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17 février 2006
par Jean-Paul Baquiast

Nouveaux nouveaux regards sur la biologie
Carl Woese, Freeman Dyson

Le lecteur se lassera sans doute de nous entendre régulièrement publier des articles ou des brèves d'actualité signalant de nouvelles «révolutions» dans la façon dont les biologistes se représentent – ou devraient se représenter – l'évolution des organismes vivants. Pourtant nous allons retomber dans ce petit péché en signalant les écrits de deux scientifiques connus, un physicien d'origine britannique, Freeman Dyson et un biologiste américain, Carl Woese. Pour la petite histoire, il faut indiquer d'emblée qu'il ne s'agit pas de jeunes chercheurs impétueux mais de vétérans, à telle enseigne que Freeman Dyson, actuellement professeur émérite à Princeton, a servi dans le Bomber Command de la RAF pendant la seconde guerre mondiale. Quant à Carl Woese, il s'était rendu célèbre dans les années 1970 en « inventant » le règne des archéobactéries, là où avant lui on ne voyait pas d'intermédiaires entre les bactéries et les eucaryotes (cellules à noyaux dont nous procédons tous). Rappelons que les «archea» identifiés par Woese ont été retrouvées depuis dans tous les environnements extrêmes, ce qui tend à prouver que la vie à commencé aussi bien dans l'extrême chaud, l'extrême froid, l'extrême acidité, l'extrême sulfurisation, l'extrême pression…et que par conséquent elle pourrait bien exister sous cette forme ailleurs que sur Terre, notamment dans les planètes du système solaire.

Carl Woese (photo ci-contre), aujourd'hui âgé de 74 ans, a reçu d'importantes distinctions pour ces travaux. Mais il ne s'en tient pas là. Dans un article publié en juin 2004 par les Microbiology and Molecular Biology Reviews, A New Biology for a New Century, il s'engage dans une nouvelle entreprise audacieuse, consistant à réécrire en partie la Théorie de l'Evolution(1). Il s'en prend au dogme selon lequel toutes les formes de vie aujourd'hui présentes sur Terre descendent d'une forme primordiale de proto-cellules apparue il y a quelque 3 milliards d'années. Ce dogme est souvent présenté comme darwinien, encore que certains historiens de Darwin disent que celui-ci n'avait pas des idées aussi arrêtées sur les origines des espèces. C'est en s'appuyant sur les grandes quantités d'informations génétiques aujourd'hui recueillies par les bases de données génomiques que Woese eut l'idée de rechercher d'où pouvaient provenir les trois grandes familles identifiées aujourd'hui, archea, bactéries et cellules à noyau. Et surtout, pourquoi semblaient-elles être apparues simultanément ?

Le marché commun des gènes

Pour Woese, on ne peut pas comme le font traditionnellement les arbres de l'évolution, faire descendre les 3 ordres d'une branche unique supposée. Elles proviennent au contraire d'un univers peu organisé de proto-cellules, qui échangeaient constamment du matériel génétique entre elles, au sein d'un environnement commun dont les effets sélectifs s'appliquaient à toutes. Il s'agissait d'une espèce de marché commun des gènes, qualifié par Woese de transfert génétique horizontal (horizontal gene transfer) où les espèces n'existaient pas encore(2). Ce transfert permettait aux diverses sortes de cellules d'échanger les processus biochimiques et catalytiques inventés par les plus efficaces d'entre elles, de sorte que toute la communauté en profitait. Un tel mécanisme a permis à l'évolution de s'étendre rapidement à la Terre entière. De nouvelles solutions en matière de codage pouvaient être découvertes simultanément par des cellules différentes évoluant en parallèle et être ré-assemblées dans de nouvelles cellules par transfert horizontal de gènes.

Dans un article du NewScientist daté du 11 février 2006(3), Freeman Dyson (photo ci-dessous) reprend cette hypothèse et souligne qu'ainsi, pendant une durée non négligeable, l'évolution a procédé sur un mode non darwinien. Il ne veut pas dire que le mécanisme fondamental mis en évidence par Darwin, les mutations/sélections, ne se produisait pas. Il ne s'agissait pourtant pas du processus généralement qualifié de sélection darwinienne résultant de la compétition pour la survie entre espèces non interfécondes.

