L’univers bactériel

Les nuages de gaz destinés à devenir la Terre contenaient, entre autres, de l’hydrogène, de l’hélium, du carbone, de l’azote, de l’oxygène, du fer, de l’uranium et du soufre. L’hydrogène, gaz trop léger pour être retenu par l’atmosphère terrestre, s’est mis à flotter dans l’espace, ou à s’allier à d’autres éléments pour produire les ingrédients nécessaires à la vie.

À l’origine, la planète était une boule de lave en fusion qui brûlait de la chaleur dégagée par la désintégration de l’uranium, du thorium et du potassium radioactifs contenus dans son noyau. L’eau surgissait des profondeurs en geysers de vapeur. Des torrents de pluies s’abattaient sur la Terre au fur et à mesure de son refroidissement. L’eau qui érodait les montagnes à mesure qu’elles se formaient entraînait les minéraux et les sels dans les océans et les lacs. Les premières traces de vie ont été découvertes à l’Archéen (entre -3,9 et -2,5 milliards d’années), dans de l’eau venant des profondeurs : la vie allait naître, se développer et s’étendre sur la planète sous forme de colonies de bactéries.

Les minuscules sacs d’ADN et d’ARN de l’époque archéenne menaient des activités prodigieuses : ils ne dormaient pas, ils grandissaient sans cesse et se reproduisaient. Leurs colonies et leurs fibres s’interconnectaient pour couvrir d’une pellicule la surface jusqu’alors stérile de la planète. Les bactéries ont commencé à se répandre, d’abord dans les eaux dont elles modifièrent la composition en produisant des gaz, puis elles ont envahi la surface des sédiments, où elles ont continué de vivre. Durant l’époque archéenne, des microbes ont ainsi modifié sans arrêt la composition chimique de l’atmosphère de sorte qu’elle ne fasse pas obstacle à la vie.

Comme les bactéries qui assurent la fermentation du vin ou de la bière, des bactéries fermentatrices fabriquent des substances : éthanol ou acide lactique, en rejetant des déchets qui contiennent encore de l’énergie, dont d’autres microbes se nourrissent. Ce métabolisme fermentatif subsiste dans l’organisme humain : lorsque l’on fait un effort physique important, nos cellules stoppent momentanément leur métabolisme habituel véhiculé par l’oxygène pour revenir à un mode de fonctionnement plus ancien basé sur la fermentation.

Prise au sens large, la sexualité se définit simplement comme une recombinaison de gènes provenant de plusieurs sources ; or l’homme éprouve des difficultés à séparer le concept de sexualité de son mode de reproduction.

Dans la nature, les bactéries se reproduisent de manière asexuée, se divisent, bourgeonnent. Elles savent aussi renfermer leur ADN dans une spore, capable de survivre à de longues périodes, qui germera quand le climat deviendra plus favorable. Une cellule bactérienne peut contenir trois cents fois moins de gènes permanents qu’une cellule à noyau typique (comme celles dont l’homme est constitué). Mais la faiblesse peut se transformer en force et cette imperfection génétique rend le monde des bactéries incroyablement plus flexibles en termes d’adaptation que le monde des cellules à noyaux.

Il y a environ 2 milliards d’années, la pollution par l’oxygène a déclenché une crise à l’échelle planétaire : les microbes photosynthétiques, dans leur appétit insatiable d’hydrogène, découvrirent un gisement presque inépuisable, l’eau, dont la consommation dégage un déchet toxique, l’oxygène. La vie, par ses besoins en composés d’hydrogène et de carbone, avait presque épuisé le gaz carbonique de l’atmosphère et l’hydrogène, plus léger, continuait à s’échapper dans l’espace. Jusqu’alors les liens solides qui unissent les atomes d’hydrogène et l’atome d’oxygène dans la molécule d’eau H2O n’avaient pu être brisés, jusqu’à ce qu’une bactérie « bleu-vert » résolve à jamais la crise de l’hydrogène.

Ces bactéries « bleu-vert » devinrent expertes pour capter la lumière du Soleil et briser la molécule d’eau. L’hydrogène était récupéré et mêlé au gaz carbonique de l’air pour fabriquer des aliments organiques (sucres). La toxicité de l’oxygène vient de ce qu’il réagit avec la matière organique. Il produit des radicaux libres qui démolissent les composés carbonés, hydrogénés, soufrés et azotés, constituants de base de la vie. En un mot, l’oxygène brûle, oxyde, transforme radicalement les minéraux présents dans le sol : l’oxygène associé à la lumière forme un mélange mortel.

