QUELQUES REPÈRES



De la formation de la Terre à celle de sa biosphère, des premières cellules à l'être humain, un faisceau d'événements imprévisibles...

Christian Magnan
Collège de France, Paris
Université de Montpellier II

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En ce début de millénaire, l'histoire de l'apparition de l'espèce humaine sur Terre baigne encore dans un épais mystère. Est-il possible cependant d'en tracer brièvement quelques-unes des étapes cruciales, telles que nous les imaginons de nos jours, pour souligner le caractère occasionnel et contingent de circontances qui se sont révélées déterminantes par la suite ?

Une fois la Terre constituée en planète une dernière collision titanesque avec un astéroïde géant lui arrache une partie de sa matière. Les débris en orbite autour de la Terre se recomposent pour former un astre compagnon : la Lune. Ce satellite jouera par la suite un rôle stabilisateur précieux en empêchant la Terre de basculer sur son axe, grâce à l'action fine de son champ de gravitation sur le mouvement de rotation de la toupie terrestre. Précieux car un tel basculement aurait pu entraîner en effet des modifications draconiennes des saisons et du climat capables de détruire toute amorce de vie. On sait en effet que l'existence des saisons vient de ce que la Terre pointe périodiquement l'hémisphère Nord puis l'hémisphère Sud vers le Soleil, en fonction de la direction de son axe de rotation. Mais si cet axe venait à être dirigé directement vers le Soleil, chaque hémisphère de la planète serait soumis à des étés torrides puis à des hivers de froid intense, tantôt illuminé et brûlé par la lumière solaire, tantôt plongé dans des nuits glaciales ininterrompues.

Voici d'ailleurs, entre parenthèses, une nouvelle illustration de l'ignorance de la science sur les conditions nécessaires et suffisantes à satisfaire en vue d'assurer la venue de la vie sur notre planète. Notre Vie est apparue sur Terre, certes, mais qui peut dire ce qui se serait passé si l'inclinaison de l'axe de rotation avait été plus forte de, disons, une dizaine de degrés ? Personne.

À la surface de la Terre se forme la zone privilégiée dans laquelle la vie allait naître. Cette zone comporte trois éléments indispensables : l'eau, le sol et l'atmosphère. Ces composantes sont loin d'être nées dans l'état où nous les connaissons aujourd'hui et ont au contraire suivi depuis leur origine une évolution considérable. L'être humain serait très certainement incapable, pour une raison ou une autre (toxicité de l'atmosphère, température, rayonnements nocifs, cataclysmes, etc.), de supporter les conditions qui prévalaient à l'origine.

Après la formation du globe terrestre on pense que l'atmosphère primitive s'est vraisemblablement volatilisée dans l'espace, en partie à cause de la force de l'activité solaire liée à la jeunesse de notre étoile primitive, en partie à cause de la température de la Terre, suffisante pour faire évaporer les gaz environnants. Selon des hypothèses à vérifier cette atmosphère se serait ensuite reconstituée sous une autre forme grâce aux poussières et gaz crachés brutalement par les éruptions volcanique ou émanant sporadiquement des profondeurs terrestres. Dans ce monde originel, on peut penser que rien n'est figé : on imagine volontiers une planète au comportement imprévisible, furieusement agitée et secouée de tremblements colossaux affectant l'ensemble du globe.

Quelques circonstances favorables vont jouer dans cet univers hostile et déchaîné.

D'abord la Terre a la chance d'être doté d'une masse suffisante lui permettant de retenir les particules gazeuses qui autrement se seraient enfuies dans l'espace. Cette perte irrémédiable d'atmosphère s'est produire sur Mercure, planète moins massive et, circonstance aggravante, plus proche du Soleil, donc plus chaude.

Ensuite la Terre a la bonne fortune de se trouver à une distance convenable du Soleil conduisant, étant donné le rayonnement solaire existant, à une température ni trop élevée ni trop basse permettant (miraculeusement) à la planète de se recouvrir d'eau sous forme liquide.

