Le blog de cepheides

     Définir la part de l’inné et de l’acquis chez les êtres vivants : vaste programme aurait sûrement déclaré un personnage politique célèbre ! Il est vrai que le problème divise depuis toujours scientifiques, écrivains, philosophes, politiques, etc. et ce n’est certainement pas ici que l’on trouvera une réponse définitive… s’il en existe une. Ce qui ne doit pas nous empêcher de réfléchir sur la question et chercher à faire un point, même s’il ne peut être que partiel et provisoire…

     Pour cela, puisque ne se conçoit bien que ce qui s’énonce clairement, il nous faut d’abord définir ce que sont ces deux aspects, apparemment antagonistes mais en réalité complémentaires, de la plupart des formes de vie.

L’inné et l’acquis

        * l’inné : il s’agit d’un comportement qui se retrouve chez tous les individus d’une même espèce, comportement déterminé génétiquement et ne nécessitant pas d’apprentissage préalable. Jadis, on utilisait l’appellation de comportement instinctif qui veut dire la même chose.

         * l’acquis : à l’inverse, il s’agit là d’un comportement secondairement construit à partir d’informations, d’expériences et, d’une manière plus générale, d’un apprentissage. Ce comportement est emmagasiné dans la mémoire individuelle de l’individu et ne concerne que lui.

     Il paraît donc clair que le comportement d’un individu est un mélange de ces deux facteurs mais la question essentielle – qui fait toujours débat – reste : jusqu’à quel point ? Et quelles sont les parts respectives de l’un ou de l’autre…

Quelques exemples de comportements innés

     Observés depuis la nuit des temps mais singulièrement avec les débuts de l’éthologie (par Konrad Lorenz et Nikolaas Tinbergen dans les années 1930), les exemples de comportements innés sont légion : nous en sélectionnerons quelques uns pour illustrer ce propos.

          1. la parade nuptiale du canard colvert

     Pour séduire la femelle, le colvert use d’un ballet étrange pour qui n’en connait pas la signification : l’animal se jette hors de l’eau en sifflant, retombe en grognant puis se redresse en se raccourcissant avant de contempler sa future conquête ; il se met alors à nager autour d’elle, se dresse le plus qu’il le peut et lui présente les plumes de son arrière-tête avant de se baisser et de se redresser plusieurs fois tout en émettant d’étranges vocalises. Il est impératif que le canard mâle suive la procédure dans l’ordre précis, sans rien n’omettre, sinon la femelle ne lui attachera aucune importance…

     Tous les mâles intéressés par cette femelle suivront le même protocole, évidemment « instinctif ».

     Il existe des parades nuptiales, parfois fort compliquées, chez presque tous les animaux, depuis l’araignée jusqu’aux mammifères bien plus complexes comme le chien.

          2. la technique de construction des castors

     En dehors de l’Homme, le castor est probablement l’hydrographe animal le plus accompli. On sait que cet animal préfère de loin nager plutôt que se déplacer à terre : il va donc aménager des plans d’eau extrêmement élaborés, barrant des rivières par d’immenses digues (2 m de haut, plus de cent mètres de long pour les castors américains) qu’il construit à l’aide de matériaux divers trouvés sur place (branches, pierres, boue) en n’omettant jamais de consolider son ouvrage en aval par des branches servant d’arcs-boutants, elles-même calées par de grosses pierres. Un processus compliqué s’il en est. On sait aussi qu’il apprécie parfaitement le poids des pièces de bois qu’il utilise : après avoir abattu un arbuste, il le débite en tronçons d’autant plus courts qu’ils sont larges de façon à en conserver le poids…

          3. l’épinoche

     L’épinoche est un petit poisson particulièrement bien étudié par l’éthologue Tibergen, déjà cité. Habituellement terne et nageant en bancs serrés, les mâles de cette espèce changent de couleur à l’approche du printemps : leur ventre devient rouge tandis que leur dos se pare d’une jolie couleur bleu-argenté. Ainsi transformé le poisson se met en quête d’un territoire où il construira un nid avec divers ingrédients, principalement des algues. Dès lors, il défendra son territoire contre tous les intrus. Si l’un d’eux se présente, notre petit poisson se positionne tête en bas et fait mine de creuser. L’intrus est toujours là ? Il l’attaque sauvagement. C’est ainsi que Tibergen observa la scène suivante : il avait placé un aquarium contre une fenêtre et s’aperçut que, à la vision d’un camion postal rouge, le petit poisson entrait dans une rage absolue. Il comprit alors que c’était la couleur rouge (et non la forme ou l’éventuelle odeur) qui faisait réagir son petit pensionnaire. Il le démontra formellement en présentant au poisson des leurres : celui qui ressemblait parfaitement à un mâle épinoche mais sans coloration rouge était ignoré tandis que des leurres grossiers mais colorés en rouge entraînaient sa fureur…

          4. migration et hivernation

     A l’approche des frimas, certains animaux (notamment beaucoup d’oiseaux) migrent vers des cieux plus propices : ils retrouvent sans peine ces lieux plus cléments parfois très éloignés de leur villégiature d’été ; il s’agit à l’évidence d’un comportement génétiquement programmé et c’est le cas bien connu des hirondelles dont la sagesse populaire dit, lorsqu’elles reviennent,  « qu’une seule ne fait pas (encore) le printemps ».

     D’autres restent sur place, une migration leur étant impossible ou trop coûteuse en dépenses d’énergie. Ceux-là se préparent alors à l’hivernation qui consiste en un abaissement modéré de leur température corporelle (hypothermie) et d’une somnolence interrompue par de nombreux réveils (lorsqu’il existe une diminution très importante de la température interne de l’animal accompagnée d’une véritable léthargie, on parle alors d’hibernation).  Quel que soit le degré de léthargie, l’animal se prépare à l’épreuve du froid (sa fourrure ou son pelage s’étant épaissis à l’automne) en construisant un refuge souvent très élaboré tandis qu’il accumule des réserves de nourriture. C’est le cas bien connu de l’ours qui hiverne, n’interrompant pas tous ses mécanismes physiologiques (il peut donner naissance à des petits) tandis que la marmotte hiberne véritablement en ce sens qu’elle entre dans une profonde torpeur avec ralentissement de ses rythmes cardiaques et respiratoires et une température interne qui peut descendre jusqu’à 4°. Dans ce dernier cas, la marmotte a eu soin de construire son abri souterrain composé de pierres, de terre, de poils déglutis, etc., abri parfaitement clos – qu’on appelle hibernaculum – où plusieurs individus s’entassent bien serrés les uns contre les autres.