Mais pourquoi ou comment les espèces sont-elles alors apparues ? Freeman Dyson explique avec humour que le phénomène s'est produit un certain jour «catastrophique» où une cellule particulière a muté d'une façon si efficace qu'elle a pris un temps d'avance sur ses concurrentes et n'a donc plus voulu (en fait n'a plus été capable de) partager son invention avec ses concurrentes. Ce fut la première archéobactérie. Ensuite vinrent les premières bactéries puis les premières cellules eucaryotes, sans doute indépendamment les unes des autres. Il assimile le "marché" des processus protéomiques primitifs au marché des logiciels. Si celui-ci est ouvert, c'est-à-dire si les inventions ne sont pas brevetées, tout le monde en profite. Si les brevets existent, ceux qui inventent perçoivent une prime par rapport à leurs concurrents, autrement dit, ils évoluent dans le sens vertical. Mais ils n'évoluent plus dans le sens horizontal et l'ensemble de la communauté perd en adaptabilité et en efficacité productive. En tant que grands défenseurs des logiciels libres, nous apprécions particulièrement cette métaphore (qui montre d’ailleurs que ce concept de logiciel libre a plus de portée philosophique qu’on ne pense).

En effet, l'évolution darwinienne entre des espèces aux génomes fermés est nécessairement lente et surtout cloisonnée. Elle dépend de la survenue aléatoire de mutations qui sont elles-mêmes sélectionnées au sein de niches environnementales étroites. Certes sur des centaines de millions d'années, le processus aboutit à la variété et à l'adaptation fine que l'on sait et dont l'homme est un des produits. Mais en même temps se créent des fragilités. Les menaces actuelles pesant sur la biodiversité en sont l'illustration. Du fait de l'homme, des extinctions massives se sont produites et continueront à se produire. Malheureusement les espèces survivantes n'auront pas la possibilité de se réapprovisionner sur un marché libre des brevets génétiques. Elles seront livrées à elles-mêmes, c'est-à-dire que pratiquement elles n'auront pas le temps de muter pour produire des descendants mieux adaptés. Elles ne pourront donc pas réagir rapidement aux menaces que nous leur faisons subir. Mais, et c'est encore plus malheureux, elles seront les seules à en souffrir. Il semble bien au contraire que le marché commun des échanges génétiques continuera à fonctionner au profit des bactéries et des virus, héritiers selon Woese des proto-cellules initiales. Ces micro-organismes sont de ce fait et deviendront de plus en plus les pires ennemis des espèces évoluées.

Voici venir l'ère post-darwinienne

Freeman Dyson ne se borne pas à paraphraser Carl Woese. Il ajoute à la théorie de ce dernier des perspectives du plus grand intérêt. Selon lui, et nous le suivrons bien volontiers dans cette approche, on peut distinguer 3 époques dans l'évolution : l'époque pré-darwinienne du marché commun des gènes, que nous venons de décrire – l'époque darwinienne, où l'évolution prend une forme spectaculaire avec l'apparition et le développement des espèces – et une époque qui commencerait de nos jours et qu'il qualifie de post-darwinienne(4). Dans celle-ci, l'homme, jusqu'à principalement responsable des extinctions massives d'espèces, pourrait se révéler un nouvel et inattendu créateur de biodiversité à grande échelle.

C'est on le devine en pronostiquant, comme beaucoup de futurologues, l'explosion au XXIe siècle des biotechnologies, analogue à celle des infotechnologies au XXe siècle, qu'il s'appuie pour décrire cette ère post-darwinienne. Il estime que dans un avenir proche, chacun pourra disposer de kits permettant de réaliser en série l'analyse et la recombinaison de génomes, afin de faire apparaître et d'élever de nouvelles espèces vivantes hybrides ou chimères(5). Cette activité, que les grandes firmes de biogénétique voudraient se réserver par des brevets, se développera de telle sorte que l'on retrouvera, dans le monde entier, un marché commun des gènes et des génomes analogues à celui qui caractérisait la vie à ses débuts. Très vite, écrit-il, la Terre et pourquoi pas aussi les planètes proches (qui seraient ainsi "terraformées" grâce à l'importation d'organismes adaptés à leurs environnements) se trouveront couvertes de nouveaux systèmes vivants entre lesquels s'exercera une sélection féroce, mais qui produiront en contrepartie de nouveaux écosystèmes qui pourront être favorables à une relance de la vie en général, sous de nouvelles formes(6).