On ne sait pas avec certitude d'où provient l'eau qui remplit les océans. C'est dire les lacunes de notre savoir sur un point aussi capital (et vital !). Mais c'est dire surtout qu'il est honnêtement impossible de prétendre que l'eau liquide serait présente en abondance dans l'univers alors qu'on n'en connaît même pas l'origine sur Terre et qu'on n'a pas repéré le principe physique susceptible de déclencher au moment voulu son apparition (à supposer d'ailleurs que ce principe existe). Nous ignorons par exemple si nos deux planètes voisines, Mars et Vénus, ont jamais porté des océans. Bien que le relief martien montre des rigoles semblant indiquer que de l'eau a effectivement coulé sur la planète rouge, cette possibilité n'est pas confirmée.

En ces années 2000, l'une des hypothèses avancées comme la plus vraisemblable sur l'origine de l'eau terrestre, construite et défendue par Michel Maurette, chercheur français spécialiste de l'étude des météorites, est stupéfiante (voir Pour la Science). Les océans se seraient remplis grâce à un déluge de cailloux venu du ciel ! L'eau ne serait pas arrivée sous forme de gouttes, on peut s'en douter, mais aurait été transportée par des étoiles filantes qui se seraient déversées dans l'atmosphère à raison de plusieurs millions par heure pendant près d'une centaine de milliers d'années ! Que cette explication soit ou non la bonne ne m'importe pas tellement ici : la question sera réglée plus tard. Mais ce que je remarque, c'est son caractère tout à fait inattendu. On pourrait dire que le processus choisi par la nature n'a rien de naturel. À nos yeux. Autrement dit, les méthodes naturelles n'ont rien de « scientifique », une méthode scientifique étant vue généralement comme une méthode opératoire où chaque cause clairement identifiée engendre tel effet désiré. La production d'eau dans le cosmos et sur les planètes ne semble pas organisée de façon très rationnelle. Mais il faut reconnaître que « ça a marché », alors que la science n'a rien à proposer en échange.

Que l'eau apparaisse est déjà énigmatique, qu'elle subsiste soulève encore d'autres problèmes. Les scientifiques s'accordent à reconnaître que pour conserver l'eau sous forme liquide une planète doit avoir une température comprise dans une fourchette très serrée. Cette condition signifie à son tour que la distance de la planète à son étoile doit être comprise entre des limites étroites, car la température de la planète dépend de sa distance à l'astre qui lui fournit l'énergie.

À 150 millions de kilomères du Soleil la Terre se trouve juste au bon endroit. Un peu plus près, les océans se seraient mis à bouillir : c'est peut-être la catastrophe qu'a subie Vénus, planète devenue, contrairement à ce que laisserait rêver son nom prometteur de charmes, un enfer inhospitalier. Un peu plus loin, la chaleur n'aurait pas été suffisante pour faire évaporer le minimum d'eau nécessaire pour constituer une atmosphère : c'est peut-être le scénario qu'a vécu Mars, planète désertique, ressemblant à la Terre par sa taille, mais qui n'a pas eu la même chance sur la question de la distance au Soleil.

Bénéficiant de ces circonstances providentielles - et sans doute d'autres que nous n'avons pas encore repérées -, la Terre a dû se couvrir d'un vaste océan (laissant heureusement émerger des terres) et s'entourer d'une atmosphère contenant, outre de la vapeur d'eau, de l'ammoniac et des molécules carbonées simples telles que le méthane. Des scientifiques pensent qu'à ce stade les conditions étaient telles que des molécules plus complexes, intéressantes pour la vie à venir (telles qu'acides aminés et sucres), ont pu se former assez « naturellement », sans autres conditions draconiennes. La lumière ultraviolette du Soleil ou les décharges électriques dans l'atmosphère auraient pu fournir le coup de pouce nécessaire. Cependant bien que la science ait pu juger (il y a quelques dizaines d'années) cette opération réalisable, elle n'a pas pu confirmer ses hypothèses et se trouve encore incapable de préciser les détails de l'expérience et d'énumérer les véritables conditions propres à en assurer le succès. De nombreux doutes subsistent sur la composition de la véritable atmosphère primitive et le caractère quasi automatique de la formation des molécules complexes relève actuellement plus du voeu pieux que de la preuve irréfutable.