          5. la reconnaissance des oiseaux de proie

     Certaines espèces d’oiseaux reconnaissent immédiatement la silhouette d’un oiseau de proie planant dans le ciel SANS JAMAIS  l'avoir vu auparavant (K. Lorenz) : cette information ne peut donc être transmise que par l’hérédité. Elle peut d’ailleurs rester cachée toute la vie de l’animal si ce dernier n’est jamais mis en présence de son prédateur. On comprend alors toute la difficulté de savoir ce qui revient à l’acquis ou à l’inné !

          6. d’autres exemples…

     … il en existe presque autant que d’espèces animales. J’ai déjà eu l’occasion d’en rapporter quelques uns dans un sujet précédent (voir comportements animaux et évolution) comme, par exemple, celui de la guêpe fouisseuse observée par l’entomologiste Fabre. Ici, la guêpe revient vers son trou avec sa proie mais, avant d’y pénétrer, abandonne sa victime et entre dans sa cache pour s’assurer que nul intrus n’y a pénétré. On déplace le butin de la guêpe de quelques cm et celle-ci n’a aucun problème pour le retrouver ; toutefois, elle recommence son manège de vérification de son trou comme si c’était la première fois et répétera ce manège autant de fois qu’on aura déplacé sa proie…

     De tels comportements sont innés, génétiquement transmis au fil des générations. C’est peut-être ce qui avait fait dire à René Descartes que les animaux (en tout cas dits « inférieurs ») ne sont que des mécaniques (il évoquait des « animaux-machines ») : erreur évidente car de nombreuses adaptations comportementales sont possibles et c’est bien là toute l’importance de l’acquis.

L’acquis tempère l’inné

     Plus un animal sera doté d’un système nerveux central développé, plus ses possibilités d’adaptation seront élevées ou, dit autrement, plus ses moyens de compléter l’inné seront importants : on parle alors d’apprentissage et on en distingue plusieurs formes :

   * le premier et le plus courant (au sein de la nature « sauvage » bien sûr) est la formule essais-erreurs. Confronté à un problème inopiné, l’individu va répondre au hasard : il ne retiendra que la procédure lui ayant permis d’atteindre son but et, parfois, il lui faudra bien des essais… mais, une fois le résultat obtenu, il conservera à titre individuel le « bon » moyen.

     On peut en rapprocher ce qu’on appelle l’accoutumance lorsqu’une situation se répète régulièrement. C’est, par exemple, le cas des pigeons qui viennent en masse dans un jardin public lorsqu’ils ont « compris » qu’une personne leur distribue à heure fixe de la nourriture.

   * l’imitation est un autre moyen qui concerne plutôt les individus disposant d’un système nerveux complexe comme les mammifères. Mais, même pour des animaux moins « développés neurologiquement » on peut se poser la question. L’éthologue américain Donald Griffin rapporte ainsi que les mésanges anglaises commencèrent dans les années 1930 à percer les capsules de bouteilles de lait abandonnées sur les pas de portes des maisons pour en boire le contenu. Comme il est peu probable que ce comportement se soit répété par hasard des milliers de fois, on peut facilement imaginer que certaines d’entre elles ont appris à imiter leurs congénères…

     *  l’apprentissage par empreinte

     Il s’agit ici d’une capacité d’acquisition rapide par un jeune qui s’attache à un individu précis. On parle alors d’imprégnation. Konrad Lorenz a pu montrer cet intéressant phénomène grâce à ses oies : il avait, en effet, remarqué, que les poussins s’attachent au premier objet mobile qu’ils voient à leur naissance (leur mère en principe, mais également un chien ou une simple balle de couleur). Dès lors, il entreprit d’être pour certaines de ses oies le « premier objet » visible par elles dès la naissance. L’image de l’éthologue suivi à la trace par toute une théorie de ces volatiles est restée célèbre…

     * le conditionnement

     Il y a en pareil cas le plus souvent intervention humaine : le dauphin qui fait des tours pour avoir une récompense ou l’animal de cirque qui « obéit » au dresseur en effectuant des exercices compliqués pour (hélas !) éviter le fouet…

     * le raisonnement

Il est à l’évidence réservé à l’Homme et à certains primates supérieurs puisqu’il faut marquer un temps d’arrêt et réfléchir afin de trouver la solution au problème posé. Nous y reviendrons ultérieurement.

L’acquis et l’inné s’interpénètrent… plus ou moins

     Konrad Lorenz fut accusé de faire une distinction trop franche entre inné et acquis : il faut dire qu’alors on ne comprenait guère de quelle façon un comportement pouvait être uniquement déterminé par des gènes. Il s’agissait là d’un mauvais procès car Lorenz était loin d’être aussi caricatural. Il s’en expliqua d’ailleurs longuement dans un livre paru en 1965 « essai sur le comportement animal et humain » (aux éditions du Seuil pour la version française) : il était persuadé qu’il existe à la fois des facteurs génétiques et environnementaux et qu’ils sont parfaitement intriqués. Pour cet éthologue, le comportement est adaptatif en ce sens que, face à un problème, l’animal « sait » ce qu’il convient de faire. Ce qu’il importe donc de connaître, c’est d’où vient l’information et là, d’après lui, il n’y a que deux possibilités : a. une acquisition au cours de la phylogénèse (on l’a déjà évoqué : il s’agit du développement des espèces), donc d’ordre génétique et régi par la sélection naturelle ou b. de l’ontogénèse (le développement de l’individu y compris dans l’œuf) donc apprise, notamment par l’apprentissage. Il ne voyait pas d’autre source d’information pour l’animal et on ne saurait lui donner tort.

     Reste qu’il est bien difficile d’apprécier la part de l’un et de l’autre chez un individu donné et c’est là toute la profondeur (et l’intensité) du débat entre inné et acquis car il est malaisé pour chacun d’entre nous de ne pas privilégier l’un ou l’autre… selon nos préférences philosophiques.

