CI

Ga=40

? Sc=44

Ti=48

Cr=52.4

Mn=55

Fe=66.

Ni =58.8, Co=58.8

On le voit, outre l'hydrogène, qui est seul de sa série, trois corps de chacune des trois séries suivantes concourent ensemble à la formation des organismes et tous ces corps ont un poids atomique peu élevé. Si Ton range tous les corps le long d'une ligne droite et à des distances de Torigine proportionnelles à leurs poids atomiques, on constate que les éléments de la matière vivante se trouvent tous sur le premier quart de cette ligne ; ou, en tenant compte de ce fait que les éléments seraient rangés d'une manière plus serrée au commencement qu'à la fin d'une telle ligne, nous pouvons dire que les dix éléments essentiels de la matière vivante se trouvent tous parmi les vingt-trois premiers corps

(i) Gaxxitta chimica, tome XV, page 107.

l88 PHILOSOPHIE

de Téchelle ascendante des poids atomiques, tandis qu'il n'y en a aucun parmi les quarante-cinq corps restants.

Notre problème de tout à l'heure se trouve donc ramené à celui-ci : pourquoi les éléments biogéniques ont-ils des poids atomiques faibles? Sestini se contente d'émettre à ce sujet deux hypothèses dont il est impossible de discuter la valeur, attendu qu'il ne les appuie sur aucun argument. Voici du reste comment il s'exprime : « On pourrait, par exemple, admettre par voie d'hypothèse que seuls les éléments chimiques qui ont une petite quantité de matière condensée dans leurs atomes, et par conséquent un poids atomique peu élevé, soient dotés de la mobilité nécessaire; ou, si l'on veut encore, soient susceptibles de manifester peu à peu une somme d'énergie actuelle suffisante pour subvenir aux changements de substance lents et presque continuels qui ont lieu dans les organismes et pour fournir la force vive qui s'accumule dans les produits organiques de nouvelle formation. » Et il ajoute aussitôt : « Jusqu'ici, en vérité, il n'y a pas moyen d'expliquer la relation signalée ci-dessus. »

Je crois, au contraire, que les faits actuellement connus, s'ils n'expliquent pas complètement cette relation, nous autorisent du moins à rattacher le rôle biogénique à d'autres propriétés plus générales des éléments à poids atomique peu élevé.

Nous pouvons préciser davantage la question. La théorie de l'évolution nous permettant de faire dériver toutes les espèces de quelques organismes très simples.

LES ÉLÉMENTS DE LA MATIÈRE VIVANTE 189

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-elles formées d'éléments à atomes légers? En d'autres termes : les propriétés connues des éléments à atomes légers nous expliquent-elles qu'ils fussent particulièrement propres à constituer les premiers êtres vivants?

Il faut remarquer d'abord que les substances rares, peu répandues à la surface du globe, ne pouvaient pas servir à l'entretien de la vie. Admettons, 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'était en état ni de se multiplier, ni même de continuer à vivre, parce qu'il aurait bientôt manqué d'aliments. On peut dire que, 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. S'il était permis de transporter aux éléments chimiques eux-mêmes une notion qui ne s'applique qu'aux organismes, nous dirions que dans la lutte pour la production de la vie, les éléments les plus répandus devaient nécessairement l'emporter sur les éléments rares.

Je ne soutiens pas, bien entendu, que tous les corps fréquents dans la nature doivent nécessairement concourir à la formation de la matière vivante ; mais il est évident que c'est parmi ces corps que doivent se trouver les éléments biogéniques.

Or, Mendeleïeff a montré, dès 1869 (i), qu'à peu

(i) Zêitschrift filr Chemie, Neue Folge, 1869, tome V, page 405. Voir aussi LoTHAR Meyer, Die modernen Theorien der Chemie, 1880, 4*^ édition, page i85.

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d'exceptions près, tous les corps à poids atomique peu élevé sont communs. Nous ignorons, il est vrai, absolument la cause de cette coïncidence ; mais le fait n'est pas douteux. Depuis l'hydrogène qui pèse i jusqu'au calcium qui pèse 40, il n'y a d'éléments rares que le lithium, le glucinium et le bore; et précisément ces trois corps ne comptent pas non plus parmi les substances biogéniques. Le plus commun des éléments dont le poids atomique dépasse celui du calcium est le fer; et il est un constituant nécessaire de la plupart des organismes.

