CHAPITRE PREMIER

§ 1. — Des quatre éléments principaux qui, par la variété des combinaisons où ils prennent place, composent les corps vivants, trois sont gazeux. Nous ne connaissons le carbone qu'à l'état solide, mais l'oxygène, l'hydrogène et l'azote ne nous sont connus qu'à l'état gazeux. Même soumis à des pressions assez fortes pour les ramener à peu près à la densité des corps liquides, ces éléments ont jusqu'ici défié les efforts tentés pour les liquéfier. Ce fait aune certaine valeur. Rappelons-nous combien les redistributions de matière et de mouvement qui constituent l'Évolution, des structures comme des fonctions, supposent de mouvement dans les

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unités à redistribuer, et nous apercevrons la signification probable du fait que les corps organiques qui nous présentent à un si haut degré les phénomènes de l'évolution, sont composés principalement d'unités élémentaires possédant une extrême mobilité. Les propriétés des substances, bien que détruites pour nos sens par l'effet de la combinaison, ne sont pas détruites en réalité ; il résulte du principe de la persistance de la force, que les propriétés d'un composé sont des résultantes des propriétés de ses éléments composants, résultantes dans lesquelles les propriétés des éléments composants sont chacune pleinement en action, bien qu'elles se masquent mutuellement. Le degré de mobilité moléculaired'une substance est une de ses propriétés principales; et cedegré de mobilité moléculaire affecte d'une manière plus ou moins sensible la mobilité moléculaire des divers composésoù entre cette substance. Nous pouvons en conclure l'existence d'une relation entre la forme gazeuse de trois des quatre principaux éléments organiques, et la promptitude relative avec laquelle les matières organiques subissent dans l'arrangement de leurs parties les changements que nous appelons développement, et les transformations de mouvement que nous appelons fonctions.

Considérés au point de vue chimique et non au point de vuephysique, ces trois éléments, sur les quatre qui composent la matière organique, ont des affinités d'une portée étroite et d'une intensité faible. L'hydrogène se combine avec un trèspetit nombre d'autres éléments, et l'activité chimique qu'il, manifeste ne se montre guère dans les limites des températures organiques. Du carbone on peut dire aussi qu'il est complètement inerte aux températures ordinaires, que le nombre des substances avec lesquelles il s'unit n'est pas grand, et que dans la plupart des cas il a une faible tendance

à s'unir avec elles. Enfin, cette indifférence chimique se révèle surtout dans Tazote, élément qui, nous le verrons dans la suite, joue le principal rôle dans les changements organiques.

Les éléments organiques, en comprenant sous cette dénomination non-seulement les quatre principaux, mais encore les autres éléments moins remarquables, possèdent fréquemment l'aptitude à prendre différents états, qu'on appelle allotropisme. Le carbone se présente sous trois étals dissemblables : le diamant, le graphite et le charbon. Dans certaines circonstances Toxygène prend la forme sous laquelle il reçoit le nom d'ozone. Le soufre et le phosphore (qui sont l'un et l'autre, en de faibles proportions, des éléments constituants essentiels de la matière organique) présentent des modifications allotropiques. Le silicium même est allotropique, et son oxyde, la silice, constituant indispensable de tant d'organismes inférieurs, manifeste une propriété analogue à fallotropisme, l'isomérisme. Même du fer, qui joue un rôle actif dans les organisations supérieures et un rôle passif dans quelques organismes inférieurs, on peut dire que s'il n'est pas allotropique, cependant l'isomérisme est une propriété de ceux de ses composés que l'on retrouve dans les corps vivants. Puisqu'on peut considérer Fallotropisme comme un changement de l'arrangement moléculaire, on peut voir dans la fréquence de ses manifestations chez les éléments de la matière inorganique, le signe d'une nouvelle espèce de lïiobililé moléculaire.

Il faut encore faire connaître un fait qui a pour nous le plus grand intérêt. Ces quatre éléments dont les organismes sont presque entièrement composés se présentent à nous en une opposition complète. Entre deux de ces éléments nous trouvons dans l'activité chimique un contraste qui n'a point d'égal; entre l'un de ces éléments et les trois autres, nous

i LES DOiNNÉBS DE LA BIOLOGIE. .

trouvons au point de vue de la mobilité moléculaire un côn* traste que nul autre ne surpasse. D'une part le carbone, par sa résistance à la fusion et à la volatilisation aux plus hautes températures que Ton puisse produire, nous offre une cohésion atomique plus grande que celle d'aucun autre élément connu ; d'autre part Thydrogène, Toxygène et l'azote montrent moins de cohésion que tous les autres éléments. Tandis que l'oxygène manifeste, aussi bien par l'étendue et l'intensité de ses affinités, une énergie chimique supérieure à celle de toutes les autres substances (le fluor excepté), l'azote montre la plus grande inertie chimique. Or, si nous nous rappelons l'un des principes généraux auxquels nous avons abouti dans notre analyse de la marche de l'évolution, nous aperce* vrons la signification probable de cette double différence. Nous avons vu {Premiers principes^ § 1 63) que, toutes choses égales, les unités dissemblables sont plus facilement séparées par des forces incidentes que les unités semblables; qu'une force incidente tombant sur des unités qui ne sont pas dissemblables, ne les désagrège pas rapidement, mais qu'elle les désagrège rapidement si les unités sont profondément dissemblables. Ainsi ces deux contrastes extrêmes, l'un entre les degrés de mobilité physique, l'autre entre les degrés de l'activité chimique des éléments, remplissent au plus haut degré une condition nouvelle qui facilite la différenciation et l'intégration.