     Reposons-nous la question : peut-on appréhender les parts respectives de l’inné et de l’acquis chez un individu donné ? Il paraît impossible de répondre positivement tant il existe encore de zones d’ombre… Car, au fond, que sait-on vraiment d’un individu, d’une espèce ? Comment faire la part de l’apprentissage et du génétiquement transmis sinon à étudier en permanence les représentants d’une espèce animale bien définie durant toute leur existence et, bien sûr, en milieu dit « naturel » ? L’éthologie essaie de tenir ce pari presque impossible mais nous sommes encore loin du compte…

     On peut toutefois avancer quelques idées dont la première est qu’il semble que la part de l’acquis augmente (ou est susceptible d’augmenter) au fur et à mesure du développement cérébral de l’individu étudié. Il est certain qu’un apprentissage reste peu probable chez des êtres vivants élémentaires comme une paramécie ou un ver de terre (et encore ! Certaines études nous font douter d’une telle affirmation). En revanche, pour un système nerveux central plus complexe, la possibilité d’acquisitions comportementales nouvelles est certaine. Jusqu’à quel point ? Mystère. Du moins pour le moment…

     Comme le lecteur l’aura remarqué, nous n’avons pas encore évoqué le cas de l’Homme, notre cas. C’est que le cerveau humain est infiniment plus complexe que celui de la plupart des espèces animales que nous venons de citer. Plus complexe, certes, mais l’inné, chez nous, est également totalement présent. Dans quelle proportion ? Dans un prochain sujet, nous essaierons d’y voir un peu plus clair sur cette question… polémique s’il en est ! (voir le sujet : l'inné et l'acquis chez l'Homme)

Images

1.  la parade du dindon (sources : ca-photostyle.e-monsite.com)

2. canard colvert (sources : alpesoiseaux.free.fr)

3. barrage édifié par des castors (sources :/www.loup-ours-berger.org)

4. épinoche (sources : www.pescofi.com)

5. oiseau de proie (sources : fr.mongabay.com/travel/malaysia/)

6. mésange (sources :duboisyves.free.fr/)

7. Konrad Lorenz et ses oies (sources : lecerveau.mcgill.ca/)

 Mots-clés : apprentissage - Konrad Lorenz - Nikolaas tibergen - parade nuptiale - canard col-vert - castor - épinoche - hivernation - hibernation - Jean-Henri Fabre - René Descartes - Donald Griffin - mésanges anglaises - imprégnation en éthologie - phylogénèse - ontogénèse

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7. l'inné et l'acquis chez l'Homme

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 Mise à jour : 5 juin 2026

     Donner des noms aux objets qui nous entourent remonte très certainement à loin dans le passé. Nos ancêtres préhistoriques, dès qu’ils eurent une conscience suffisante, cherchèrent probablement à se repérer dans leur espace d’où l’élaboration d’une sorte de cartographie rudimentaire. Le ciel qui leur paraissait bien plus proche qu’il ne l’est en réalité était certainement vécu par eux comme un toit, un dôme lumineux où, régulièrement selon les jours et les saisons, réapparaissaient des points brillants qu’il leur fallut bien dénommer. Plus tard, au commencement de notre actuelle humanité, des hommes cherchèrent à identifier plus précisément ces astres qui pouvaient leur servir de repère, la nuit en l’absence du Soleil. Contrairement à ce que croient bien des gens, ce ne sont pas les marins qui imaginèrent les premiers des tracés célestes, les constellations, afin de se déplacer plus aisément, mais les caravaniers qui s’enfonçaient dans les déserts…

Une histoire ancienne

     Les étoiles les plus brillantes possèdent de nombreux noms différents, témoignant ainsi des civilisations et cultures diverses s’étant intéressé à elles (par exemple, Véga, quatrième étoile de notre ciel par sa luminosité, possède plus de 40 noms !). Trop d’appellations assurément : c’est la raison pour laquelle, au commencement de la période moderne, on décida, comme on le verra ensuite, d’unifier cet embrouillamini. Avant, en effet, les peuples de la préhistoire qui observaient ces cieux de nuit immuables et pourtant changeants avaient très tôt attribué des symboles magiques à ces bijoux brillants qu’ils croyaient divins.

     Les étoiles les plus éclatantes ont des noms issus des langues antiques : celui, par exemple, de Sirius (la plus brillante du ciel) est d’origine grecque signifiant « celle qui dessèche » mais l’astre est en réalité un système double associant deux étoiles blanches (dont une naine) qui doit sa luminosité intense à sa proximité du système solaire. Celle qui dessèche ? C’est parce qu’il s’agit d’une traduction d’une expression égyptienne où l'on considérait Sirius comme annonciatrice de la saison chaude : en effet, l’étoile apparait juste avant le Soleil, au solstice d’été dans l’hémisphère nord. La saison chaude est, on le sait, un temps de fortes chaleurs appelée « canicule » d’où, également, le nom latin de Sirius, « canicula », la petite chienne, chez les Romains.

     D’autres noms proviennent directement du latin comme, par exemple, Régulus (le roitelet), l’Etoile Polaire (Polaris) ou la géante rouge Arcturus (« le gardien des ours » puisque proche de la Grande Ourse et de la Petite Ourse).

     Toutefois, c’est au moyen-âge que les astronomes arabes s’efforcèrent d’unifier quelque peu le grand désordre de ces noms. Ceux-ci s’inspirèrent de l’Almageste de Ptolémée, ouvrage du IIème siècle rassemblant l’ensemble des connaissances astronomiques de l’antiquité (notamment la compilation de 1022 étoiles), qu’ils traduisirent dès le IXème siècle : on comprend donc pourquoi la grande majorité des noms d’étoiles sont d’origine arabe. Citons, à titre d’exemple, Deneb (Al Dhanab, la queue), Bételgeuse (ibt al-ghül, l’épaule du géant) ou encore la géante rouge Aldébaran (al-dabarän, la suivante, car elle « suit » le groupe des Pléiades, amas ouvert d’étoiles observé depuis la plus haute antiquité).

     L’Europe occidentale eut connaissance des ces textes au XIIème siècle par des traductions espagnoles et surtout au XVème siècle par une version grecque en provenance de Byzance. Dès lors, une confusion intense s’installa : des étoiles eurent plusieurs noms sans qu’on en comprenne l’origine tandis que d’autres furent affublées de noms grecs qui concernaient d’autres étoiles. On arriva même à avoir des noms identiques pour des astres de constellations différentes. Une remise à plat du système devenait indispensable : elle eut lieu au début du XVIIème siècle.

L’époque moderne

     C’est un magistrat allemand féru d’astronomie, Johannes BAYER (1572-1625), qui s’attela le premier à cette tâche en réalisant un atlas concernant l’ensemble de la sphère céleste (51 cartes sidérales correspondant aux 48 constellations connues de Ptolémée plus une pour le ciel du sud inconnu de l’astronome grec et deux planisphères, aboutissant à un total de 1705 étoiles). C’était un travail considérable construit à partir des observations du plus grand astronome de l’époque, le Danois Tycho Brahe, et qui fut publié à Augsbourg en 1603 sous le nom d’Uranometria.

