérieur; si, d'autre part, nous envisageons la multiplicité de ces agents, la constance et l'énergie de leur action^ si nous ne perdons pas de vue que tout atome matériel est doué d'une mobilité incessante et que tout mouvement moléculaire provoque d'autres mouvements sans que jamais il puisse s'éteindre, nous serons naturellement amenés, en présence des ^its connus que nous venons de citer, et en tenant compte du nombre incalculable de ceux que nous ignorons encore, nous serons, dis'je, forcément amenés à admettre que les mouvements soi-disant spon» tanés de la matière vivante ne sont que des mouvements analogues à ceux dont nous venons de parler, et qu'ils sont également déterminés par les mouvements molécu-

laires des milieux matériels dans lesquels se trouvent les êtres vivants, ou, pour nous servir de termes plus vulgaires, par des agents extérieurs, tels que la chaleur, la lumière, rélectricité et la pesanteur.

Pour que nous puissions admettre dans la matière vivante des mouvements véritablement spontanés, il faudrait, en premier lieu, qu'on nous la montrât d'abord inerte, puis entrant en mouvement d'elle-même et sans qu'aucune impulsion lui fut communiquée par le milieu environnant, et, en second lieu, qu'on nous la montrât en mouvement dans un milieu tel qu'elle n'y fût soumise à aucune influence extérieure , c'est-à-dire dans un milieu inerte. Or, nous savons déjà que l'inertie n'existe nulle part dans l'univers, et qu'aucun atome de matière ne peut être soustrait à l'action des atomes qui l'entourent; Dans de telles conditions, nous sommes bien forcés d'admettre que tous les mouvements de la matière vivante sont de même ordre que les mouvements de la matière non vivante, et que les premiers ne sont pas plus spontanés que les derniers. Si les mouvements de la matière vivante sont plus étendus que ceux de la matière non vivante et se produisent sous des influences moins énergiques, cela tient à la plus grande complexité de composition chimique et de constitution moléculaire de la première.

Le rôle du biologiste devra donc être de chercher quel est le mode d'action de ces agents sur les êtres vivants et quelle est la nature des phénomènes déterminés par eux dans ces êtres ; en un mot, le biologiste devra faire pour la matière vivante ce que le chimiste et le physicien font pour la matière non vivante.

Cherchons maintenant quel sens il faut attacher à ce