§ 2. — Dans les combinaisons binaires de ces quatre principaux éléments organiques, nous trouvons une mobilité moléculaire beaucoup moindre que celle de ces éléments mêmes, et plus grande aussi que celle des composés binaires en général. Des deux produits résultant de l'union de Toxygène avec le carbone, le premier, appelé oxyde de carbone,

qui contient un atome de carbone et un d'oxygène (exprimé parle symbole CO), est un gaz incondensable, et le second, l'acide carbonique, contenant un atome d'oxygène de plus (CO^) ne prend la forme liquide que sous une pression de près de quarante atmosphères. Les divers composés de l'oxygène avec l'azote nous présentent une gradation instructive. Le protoxyde d'azote qui contient un atome de chaque élément (AzO), est un gaz qui ne peut être condensé que sous une pression de près de cinquante atmosphères; le bioxyde d'azote (AzO*) est un gaz qui n'a pas encore été condensé

(la mobilité moléculaire n'y subit aucune diminution, parce

que le volume des gaz unis n'y subit aucun changement) . L'acide azoteux (AzO*) est gazeux aux températures ordinaires, mais il se condense en un liquide très-volatil à — lO'Cl ;racide hypo-azotique (AzO*) est gazeuxà22**C, liquide entre — 9° et 22''C, et devient solide au-dessous de — 9". L'acide azotique (AzO*) peut être obtenu en cristaux qui fondent à 29% '^C, il bouta 50°C. Cette série nous montre, mais non avec une uniformité complète, la mobilité moléculaire décroissant à mesure que les poids des molécules composées croissent. Les hydrogènes carbonés vérifient ce principe général encore mieux. Il suffira d'en citer une série. Le gaz des marais (C'H*) est un gaz permanent. Le gaz oléfiant (C*H*) peut être liquéfié par la pression. Le butylène, identique au gaz oléfiant dans les proportions de ses éléments, mais d'un poids atomique double (G^H*), devient liquide sans pression à — 40"G. L'amylène (G* °H*^) est un liquide qui bout à^O'^C. Les multiples plus élevés qui viennent ensuite, le caproylène (C"H*«), le caprylène (G'*H*«), l'élaène (G*«H**) et leparomylène (G^°H^°), sont des liquides qui bquillent respectivement à 40^ 59% 425% 110% ^59^ Le cétylène (G"H") est un liquide qui bout à 279" ; la paraffine (G**H") et le

inylène (G*®H")sont solides. Un seul composé d'hydrogène et d'azote a été obtenu à l'état libre, l'ammoniaque (AzH'), et ce composé qui est gazeux se liquéfie par la pression ou par un abaissement de température de — 40*. Dans le cyanogène, composé d'azote et de carbone (ÂzC*) nous avons un gaz qui devient liquide à une pression de quatre atmosphères et solide à — M"*. Dans le paracyanogàne formé des mêmes proportions de ces éléments, mais avec des coeiBcients plus élevés (C^Âz*), nous trouvons un solide qui ne fond ni ne se volatilise aux températures ordinaires. Enfin, dans le composé le plus important de ce groupe, l'eau (HO), ou, comme

des chimistes veulent l'écrire (H*0*), nous avons un composé de deux gaz incondensables qui prennent Tun et l'autre l'état liquide et l'état solide à des températures comprises dans l'échelle ordinaire ; et sa mobilité moléculaire est encore si grande que ses masses liquides ou solides passent continuellement à rétat de vapeur, bien qu'avec lenteur, jusqu'à ce que la température ait atteint lOO^'C (1).

(1) La perte immense de mobilité moléculaire que subissent l'hydro^ne et l'oxygène en s*unissant pour former de Peau, perte bien plus grande que ceUe que l'on observe dans d'autres composés binaires d'une composition analogue, donne à penser que l'atome de Teau'est un atome multiple. Pensant que si cette conclusion est vraie, il en doit exister quelque preuve dans le pouvoir absorbant de la chaleur que possède la vapeur d'eau, je soumis la question au professeur Tyndall, et je lui demandai s'il résultait de ses expériences que la vapeur d'eau absorbe plus de chaleur que la prétendue simplicité de son atome ne le ferait supposer. J'appris que la vapeur d'eau a un pouvoir absorbant énorme, un pouvoir absorbant plus semblable à celui des vapeurs à atome complexe qu'à celui des vapeurs à un seul atome, pouvoir absorbant qui s'accorde avec la supposition que son atome est multiple. Outre cette perte anormale de mobilité moléculaire et ce pouvoir absorbant, il y a d'autres faits à l'appui de ma supposition. Le dégagement sans pareil de chaleur qui s'opère pendant que l'oxygène et l'hydrogène se combinent en est un. Nous en trouvons un autre dans la propriété exceptionnelle que l'eau possède de commencer à se dilater quand sa température s'abaisse au-dessous de 4^,6, puisque cette propriété exceptionnelle ne s'explique que par l'hypothèse de quelque changement dans l'arrangement moléculaire, changement qui ne se comprend qu'à la condition que les molécules soient multiples. Un autre fait qui confirme la supposition, c'est

Considérés au point de vue chimique, il est à remarquer que ces composés binaires des quatre principaux éléments organiques sont en somme moins stables que les composés binaires en général. L'eau, l'oxyde de carbone et l'acide carbonique sont, il est vrai, difficiles à décomposer. Mais à part ces trois corps, la force d'union qui relie ordinairement les éléments des substances nommées plus haut est faible, eu égard à la simplicité de ces substances. A l'exception de l'acétylène, les divers hydrogènes carbonés ne peuvent être produits par combinaison directe de leurs éléments, et les éléments de chacun d'eux sont facilement séparés par la chaleur sans l'aide d'aucune affinité antagoniste. L'azote et l'hydrogène ne s'unissent pas l'un à l'autre immédiatement, et l'ammoniaque, qui résulte de leur union médiate, si elle résiste à la chaleur, cède à l'étincelle électrique. Le cyanogène est stable : il ne se réduit pas en ses éléments à la chaleur rouge, à moins que ce ne soit en des récipients de fer. Bien moins stables pourtant sont les divers oxydes d'azote. Le protoxyde, il est vrai, ne cède pas ses éléments au-dessous de la chaleur rouge ; mais l'acide azoteux ne saurait exister •dès qu'on y ajoute de l'eau ; l'acide hypoazolique se décompose au contact de l'eau et des bases ; et l'acide azotique, non-seulement cède de son oxygène à plusieurs métaux, mais quand il est anhydre il se décompose spontanément. Il convient de noter ici, comme une chose importante pour la suite, que cette instabilité spéciale est un des caractères. les plus essentiels des composés azotés. Dans tous les cas de décomposition soudaine et violente, que tout le monde con-