      Plus encore, Bayer proposa une classification, encore employée de nos jours, qui désignait les étoiles selon une méthode simple : l’utilisation de lettres grecques pour les étoiles selon leur ordre de brillance au sein d’une même constellation, suivie du nom latin de la constellation concernée. Ainsi Sirius (qui conserve toujours son nom usuel pour le profane) devint alpha canis major (étoile principale de la constellation du Grand Chien) tandis que, par exemple, Aldébaran devint alpha Tauri (la plus brillante du Taureau) et Rigel, béta Orionis (la deuxième de la constellation d’Orion, derrière Bételgeuse).

     En 1862, l’astronome allemand Friedrich Wilhelm August ARGELANDER (1799 – 1875) proposa un catalogue comprenant toutes les étoiles présentes dans l’hémisphère nord jusqu’à la magnitude 9,5 ce qui concerne 459 000 étoiles. Le catalogue argentin de Cordoba complétera ce travail avec près de 580 000 étoiles de l’hémisphère sud.

      Durant ces premières tentatives de classement et de dénomination des étoiles, on aura pu constater le recours fréquent fait au système des constellations, doctrine issue de l’antiquité, mais un tel concept a-t-il encore une véritable signification de nos jours ?

Etoiles et constellations

     Comme j’ai eu l’occasion de l’aborder dans un sujet précédent (voir astronomie et astrologie), une constellation n’est qu’une vue de l’esprit sans aucune justification scientifique (n’en déplaise aux astrologues). De quoi s’agit-il en effet ? Pour se repérer plus facilement, les Anciens avaient recours à des constructions imaginaires (d’animaux, d’objets, etc.) qui reliaient entre elles des étoiles qui n’ont rien à voir les unes avec les autres. Le seul critère retenu était celui de la luminosité apparente des astres : une étoile proche parait ainsi bien plus brillante qu’une autre peut-être beaucoup plus grosse mais plus lointaine. Du fait, ces figures ne sont en réalité visibles que de la Terre : un observateur placé sur une planète située à quelques dizaines d’années-lumière de notre Soleil verrait des constructions bien différentes… Par ailleurs, selon les civilisations (Egyptienne, Babylonienne, Chinoise, etc.), les constellations varient en noms et en représentations théoriques… Ces constellations furent regroupées une fois pour toutes en 1930 dans le Catalogue Officiel des Constellations, précisant les limites exactes des 88 d’entre elles officiellement reconnues. Il s’agit, toutefois, d’une initiative plus historique que scientifique car si on a gardé ce système, c’est uniquement pour la commodité des seuls Terriens sur leur planète : les scientifiques ont depuis longtemps renoncé à s’en servir.

Atlas et cartes stellaires

     Nommer les étoiles, c’est bien mais il faut également les situer les unes par rapport aux autres d’où la réalisation indispensable de cartes stellaires. Précisons la signification exacte de certains termes :

     * on appelle cartes célestes la représentation graphique des étoiles dans le ciel. Elles existent sous différentes formes :

. des cartes murales présentées à plat, pliées ou roulées, de plus ou moins grand format. Sont le plus souvent représentées les étoiles visibles à l’œil nu, soit environ 6 000 astres ;

. des cartes mobiles sous la forme d’un disque coulissant dans une chemise cartonnée à découpe : on règle la découpe en fonction de l’heure et du lieu de façon à représenter la portion de ciel visible au moment choisi ;

     * les atlas dessinent le ciel graphiquement (ou en photos) à grande échelle mais, à la différence des cartes, ils comprennent plusieurs planches. La magnitude et le nom d’étoiles y figurent mais aussi parfois, des nébuleuses, des amas stellaires voire certaines galaxies ;

     * les catalogues, enfin, sont des livres dans lesquels chaque étoile est décrite avec le plus de précision possible. Ces catalogues peuvent être spécialisés ne comprenant, par exemple, que les nébuleuses planétaires, les amas stellaires ou les systèmes binaires d’étoiles.

     Pour les lecteurs intéressés, citons certains des ouvrages les plus connus : le Henri Draper catalog, le catalogue Messier, le New General Catalog, le Aitken Double Star (pour les étoiles doubles), mais il en existe bien d’autres. Chaque fois qu’on désignera un objet céleste à partir d’une de ces bases de données, on n’oubliera pas de mentionner l’abréviation de la source : par exemple, M31 pour la galaxie d’Andromède (M pour Messier) ou NGC 292 pour le Petit Nuage de Magellan, une petite galaxie satellite de la nôtre (NGC faisant évidemment référence au New General Catalog).

     Je précisais que la classification de Bayer est toujours en vigueur, en tout cas pour les étoiles jusqu’à la magnitude 7. Toutefois, les télescopes modernes ont repéré bien plus d’étoiles, des millions sans doute, et, du coup, leur nombre est trop important pour les lettres de l’alphabet grec : on a alors recours à d’autres numéros d’ordre sans se préoccuper du découpage arbitraire des constellations.

Classement des étoiles

     Lorsqu’on lève les yeux vers le ciel par une belle nuit sans lune et sans nuages (mais également sans les lumières parasites artificielles des hommes), on ne peut qu’être frappé par la beauté du spectacle présenté par ces mondes lointains à jamais inaccessibles ; on reste même parfois ébloui par tous ces points lumineux et scintillants : ne dit-on pas de certaines nuits qu’elles sont « cloutées d’or » ? Pourtant, ce que l’œil de l’homme - même le plus aguerri – aperçoit alors n’est qu’une partie infinitésimale d’un ensemble si vaste que l’esprit peine à se le représenter…

      Mais l’être humain est ainsi fait que, même si cela lui semble difficile, il lui faut inventorier, classer, nommer. Nommer les étoiles, c’est assurément un moyen de repérer, d’identifier et donc de connaître mais, pour distinguer ces étoiles les unes des autres, on peut procéder autrement. Dans de précédents sujets (voir les sujets la couleur des étoiles et mort d'une étoile), j’avais décrit d’autres méthodes pour identifier les différentes étoiles qui peuplent notre Univers. Loin de la systématique purement descriptive que nous venons de survoler, il est en effet possible de caractériser les étoiles par leurs couleurs ou leurs interactions, voire leur évolution ou encore leurs caractéristiques physiques : n’hésitez pas à cliquer sur les liens situés quelques lignes plus haut afin d’explorer certaines de ces autres pistes.

