La physique moderne a connu une révolution dans les premières années du XXe siècle, avec Max Planck, Albert Einstein, puis Louis de Broglie, Werner Heisenberg et bien d’autres. Ce qui a été acquis par cette révolution, c’est que la matière n’est pas ce qu’avaient imaginé les anciens philosophes grecs : un ensemble de choses sans histoire, inengendrées, inusables, impérissables, échappant à la genèse et à la corruption, en somme la solidité même. Par les découvertes de la physique du XXe siècle, la matière se découvre être de même nature que l’énergie. Une conversion réciproque est possible entre la lumière et la matière. Sur ce point, relisez les admirables livres de Louis de Broglie. De plus, la physique découvrait qu’il existe une histoire, une genèse de la matière. Au cours du temps, au cours de la durée cosmique, la matière, c’est-à-dire les grains d’énergie, entrent dans des compositions de plus en plus complexes. La matière la plus ancienne dans l’histoire de l’Univers est aussi la plus simple. La matière la plus récente est la plus complexe, la plus composée. Les noyaux lourds sont des noyaux récents. La composition de la matière se termine, au plan physique, à une centaine d’espèces d’atomes. La composition va se continuer, mais sur un autre plan, moléculaire et biochimique.
Autour des années 1927-1928, une autre grande révolution éclate, en cosmologie cette fois. Nous y avons consacré quelques chroniques l’an dernier. Les astrophysiciens découvrent que l’Univers est un gaz de galaxies en expansion, c’est-à-dire un gaz dans lequel les molécules sont des galaxies, et ces galaxies se fuient les unes les autres à une vitesse proportionnelle à leur distance mutuelle. Imaginez des abeilles qui se fuient les unes les autres, qui se dispersent… Plus importante sans doute que cette découverte d’une expansion de l’Univers, est celle d’une genèse, d’une histoire de l’Univers : l’Univers est un système en régime de formation depuis quelque quinze ou vingt milliards d’années. L’Univers est un système en régime de composition.
Une autre science a bondi en avant vers le milieu du XXe siècle, c’est la science des molécules complexes qui entrent dans la constitution de tous les organismes vivants. On sait aujourd’hui que notre système solaire a quelque cinq milliards d’années, la Terre, notre triste planète — triste à cause de ses habitants —, un peu moins. Les premiers êtres vivants sont apparus sur la Terre il y a trois milliards d’années et même encore un peu plus. Il fallait attendre un peu, pour que la Terre soit prête physiquement à recevoir ses hôtes…
La biochimie est une science jeune qui étudie les molécules qui constituent ces êtres vivants. La composition de la matière ne s’est pas terminée avec la genèse d’une centaine de noyaux de plus en plus complexes. Elle s’est continuée, mais sur un autre registre ; la composition des atomes entre eux. Les atomes, entre eux, constituent des figures, des structures, des formes complexes : ce sont des molécules. Ces molécules, à leur tour, se composent entre elles pour constituer des symphonies de molécules géantes. Et ces molécules géantes, à leur tour entrent dans des compositions encore plus complexes. Ainsi l’Univers tout entier se présente-t-il à nos yeux aujourd’hui, en cette fin du XXe siècle, comme une composition continuée, de plus en plus compliquée, et nul ne sait jusqu’où ira cette composition.
Parmi les molécules qui entrent dans la constitution de tous les êtres vivants, l’écolier de l’école, communale sait qu’il faut distinguer les sucres, en langage plus savant : — les glucides ; — les acides gras et les lipides ; — les acides aminés, qui sont les molécules qui entrent dans la composition des protéines ; — les acides nucléiques ainsi appelés parce qu’ils se trouvent d’abord dans le noyau de la cellule. Il faut mentionner enfin des molécules qui ne furent découvertes que relativement tard et qui exercent une fonction capitale dans l’économie des êtres vivants : les vitamines.