Taplitade de Teau à prendre Tétat colloïdtt;en effet cela suppose que ses alomes ont le pouvoir de 8*agré^er pour former des multiples élevés, et nous fait songer, par analogie avec les cas connus, qu*ils ont le pouvoir de s'agréger en multiples inférieurs.

nait, le changement est dû à la présence de Tazote. L'explo* sion de la poudre à canon résulte de la rapidité avec laquelle Tazole contenu dans le nitrate de potasse cède l'oxygène avec lequel il est combiné. L'explosion du fulmicoton qui contient aussi de l'acide nitrique est un phénomène au fond de même genre. Les différents sels fulminants sont tous composés d'un certain acide azoté, appelé acide fulminique , avec des métaux; cet acide est tellement instable qu'on ne peut l'obtenir à l'état isolé. La nitromannite et la nitroglycérine ont aussi la propriété de détoner. L'iodure d'azote détone au plus léger contact, et même sans cause appréciable. La percussion fait détoner le sulfure d'azote, et celui de tous les corps qui fait explosion avec la plus effrayante violence, est le chlorure d'azote. Ces décompositions, aisées et rapides, dues à l'indifférence chimique de l'azote, sont donc caractéristiques. Ensuite, quand nous aurons à observer la part que l'azote a dans les actions organiques, nous verrons la signification de cette promptitude extrême, avec laquelle ses composés subissent des changements. Laissant ces faits introduits en manière de parenthèse, nous devons noter que si, parmi les composés binaires des quatre principaux éléments, il y en a peu d'actifs, la majorité de ces composés montre pourtant une énergie chimique bien moindre que la moyenne des autres composés binaires. L'eau est le plus neutre des corps : d'ordinaire elle produit peu d'altération chimique dans les substances avec lesquelles elle se combine ; une chaleur modérée la chasse de la plupart de ses combinaisons. L'acide carbonique est un acide relativement faible : les carbonates sont décomposés par le plus grand nombre des autres acides et par l'ignilion. Les divers hydrogènes carbonés n'ont que des affinités relativement faibles et d'une portée assez étroite. Les composés où entre l'ammoniaque

ne soQl guère stables : ils sont promptement détruits par la chaleur et les autres alcalis. Les affinités du cyanogène sont assez fortes, bien qu'elles cèdent à celles des principaux acides. Il faut remarquer que, parmi les combinaisons d'azote et d'oxygène, celles qui contiennent peu d'oxygène sont chimiquement inertes, et celle qui en contient le plus (acide azotique), bien que chimiquement active en conséquence de la promptitude avec laquelle une partie de cet acide abandonne de son oxygène pour oxyder une base avec laquelle le reste de l'acide se combine, est pourtant chassée de toutes ses combinaisons par la chaleur rouge.

Ces composés binaires, comme leurs éléments, sont à un haut degré caractérisés par l'allotropisme, ou, comme on dit plus ordinairement quand il s'agit des corps composés, l'isomérisme. Le professeur Graham a des raisons de penser qu'un changement dans un arrangement atomique de ce genre s'opère dans l'eau, environ au point de fusion de là glace. La relation entre le cyanogène et le paracyanogène est, comme nous l'avons vU; isomérique. La série des hydrogènes carbonés cités ci-dessus, qui ne diffèrent les uns des autres que par les multiples dans lesquels les éléments se trouvent unis, nous fait voir l'isomérisme devenir ce qu'on appelle le polymérisme. On le voit bien mieux encore dans d'autres gi*oupes d'hydrogènes carbonés, comme dans les huiles essentielles, dont seize sur vingt sont isomériques à l'huile de térébenthine. Dans ce cas, l'espèce particulière de mobilité moléculaire impliquée par ces métamorphoses est nettement manifestée, puisque l'huile de térébenthine se convertit en un mélange de plusieurs de ces polymérides par l'effet d'une chaleur de 243".

Il y a un autre fait relatif à ces composés binaires des quatre principaux éléments organiques, qu'il ne faut pas né-

gliger. Ceux de ces composés qui font partie des tissus vivants des plantes et des animaux (excepté l'eau, qui a une fonction mécanique, et l'acide carbonique, qui est un produit de décomposition) sont limités à un seul groupe, les hydrogènes carbonés. Ce groupe, qui a pour caractère en somme une instabilité et une inertie relatives, compte parmi ses composés les plus instables et les plus inertes les hydrogènes carbonés qui se rencontrent dans les tissus vivants.

§ 3. — Passons maintenant aux substances qui contiennent trois de ces éléments organiques principaux. Nous avons d'abord à remarquer, outre le poids atomique plus grand qui accompagne le plus souvent l'accroissement de leur complexité, qu'il y a, en somme, une diminution marquée de la mobilité moléculaire. A peine en est-il qui conservent l'état gazeux aux températures ordinaires. Une classe de ces composés seulement, les alcools et leurs dérivés, se vaporisent sous la pression atmosphérique ordinaire, mais ils ne se vaporisent pas rapidement à moins d'être chauffés. Les huiles fixes, bien qu'elles présentent la mobilité moléculaire que suppose un état habituellement liquide, ne la possèdent qu'à un degré encore plus faible que les composés alcooliques, et on ne peut les faire passer à l'état gazeux sans les décomposer. Dans de^ composés voisins, les graisses, qui sont soUdes à moins d'être chauffés, la perte de la mobilité moléculaire est encore plus marquée. Dans toute l'étendue de la série des acides gras, où à une proportion fixe d'oxygène viennent s'ajouter. successivement des équimultiples plus élevés de 'carbone et d'hydrogène, nous voyons la mobilité décroître à mesure que les volumes des atomes croissent. Dans le groupe des composés amylacés et saccharins, la solidité est l'état habituel; il en est qui peuvent prendre

LA MATIÈRE ORGANIQUE. il

la forme liquide, mais seulement quand on les chauffe à 150^ ou ^(Wy et qui se décomposent quand on les chauffe davan* tage, plutôt que de devenir gazeux. Les résines et les gommes présentent des propriétés physiques générales de même ordre et de même signification.