Images

  1. la constellation d'Orion (sources : http://www.toujourspret.com)

  2. Sirius en Egypte au solstice d'été, vue d'artiste (sources : http://www.40daydetox.com/)

3. l'Almageste traduite en arabe (source : http://www.astrosurf.com/)

4. constellation du Lion dans l'Uranometria de Bayer (sources : http://www.flickr.com/photos/uofglibrary)

5. constellation du Scorpion (sources : http://www.clipartpal.com/)

6. exemple de carte céleste mobile (sources : http://fr.wikipedia.org)

  (Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés : Vega - Sirius - Ptolémée - Almageste - Johannes Bayer - Friedrich Argelander - catalogue de Cordoba - catalogue Messier - New General catalog

(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

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2. céphéides

3. mort d'une étoile

4. étoiles doubles et systèmes multiples

5. la couleur des étoiles

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     Ce blog a quatre ans. C’est certainement peu comparé à une vie humaine – un enfant de quatre ans s’apprête seulement à découvrir le monde – mais c’est finalement beaucoup pour un blog. Ici, quatre ans, c’est sans doute la maturité.

     Durant cette période, 89 sujets ont été abordés (76 en réalité si l’on enlève quelques articles de classification) s’accompagnant de 668 commentaires, certains d’entre eux de quelques mots seulement, d’autres affichant de longs développements sur des points précis.

     La fréquentation du site a été honorable : environ quatre mille visites par mois bien que le référencement du blog ne soit pas des plus performants, des efforts certains restant à faire en ce domaine.

     Quatre ans, c’est également un moment privilégié pour revenir sur ce qui structure l’ensemble de ces textes. On l’aura vite compris : bien que faisant appel à différentes disciplines scientifiques, l’essentiel de ce contenu de vulgarisation tourne autour d’un axe commun, la matière vivante. Autrement dit, la Vie.

     Puisque, à présent, de nombreux aspects de ce passionnant sujet ont été abordés (et régulièrement mis à jour), cherchons à en dégager l’essentiel grâce à des questions thématiques (déjà implicitement posées), même si de nombreuses réponses sont encore partielles. On trouvera sept questions  principales (ou chapitres) regroupant les titres des articles concernés avec, bien sûr, un renvoi direct par simples clics sur les pages correspondantes.

Première question : qu’est-ce que la matière ?

1. théorie de la relativité générale

2. mécanique quantique

3. la théorie des cordes ou l’Univers repensé

4. les constituants de la matière

5. matière noire et énergie sombre

Deuxième question : que sait-on de notre Univers ?

          a. l’Univers lointain

1. Big bang et origine de l’Univers

2. fonds diffus cosmologique

3. juste après le Big bang

4. distances et durées des âges géologiques

5. les premières galaxies

6. céphéides

7. les galaxies

8. pulsars et quasars

9. trous noirs

10. la couleur des étoiles

11. mort d’une étoile

12. novas et supernovas

13. étoiles doubles et systèmes multiples

14. amas globulaires et trainards bleus

15. planètes extrasolaires

16. Edwin Hubble, le découvreur

          b. l’Univers proche

17. astronomie et astrologie

18. place du Soleil dans la Galaxie

19. origine du système solaire

20. la mort du système solaire

21. la Terre, centre du monde

22. météorites et autres bolides

23. l’énigme des taches solaires

24. les canaux martiens, histoire d’une illusion collective

Troisième question : dans quel contexte et comment la Vie s’est-elle développée ?

1. l’origine de la Vie sur Terre

2. pour une définition de la Vie

3. le hasard au centre de la Vie

4. la mort est-elle indispensable ?

5. la querelle sur l’âge de la Terre

6. la dérive des continents ou tectonique des plaques

7. indifférence de la Nature

8. les extinctions de masse

9. l’empire des dinosaures

10. la disparition des dinosaures

11. placentaires et marsupiaux, successeurs des dinosaures

Quatrième question : Quels sont les mécanismes pouvant expliquer l’évolution de la Vie sur Terre ?

1. les mécanismes de l’Evolution

2. le schiste de Burgess

3. l’Evolution est-elle irréversible ?

4. reproduction sexuée et sélection naturelle

5. comportements animaux et Evolution

6. l’œil, organe-phare de l’Evolution

7. la notion d’espèce

8. le rythme de l’évolution des espèces

9. insectes sociaux et comportements altruistes

10. le mimétisme, une stratégie d’adaptation

11. domestication et Evolution

12. évolution de l’Evolution

13. évolution et créationnisme

14. intelligent design

15. réponses aux créationnistes

Cinquième question : quelle est la place de l’Homme dans l’organisation de la Vie ?

1. le propre de l’Homme

2. la bipédie, condition de l’intelligence ?

3. le dernier ancêtre commun

4. East Side Story, la trop belle histoire

5. Neandertal et Sapiens, une quête de la spiritualité

6. les humains du paléolithique

7. la machination de Piltdown

8. l’âme

Sixième question : comment la Vie se maintient-elle ?

1. l’agression

2. la notion de mort chez les animaux

3. cellules-souches

4. les mécanismes du cancer

5. les grandes pandémies

6. médecines parallèles et dérives sectaires

7. grippe A (H1N1), inquiétudes et réalités

8. le vaccin de la grippe A (H1N1)

9. retour sur la grippe A

10. l’homéopathie

Septième question : peut-on prévoir l’avenir de la Vie, sur Terre ou ailleurs dans l’Univers ?

1. la paléontologie du futur

2. vie extraterrestre (1)

3. vie extraterrestre (2)

4. SETI, une quête des extraterrestres

     Puisque le blog se construit au fil des mois, je veux croire que de nouveaux articles viendront compléter ce catalogue de la Vie : c’est, en tout cas, le souhait que je formule à l’aube de cette cinquième année… A bientôt !

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     En regardant son chien jouer avec une balle ou son chat s’étirer langoureusement sur un fauteuil, il ne viendrait jamais à l’esprit de leurs propriétaires de penser que ces animaux étaient, il y a encore peu de temps (en termes d’évolution, bien sûr), des êtres agressifs, d’acharnés compétiteurs des humains qu’ils attaquaient lorsqu’ils le pouvaient, bref des animaux dits « sauvages » comme il en existe encore tellement dans la Nature.

     Lors de ses premiers travaux sur ce qui allait devenir la théorie de l’Évolution, Darwin s’interrogeait déjà sur la « domestication » de plantes à l’origine sauvages et impropres à une véritable culture. Il ne connaissait pas les lois de la génétique mais était persuadé qu’il y avait là matière à expliquer les transformations progressives des espèces vivantes, bref à expliquer comment la Vie pouvait évoluer au fil des âges…

     Animaux. Plantes. Comment des transformations aussi radicales ont-elles pu se faire si vite, quelles en furent les raisons et quels sont les mécanismes évolutifs impliqués dans ces changements ? Voilà quelques unes des questions sur lesquelles je vous propose de nous pencher aujourd’hui.

Qu’est-ce que la domestication ?

