CHAPITRE II
L'étude de la Géologie conduit, commenous venons de l’exposer, à l'hypothèse d’une génération spontanée, ou, si ce mot effraie, à la conception d’une création primitive. Les preuves d’un tel phénomène ne peuvent être données.
Il est très possible que ce problème soit aussi.
insoluble que celui du mouvement perpétuel. Cependant les sciences biologiques, qui datent d’une période très récente, ont déjà fait des découvertes si
importantes qu’il ne faut pas se décourager en face
de cette question. En tout cas, les rechérches dans cette direction peuvent être utiles pour mieux com-
prendre cette chose mystérieuse qu’on appelle la vie.
L'examen de la composition chimique des êtres vivants est susceptible de nous conduire à faire plu-
sieurs remarques intéressantes dont on doit la pre-
mière idée au philosophe anglais Herbert Spencer et au botaniste belge Errera ; elles vont nous montrer une connexion intime ct profonde avec la question que nous agitons.
Pour fixer nos idées sur les corps simples qui, par leurs rapprochements, arrivent à constituer un organisme doué de vie, nous nous adressons à un végétal, par exemple l'herbe des prairies. Le tableau
TE a AO gi PC UE 2 HN EP EE té og Gé CAS TR PET AT LS 2 AE RS D
suivant va nous renseigner immédiatement sur la composition des plantes :
TE ea te de ee à 90 Welt io han eve 190 kil
matière com-/ carbone . . 110 —
bustible ou }oxygène . . 100 —
organique )hydrogène . 15 —
230 kil. d2oter 5 —
4.000 kil. potasse. . . ù — de plantes | substance ee À a fraîches / sèche me Re 7 renfer- ) 250 kil. a us
mant : compre- Re Mas
cendres | phorique .
20 kil. Fe a Lt
acide sulfu-
rique
soude. .
sibce 5.7;
chlore 02
Ces chiffres sont très instructifs, ils nous apprennent d’abord le grand rôle que joue l’eau dans le végétal ; ils nous montrent, en outre, que pour 100 kilogrammes de plantes fraiches il n’y a que 20 kilogrammes de cendres. Ces éléments salins.bien que peu abondants sont cependant très importants; en somme le végétal vert ne se développe que s’il rencontre quelques sels dans la terre. Il emprunte, en outre, le gaz carbonique à l’atmosphère; c’est grâce à la fonction chlorophyllienne qu’il fabrique son protoplasma, les matières albuminoïdes où prédominent le carbone, l'hydrogène, l’oxygène et l’azote ; l'azote vient du sol, parfois de l’atmosphère (dans le cas spécial des Légumineuses qui fixent l’azote libre), mais si l'oxygène et l'hydrogène viennent de l’eau, le carbone vient de l'acide carbonique de l’air. C’est la chlorophylle qui capte l’énergie solaire et amène la dislocation de C0?; on a pu dire avec raison que la plante est « un rayon de lumière condensée ». Lorsque l’on fait une analyse approfondie des:
nant
98 ORIGINE DE LA VIE SUR LE GLOBE plantes, en recherchant tous les éléments, même les . plus infimes qui s’y trouvent, on voit que, sur 8
corps simples connus, 8 entrent dans le protoplasma, selon M. Massart (1), 6 sans être nécessaires se ren-
contrent dans un grand nombre d'êtres, 6 exitent très exceptionnellement.
Éléments Éléments entrant Corps simples du dans beaucoup exceptionnels protoplasme. d'organismes. dans les organismes,
I poids atomique 1,008/Na poids atomique 23 FI joids atozique 19 a D] .
» 1 Si » 28, 3]A1 » 27,10 AZ » 14,91 [CI » 32,46|Cu » 63,57 [@) » 16,00 |Ca » 40,071Br » 19,92 Mg » 24,32 |Mn » 54,93|Sr » 87,63 P DS 31,04 Fe » 59,84110 » 126,93
US » 32,07 “te 1e » 391
Le physiologiste allemand Preycr, en 1873, le chimiste italien Sestini, en 1885, ainsi que Spencer ont insisté sur ce fait que les éléments simples biogénitiques ont tous des poids atomiques peu élevés, ce sont donc des corps légers. Les corps simples du protoplasma appartiennent aux trois premières rangées du système périodique de Mendé- lejeff (2) (4 dans la première ct deuxième rangées, 3
1. En fait, l'existence de C, O, Az, H, P est établie, celle du Mg, S, K, est moins certaine et surtout moins générale; le magnésium existe dans la chlorophylle, le soufre dans les essences sulfurées des Crucifères. Il y a de nombreuses divergences entre le tableau de M. Massart et celui donné par . M. Osborn (p. 65).