Le chimiste montpelliérain Auguste Commeyras sait par exemple fabriquer de façon industrielle la méthionine, acide aminé essentiel très recherché par les éleveurs comme supplément dans l'alimentation animale, mais souligne qu'il est impossible de synthétiser ce produit en phase purement aqueuse et prouve donc que sa synthèse sur Terre a nécessité l'alternance de périodes humides et sèches : c'est tout sauf simple et automatique ! Autrement dit, contrairement à ce que beaucoup voudraient faire croire, la seule présence d'eau liquide ne suffit sans doute pas pour produire la vie.

Puis1 vint la formation de macromolécules capables d'assurer une certaine duplication. À partir d'elles se fabriquèrent les premières cellules, qui, utilisant le même code génétique que celui que transmettent les cellules actuelles, marquent véritablement l'origine des systèmes vivants. Soulignons qu'en l'état de nos connaissances ce code vivant ne semble pas répondre à des règles de construction imposant la direction dans laquelle les constituants macromoléculaires avaient à s'assembler. Faut-il pour autant défendre l'idée que la structure de l'ADN, cette chaîne de composés organiques porteuse des caractères génétiques, est le fruit du hasard ? Cette hypothèse extrême semble difficile à soutenir tant est complexe l'agencement de cette macromolécule mais en vérité nous baignons dans le plus épais mystère. La science est incapable à ce stade ô combien crucial de la vie de voir un enchaînement de cause à effet, c'est-à-dire de déceler le mécanisme susceptible de produire l'ADN avec un minimum d'efficacité.

La suite de l'histoire, notamment en ce qui concernait l'évolution de l'atmosphère terrestre, était tout aussi imprévue. La composition de l'air se modifia profondément sous l'action des micro-organismes, qui vivaient à l'origine sans le secours de l'oxygène. À partir d'une certaine époque, il y a moins de quatre milliards d'années, apparut le mécanisme de photosynthèse, sans cause première évidente. Il permit d'utiliser l'énergie solaire pour synthétiser des molécules organiques à partir de gaz carbonique et d'eau. Une des caractéristiques de ce processus est de produire de l'oxygène, réutilisé par la vie elle-même, en bouclant ainsi un cycle de réactions chimiques.

L'apparition de la photosynthèse, bien qu'inattendue, semble en revanche être la raison majeure de la transformation radicale de l'atmosphère qui se produisit alors, conduisant à une composition proche de celle que nous connaissons aujourd'hui avec en gros 2/5 d'oxygène et 3/5 d'azote. De l'oxygène en trop grande quantité présenterait un danger pour la vie par sa capacité d'oxydation des éléments. Mais sa présence a entraîné la formation d'ozone dans la haute atmosphère, ce gaz constituant un écran protecteur contre les rayons ultraviolets solaires capables, eux, de détruire par leur énergie les molécules de toutes sortes.

On ne peut s'empêcher d'être frappé par le savant dosage de tous les éléments : trop par ici, pas assez par là, et l'édifice patiemment assemblé s'écroulait. Aucune marge de sécurité dans les manoeuvres : le moindre faux pas n'aurait pas pardonné.

Cette situation rend notre vision de la vie paradoxale et inconfortable car dans cet agencement si miraculeux notre esprit a furieusement envie de voir le résultat d'un progamme préétabli alors que dans un même temps nous ne constatons qu'une succession d'événements incontrôlés et imprévisibles. Autrement dit deux mouvements parallèles nous animent : objectivement nous découvrons à cette histoire un caractère imprévisible et subjectivement nous invoquons la présence d'un fil conducteur.

Mais devons-nous dans notre réflexion nous laisser guider par nos croyances et nos a priori ? Ou accepter que la science la guide ?

L'ensemble de l'atmosphère, de l'océan et de la vie forme maintenant un système dans lequel les divers éléments interagissent. La vie influence l'atmosphère comme l'atmosphère commande la forme de vie. Il serait donc faux de voir l'environnement dont nous bénéficions - mer, terre, air, lumière solaire - comme un « berceau » préparé à nous recevoir.

La biosphère s'est formée comme un tout indissociable.