     La loi est précise sur le sujet (les animaux domestiques pouvant entraîner des troubles divers à l’ordre public…) : un animal domestique est un animal appartenant à une espèce qui a fait l’objet d’une pression continue et constante (une « domestication ») de façon à former un groupe ayant acquis des caractères stables et héritables génétiquement. En d’autres termes, il s’agit d’une espèce animale ayant présenté une évolution très particulière lui permettant une certaine socialisation avec l’espèce humaine : de « sauvage », telle que rencontrée naturellement dans la Nature, l’espèce est donc devenue domestique… Ajoutons que certains animaux domestiques – tels le chien ou le chat - ont acquis un statut encore plus social, celui d’animal familier : en pareil cas, l’animal ne « sert » plus seulement l’Homme, il lui tient également compagnie.

La domestication est-elle un fait récent ?

     D’après la plupart des spécialistes, la domestication a rapidement suivi la sédentarisation des humains et l’agriculture. Nous sommes alors au début du néolithique et c’est le loup qui sera le premier animal à être domestiqué (-15 000 ans avant J.C.) et cela des milliers d’années avant tous les autres. En réalité, les loups et les hommes sont de vieilles connaissances : le loup (canis lupus) est apparu deux millions d’années avant notre ère mais il y a 700 000 ans, loups et humains se partageaient déjà les mêmes territoires et donc les mêmes ressources. A-t-il été domestiqué pour sa fourrure, ses talents de chasseur (bien supérieurs à ceux des humains) ou comme gardien ? Les hypothèses sont multiples : nous aurons l’occasion d’y revenir.

     Après le loup, ce sont les chèvres et les moutons qui ont été domestiqués mais il ne faudrait pas croire que, chaque fois, les humains agissaient dans un but strictement utilitaire… Le cas du mouton est assez marquant : aujourd’hui, bien sûr, on pourrait facilement penser que le mouton a été domestiqué pour sa laine… sauf que cet animal est issu du mouflon qui n’en a pas ! Alors pour sa viande ? Une autre raison ? Difficile à affirmer avec certitude.

      De nombreux autres animaux ont été progressivement intégrés au cheptel domestique des humains : par exemple, le bœuf à partir de l’auroch, le cochon à partir du sanglier (le cochon n’a acquis sa coloration rose qu’au XVIIIème siècle – avant il était noir et poilu – par sélection d’individus albinos), le chat (vers – 7000 ans comme le cochon) à partir de félins primitifs, les miacidés. Bien d’autres ont ensuite suivi (poule, cheval, oie, canard, renne, etc.).

    D’étranges domestications ont été signalées dans certaines civilisations : la genette, les couleuvres et les biches chez les Romains, les pélicans voire les  crocodiles chez les Égyptiens anciens, la pieuvre par les Japonais (pour récupérer les cargaisons englouties), la loutre en Asie pour pêcher le poisson…

     Il y eut aussi des échecs retentissants comme celui de l’autruche qu’on voulait monter à la façon d’un cheval (même s’il reste des autruches « domestiques » pour leur viande) ou l’éléphant d’Afrique  (par les Belges au Congo) ce qui fut à l’évidence moins le cas avec l’éléphant d’Asie.

     On se rend donc compte que la domestication des animaux a connu des fortunes diverses. Il n’en reste pas moins que les principaux animaux domestiques représentent un apport considérable à nos sociétés. Quels ont pu être les mécanismes ayant conduit à ce qu’il faut bien appeler une association ?

Quels sont les mécanismes en cause dans la domestication ?

     Il s’agit là d’une question difficile puisque nous manquons d’éléments tangibles pour conclure. Reprenons l’exemple du loup, le premier animal sauvage à avoir été domestiqué.

     D’emblée, signalons que loups et chiens sont restés interféconds : de ce fait, stricto sensu, ils relèvent tous deux de la même espèce ; on peut donc dire que le chien (canis familiaris ou plutôt canis lupus familiaris) est une sous-espèce du loup (canis lupus). De fait, morphologiquement, certaines espèces de chiens sont bien plus proches du loup que d’autres chiens (par exemple d’un Yorkshire). Pourtant, les chiens sont « sociables » ce qui n’est pas le cas du loup, même « apprivoisé ».  Pourquoi ?

     En réalité, animal craintif, le loup acquiert très tôt la peur de l’humain et donc son agressivité. A contrario, élevé dès le plus jeune âge par des hommes, le loup devient bien plus sociable… Dès lors peut-on imaginer que, amenés à partager leur habitat avec les humains, certains loups aient pu être progressivement apprivoisés pour, de nombreuses générations plus tard, aboutir au chien ? Bien des scientifiques le croient puisque ces deux êtres sociables (le loup vit en meute) avaient des intérêts en commun – la chasse sur des territoires identiques – et cette proximité a sans doute favorisé les contacts. On peut par exemple imaginer que des louveteaux ont pu être élevés par l’Homme (certains même allaités par des femmes comme cela a été souvent observé dans de nombreuses tribus) ; ailleurs, les loups devaient suivre les campements humains et se nourrir de leurs restes. Ailleurs encore, ces animaux à l’ouïe et à l’odorat fort développés pouvaient servir de systèmes d’alarme face à un prédateur commun, voire rabattre certains gibiers. Les hypothèses ne manquent pas et sans doute sont-elles mêlées.

     Un point intéressant à souligner est que les chiens possèdent souvent des caractéristiques morphologiques propres à l’enfance telles que d’amples différences de taille, d’importantes variations de coloration du pelage, des griffes plus courtes, des oreilles dites « flottantes ». Comme si le chien était une variété infantile de loup arrivée à maturité. Pourrait-il également y avoir une corrélation pour les comportements ?

     Il est probable que de tels mécanismes « de proximité » ont existé pour toutes les espèces domestiquées. D’où les questions que l’on peut légitimement se poser : l’Homme a-t-il domestiqué l’animal de façon intentionnelle ? En d’autres termes, a-t-il volontairement choisi certains individus plus abordables puis sélectionné leur descendance afin de développer chez eux des caractéristiques susceptibles de lui convenir ? Ou bien y va-t-il eu « auto-domestication », les animaux s’étant vu offrir par la seule présence de l’Homme une nouvelle niche écologique, plus facile à exploiter, contre quelques avantages à prodiguer à leurs nouveaux associés ? J’imagine que la proportion de ces deux approches doit varier en fonction de l’espèce domestiquée mais que, dans le cas du loup, elles sont probablement à part égale.

La domestication est-elle une évolution particulière ?