Parmi les molécules géantes qui entrent dans la composition du vivant, nous distinguons celles qui contiennent un message, qui sont un message, et celles, comme les graisses ou les sucres, qui ne sont pas messagères. Elles sont cependant informées, bien entendu, car toutes les molécules de la nature sont de l’information. Il faut et il suffit d’ouvrir un bon traité de biochimie — nous en indiquerons deux tout à l’heure —, pour découvrir l’extraordinaire complexité de la structure de certains sucres et à partir de ce moment-là on prend avec respect entre ses mains ce brin d’herbe qui est capable de faire en silence ce que tous les laboratoires et tous nos savants avec toute leur intelligence ne sont pas capables de faire : la composition de ces sucres à partir d’eau, de gaz carbonique, en utilisant comme source d’énergie ces photons qui proviennent du Soleil, ces pilotons qui sont l’énergie dissipée par le Soleil qui transforme, depuis plus de cinq milliards d’années, son hydrogène en hélium. C’est parce que le Soleil s’use et vieillit que les plantes vertes, sur notre planète, peuvent effectuer la composition de ces molécules complexes qui vont servir à tous les autres êtres vivants, qui ne sont pas capables d’en faire la synthèse, avec laboratoires ou sans laboratoire.
Mais parmi les molécules fondamentales qui constituent les êtres vivants, il en existe deux catégories qui sont des messages qui contiennent de l’information. Dans le noyau de la cellule, principalement, mais non pas exclusivement, se trouvent ces molécules géantes qui sont comme deux fibres enroulées l’une autour de l’autre en double hélice, et qui contiennent toutes les instructions requises pour commander à la construction du vivant, depuis le plus simple jusqu’au plus complexe. Lorsqu’il s’agit d’un être relativement simple, un virus, une bactérie comme celles qui peuplent nos intestins (les colibacilles), le message génétique a une certaine taille, déjà fort respectable chez les bactéries. Lorsqu’il s’agit d’êtres plus complexes, comme par exemple les mammifères, le message génétique est une bibliothèque qui contient, si l’on peut dire, des millions de livres, dans un format que l’on ne peut pas dire microscopique puisqu’il se situe en dessous du niveau accessible à nos microscopes. C’est le niveau moléculaire.
Ces molécules géantes sur lesquelles sont inscrites toutes les informations requises pour commander à la construction du vivant, depuis le plus simple jusqu’au plus complexe, sont écrites dans une langue qui a été découverte il y a maintenant une vingtaine d’années. Tout le monde connaît le système Morse : c’est un système dans lequel on s’exprime et grâce auquel on peut communiquer des messages en utilisant des traits et des points, en somme deux types de signes. Les molécules géantes qui portent l’information génétique utilisent quatre molécules, l’Adénine, la Guanine, la Thymine et la Cytosine, — en abrégé : A, G, T, C —, plus une autre, dont nous reparlerons, et qui s’appelle l’Uracile, en abrégé : U.
Nous terminions notre dernière chronique en rappelant que les molécules géantes qui portent l’information génétique, c’est-à-dire l’information requise pour commander à la construction des êtres vivants, sont écrites avec quatre molécules fondamentales, l’Adénine, la Guanine, la Thymine, et la Cytosine. Ces quatre molécules, qui sont comme quatre lettres d’un alphabet, A, G, T, C, se lisent trois par trois, ou, si l’on préfère, arrangées en mots constitués de trois éléments, ou de trois racines. Ainsi on peut avoir AAG, GCC, CAG, etc. Il existe, — il est facile de le calculer —, soixante-quatre combinaisons possibles. Par conséquent, avec ce système constitué de quatre éléments qui se lisent trois par trois, il existe soixante-quatre mots possibles. Ces mots, dans le langage des savants, on les appelle des triplets ou des codons, mais peu nous importe ici.
Avec ce système linguistique, tous les êtres vivants de la nature sont écrits, depuis les micro-organismes monocellulaires, jusqu’à l’Homme.
Toutes les instructions sont écrites dans l’œuf fécondé avec cette langue, non seulement les instructions, ou les renseignements, requis pour composer un enfant vivant, mais aussi les instructions nécessaires pour que l’enfant se développe jusqu’à son âge adulte ; et puis ses aptitudes, son goût pour la musique par exemple, son génie mathématique, ou son agressivité excessive, sa mélancolie incurable…
Au commencement de l’histoire naturelle de la vie, il y a plus de trois milliards d’années, nous avons donc des messages relativement simples : ceux qui suffisaient pour construire l’être vivant le plus simple qui puisse se concevoir. Et puis, au cours de l’histoire naturelle ou évolution biologique, les messages augmentent en taille et en quantité d’information, puisqu’ils contiennent des plans de structure pour commander à la construction de systèmes biologiques qui n’existaient pas auparavant, par exemple le système hormonal, ou le système nerveux, ou l’œil.