Nous avons donc une première explication de la relation signalée par Sestini; c'est que les corps à atomes légers sont aussi les plus communs à la surface du globe.

Généralement les composés peu complexes sont solubles dans l'eau, lorsqu'ils sont formés d'atomes légers; les composés à atomes pesants sont ordinairement moins solubles. Ce fait a de l'importance au point de vue biogénique, car il nous prouve que les atomes légers sont plus favorables que les autres à cet apport des aliments et à cette élimination des déchets dont parle Spencer dans le passage que nous citions tantôt.

Il y a d'autres propriétés fondamentales des atomes légers qu'on peut invoquer pour comprendre leur rôle biogénique. Mais les explications que nous en

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déduirons ne sont pas, comme celles qui viennent d'être données, indépendantes de toute restriction. Elles nous montrent seulement qu'à poids égal, les composés formés d'atomes légers sont plus aptes que les autres à manifester les phénomènes de la vie. C'est ce que nous allons essayer d'établir.

Il est clair que pour une même quantité de matière, les composés à atomes légers renferment un plus grand nombre d'atomes élémentaires que s'ils étaient constitués par des atomes très pesants. Or, les propriétés complexes de la vie ne sont concevables que dans les molécules complexes elles-mêmes, formées d'un grand nombre d'atomes différents.

A cette remarque évidente s'en rattache une autre plus hypothétique. La chaleur que Ton communique à une molécule gazeuse, n'est employée qu'en partie à élever sa température ; une autre partie sert à vaincre la pression extérieure qui s'oppose à la dilatation ; une troisième, enfin (si la molécule est formée de plusieurs atomes), sert à augmenter les mouvements réciproques des atomes à l'intérieur de la molécule. Plus est grand le nombre des atomes de la molécule, plus est considérable aussi la fraction de la chaleur qui devient latente par ce travail de dislocation intramoléculaire, ou de disgrégation, comme Clausius l'appelle (i). — Bien que la théorie de la chaleur soit beaucoup moins avancée pour les solides et les liquides que pour les gaz, il n'en est pas moins probable qu'il y a chez eux aussi (surtout chez les liquides) une absorption de chaleur pour la disgrégation intramoléculaire (2) ; et.

(i) Voir O. E. Meyer, Die kinetische Théorie der Gase, 1877, pages 83 et suivantes, et 98; Mousson, Die Physik auf Grundlage der Erfahrung, 1880, volume II, page 99.

(2) Mousson, loc, cit., page 124.

sur la chaleur totale reçue, cette chaleur de disgrégation constituera, en général, une portion d'autant plus grande, que la molécule renferme un plus grand nombre d'atomes.

On voit donc que les éléments à poids atomique faible, en permettant Taccumulation d'un grand nombre d'atomes dans une seule molécule, amènent probablement ce résultat remarquable, que la chaleur absorbée disloque beaucoup les molécules et les échauffe peu.

On conçoit sans peine combien un tel état de choses favoriserait cette mobilité perpétuelle des atomes, cette instabilité chimique qui nous apparaît comme l'un des caractères nécessaires de la vie.

Ajoutons encore en faveur des éléments à poids atomique peu élevé, qu'une même quantité de chaleur de disgrégation sera d'autant plus efficace pour augmenter les mouvements intramoléculaires des atomes, que ces atomes auront chacun moins de masse. A la surface de l'Océan, les moindres ondulations agitent les barques les plus légères, tandis que les vaisseaux pesants demeurent immobiles.

La loi — ou si l'on préfère : la règle empirique — de DuLONG et Petit va nous fournir un autre caractère commun à tous les atomes légers et une nouvelle explication de leur rôle biogénique.

Pour que les organismes conservent intactes leurs propriétés essentielles, malgré les variations incessantes des . conditions extérieures, ils doivent être prompts à ressentir ces variations et lents à les subir.