Au point de vue de la stabilité chimique, ces composés ternaires, considérés comme formant un groupe, sont de beaucoup au-dessous des composés binaires. Les sucres et les corps analogues se décomposent à des températures qui ne sont pas très-élevées. Les huiles et les graisses sont promptement carbonisées par la chaleur. Les substances résineuses et les gommes peuvent être aisément amenées à céder quelques-uns de leurs éléments. Les alcools et les substances de même famille ne possèdent pas un grand pouvoir de résister à la décomposition. Ces corps, formés par l'union de l'oxygène, de l'hydrogène et du carbone, forment aussi une classe où l'activité chimique est nulle. Les acides formique et acétique sont sans doute des acides énergiques; mais les termes les plus élevés de la série des acides gras se laissent facilement séparer des bases avec lesquelles ils se combinent. L'acide saccharique est aussi un acide d'une force considérable ; et plusieurs acides végétaux possèdent une certaine activité, bien qu'inférieure à celle des acides minéraux. Mais dans tout le reste du groupe, on n'observe guère qu'une faible tendance à se combiner avec d'autres corps ; et les combinaisons 'ainsi formées sont douées d'ordinaire d'une faible stabilité.

Les phénomènes d'isomérîsme et de polymérisme se retrouvent fréquemment dans ces composés ternaires. L'ami-r don et la dextrine sont isomères. Le sucre de fruit, le sucre d'amidon, l'eucalyne, la sorbine et l'inosite sont polymériqaes. Plusieurs acides végétaux présentent des modifications

semblables. Chez les résines, les gommes et leurs dérivés, les réarrangemenls moléculaires de ce genre ne sont pas rares.

Il faut menliônner un autre fait touchant ces composés de carbone, d'hydrogène et d'oxygène ; à savoir qu'on peut les diviser en deux classes. Tune composée de substances qui résultent de la décomposition qui constitue la destruction de la matière organique, et l'autre composée de substances qui existent réellement dans la matière organi-^ que. Ces deux classes de substances présentent à des degrés diflérenls les propriétés sur lesquelles nous avons dirigé notre attention. Les alcools inférieurs, leurs analogues ou leurs dérivés, qui possèdent une plus grande mobilité moléculaire et une plus grande stabilité chimique que le reste des composés ternaires, rie se rencontrent pas dans les corps animaux ou végétaux. Au contraire, les sucres et les substances amylacées, les huiles fixes et les graisses, les gommes et les résines qui ont tous beaucoup de mobilité moléculaire, et sont, au point de vue chimique, plus instables et inertes, entrent dans la composition des tissus vivants des plantes et des animaux*

§ 4. — On peut faire une division analogue entre les composés qui contiennent les quatre principaux éléments organiques. Il y en a qui résultent de la décomposition des tissus vivants ; il y en a d'autres qui font partie des tissus vivants dans leur intégrité; et ces deux groupes sont distingués par leurs propriétés de la même manière que les groupes analogues des composés ternaires.

Dans la première division certains produits que Ton trouve dans les excrétions animales sont de la plus grande importance et méritent seuls d'être cités, ce sont l'urée, la créa-

fine et lacréatinine. Ces bases animales présentent beaucoup moins de mobilité moléculaire que la moyenne des substances que nous avons citées ; elles sont solides à la température ordinaire; elles fondent, quand elles fondent, au-dessus de la température de Teau bouillante, et n'ont pas la propriété de prendre l'état gazeux. Au point de vue chimique leur stabilité est faible, et leur activité fort restreinte en comparaison de celles des composés plus simples*

Ce sont pourtant les composés azotés des tissus vivants qui manifestent le plus éminemment les signes dont nous avons suivi le développement. L'albumine, la fibrine, la caséine et leurs analogues, sont des corps où la mobilité moléculaire présentée par trois de leurs éléments à un si haut degré, se trouve réduite au minimum. On ne connaît œs substances qu'à l'état solide : c'est-à-dire, que lors**' qu'elles sont privées de l'eau à laquelle elles sont ordinairement mêlées, elles ne peuvent être fondues, encore moins volatilisées. A cela il faut ajouter qu'elles ne possèdent pas même la mobilité moléculaire qui implique la solution dans l'eau ; puisque bien qu'elles forment des mélanges visqueux avec l'eau, elles ne se dissolvent pas parfaitement à la manière des composés inorganiques. Les caractères de ces mbstances sont l'instabilité et l'inertie portées à l'extrême. On voit chaque jour avec quelle rapidité les matières albuminoîdes se décomposent dans les conditions ordinaires : la difficulté contre laquelle luttent toutes les ménagères c'est de les empêcher de se décomposer. Il est vrai que desséchées etx^onservées à Tabri du contact de l'air on peut les conserver pendant longtemps, mais le fait qu'on ne saurait les conserver que dans ces conditions prouve leur grande instabilité. Il est vrai aussi que les principes azotés les plus complexes ne sont pas absolument inertes, puisqu'ils entrent

en combinaison avec* certaines bases ; mais leur union est très*faible.

U faut noter aussi que ces corps, bien qu'ils montreq} le plus faible degré de cette mobilité moléculaire qui implique une vibration facile des atomes considérés comme des unités, présentent à un très-haut degré cette espèce de mobilité moléculaire qui résulte de Tisomérisme^ qui implique des changements incessants dans la position des atomes adjacents par rapport l'un à l'autre. Chacun de ces corps a une forme soluble et une forme insoluble. Dans certains cas, il y a lieu de croire qu'il existe plus de deux formes; et il semble que leurs métamorphoses ont lieu sous l'influence de très-légers changements de condition.