Avec une langue quelconque, vous pouvez écrire des messages très simples, vous pouvez écrire à votre petite amie ou à votre maman, vous pouvez aussi, si vous en avez le génie, écrire le petit traité qui est à l’origine de la Théorie de la Relativité restreinte (1905) ou la thèse de doctorat de Louis de Broglie consacrée à la Mécanique ondulatoire (1923). Ainsi la Nature, si on peut l’appeler ainsi, a écrit les messages des micro-organismes puis des organismes complexes et enfin des organismes comme les nôtres, constitués de milliards de cellules différenciées qui travaillent de concert (tant que nous sommes sur la Terre) avec une seule et même langue, très simple : quatre molécules arrangées ou composées trois par trois.
Le fait que tous les êtres vivants soient écrits avec une seule et même langue constitue bien entendu un argument très puissant en faveur de la théorie de l’Évolution, théorie scientifique selon laquelle les divers groupes zoologiques se rattachent physiquement les uns aux autres, ou plus exactement comportent une parenté génétique, tout comme des langues telles que l’espagnol, l’italien, le portugais, le français, le roumain, comportent des parentés parce qu’elles procèdent d’une souche commune, qui est le latin.
Mais l’information génétique qui est inscrite physiquement dans ces molécules géantes dont nous venons de parler, cette information génétique reste, si l’on peut dire, dans la bibliothèque. Elle est l’origine de l’information pour l’organisme. Et cependant cette information est communiquée par l’intermédiaire d’autres molécules géantes qui sont, si l’on peut dire, recopiées sur les précédentes. En tout cas ces secondes molécules géantes reçoivent de la Bibliothèque fondamentale les renseignements, les informations, les instructions qui sont écrites dans la Bibliothèque ; et elles vont porter ces renseignements sur des appareils que l’on appelle des ribosomes. Nous allons en reparler tout à l’heure.
Ces molécules secondes, qui transportent l’information qu’elles reçoivent des premières, on les appelle messagères. Elles sont aussi écrites dans une langue constituée de quatre molécules qui se lisent trois par trois, mais dans ces molécules géantes messagères constituées de molécules moins complexes, l’une des quatre molécules que nous avons nommées précédemment, la Thymine (T) est remplacée par l’Uracile (U). Les messages qui parviennent sur ces appareils que sont les ribosomes s’énoncent donc, par exemple : AAU, ACU, GCU, UUU, AAA, etc. Il existe encore, comme précédemment, soixante-quatre combinaisons possibles. La langue des molécules messagères utilise donc quatre lettres, arrangées trois par trois, ce qui donne 64 mots ou termes. Que se passe-t-il sur ces appareils que sont les ribosomes ?
C’est là que sont formées ces molécules géantes que l’on appelle depuis longtemps les protéines.
Ces protéines sont constituées, formées, de molécules plus simples, que l’on connaît depuis longtemps aussi et qu’en langue française on appelait les acides aminés. Les Anglais et les Américains préfèrent dire : les aminoacides. Là encore, il faut regarder les figures d’un traité de biochimie pour réaliser la complexité d’une de ces molécules que sont ces acides aminés ou aminoacides.
Or, ce qu’il faut savoir — ô mieux aimée — c’est que toutes les protéines connues dans la nature sont écrites avec vingt acides aminés. Depuis les vivants les plus simples jusqu’à l’Homme, on constate que toutes les protéines sont constituées d’acides aminés, arrangés diversement les uns avec les autres, mais qu’il n’existe que vingt acides aminés qui interviennent dans ces compositions. Il existe d’autres acides aminés, à l’état libre, mais ils n’entrent pas dans ces compositions que sont les protéines.
Il existe quantités d’espèces différentes de protéines. Par exemple, le colibacille qui peuple nos intestins et qui s’appelle plus noblement, dans les Traités, Escherichia coli, mobilise à lui tout seul quelque trois mille espèces différentes de protéines. Dans un organisme humain, il y a environ cent mille espèces différentes de protéines. Chaque espèce vivante a ses protéines spécifiques, qui lui sont propres, et que les individus appartenant à une autre espèce ne supportent pas. Il existe donc dans la nature actuellement des millions d’espèces de protéines différentes. Toutes ces protéines sont écrites, sagement, avec vingt mots, c’est-à-dire avec vingt acides aminés, arrangés dans un certain ordre. Ou bien, si vous préférez une autre comparaison, avec vingt lettres. Les protéines sont écrites en utilisant un alphabet comportant vingt lettres, les vingt acides aminés utilisés.