Nous sommes complètement solidaires de notre environnement et, sans celui dont nous profitons, nous péririons à coup sûr. S'il existe désormais un équilibre subtil entre les divers composants de cette biosphère, il est fragile et provisoire. Un rien peut le perturber irrémédiablement. Or, outre les causes naturelles accidentelles, nous savons que l'Homme, par ses activités et par les produits qu'il rejette dans la nature, peut faire évoluer le milieu dans lequel il vit. Pas forcément dans le bon sens. Ainsi le fameux et indispensable bouclier protecteur d'ozone semble-t-il menacé.

Maintenant que la vie s'est établie, nous aurions peut-être tendance à la détacher de son contexte, en la jugeant par exemple capable de s'implanter ailleurs. C'est un rêve absurde. La vie n'est pas née indépendante, mais bien comme élément d'un ensemble. On ne peut pas y voir un processus autonome possible à isoler. Nous constatons plutôt les résultats d'un développement multiforme agissant à plusieurs niveaux et nous aurions bien du mal à évaluer le degré de nécessité des diverses circonstances interdépendantes constituant l'ensemble de l'histoire.

Des premières cellules vivantes aux premiers organismes végétaux et animaux, la science n'a aucun principe à avancer pour expliquer la tournure qu'ont prise les événements. Les formes de vie non aquatiques se sont sans doute développées à la lisière de la mer et de la terre ferme, la vie ayant conquis la terre à partir de l'océan. Si c'est le cas, on peut reconnaître une fois de plus l'intervention providentielle d'un élément essentiel : la coexistence d'eau liquide et de terre solide (que réclame le processus de Commeyras de fabrication de la méthionine). Mais cette présence simultanée n'est a priori garantie par aucune loi scientifique. Il se trouve (par hasard ?) qu'il en est ainsi sur notre Terre, mais ailleurs ?

Si l'origine ultime de la vie se trouve dans l'océan, on peut se demander si des circonstances d'apparence anodine n'ont pas joué un rôle décisif. On peut imaginer, rêver, autour de scènes naturelles que personne n'était là pour contempler. Qui nous dira un jour si la composition du sol, la température, la durée de l'ensoleillement, l'humidité du climat, mais aussi la découpe de la côte, l'alternance des marées (qui supppose l'existence de la Lune !), la présence de sable ou celle de rochers (peut-être même de tel rocher convenablement situé aux anfractuosités accueillantes), n'ont pas été à tel endroit précis et à tel moment favorable, chacun pour leur part, des éléments déterminants ?

Si la vie nous paraît grande et admirable sa naissance relève de petits détails sans importance ni signification apparentes.

Faut-il insister sur le caractère précaire de la longue marche qui allait suivre ? L'Homme était-il a priori assuré d'émerger de la patiente croissance et du développement des races animales et végétales ? N'avons-nous pas affaire de façon évidente à une évolution, ou plutôt à une histoire, susceptible de bifurquer à chaque instant selon les circonstances en risquant de se détourner à jamais du chemin menant à l'humain ?

Il est bon d'écouter ici les leçons de la paléontologie. Alors que les astrophysiciens sont trop prompts à voir une nécessité dans l'histoire invraisemblale qui a conduit à l'émergence de la vie, les spécialistes de l'évolution des êtres vivants sont heureusement là pour nous rappeler l'importance du rôle du hasard dans ce processus. Le célèbre chercheur et infatigable vulgarisateur Stephen Jay Gould a montré de façon fort convaincante qu'il n'est pas possible de mettre en évidence une finalité dans l'histoire du vivant, et donc de croire à l'existence d'une sorte de projet défini. Plutôt qu'une marche linéaire vers un but identifiable, ce sont bien des événements imprédictibles et aléatoires qui ont modifié le cours de l'évolution et engagé celle-ci dans des voies nouvelles en forçant à chaque accident les espèces à se réorganiser de façon sévère. Celles qui avaient réussi à subsister après une catastrophe ont eu à s'adapter vaille que vaille aux nouvelles circonstances en utilisant ce dont elles disposaient comme moyens, mais sans que ces moyens aient été en rien conçus en prévision des événements futurs et des situations qui s'imposèrent par la suite sans prévenir. La leçon qui se dégage est que ce sont essentiellement les extinctions de masse qui ont agi comme moteur de l'évolution. Et comme c'est le hasard de catastrophes naturelles qui a provoqué ces extinctions, cela revient à reconnaître à ce hasard le rôle de « chef d'orchestre » de l'évolution.