Dans ces composés organiques plus instables et plus inertes, nous trouvons que la complexité atomique atteint un maximum : non-seulement puisque les quatre principaux éléments atomiques s'y trouvent unis avec de faibles proportions de soufre et de phosphore ; mais aussi parce qu'ils sont unis en des proportions élevées. La propriété que nous avons reconnue même dans les composés binaires des éléments organiques, à savoir que leurs atomes sont formés non d'un unique équivalent de chaque élément, mais de deux, trois, quatre et plus, se trouve portée à l'extrême dans ces composés qui jouent le principal rôle dans les actions organiques. Suivant Mulder, la formule de l'albumine est 40(CH'*AzsO^') + SP. Gela veut dire qu'au soufre et au phosphore sont unis dix. équivalents d'un atome composé contenant quarante atomes de carbone, trente et un d'hydrogène, cinq d'azote, et douze d'oxygène : l'atome se tmuvant donc composé de près de neuf cents atomes simples.

§ 5. — Si nous en avions le temps, il serait utile de consi-

LA MATIÈRE ORGANIQUE. i5

dérer en détail les interprétations que Ton peut donner des faits que nous avons énumérés, en faisant intervenir dans la solution du problème les principes généraux de mécanique que nous voyons se vérifier pour les molécules aussi bien que pour les masses. Mais il suffira d'indiquer brièvement les conclusions que cette étude permet de tirer.

D'après les principes mécaniques, on peut soutenir que la mobilité moléculaire d'une substance doit dépendre en partie de l'inertie de ses molécules; en partie de la pression qu'elles exercent les unes sur les autres, par suite de la densité de leur agrégation, et (quand les molécules sont composées) en partie de' la mobilité moléculaire de leurs molécules composantes. D'où il faut conclure que lorsque

trois de ces molécules demeurent constantes, la mobilité

moléculaire doit varier avec la quatrième. Toutes choses égales d'ailleurs, la mobilité musculaire des atomes doit décroître à mesure que leur masse croît; et il doit en résulter la progression générale que nous avons trouvée, depuis la grande mobilité moléculaire des éléments organiques non combinés, jusqu'à la mobilité moléculaire faible de ces sub* stances formées de grands atomes dans la composition desquelles ils entrent.

Appliquant aux atomes la loi mécanique qui est vraie pour les masses, que, puisque l'inertie et la pesanteur croissent comme les cubes des dimensions, tandis que la cohésion croit comme leurs carrés, la force de stabilité d'un corps devient relativement plus petite à mesure que son volume augmente, on pourrait soutenir que ces volumineux atomes complexes qui constituent la substance organique, sont mécaniquement faibles, moins capables que les atomes simples de supporter, sans s'altérer, les forces qui leur scmt appliquées. Cette masse qui les rend moins mobiles permet aux

i6 LES DONNÉES DE U BIOLOGIE,

forces physiques d'agir sur elles plus promptement pour changer les positions relatives de leurs atomes composants, et par là pour produire ce que nous appelons des réarrangements et des décompositions.

En outre, nous pouvons tirer la conclusion qui ne paraît pas improbable, que la formation de grands agrégats d'atomes élémentaires, et la diminution de la force de stabilité qui en est le résultat, doivent s'accompagner d'une diminution de ces différences de dimension auxquelfes on peut rapporter la po-* larité. Une sphère, telle est la figure d'équilibre que tout agrégat d'unités tend à prendre sous l'influence de la simple attraction réciproque. Quand le nombre des unités est petit et que leurs polarités mutuelles sont tranchées, la tendance vers le groupement sphérique sera surmontée par la tendance vers quelque forme plus spéciale déterminée par leurs polarités mutuelles. Mais il est évident qu'en proportion qu'un atome complexe- devient plus grand, les effets de la simple attraction mutuelle doivent devenir relativement gmads; et par suite doivent tendre à masquer les effets de l'attraction polaire. Il pourra en conséquence se produire dans les atomes à composition très-compliquée comme ceux qui contiennent neuf cents atomes élémentaires, des formes approchant de la forme sphérique, qui supposent une polarité moins tranchée que celle des atomes simples. Si cette conclusion est correcte, elle nous fournit une explication tant de l'inertie chimique des substances organiques les plus complexes, que de leur incapacité de se cristalliser.

§ 6. — Nous arrivons naturellement à une autre partie de notre sujets qui a un grand intérêt. Le professeur Graham a publié des recherches importantes qui promettent de jeter beaucoup de lumière sur la constitution et les change-

lA MATIÈRE ORGANIQUE. 17

ments tle la matière organique. Il fait voir que les substances solides existent sous deux formes d'agrégation, la colloïde ou gélaliniforme, et la cristalloïde ou cristalline. Les exemples de la dernière sont trop connus pour que j'aie besoin d'en citer. Parmi ceux de lapremière nous pouvons nommer Tacide silicique hydraté, l'alumine hydratée, les autres peroxydes métalliques qui appartiennent à la même classe que Talumine, quand ils existent sous la forme soluble; l'amidon, la dexlrine, les gommes, le caramel, le tannin, l'albumine, la gélatine ; les matières extractives animales et végétales. Le professeur Graham dit, en décrivant les propriétés des substances colloïdes : « Bien qu'elles soient souvent trèssolubles dans l'eau, elles ne sont retenues dans la solution que par une force très-petite; elles paraissent singulièrement inertes en qualité d'acides ou de bases, et dans toutes les

relations chimiques ordinaires Bien qu'elles soient

chimiquement inertes au sens ordinaire, les substances colloïdes possèdent en propre une propriété compensatrice qui résulte de leurs propriétés physiques. Au lieu que la rigidité de la structure cristalline exclut les impressions venant du dehors, la mollesse de la substance colloïde participe de la fluidité et lui permet de servir de milieu pour

la diffusion d'un liquide, par exemple de l'eau Il en

résulte que les colloïdes sont très-sensibles aux agents extérieurs. Une autre qualité éminemment caractéristique

des colloïdes c'est leur mutabilité La solution d'acide

silicique hydraté, par exemple, s'obtient facilement à l'état de pureté, mais ne saurait être conservée en cet état : il est possible de la conserver à l'état liquide des jours et des semaines dans un tube fermé, mais elle ne manque pas de se prendre en gelée et de devenir insoluble à la fin. Le changement de ce colloïde ne semble pas s'arrêter là ; en effet les