(2) Les 4 premières lignes du système périodique de Mendélejeff sont ;
mme | ———……—…— | mme | mm. | mme | mme | —.— | mm. , ms À mens cts | mme | mms | mmmmmmmnee | sms | mme |. À sense mme fe
41K 39 | Ca 40 [98e 44l ti 48 IV =5iltr=52/in—55| Po 56 [Ni 58.100 38.6 Voici d’ailleurs la liste complète des poids atomiques
dans la troisième, 1 dans la quatrième) — système
fondé, on le sait, sur les poids atomiques. Pour Sestini, seuls les éléments chimiques qui ont des atomes
légers seraient doués de la mobilité nécessaire à la
vie, Voici comment s'exprime Herbert Spencer dans ses Principes de Biologie {p. 22). Ayant insisté sur ce
fait que, parmi les quatre corps C, H, O, Az,ily a trois
gaz parfaits associés à un corps fixe infusible, il
ajoute : « N’était la mobilité moléculaire extrème que possèdent trois des quatre principaux éléments de la matière organique, et n'était la grande mobi-
lité moléculaire qui en résulte, pour leurs composés
les plus simples, l'élimination rapide des déchets de l’action organique no pourrait avoir lieu et il n’y
aurait point cet échange continuel de matière que la
vitalité implique. »
internationaux des 81 corps simples, d’après Urbain (1921).
Aluminium, 27,1 | ae 9,4. Rhodium, 102,9.
Antimoine, 120, 2. | Helium, : Rubidium, 85,45. Argent, 107,88. D éeis 1,008. Ruthenium, 104,7. Argon, 39,9. Indium 1148. Samarium, 150,4, Arsenic, 75,0. Iode, 126,92. Scandium, 44,1.
Azote. 14,01. Iridium, 193,1. Selenium, 79,2. Baryum, 137,37. | Lenthane, 139,0. Silicium, 28,3. Bismuth, 208,0. Lithium, 7,00. Sodium, 23.
Bore, 11,0. LUTECIUM, 174. Soufre, 32,07.
Brome. 79,92. Magnesium. 22,32: Strontium, 87.62, Cadmium, 112,40, Manganèse, 54,93. Tantale, 181,0. Cæsium 122,81. Mercure, 200. Tellure 127,5.
Calcium, 40,09. Molybdène, 96: Terbium, 159.2. Carbone, 12.00. Néodyme, 144.3. Thalium, 204,0. Cerium, 140,25. - | Néon, 20. Thorium, 232,42. Chlore, 35,46. NEOYTTERBIUM, 172. Thulium; 168,5, Chrome, 592,1. Nickel, 58,68. Titane, 48,1, Cobalt, 58,97. Niobium, 93,5. Tungstène, 184,0. Cuivre, 63,57. OKH197.2 Uranium, 238,5.
DYSPROSIUM, 162,5. Osmium, 190,9. Vanadium, 51,2. Erbium, 167, 4 Oxygène, 16,0. Xénon, 128,0.
Etain, 119.0. Palladium, 06,7. YTTERBIU M, (Voir Lu- EURoPIUM, 152,0. Phosphore, 31. tecium, Neoytter- Fer, 55,85. Platine, :95,0. bium.)
Fluor, 19. k Plomb, 207,10. Yttrium, 89,0.
Gadolinum, 157,3. Potassium, 39,10 Zinc, 65,37. Gallium, 69,9. Praséodyme, 110,6. Zirconium, 90,6.