Il y a 2,2 milliards d’années, un nouveau type de cellule, la cellule eucaryote est apparue. Son atout fondamental, le noyau, est une caractéristique secondaire importante : certaines parties de la cellule (les mitochondries) utilisent l’oxygène. La soudaineté de la transition entre les procaryotes (bactéries) et les eucaryotes (cellules avec noyau) ne peut pas s’expliquer par des modifications étalées dans le temps.

Certains eucaryotes contenaient des sacs de chlorophylle capables d’assurer la photosynthèse. Ces éléments photosynthétiques de la cellule appelés plastides coexistaient dans les cellules des algues ou du plancton avec les mitochondries qui utilisaient l’oxygène : il est très possible que les plastides et les mitochondries représentent des bactéries qui s’étaient fait piéger à l’intérieur d’autres bactéries.

En contraste total avec une bactérie, l’intérieur d’une cellule eucaryote grouille comme une ville. La plupart des mouvements prennent place le long d’un système de transport élaboré, constitué de microtubules, minuscules tubes de protéines. Des études approfondies ont été menées sur les ondulipodes, minuscules filaments souples, traditionnellement appelés « flagelles » ou « cils » : ces microtubules participent à la création des cellules nerveuses.

La régulation des gènes par le corps humain s’effectue de manière tranchée ; une cellule, une fois devenue par exemple une cellule musculaire, le reste pour toujours. La seule exception à cette règle se produit dans le cancer, il semble alors que les cellules régressent vers un état plus primitif de reproduction : certaines cellules cancéreuses, élevées sur des tissus de culture, développent même des ondulipodes.

Lynn Margulis fait ici le lien entre la nécessité du mouvement, de la perception aussi, qui permettent l’adaptation et la satisfaction des besoins vitaux, et l’apparition de la pensée chez les animaux supérieurs, chez l’être humain en particulier, qui est aussi utile à l’adaptation. Il est à noter que ces microtubules sont les structures suspectées par Roger Penrose d’être les conteneurs utiles à l’activité « conscience quantique », selon sa théorie. Sans doute s’est-il inspiré en cela de l’approche de l’autrice, en désignant les microtubules comme les bons candidats « conteneurs ».

Les créatures du microcosme sont loin d’être toutes unicellulaires : les champignons sont des levures multicellulaires. Chez les organismes unicellulaires, la tendance des cellules filles à se coller les unes aux autres a conduit à la formation d’amibes ou d’algues multicellulaires.

Les premières algues ancêtres des plantes étaient à peine plus que des chaînes de cellules pleines de chloroplastes. Elles habitaient les eaux peu profondes exposées au soleil et se sont multipliées pour devenir les premières plantes, apparentées aux mousses d’aujourd’hui. Elles sont ensuite devenues des plantes terrestres en emportant leur eau avec elles. Les biologistes canadiens Pyrozinski et Malloch pensent que les plantes sont nées de symbiose entre des algues et des champignons, car d’après ces savants, les plantes ressemblaient à des lichens à l’envers.

Il y a 400 millions d’années, le manque d’eau sur la terre ferme posait un défi vital. Le développement des graines a fourni une solution à ce problème. La fertilisation et le développement à l’intérieur des tissus humides des parents ont permis aux plantes à graines de survire en dépit de l’irrégularité des pluies. Il y a environ 225 millions d’années, les premières fougères à graines ont été supplantées par les conifères, plus robustes, puis par les plantes à fleurs, qui ont co-évolué avec les animaux depuis le commencement et ce n’est probablement pas une coïncidence si les premiers mammifères, pondeurs d’œufs au sang chaud et petits marsupiaux, datent presque exactement de la même période que les premières fleurs.

Lynn Margulis replace naturellement son hypothèse dans le cadre de l'histoire de la vie dont on suit le déroulement après l'acquisition du statut eucaryote, avec les étapes classiques de l'apparition de la sexualité (dont l'utilité n'est pas évidente pour l'auteur), la conquête des continents, l'arrivée de l'Homo sapiens (qualifié « d’homme égocentrique ») jusqu'au « supercosme » à venir. L’auteur insiste sur la place toute relative de l’être humain dans le processus de la vie et de l’évolution, en mentionnant que la disparition des dinosaures pourrait être le résultat de l’impact d’une énorme météorite, dont on a d’ailleurs retrouvé les traces, et qui, par ailleurs, aurait aussi pu déclencher un second cataclysme, volcanique celui-là, du côté opposé à cet impact : ceci relève de ce que l’on nomme l’impactisme.

L’hypothèse avancée par l’auteur n'est pas nouvelle : à la fin du siècle dernier, Schimper, entre autres, pour les chloroplastes, Portier en 1918 pour les mitochondries, avaient suggéré l'origine endosymbiotique de ces organismes.

Ouvrage recensé – Lynn Margulis et Dorion Sagan, L’univers bactériel, Paris, éditions Points, coll. « Sciences », 2002.