     On sait que les changements stables d’une espèce se font au cours d’un laps de temps plutôt long, souvent des centaines de milliers d’années. Pourtant, dans le cas de la domestication, on aboutit bien à l’apparition d’espèces (ou de sous-espèces) génétiquement fixées en un temps bien plus court : 15 000 à 20 000 ans pour le chien et bien moins encore pour la majorité de nos animaux domestiques. Il s’agit là de durées qui n’ont rien à voir avec ce que l’on observe dans la Nature. L’explication réside dans le caractère artificiel du phénomène. Artificiel, en effet, puisque volontaire ou non, cette transformation rapide est due à l’Homme. Toutefois, comment peut-on en être raisonnablement sûr ? Une étude expérimentale bien particulière permet de répondre.

L’expérimentation de Novossibirsk

     Intitulée « la domestication comme modèle de la spéciation », cette étude est menée depuis près de 50 ans à l’Institut de Cytologie et de Génétique de Novossibirsk en Russie.

     Rappelons tout d’abord qu’une spéciation est l’apparition durable d’une nouvelle espèce et a fortiori, dans le cas qui nous occupe, de sous-espèces. De quoi s’agit-il ? En 1959, sous la direction de l’académicien soviétique Dimitri K. Belyaev, a été mise en place une expérimentation à grande échelle sur la domestication du renard, un travail toujours en cours.

     Elle se fonde sur les travaux bien connus de Darwin qui a démontré que l’Évolution s’appuie notamment sur la sélection naturelle pour permettre à l’individu le plus apte d’une espèce de transmettre son potentiel génétique à ses descendants : cette faculté entraîne l’élimination progressive des individus moins aptes d’où, au final, une modification évolutive de l’espèce considérée, notamment en cas de transformation du milieu dans lequel elle vit.

     Belyaev a commencé avec 30 renards mâles et 100 femelles. Son critère de sélection a été la docilité (ou sociabilité) à l’égard de l’être humain. Partant du principe qu’un comportement est strictement sous contrôle endocrinien (hormonal), il pensait que la sélection des animaux les plus dociles s’accompagnerait peut-être de modifications morphologiques. Pour s’assurer que les modifications de comportement sont bien régulées de façon génétique et non par l’environnement, les renards furent tous traités de façon identique : vie en cage avec le moins de contacts possibles avec les humains.

     Selon leur comportement, on divisa les renards en trois catégories :

1. renards dociles : amicaux, geignant doucement et remuant la queue ;

2. renards indifférents : pouvant être approchés mais ne manifestant aucune attitude amicale particulière ;

3. renards hostiles : agressivité maximale.

     En ne permettant que la reproduction des renards dociles, Belaïev et son équipe arriva non seulement à faire considérablement progresser le pourcentage d’individus dociles (plus de 80% aujourd'hui) mais constata avec surprise que, peu à peu, ceux-ci présentaient des modifications morphologiques stables, à savoir :

* une diminution de la pigmentation du pelage (apparition d’une marque en forme d’étoile sur le front et un pelage mixte comme celui d’une pie)

* des oreilles tombantes

* une queue enroulée

* des pattes et une queue plus courtes.

     Pour le scientifique russe, une seule explication est possible : la modification du comportement de l’animal induit des transformations de son apparence physique, comme si l’ensemble était sous la dépendance de facteurs génétiques communs ; il parle de variabilité homologue (c'est-à-dire parallèle) obtenue par sélection, génétiquement transmissible (donc stable) et apparue sur un court laps de temps.

     Voilà qui vient parfaitement expliquer le rôle de la domestication dans l’apparition – et le maintien – d’espèces nouvelles, dites à juste titre domestiques.

La domestication relève bien de l’Évolution

     Seules les lois de l’Évolution, si brillamment découvertes par Charles Darwin, peuvent expliquer la domestication, cette évolution particulière. Et particulière elle l’est, en effet, dans la mesure où, par comparaison avec l’évolution naturelle, elle relève des mêmes mécanismes mais sur un temps bien plus court, un raccourcissement des durées à mettre au crédit, volontaire ou non, de l’Homme.

     Il est donc fondamental de bien comprendre que les animaux domestiques n’ont évidemment plus rien à voir avec les espèces dont ils sont issus. Au-delà des représentations naïves des films animaliers ou des dessins animés à la manière de Disney (qui souvent entraînent la confusion), c’est un élément à bien prendre en compte lorsqu’on a affaire à un animal authentiquement sauvage : on ne peut donc que s’élever contre cette mode actuelle absurde qui voit des citadins "éduquer" dans leurs salons (ou parfois dans leurs baignoires, c’est selon) d’authentiques animaux sauvages présentant pour eux-mêmes (c’est un choix) mais également pour leur entourage (c’est plus grave) un danger bien présent. La loi – du moins en France – reconnaît parfaitement cette attitude irréfléchie et c’est tant mieux.

Sources

1. Wikipedia France : https://fr.wikipedia.org/wiki/Animaux_domestiques#Anciennes_domestications 

2. institut de cytologie et de génétique de Novossibirsk : https://www.slideshare.net/outdoors/domestication-and-evolution 

3. Dinosoria : https://www.dinosoria.com/domestication_animal.htm 

4. DevBio : 9e.devbio.com/article.php?id=223 

Images

 1. couple de loups (sources :  belgarath.centerblog.net )

2. mouflon (sources : www.lesgets.com)

3. balade à dos d'autruche (sources : forum.pcastuces.com/)

4. Dimitri K. Belyaev (sources : http://cornell.edu)

5. renard sauvage (sources : veterinarianjoske.tumblr.com)

6. renards "dociles" de Belyaev (sources : veterinarianjoske.tumblr.com)

7. mygale (sources : www.djibnet.com)

  (Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés : Charles Darwin - domestication - loup - miacidés - Dimitri K Belyaev - expérimentation de Novossibirsk - sélection naturelle - variabilité homologue

(les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

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1. les mécanismes de l'Evolution

2. l'agression

3. reproduction sexuée et sélection naturelle

4. le rythme de l'évolution des espèces

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Mise à jour : 7 mars 2023

     Sommes-nous seuls dans l’Univers ? Voilà une question qui hante l’Homme depuis qu’il a une conscience. Ecrivains, philosophes, scientifiques, bien d’autres encore ont cherché à répondre à cette angoissante question, certains d’entre eux en scrutant les nuits étoilées, d’autres ce que leur dictait leur raison. Dans un sujet précédent (voir : vie extraterrestre, 2ème partie), j’ai rapporté les savants calculs d’Isaac Asimov, scientifique brillant et écrivain de science-fiction prolifique, qui, se basant sur les statistiques, explique que au moins 500 000 civilisations technologiques doivent exister en ce moment dans notre seule galaxie qui regroupe, il est vrai, entre 200 et 300 milliards d’étoiles (et encore plus de planètes). Mais les faits, les observations réelles, les signes indiscutables, les preuves en somme ? Rien pour le moment. On peut donc s’interroger : la Science et les techniques ont-elles les moyens de résoudre ce mystère venu du fonds des âges ?