L'un des derniers changements de direction ayant conduit à l'apparition des premiers ancêtres de l'Homme s'est selon toute vraisemblance produite sous l'effet d'une modification climatique provoquée par un incident géologique. L'une des hypothèses, défendue par Yves Coppens, est qu'il y a environ huit millions d'années ont eu lieu des événements techtoniques ayant remodelé le continent africain. Tandis que les pluies, venues de l'Ouest, auraient continué à arroser la moitié occidentale du pays en permettant à la végétation, principalement forestière, de prospérer, la partie orientale, surélevèe par les mouvements du sol, aurait subi un climat plus sec qui aurait favorisé l'apparition d'une savane d'herbes et d'arbustes. Pour s'adapter à ces changements d'environnement, les espèces vivantes devaient trouver un nouvel équilibre. Les singes de la partie ouest, toujours protégés par la forêt, n'auraient pas souffert de la sélection naturelle. En revanche les singes de l'est, beaucoup plus exposés aux prédateurs dans cette contrée à la végétation plus rase, auraient eu tendance à disparaître en laissant la place à des mutants plus aptes à réagir aux dangers qui les menaçaient : les premiers préhumains.

Que la vérité puisse n'être que partielle et qu'il ne faille peut-être pas prendre l'histoire au pied de la lettre, peu importe à la limite pour mon propos. Ce qui compte, c'est l'esprit de la thèse avancée : l'homme aurait surgi du monde animal pour une raison fort contingente, la disparition des arbres, elle-même consécutive à un accident fortuit. Or il est difficile de voir dans cette bifurcation inopinée de l'évolution le résultat d'une histoire organisée de longue date.

Terminons en évoquant la fameuse disparition des dinosaures, l'un des grands chambardements ayant affecté les espèces vivantes de notre Terre primitive. Il y a un peu plus de 66 millions d'années ont disparu 75% des espèces de la planète, c'est-à-dire en plus des dinosaures presque tout le plancton, presque tous les habitants des fonds marins et une grande partie de la végétation. N'ont survécu que les petits mammifères terrestres, des plantes terrestres, quelques poissons et quelques coraux. Or, après avoir étudié le problème sous tous ses aspects, les spécialistes s'accordent depuis quelques années à voir dans la chute de la météorite géante (de l'ordre de la dizaine de kilomètres de diamètre) tombée au Mexique à cette époque la cause première de cette extinction de masse. L'impact n'est sans doute pas la raison immédiate du drame mais on peut penser que les tonnes de matériaux projetés dans l'atmosphère dans la collision ont bouleversé le climat et les conditions de vie à la surface de la Terre en faisant écran au Soleil et en créant une sorte d'hiver « nucléaire ». Certaines espèces n'ont pas pu s'adapter, comme les dinosaures privés de leur nourriture ou les habitants des mers tributaires au premier chef de la lumière du jour et des processus de photosynthèse.

Si les dinosaures n'avaient pas disparu, on peut craindre que ni les singes ni les hommes ne soient jamais advenus sur Terre. Mais que la météorite géante soit tombée à la bonne époque, avec la force convenable n'est-il pas l'effet du pur hasard ? Peut-on soutenir que la collision brutale de ce gigantesque caillou sidéral faisait partie d'un diabolique mécanisme planifié à l'avance sur quelques millions d'années ?

Parier sur la chute d'une météorite, à l'heure propice, était-ce bien raisonnable comme « plan » pour assurer la venue de l'espèce humaine ?

On parle parfois d'une « marche d'ivrogne » pour désigner en physique le trajet aléatoire que prend une particule soumise à des diffusions successives sur des obstacles rencontrés en chemin. Appréciée d'un point de vue scientifique et technique, la marche vers la vie qu'a suivie l'aventure terrestre apparaît plutôt comme celle d'un ivrogne que comme celle d'une personne déterminée à atteindre un but clairement défini.

À suivre


1   Le mot « Puis » n'indique pas une certitude dans le déroulement historique des événements. L'approche « gradualiste » n'est peut-être pas la seule logique envisageable...
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D'après un extrait du livre de Christian Magnan
Et Newton croqua la pomme...
Éditions Belfond/Sciences (1990)
Dernière modification : 22 décembre 2010


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