SPENCEB. I. — S

formes miiiérales de l'acide silicique déposées par l'eau, comme le flint, ont souvent passé durant les époques géologiques de l'état vitreux ou colloïde à l'état cristallin (M. Rose). L'état colloïde est en réalité un état dynamique de la matière, l'état cristalloïde en est l'état statique. Le colloïde possède Vactivité. On peut le considérer comme la première source de la force qui apparaît dans le phénomène de la vitalité. On peut aussi rapporter la prolongation des changements physico-chimiques à la marche graduelle des changements dans les colloïdes (car ces changements exigent toujours le temps comme im de leurs éléments).

La classe des colloïdes ne renferme pas seulement tous les composés azotés les plus complexes qui caractérisent le tissu organique, diverses combinaisons de carbone, d'hydrogène et d'oxygène prennent place à côté d'eux; mais, ce qui est assez significatif, cette classe comprend plusieurs substances appelées inorganiques, qui entrent dans des corps organisés. Ainsi la silice qui entre dans la composition d'un grand nombre de plantes, qui constitue les spinules des éponges aussi bien que les coquilles de beaucoup de foraminifères et d'infusoires, possède un état colloïde et un état cristalloïde. Une solution d'acide silicique hydraté passe en quelques jours à l'état de gelée solide qui n'est plus soluble dans l'eau et qui peut être subitement coagulée par une trèspetite quantité d'un carbonate alcalin, aussi bien que par la gélatine, l'albumine et le peroxyde de fer. Cette dernière substance même, le peroxyde de fer, qui entre comme élément dans le sang des mammifères, et compose les coquilles de certains protozoaires, possède un état colloïde. « L'eau contenant environ un pour cent de peroxyde de fer hydraté en solution, a la couleur rouge noire du sang veineux. > ti^ • • « La solution rouge se coagule à froid sous l'action de traces

diacide sulfurique, des alcalis, des carbonates alcalins, des sulfates et sels neutres en général. > )*r • • « Le coagulum est une gelée d'un rouge sombre, ressemblant au caillot du sang, mais plus transparent. Le coagulum de ce colloïde rappelle l'idée de celui du sang aussi bien par 1^ faible acdon qui suffit à effectuer le changement dont nous parlons, que par l'aspect du résultat. » La gelée qui se forme ainsi devient vite, comme la dernière, insoluble dans l'eau. La chaux aussi, qui est un élément minéral si important dans les corps vivants, animaux et végétaux, entre dans un composé qui appartient à cette classe. « La solution si connue •de chaux dans le sucre forme un coagulum solide quand on la chauffe. Probablement qu'à une température élevée ce corps -est tout à fait colloïde.

Généralisant quelques-uns des faits qu'il présente, le professeur Graham dit : 4: Il semble que l'équivalent d'un colloïde •est toujours élevé, bien que le rapport entre les éléments de la substance soit simple. L'acide gommique, par exemple, peut ^Ire représenté par G" H** 0** ; mais, à en juger parla faible •quantité de chaux et de potasse qui suffit à neutraliser cet acide, il faut que les véritables nombres de sa formule soient plusieurs fois plus grands. On ne peut s'empêcher dô rapprocher l'inertie des colloïdes de l'élévation de leurs équivalents particulièrement quand il semble que les nombres -élevés sont formés de la répétition d'un nombre inférieur. II y aurait Heu de rechercher si la molécule colloïde ne serait pas constituée par le groupement d'un nombre de molécules cristalloïdes plus petites, et si la base de la coUoïdalité ne serait pas en réalité ce caractère composite de la molécule. »

§ 7. — Un autre contraste entre les colloïdes et les cristalloïdes a de l'importance au point de vue des phénomènes

vitaux. Le professeur Graham indique que les différences tranchées que présentent les divers corps au point de vue de la solubilité, ont pour pendant des différences dans les coefficients de diffusion des divers corps dans .les liquides. Comme l'alcool et Téther aux températures ordinaires, et d'autres substances à des températures plus élevées, se diffusent sous la forme gazeuse dans l'air, une substance en solution aqueuse, mise en contact avec une masse d'eau (de manière à éviter que les courants de ce milieu n'opèrent le mélange) se diffuse au travers de cette masse d'eau. De même aussi qu'il y a différents degrés de rapidité dansl'évaporation, de même il y a différents degrés dans la diffusion : « l'écart qui existe entre les degrés de mobilité diffusive manifesté par les diverses substances paraît aussi étendu que l'échelle des tensions des vapeurs. » On aurait pu prévoir cette analogie, puisque la tendance à prendre un état gazeux et la tendance à se répandre en solution dans un liquide sont l'une et l'autre des conséquences de la mobilité moléculaire. Il en résulte aussi, ainsi qu'on aurait pu s'y attendre, que la diffusibilité, comme la volatilité, soutient, toutes choses égales, un rapport avec le poids atomique : toutes choses égales, devonsnous dire, parce qu'il faut que la mobilité moléculaire, ainsi que nous l'avons dit (§ 5), soit affectée par les autres propriétés des atomes, l'inertie exceptée. La substance qui se diffuse le plus rapidement parmi celles que le professeur Graham a soumises à ses expériences, est l'acide chlorhydrique, composé d'un poids atomique faible, gazeux, excepté sous une pression de 40 atmosphères, et qui existe ordinairement à l'état liquide, mais uniquement en combinaison avec l'eau. En outre, « on peut dire que l'hydrate de potasse possède une vitesse de diffusion double de celle du sulfate de potasse, et celui-ci une double de celle du sucre, de l'alcool et du

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sulfate de magnésie i», différences qui correspondent d'une manière générale à des différences dans la masse des atomes.