Germanium, ga Radium, 226,4
Errera s’est demandé pourquoi les éléments biogénétiques avaient un poids léger. Il remarque d’abord que la théorie de l’évolution nous permettant de faire dériver toutes les espèces de quelques organismes très simples, « il suffit d’envisager la genèse de ces formes primordiales et de nous demander pourquoi, parmi toutes les combinaisons possibles, celles qui ont constitué les premiers êtres étaient formées d'éléments légers. » Il lui paraît évident d’abord que les substances rares, peu répandues à la surface du globe, ne pouvaient pas servir à l'entretien de la vie. « Admetions, en effet, pour un moment, qu’un composé doué de ces propriétés complexes que nous nommons la vie se soit un jour formé par la combinaison de certains corps très rares; un organisme ainsi constitué n’aurait été en état ni de se multiplier, ni même de continuer à vivre, parce qu’il aurait bientôt manqué d'aliments. Parmi tous les organismes théoriquement possibles, ceux-là seuls étaient vraiment viables et capables d'évolution, qui trouvaient presque partout et en grande quantité les éléments constituants de leur substance. Dans la lutte pour la production de la vie, les éléments les plus répandus devaient nécessairement l’emporter sur les éléments rares. » . Mendélejeff a insisté, dès 1869, sur cette remarque
que presque tous les corps légers, à poids atomique faible, sont communs. Il y a cependant plusieurs éléments qui ne concourent pas à la constitution du. protoplasma : l’hélium (poids atomique 4), lelithium (poids atomique 7, le glucinium (poids atomique 9,1), de bore (poids atomique 11), mais ils sont extrè- . mement rares et leur absence sur la liste des corps
simples de la matière vivante ne doit pas nous -
étonner. Depuis l'hydrogène à poids atomique à peu près égal à l’unité jusqu'au calcium à poids atomique égal à 40,09, il y a d’après la liste complète d'Urbain donnée dans la note de la page précédente : Al, 27;
. DR PE AL REX, EST RE EU CE ae NE LOT QU ETS F2 w-à DORA PR LR PTS 4 Rs Lire à
LA MATIÈRE VIVANTE | si
Argon, 39,9; CI. 35,46; FI. 39 ; Mg, 24,32 : Néon, 20; POP KR 099 -Na, 23: S; 32,07.
Or, tous ces éléments entrent dans les listes tirées de l’ouvrage de Massart, sauf cependant l’argon et le néon. L’argon est, il est vrai, très commun, puisqu'il existe dans la proportion d’un pour cent dans l'atmosphère, mais ses affinités chimiques sont si faibles que s’il entrait dans l’organisme, il serait en fait un poids mort, sans utilité. Le même raisonne-ment est d'ailleurs valable pour le néon.
Si nous tenons compte surtout des corps simples de la première colonne du tableau de Massart et surtout des quatre premiers qui sont les éléments essentiels, nous sommes frappés des chiffres qui correspondent aux poids atomiques 1,008; 12; 14,01 ; 16. Les atomes de la matière vivante sont d’une légèreté remarquable, ce sont les plus légers qui existent à la surface de la terre, sauf l’hélium, le lithium, le glucinium et le bore, que leur rareté amène à négliger.
Comment la légèreté de ces atomes peut-elle rendre
ces quatre éléments si précieux pour toutes les mani-
festations vitales? C’est que la légèreté de ces corps simples entraine une propriété capitale des composés résultant des combinaisons qu'ils peuvent réaliser entre eux : elle est liée à leur solubilité. Les composés d’atomes lourds sont insolubles ou peu solubles, ils sont donc peu mobiles ; ils pénètrent difficilement dans les cellules. L’absorption des aliments légers s'opère aisément; l'élimination des déchets légers qui dérivent de la nutrition précédente se fait avec la plus grande facilité. Tout cela a été capital à l’origine des temps, quand la vie a fait sa première apparition à la surface du globe et toutes ces propriétés gardent leur importance primitive, depuis cette époque lointaine, pour l’entretien et la continuation de la vie.
Il découle de la légèreté des atomes un autre fait très important au point de vue de la circulation de la chaleur. On sait que le calorique est en con-
+82, ORIGINE DE LA VIE SUR LE GLOBE nexion intime avec la question de la vie. La légèreté des atomes biogénétiques est liée à la loi de Dulong et Petit d’après laquelle la chaleur spécifique est en raison inverse de leurs poids alomiques. La chaleur spécifique des dissolutions est en connexion avec celle du dissolvant et aussi avec celle du corps dis- -sous (Marignac); enfin la chaleur des corps composés est en relation avec celle des composants (Regnault, Kopp). En combinant toutes ces lois, on peut dire que « la chaleur spécifique est d'autant plus grande que le poids atomique moyen (1) est plus petit. » (Errera.) Comparons les chaleurs spécifiques de quelques substances :
Substances organiques. Substances minérales.