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Tout enfant qui sort de l’école communale vous expliquera, au cas où vous l’auriez oublié, qu’il existe des protéines diverses pour des fonctions différentes. Par exemple, il existe des protéines que l’on appelle des enzymes, molécules qui exercent une fonction capitale dans les multiples réactions chimiques qui s’effectuent à l’intérieur de chaque cellule. Nous connaissons en ce moment à peu près deux mille enzymes différentes. Mais il existe aussi des protéines comme celle du blanc d’œuf, ou du lait, ou du grain de blé, des protéines de transport, comme l’hémoglobine, des protéines qui se contractent et qui constituent nos muscles. Les cils aussi sont faits de protéines. Les hormones sont des protéines. Et il en existe encore bien d’autres…
Eh bien, la molécule messagère qui parvient sur cet appareil dont nous avons parlé dans nos chroniques précédentes et qui s’appelle le ribosome, cette molécule messagère contient en elle- même les informations, qu’elle a reçues de la molécule-bibliothèque, et qui décident quel acide aminé va être associé ou composé avec tel autre acide aminé dans cette chaîne qui peut comporter des centaines d’acides aminés appartenant (ne l’oublie pas, ô mieux aimé !) à vingt types différents. C’est la molécule messagère qui parvient sur le ribosome qui compose, qui écrit, les protéines, en utilisant un alphabet constitué de vingt éléments, ou vingt lettres. Elle écrit la structure, la nature et donc la fonction de la protéine qui doit être composée. Elle écrit un message, s’il s’agit d’une hormone. Elle écrit un texte chimique, qui va avoir une fonction, inscrit dans ce texte.
Mais, ô mieux aimée, tu remarques aussitôt que la langue des molécules messagères est une langue écrite avec quatre termes, ou quatre lettres : A, G, C, U. Or la langue des protéines est écrite avec vingt lettres, les vingt acides aminés. Comment donc comprendre qu’un message, une instruction, une information écrits dans une langue constituée de quatre éléments puissent être communiqués et traduits dans une langue qui s’écrit avec vingt lettres ou éléments ? — C’est justement parce que (tu te souviens, ô mieux aimée ?) la langue des molécules géantes qui contiennent l’information et la langue des molécules géantes qui transmettent l’information, s’écrit avec quatre éléments, mais combinés trois par trois, ce qui donne soixante-quatre combinaisons possibles. Il existe donc dans cette langue des molécules qui portent l’information soixante-quatre mots ou termes pour commander à la composition des protéines qui sont écrites avec vingt lettres seulement, à savoir les vingt acides aminés.
– Cette fois-ci, c’est trop, me diras-tu.
– C’est vrai, c’est trop, mais, que veux-tu, la Nature n’a pas su faire mieux, et d’ailleurs fais un petit calcul, et tu verras qu’elle ne pouvait pas faire mieux, car si elle avait adopté un système linguistique dans lequel les quatre éléments des molécules qui portent l’information génétique avaient été utilisés deux par deux, alors elle aurait disposé de seize combinaisons possibles seulement. Seize mots seulement pour commander à la composition de centaines d’acides aminés appartenant à vingt types, cela ne suffit pas. La Nature a donc choisi d’utiliser son alphabet à quatre éléments en composant des mots constitués de trois éléments. Comme le remarquait déjà un vieux philosophe qui ne connaissait pas la biochimie, Dame Nature ne fait rien en vain. Et lorsqu’on lit les traités modernes de biochimie (nous allons en indiquer, patience…) on voit que nos modernes savants attirent constamment l’attention sur les économies que fait la Nature, en énergie par exemple. La Nature utilise toujours le système le plus simple, le plus économique, pour parvenir à ses fins.
Nous avons intitulé ces chroniques : les langues de la nature, puisqu’il en existe au moins deux, celle des molécules qui portent et transmettent l’information génétique initiale, et celle des protéines.
Ce qui est admirable c’est que, dans les vingt dernières années, les savants ont réussi à établir le lexique ou dictionnaire qui nous permet de voir quel mot de la langue des molécules géantes qui portent et transmettent l’information génétique, commande à la mise en place de quel acide aminé. Il existe une correspondance constante entre la langue des acides nucléiques et la langue des protéines. Et cette correspondance est universelle, comme d’ailleurs les deux langues en question, puisque tous les êtres de la nature sont écrits avec ces deux langues et que pour comprendre la correspondance qui existe entre l’une de ces langues et l’autre, le même dictionnaire est valable, pour lire la composition du papillon comme celle de la tulipe ou du petit pois. La nature a été composée par un seul compositeur qui a utilisé constamment des règles de composition et une technique uniques.
