Les premières théories scientifiques

Lorsqu’il propose le concept du moule intérieur, en 1749, le naturaliste Georges-Louis Leclerc de Buffon s’oppose clairement à cette doctrine. Sa théorie soutient en effet que l’organisation des êtres vivants repose sur l’assemblage d’éléments organiques indivisibles, dont « l’addition » assure la vie et la « division » provoque la mort. L’organisation des corps n’est donc plus ici reliée à la volonté divine mais fondée sur un rapport d’union et de désunion de leurs constituants. Reste toutefois à justifier la répétition de ces agencements d’une génération à l’autre. Pour cela, Buffon suggère l’existence d’un moule intérieur propre à chaque être vivant : un cadre physique destiné à expliquer la régularité des combinaisons au sein d’une même espèce. Une sorte de programme génétique avant l’heure.

C’est le naturaliste français Jean-Baptiste de Lamarck qui propose la première classification des invertébrés. Dans la leçon introductive de son cours au Muséum en 1801, qui sera publiée en 1809 dans sa Philosophie zoologique, il pose la première hypothèse transformiste raisonnée. Il admet que les espèces se modifient progressivement au cours du temps, à partir d’un état primitif très simple apparaissant par génération spontanée. Les organismes étaient alors engagés dans un processus d’accroissement de la complexité.

Si son interprétation n’eut pas beaucoup de succès, Lamarck est l’un des premiers a utiliser le terme de « biologie » pour désigner la science qui étudie les êtres vivants.

La volonté d’ordonner le vivant – ou phylogénie, remonte à l’Antiquité. Aristote regroupait déjà les animaux en fonction de leur mode de reproduction. Théophraste, son disciple, classait les plantes selon leur usage et les méthodes employées pour les cultiver.

C’est à Carl von Linné que l’on doit la première approche scientifique de la classification des espèces. Dans l’ouvrage Systema naturae, qu’il publie en 1735, le médecin et botaniste suédois établit des niveaux hiérarchiques entre les plantes et les animaux ainsi qu’une nomenclature binomiale des espèces toujours en usage. Bien qu’elle dépende de caractéristiques physiques, cette forme de classification se base toutefois sur l’interprétation de la Bible en considérant que chaque espèce a été créée sous sa forme actuelle.

Charles Darwin en 1880.
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Encore très répandue vers le milieu du XIX^e, cette croyance en la création divine du monde et la nature immuable de ses habitants ne va pas tarder à voler en éclats. De l‘origine des espèces, publiée en 1859 par Charles Darwin, porte un coup au créationnisme. Dans son célèbre ouvrage, le naturaliste britannique affirme, à l’appui d’un patient travail d’investigation, que toutes les espèces vivantes ont évolué au cours du temps à partir d’une ascendance commune par un processus de « sélection naturelle ». C’est le concept de descendance avec modification. Cette idée d’une origine naturelle de la vie, jusqu’alors inconcevable, pose les jalons de l’évolution biologique des espèces. Dans une lettre, écrite en 1871 à Joseph Hooker, son ami explorateur et botaniste britannique, soutien de la première heure de ses théories, Darwin pose cette hypothèse : « on dit souvent que toutes les conditions pour la première production d’un organisme vivant qui sont maintenant réunies, pourraient ne l’avoir jamais été. Mais si (et oh !, quel grand si) nous pouvions concevoir, dans quelque petite mare chaude, en présence de toutes sortes de sels d’ammoniac et d’acide phosphorique, de lumière, de chaleur, d’électricité, etc., qu’un composé de protéine fût chimiquement formé, prêt à subir des changements encore plus complexes, au jour d’aujourd’hui une telle matière serait instantanément dévorée ou absorbée, ce qui n’aurait pas été le cas avant l’apparition des créatures vivantes ». Darwin pose ainsi les germes de la biologie moderne et entraine la fin du vitalisme*.

* Le vitalisme est une doctrine philosophique selon laquelle la matière vivante est soumise aux lois physico-chimiques de la matière (inanimée), auxquelles s’ajoute un « principe vital » (ou force vitale) qui donne vie à cette matière. Un des défenseurs de cette théorie est le médecin Marie François-Xavier Bichat.

Première page de The Origins of Species, by means of Natural Selection, publié en 1859.
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Pour aller plus loin

Ces résultats tombent dans l’oubli, de leur parution en 1865 jusqu’en 1900. Cette année-là, Hugo de Vries, l’ « inventeur » du terme mutation, Carl Correns et Erik von Tschermak-Seysenneg retrouvent, simultanément et indépendamment, les lois de ségrégation des caractères mis en évidence par Mendel.

Le tournant des années 1950

En 1953, Stanley Miller, doctorant à l’Université de Chicago, va mettre à l’épreuve l’hypothèse d’Oparine et Haldane sur la base d’une idée de son directeur de thèse, le prix Nobel de chimie Harold Clayton Urey. Pendant sept jours, les deux scientifiques remplissent un ballon d’un mélange gazeux de méthane, d’ammoniac, d’hydrogène et de vapeur d’eau et soumettent ce mélange à l’action d’un arc électrique simulant les orages de la Terre primitive. Parmi les composés formés, Miller identifie l’acide cyanhydrique et le formaldéhyde, véritables passages obligés conduisant aux molécules biologiques. Il isole également plusieurs acides aminés, les éléments constitutifs des protéines, dont la glycine, le plus simple des acides aminés. S’ils ont tenté de démontrer que des composants essentiels pouvaient émerger à partir de réactions chimiques enclenchées par de l’énergie, les géochimistes ont établi par la suite que l’atmosphère terrestre primitive était essentiellement neutre. Elle était formée majoritairement de dioxyde de carbone (CO2), d’eau (H2O), et d’hydrogène sulfuré (H2S) d’origine volcanique ou micrométéoritique, avec des quantités mineures d’autres gaz tels que méthane (CH4), monoxyde de carbone (CO), et azote (N2). Lorsque l’on refait l’expérience de Miller en passant progressivement du méthane au dioxyde de carbone, la formation d’acides aminés devient de plus en plus difficile.

Si l’atmosphère primitive était réellement dominée par du dioxyde de carbone, elle ne pouvait pas être la source exclusive de la matière organique nécessaire à l’émergence de la vie terrestre et d’autres filières ont dû contribuer à la formation de molécules biologiques.

Expérience de Miller-Urey, 1953.
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