Bien sûr, on ne manquera pas de faire valoir les risques qui pourraient découler de cette nouvelle turbulence génétique, y compris pour l'unité de l'espèce humaine, si ce sont des enfants, des fous ou des criminels qui utilisent sans contrôle les nouveaux kits biogénétiques. Mais comme le dit Dyson, il conviendra de répondre à 5 importantes questions :
- 1. peut-on arrêter le mouvement ?
- 2. Faut-il l'arrêter ?
- 3 En cas de réponses négatives aux questions précédentes, quelles limites éthiques et pratiques faudrait-il lui fixer?
- 4. Comment ces limites devraient-elles définies et appliquées ?
- 5 Qui enfin devrait être chargé de ces fonctions régulatrices ?

Nous laisserons le lecteur réfléchir aux réponses à donner à ces questions, comme l'auteur le fait lui-même dans son article.

Bornons-nous à constater ici que de telles perspectives rejoignent d'une certaine façon celles évoquées par le livre de James Gardner. Les temps ou nous verrons apparaître des super-organismes et des super-intelligences, transcendant les espèces, y compris l'espèce humaine, viennent peut-être plus vite que les conservateurs de toutes sortes ne veulent l'admettre. C'est une très bonne nouvelle.

Notes
(1) Microbiology and Molecular Biology Reviews, June 2004, p. 173-186, Vol. 68, No. 2
Voici l'abstract de l'article:
A New Biology for a New Century
Carl R. Woese*
Department of Microbiology, University of Illinois, Urbana, Illinois 61801
Biology today is at a crossroads. The molecular paradigm, which so successfully guided the discipline throughout most of the 20th century, is no longer a reliable guide. Its vision of biology now realized, the molecular paradigm has run its course. Biology, therefore, has a choice to make, between the comfortable path of continuing to follow molecular biology's lead or the more invigorating one of seeking a new and inspiring vision of the living world, one that addresses the major problems in biology that 20th century biology, molecular biology, could not handle and, so, avoided. The former course, though highly productive, is certain to turn biology into an engineering discipline. The latter holds the promise of making biology an even more fundamental science, one that, along with physics, probes and defines the nature of reality. This is a choice between a biology that solely does society's bidding and a biology that is society's teacher.
(2) On sait que ce mécanisme d'échange de matériel génétique a été aujourd'hui détecté non seulement chez les bactéries mais entre génomes d'espèces évoluées. Les phénomènes d'acquisition de résistances en résultent.
(3) Voir http://www.newscientist.com/channel/life/mg18925381.300
(4) Ce terme de post-darwinien ne signifie pas, rappelons-le, que Dyson renierait Darwin. Il veut seulement réfuter les conceptions étroitement déterministes de l'évolution, découlant d'une vue de plus en plus dépassée de la biologie moléculaire.
(5) S'y ajouteront des kits de biologie synthétique et de mécanosynthèse entièrement artificielles, c'est-à-dire utilisant des matériaux d'origine physique, souvent des nanomatériaux.
(6) Le concept d'espèce perdra de plus en plus d'importance, y compris en ce qui concerne l'espèce humaine. Tout ceci nous rapprochera du transhumanisme déjà présenté dans cette revue. Les grincheux diront que seuls des scientifiques âgés, tels les deux professeurs cités ici, peuvent se complaire à de telles prédictions, car ils sont certains de ne pas les voir se réaliser de leur vivant. Mais nous espérons que des lecteurs plus jeunes partageront aussi notre intérêt pour un tel futur "post-darwinien". Ceci n’interdira pas, évidemment, la création de nouveaux Comités d’éthiques s’ajoutant à ceux qui existent déjà.

Pour en savoir plus
Sur Dyson : http://www.sns.ias.edu/~dyson/
Woese Home page : http://www.life.uiuc.edu/micro/faculty/faculty_woese.htm
Sur Woese et la découverte des archea, voir aussi Wikipedia : http://en.wikipedia.org/wiki/Carl_Woese
ainsi que Luxorion :
http://www.astrosurf.com/lombry/bioastro-evolsysvivants6.htm

© Automates Intelligents 2006