LES ÉLÉMENTS DE LA MATIÈRE VIVANTE IqS

La première de ces facultés est en rapport avec Pétat d'équilibre instable des molécules vivantes dont il vient d'être question. Son étude est du domaine de l'irritabilité et sort par conséquent du cadre de ce travail. Mais la seconde se rattache d'une façon directe à une propriété physico-chimique des atomes, et nous allons nous y arrêter, en envisageant spécialement les changements dans la température du milieu ambiant.

Lorsque l'on réfléchit à la grande influence de la chaleur sur les réactions chimiques, on prévoit que l'état d'équilibre instable, caractéristique de la vie, ne pourra se conserver d'une manière parfaite que dans des limites de température restreintes. Et c'est bien ce que l'observation nous montre; le froid congèle le protoplasme, la chaleur le coagule, et ses fonctions ne s'accomplissent dans leur plénitude qu'au voisinage d'une certaine température moyenne, qui a été appelée en botanique la température optimum. L'organisme a donc tout avantage à ne point s'échauffer, ni se refroidir trop facilement sous l'influence des variations thermiques. A cet effet, il est nécessaire : 1° qu'il conduise mal la chaleur; 2° qu'il faille lui faire absorber ou perdre beaucoup de calories pour élever ou abaisser sensiblement sa température, c'^est-à-dire que sa chaleur spécifique soit considérable. Conductibilité très faible et chaleur spécifique très élevée, c'est précisément ce que nous offre la matière vivante (i).

La faible conductibilité provient pour une bonne part de l'énorme quantité d'eau que les organismes

(i) Nous n'avons pas à nous occuper ici du mécanisme spécial aux aoifttfAUc à sang chaud qui établissent l'équilibre entre leur production et leur dèptffdition de chaleur, en se servant du système nerveux comme d'un thtniu> régulateur.

renferment (i); quant à la chaleur spécifique, elle est en relation avec le poids atomique peu élevé des éléments et à ce titre elle nous intéresse particulièrement ici.

Un organisme vivant consiste :

1° En corps solides composés ; 2^ En dissolutions aqueuses.

Mais la chaleur spécifique des dissolutions est liée à celle du dissolvant et du corps dissous (Marignac) ; la chaleur spécifique des corps composés est liée à celle de leurs composants (Neumann, Regnault, Kopp); enfin la chaleur spécifique des corps simples est approximativement en raison inverse de leurs poids atomiques (Dulong et Petit).

Si Ton appelle poids atomique moyen, la moyenne des poids atomiques de tous les atomes qui constituent un composé ou un mélange quelconque, on peut dire, en synthétisant à la fois les règles de Dulong et Petit, de Regnault, de Kopp et de Marignac : la chaleur spécifique est en général d'autant plus grande que le poids atomique moyen est plus petit (2).

Donc, en dernière analyse, pour que la matière vivante ait une chaleur spécifique élevée, elle doit être formée d'atomes à poids atomique faible.

(i) La plupart des organismes sont formés aux deux tiers ou aux trois quarts d'eau.

Voir aussi Lothar Meyer, loc, cit., pages 164, 544 et 547, sur les relations, encore obscures, entre la conductibilité et le poids atomique.

(2) Soit un composé quelconque formé de n atomes dont le poids atomique est a, n' atomes dont le poids atomique est a', n" atomes dont le poids atomique est a", le poids atomique moyen est

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igS

Chose remarquable : Peau qui forme la majeure partie des êtres vivants est aussi de tous les corps connus (à la seule exception de Thydrogène libre dont la chaleur spécifique à volume constant = 2.4), celui qui a la chaleur spécifique la plus considérable. Cela est en rapport avec les faibles poids atomiques de rhydrogène et de l'oxygène. Et tous les autres composants des organismes ont également, de par la légèreté de leurs atomes, des chaleurs spécifiques élevées (i). C'est ce qui ressort du tableau ci-dessous où j'ai mis en regard les chaleurs spécifiques de quelques substances organiques et de quelques substances minérales (les chiffres sont empruntés à la Physique de Mousson et à la Chimie de Beilstein) :