Mais le fait qui a le plus grand intérêt pour nous, c'est que les cristalloïdes formés d'atomes relativement petits ont un pouvoir diffusif infiniment plus grand que les colloïdes formés d'atomes relativement grands. Parmi les cristalloïdes mêmes, il existe des différences marquées de diffusibilité, et parmi les colloïdes, il y a des différences analogues, quoique moins marquées. Mais ces différences sont petites comparées avec celles qui existent entre la diffusibilité des cristalloïdes en général, et celle des colloïdes en général. L'acide chlorhydrique possède sept fois la diffusibilité du sulfate de magnésie; mais il est cinquante fois plus diffusible que l'albumine et cent fois plus que le caramel.

Ces différences de diffusibilité se manifestent avec une netteté à peu près égale, quand on place un diaphragme perméable entre la solution et l'eau. Il arrive que lorsqu'une solution contient des substances possédant un coefficient de diffusibilité différent, l'opération de la dialyse, ainsi que le professeur Graham l'appelle, devient un moyen de séparer les substances mélangées : surtout quand ces substances sont les unes cristalloïdes, les autres colloïdes. La portée de ce Êiit au point de vue des opérations organiques sera évidente. Plus évidente encore deviendra-t-elle quand on la rapprochera d'un autre fait remarquable. C'est qu'au lieu que les cristalloïdes se diffusent à travers les colloïdes presque aussi rapidement qu'à travers l'eau, les colloïdes ne peuvent guère se diffuser à travers les autres colloïdes. Soit une masse de gelée contenant un sel et une masse contiguë qui n'en contient pas : le sel se répand plus en huit jours dans cette dernière qu'il ne se répand dans l'eau en sept ; au lieu que la diffusion du caramel dans la gelée semblait avoir à peine

commencé après huit jours écoulés. Aussi pouvons-nous re* garder lescomposés colloïdes dont l'organisme est constitué^ comme ayant par leur nature physique le pouvoir de séparer les colloïdes d'avec les cristalloïdes, et de se laisser traverser par les cristalloïdes à peu près sans résistance.

Les recherches sur la diffusibilité des diverses substances ont eu encore un autre résultat important pour le sujet qui nous occupe. Le professeur Graham a trouvé que non-seulement on peut effectuer par la dialyse la séparation des substances mélangées qui diffèrent par leur mobilité moléculaire ; mais aussi que les substances combinées ayant l'une pour l'autre une faible affinité, seront séparées par le dialyseur^ s*il y a entre la mobilité moléculaire des unes et des autres ua contraste profond. Un tel composé, dit le professeur Graham,. à propos du chlorhydrate de peroî^yde de fer, a dans l'inégale diffusibilité de ses éléments un élément d'instabilité. Il nous montre eflsuite que l'acide chlorhydrique soumis à la dialyse se répand au loin, laissant en arrière le peroxyde de fer qui e*st colloïde. Il fait remarquer aussi que le peracétate de fer peut se transformer en peroxyde lorsque le sel où il entre se trouve décomposé par diffusion au moyen du dialyseur. (^ Or cette tendance à la séparation manifestée par des substances qui diffèrent beaucoup par la mobilité moléculaire, bien que d'ordinaire elles soient tellement opposées par leurs affinités qu'elles ne se décomposent point spontanément, donne lieu à une certaine aptitude au changement qui n'existerait pas autrement. L'inégale mobilité des atomes combinés doit donner aux forces perturbatrices un pouvoir plus grand pour opérer des iransformations que celui qu'elles auraient eu d'ailleurs. C'est ce qui constitue la valeur d'un fait dont nous avons parlé en commençant, à savoir que trois des principaux éléments organiques ont une mobilité ato-

miqueplus grande qu'aucun élément connu, mais que le quatrième, le carbone, a la plus faible mobilité atomique de tous les éléments connus. Bien que dans les composés simples de carbone, les affinités de cet élément pour les autres soient assee fortes pour empêcher les effets de celte grande différence dans la mobilité de se révéler; il y a pourtant des raisons de penser que dans ces. composés complexes qui composent les corps vivants, où il existe des affinités entre-croisées qui ainènent un étal de tension chimique, cette extrême différence dans la mobilité moléculaire doit aider singuUèrenifâit les réarrangements moléculaires. Bref, nous sommes conduits par les faits concrets à conclure, comme nous l'avons déjà fait en partant des premiers principes, que cette grande dissemblance parmi les unités combinées doit faciliter les différenciations.

§ 8. — Une portion de matière organique en état de manifester les phénomènes dont s'occupe le biologiste, est quelque cTiose de plus complexe que les matières organiques séparées que nous venons d'étudier, puisqu'une portion de matière organique dans son intégrité en contient plusieurs.

En premier lieu aucun de ces colloïdes qui composent la masse d'un corps vivant, ne semble capable d'accomplir des changements vitaux par lui-même; il est toi^jours associé à d'autres colloïdes. Une portion de tissu vivant si petite qu'elle soit, contient presque toujours plus d'une forme de substance proléique : diverses modifications chimiques d'albumine et de gélatine s'y trouvent, comme aussi, probablement uiie modification soluble et une insoluble de ces formes; et il s'y rencontre encore d'ordinaire plus ou moins de substance grasse. Dans une seule cellule végétale la petite quantité de colloïde azoté qu'on rencontre se trouve incorporée

dans les colloïdes de la classe non azotée. Le microscopela démontre que les formes les plus petites et les plus simplesff: des corps organiques ne sont point homogènes. j.