Tout, dans l’Univers et dans la nature, est composition, information : telle est l’une des grandes découvertes qui s’imposent à nous en cette fin du XXe siècle. Tout est intelligible, depuis le niveau atomique jusqu’au niveau moléculaire et biologique, c’est-à-dire que petit à petit nous découvrons et nous comprenons la raison d’être de ce qui est. Il n’y a pas de système biochimique en trop dans la nature, ni de système biochimique ou biologique dépourvu de raison d’être. L’Univers est un système dans lequel l’information augmente constamment, et elle croît même d’une manière accélérée au cours du temps : c’est l’autre grande découverte. Il faut distinguer soigneusement le problème de l’information et le problème de la substance. L’information, c’est le message, par exemple le message génétique qui est contenu dans l’ovule fécondé, message qui va commander à la construction de ce bébé qui surgira de sa mère dans environ neuf mois. Mais le message lui-même ne suffit pas à rendre compte de l’être vivant lui-même, qui va renouveler constamment tous les éléments physiques qu’il intègre, qui va croître et se développer, et qui est un psychisme, un psychisme d’abord replié sur lui-même, puis capable de réflexion et de connaissance. Mais cela, ô mieux aimée, c’est de la métaphysique, et je ne veux pas abuser, pour aujourd’hui, de ta patience.
Les problèmes philosophiques qui se posent sont évidents : comment comprendre l’apparition, il y a quelque trois milliards d’années, de ces premiers messages génétiques ? Comment comprendre l’apparition d’une langue, et même de deux langues dans lesquelles ou avec lesquelles tous les êtres vivants sont écrits ? Comment comprendre la croissance au cours du temps, à travers l’histoire naturelle, des messages qui contiennent des informations inouïes, inédites, commandant à la construction de systèmes biologiques nouveaux, qui n’existaient pas auparavant dans la nature ? C’est le problème de l’évolution biologique, car l’évolution biologique, comme nous l’avons déjà dit ici même, il y a très longtemps, n’est pas un principe d’explication. Elle est ce qu’il s’agit d’expliquer.
Comment comprendre que des messages génétiques commandent à la construction d’êtres qui sont des psychismes et qui seront des personnes, si leurs mères les laissent vivre ? Ce sont des problèmes philosophiques qui s’imposent à toute intelligence, aujourd’hui, en cette fin du XXe siècle, si toutefois elle a pris quelque connaissance des données les plus élémentaires fournies par les sciences expérimentales.
Et pour finir, ô mieux aimée, puisque tu as été sage et que tu m’as suivi jusqu’ici, voici deux livres pour t’initier à la biochimie, une des plus belles sciences d’aujourd’hui, l’une des plus riches du point de vue philosophique, puisque c’est la science de la langue ou des langues dans lesquelles, avec lesquelles, la nature est écrite.
D’abord, si tu es riche, et si tu es patiente et courageuse, l’un des grands livres modernes sur la question : Albert L. Lehninger, Biochimie (traduction française, éd. Flammarion). C’est en quelque sorte la bible de la biochimie d’aujourd’hui. Mais fais attention, dans ce domaine comme en physique, comme en astrophysique, les choses vont vite, les découvertes aussi.
Et puis, si tu n’es pas riche, et si tu débutes, un livre plus facile, très savant aussi, mais plus simple, moins écrasant, publié dans la merveilleuse collection « Méthodes » aux éditions Hermann : Jacques Kruh, Biochimie, 1.1, Biologie cellulaire et moléculaire ; — t. II, Métabolisme.
Il ne faut pas oublier le métabolisme, car non seulement les molécules qui constituent les être vivants ont une structure, mais elles ont aussi une fonction ; elles se font et elles se défont, elles travaillent, elles opèrent, et toutes ces opérations qui s’effectuent en nous en ce moment même sont dirigées par un chef d’orchestre invisible. La poésie est d’abord dans la nature. Et c’est même de la poésie lyrique. Le livre dont rêvait Mallarmé, il existe, c’est la Nature elle-même. C’est un livre inachevé.
La Voix du Nord, 5, 12 et 19 juin 1979.