Bois de sapin , . . . 0,654 | Quartz. . . . . . . . . :0,1883 Sucre de canne. . . . 0,301 | Spath calcaire. . . . . 0,2046 AIGOOL 20, . .. +". 10,5987} Feldépath.. + ee
De ce tableau il découle qu’à poids égal, les substances formées d’atomes légers changent plus difficilement de température que celles qui sont formées d’atomes lourds. Il en résulte pour les êtres vivants deux conséquences :
4° D'abord les changements de température sont Jents chez eux; la température extérieure peut varier entre des limites assez étendues sans compromettre la vie. Ils absorbent un plus grand nombre de calories pour s’échauffer, en perdent un plus grand nombre pour se refroidir. Lorsqu'une température défavorable
S’établit et dure, l’animal ou la plante en ressentent
tardivement les effets, ils ont le temps de trouver un abri ou de suspendre leurs fonctions par Ie repos
(1) Si un composé est formé de n atomes de poids atomique À, n’ de poids A’, n” de A”, le poids atomique moyen n À + n'A' + n''A"
es
Ua MATIÈRE CVIVANTE os
hivernal. La vie n’est active qu'entre de limites restreintes, bien plus étroites que les variations thermiques météorologiques.
2 En second lieu, à une température donnée, ils . renferment une plus grande provision de chaleur. Les corps formés d’atomes légers ont donc, à poids éga! et à même température, plus d'énergie en réserve que les autres substances. On peut donc dire qu'à conditions égales, ils renferment un maximum de force en puissance dans un minimum de masse; il est incontestable que ce sont là des propriétés avantageuses. Errera ajoute : « Ges remarques paraissent avoir d'autant plus de valeur au point de vue dynamique » que les êtres vivants, « avec leurs réactions démesurées vis-à-vis des excitants ne sont pas autre chose que des corps explosibles ». Errera remarque, en outre, que la chaleur communiquée à une molécule sert à augmenter les mouvements réciproques des atomes qui la composent; si le nombre des atomes est grand, la chaleur qui devient latente pour ce travail de dislocation moléculaire doit être considérable. Aussi conclut-il, «l’accumulation d’un grand nombre d’atomes légers, dans une molécule, amène probablement ce résultat remarquable qu: la chaleur absorbée disloque beaucoup de molécules et les échauffe peu. »
Ainsi de la légèreté des atomes, il découle des propriétés qui paraissent fondamentales et qui ont dù jouer un rôle capital à l’origine des temps, lorsque la matière inerte s’est agrégée pour former la matière vivante. Les atomes crochus qui flottaient au hasard à la surface du globe ont fini par s'associer après des milliers de vains rapprochements éphémères.
Grâce à la légèreté, à la mobilité et à la solubilité des éléments qui venaient de se souder, la matière vivante ainsi concrétée a pu s’accroître, se nourrir, attirer à elle des éléments de faibles poids dont la pénétration était rendue facile. Une fois l’incorpora-
tion réalisée, grâce aux propriétés calorifiques, une réserve d'énergie a pu entrer en jeu et le phénomène d’assimilation a été rendu possible : c’est-à-dire que le corps introduit a pu être disloqué, transformé en matière vivante etlesurplus,inutilisé, rejeté au dehors sous forme d’excréta. L’expulsion était rendue aisée par les mêmes propriétés qui facilitaient l’introduction de l'aliment.
Ici une objection se dresse devant nous. Si la solubilité explique la pénétration de l'aliment et la sortie de l’excreta, ne devra-t-elle pas s'appliquer à la matière vivante elle-mème qui vient de se créer dans Je corps animé? S'il en est ainsi cette création va être très éphémère, le protoplasma qui vient d’apparaitre
va se dissoudre, s’échapper hors de la cellule dont la
genèse laissait entrevoir de si grandes conséquences. L’étincelle vitale qui commençait à briller dans la nuit du monde minéral allait fatalement s’éteindre à tout jamais. Ceci nous apprend donc que la genèse de la molécule végétale ou animale ne consiste pas seulement dans ce rapprochement d’atomes légers dû à l’action du hasard; il fallait quelque chose de plus.
Herbert Spencer, à ce sujet, remarque judicieuse-.
ment que c’est « l’union des éléments extrèmement mobiies en des composés d’une complexité extrême, ayant des molécules relativement vastes » qui contribue à donner à la nature vivante l’inertie nécessaire qui rend cette substance € comparativement immo-
bile ». Grâce à cette particularité les composants du -
tissu vivant ont une fixité qui les empêche d’être éliminés par la diffusion en même temps que les produits de rebut que la décomposition du tissu engendre ». Cette propriété fondamentale du protoplasma est due au rôle prépondérant qu'y joue le carbone. Si les trois gaz, oxygène, hydrogène et azote allègent la matière vivante, le carbone, au contraire, contribue à l’alourdir. Le charbon est, de tous les éléments biogénétiques, celui qui forme la partie