En outre nous avons à examiner le tissu organique, formé ^ de colloïdes mélangés à la fois à l'état soluble et à l'état inso- ^. lubie, quand il est traversé par des cristalloïdes. Certains cristalloïdes, comme l'oxygène (1), l'eau, et peut-être certains sels, sont des agents de décomposition ; quelques-uns comme les substances sucrées et grasses sont probablement des matériaux pour la décomposition ; et certains comme l'acide carbonique, l'eau, l'urée, la créaline et la créai inîne, sont des produits de décomposition. Dans la masse de colloïdes mélangés, la plupart insolubles et, alors qu'ils sont solubJes, d'une mobilité moléculaire ou d'un pouvoir diffusif très-faible, passent sans cesse des cristalloïdes d'une grande mobilité moléculaire et d'un grand pouvoir diffusif qui sont susceptibles de décomposer ces colloïdes complexes. De cette décomposition, il résulte d'autres cristalloïdes (les deux principaux extrêmement simples et mobiles, et les autres qui le sont comparativement), qui se diffusent aussi rapidement qu'ils se forment.

Nous pouvons à présent voir clairement la nécessité de la composition particulière que nous trouvons dans la matière organique. D'une part sans cette extrême mobilité moléculaire que possèdent trois des quatre principaux éléments de la matière organique; et sans la grande mobilité moléculaire de leurs composés plus simples, qui en est la conséquence, on ne verrait pas se produire l'élimination rapide des résidus de l'action organique, et l'échange de matière

(1) Il paraîtra, sans doute, étrangle de voir classer l'oxygène parmi les cristalloïdes. Mais comme les cristalloïdes se distinguent des colloïdes par leur simplicité atomique, et comme divers gaz sont réductibles à l'état cristallin, nous avons le droit de le classer ainsi.

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^|i^ continuellement actif que la vie suppose ne pourrait subsister. D'autre part, sans l'union de ces éléments extrêmement mobiles en des composés immensément complexes, dont les atomes relativement vastes qui les composent sont rendus relativement immobiles par leur inertie, la fixité mécanique qui empêche les éléments des tissus vivants de se diffuser en même temps que les produits usés qui résultent de la décomposition des tissus, ne pourrait se constituer.

§ 9. — Ainsi dans les substances dont les organismes sont composés, les conditions nécessaires à la redistribution de matière et de mouvement qui constitue l'évolution se troui:> vent remplies bien plus qu'il ne semble.

Les affinités mutuelle^ des principaux éléments organiques ne sont pas actives dans les limites des températures où les actions organiques se produisent, et l'un de ces éléments a pour caractère spécial son indifférence chimique. Les composés formés par ces éléments en s' élevant dans l'échelle de la complexité, deviennent progressivement moins stables. Les composés plus complexes où ces quatre éléments entrent en même temps que les composés de deux autres éléments qui s'oxydent très-rapidement, ont une si grande instabilité, que la décomposition s'opère sous les conditions atmosphériques ordinaires.

Les éléments dont les corps vivants sont construits ont une tendance exceptionnelle à s'unir en multiples, et à former des groupes de produits qui ont les mêmes éléments chimiques, mais qui, différant par le mode d'agrégation, possèdent des propriétés différentes. L'isomérisme et le polyraérisme qui y dominent montrent d'une autre façon l'aptitude des substances organiques à subir des redistributions.

Dans les composés très-complexes qui sont les organes

des actions vitales, il existe un genre et un degré de mobilité moléculaire qui constitue la qualité plastique qui les rend propres à l'organisation. Au lieu de Fextrême mobilité moléculaire possédée par trois des quatre éléments organiques quand ils ne sont pas engagés en combinaison, au lieu de la mobilité moléculaire diminuée, mais grande encore, possédée par leurs combinaisons plus simples, que leur nature gazeuse et liquide rend impropres à manifester quelque peu l'opération de l'évolution; au lieu des propriétés de leurs combinaisons moins simples, qui lorsqu'elles ne sont pas rendues par trop mobiles par la chaleur^ prennent la forme par trop rigide de cristaux, nous trouvons dans les colloïdes dont les organismes sont en grande partie composés, le compromis qui convient entre la fluidité et la liquidité. On ne peut les réduire aux conditions par trop mobiles des liquides et des gaz, et pourtant ils ne prennent pas l'état par trop fixe des solides. Comme ils n'ont pas le pouvoir de s'unir entre eux en des arrangements polaires, leurs atomes restent doués d'une certaine liberté relative de mouvement qui les rend sensibles aux petites forces, et les agrégats qui en sont composés possèdent la plasticité.

Tandis que la grande inertie de ces atomes organiques grands et complexes, ne leur permet pas de recevoir le mouvement des ondulations, de l'éther, et les réduit à des formes d'agrégation moins cohérentes, il y a lieu de penser que cette même inertie facilite les changements d'arrangement entre leurs atomes constituants, puisque dans la proportion où une force incidente n'imprime qu'un faible mouvement sur une masse, elle n'en est que plus capable d'imprimer du mouvement aux parties de la masse en relation les unes avec les autres. Il est encore plus probable que les contrastes

extrêmes que présentent les divers éléments des atomes très-complexes au point de vue de la mobilité moléculaire, contribuent à rendre modifiables les mouvements de ces atomes.

Enfin, la grande différence qui existe entre la diffusibilité des colloïdes et celle des cristalloïdes permet dans les tissus des organismes une redistribution singulièrement rapide de matière et de mouvement; à la fois parce que les colloïdes, facilement perméables par les cristalloïdes, peuvent subir l'action chimique dans toutes les parties de leur masse, au lieu de n'y être exposés que par leur surface. De plus, les produits de décomposition étant aussi des cristalloïdes, ils peuvent s'éliminer aussitôt que produits pour faire place à des transformations nouvelles analogues. De sorte que tandis qae les atomes composites dont les tissus organiques sont formés possèdent une faible mobilité moléculaire qui les rend propres aux opérations qui exigent de la plasticité, il résulte de Textrème mobilité de leurs constituants irréductibles, que les produits usés de l'activité vitale s'échappent aussitôt qu'ils sont formés.

Ajoutez que la chaleur, ou la vibration moléculaire augmentée, où se maintiennent les organismes supérieurs, augnm^ encore la facilité des redistributions, non-seulement ^'ÊÊÊML les changements chimiques, mais en accélérant 1 des substances cristalloïdes.