     De nombreuses tentatives d’entrée en contact ont eu lieu, certaines d’entre elles étant toujours en cours : parmi ces dernières, l’expérience la plus célèbre est celle du projet SETI, à laquelle je vous propose de nous intéresser.

Projet SETI : la genèse

     Rechercher la preuve d’une intelligence extraterrestre demande de la méthode. En effet, il s’agit ni plus ni moins que d’analyser des signaux (ondes radio ou ondes visibles) provenant de l’espace mais pas n’importe lesquels bien sûr puisqu’il faut identifier des productions ne devant rien au hasard : ces signaux doivent impérativement avoir été émis, volontairement ou non, par une civilisation technologiquement avancée.

     La première tentative de SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence ou recherche d’une intelligence extraterrestre) date de 1960 et fut baptisée à l’époque le projet Ozma (d’après « la princesse d’Oz »). L’idée était donc d’identifier dans le cosmos une activité ne devant rien au hasard de la Nature. Pour cela, le premier directeur de recherche, l’américain Franck D. Drake, postula que l’observation au radiotélescope devait se faire sur la raie à 21 cm de l’atome d’hydrogène, supposée être suffisamment naturelle pour représenter un standard universel de communication radio. Il porta son choix sur deux étoiles assez proches du système solaire (à environ 11 années-lumière) : Epsilon d’Eridan et Tau Ceti de la Baleine, étoiles de structure comparable à notre Soleil et donc susceptibles d’abriter chacune un cortège de planètes. L’observation dura quatre mois mais sans aucun résultat.

     On décida donc d’élargir le champ de recherche dans un projet complémentaire baptisé Ozma II qui dura presque 4 ans (1973-1976) et porta sur l’observation de près de 650 étoiles. Sans plus de succès.

     On peut penser que ces résultats n’étaient guère encourageants… sauf qu’il s’agissait d’une étude très réduite, n’observant qu’une toute petite partie du ciel et, de plus, durant peu de temps. Un grain de sable sur l’immensité de la plage cosmique… Les scientifiques décidèrent de poursuivre leurs efforts en élargissant leur champ d’observation et ce d’autant que les techniques – et les moyens – progressaient au fil des années.

Projet SETI : la maturité

     Il fut décidé dans un premier temps de prendre le problème à l’envers. En 1974, à partir du grand radiotélescope d’Arecibo (Porto Rico), on envoya un message en direction de l’amas stellaire Messier qui regroupe quelques dizaines de milliers d’étoiles et qui est situé à environ 24 000 années-lumière du Soleil. Les scientifiques réfléchirent longuement à la teneur du « message » : il fallait en effet qu’il puisse être suffisamment universel pour être interprété et compris par les éventuels extraterrestres. Il fut décidé d’envoyer 1. la liste des dix premiers nombres entiers ; 2. la formule de l’ADN ; 3. la représentation des plus simples des éléments chimiques de la classification de Mendeleïev et 4. quelques renseignements plus spécifiquement humains, à savoir un schéma du système solaire, la représentation du corps humain et, pour faire comprendre comment on procédait, le schéma d’un radiotélescope. Il est à noter que cette initiative fut contemporaine du lancement des sondes américaines Pionner qui emportèrent des renseignements analogues gravés sur une plaque d'or.

     Parallèlement, plusieurs projets continuèrent la recherche d’ondes possiblement extraterrestres. Toutefois, en 1993, le Congrès américain – qui était jusqu’alors le principal pourvoyeur de SETI – décida de couper totalement ses crédits alléguant qu’il valait mieux consacrer ces moyens financiers devenus rares à des opérations plus immédiatement rentables. L’affaire fit alors grand bruit et ce sont des moyens privés (aux USA) qui se substituèrent à l’argent gouvernemental défaillant…

* le projet Phoenix : démarré en 1995, il permit l’observation de près d’un millier d’étoiles distribuées dans un rayon de 150 années-lumière autour du Soleil, la plupart des ces astres étant similaires à ce dernier. L’opération s’acheva en 2004 sans avoir décelé d’anomalies non naturelles.

* les divers projets SERENDIP : alors que Phoenix demandait l’utilisation exclusive d’un radiotélescope, ces projets (américains, australiens, etc.) utilisèrent (et utilisent encore car certains d’entre eux subsistent) les plages non utilisées de radiotélescopes par ailleurs réservés à des observations astronomiques diverses ce qui explique la recherche de signaux un peu partout dans l’Univers, les cibles étant déterminées par les projets classiques en cours.

* le nouveau SETI : en 2007, l’université de Berkeley (Californie) et le SETI Institute mirent en service un instrument nouveau, entièrement dédié à l’observation d’éventuels signaux cosmiques : l’ATA (pour Allen Telescope Array, du nom de Paul Allen, co-fondateur de Microsoft et principal donateur). L’ATA sera, une fois entièrement construit, le radiotélescope le plus rapide et le plus grand du monde. Pour l’instant composé de 42 antennes, il devrait à terme en posséder 350, réparties sur près d’un km, ce qui lui conférera une sensibilité équivalente à celle d'un télescope de 100 m de diamètre : on pourra alors surveiller plus d’un million d’étoiles en même temps !

     Seule ombre au tableau : pour le construire, SETI bénéficiait d’aides fédérales qui ont été (une nouvelle fois) suspendues en avril 2011 ce qui laisse pour le moment l’ATA avec ses seules 42 antennes de départ. On espère que le projet pourra être rapidement poursuivi !

     Le projet SETI est connu d’une grande partie des internautes du monde entier mais pas uniquement pour ses motifs de recherche. En effet, les concepteurs de l’opération ont eu une idée diablement astucieuse qui a permis leur notoriété au-delà du simple cercle des seuls intéressés par le sujet étudié…

Le projet SETI : SETI@home

     Enregistrer des données, c’est bien mais encore faut-il pouvoir les décrypter or la masse de ces données est considérable. Les concepteurs de SETI ont donc eu une idée : et si on utilisait la puissance de calcul des ordinateurs des particuliers du monde entier (en tout cas, une petite partie d’entre eux) ? Pour cela, les scientifiques ont développé un logiciel qui se présente sous la forme d’un écran de veille : lorsque l’utilisateur abandonne sa machine pour faire autre chose, le logiciel se sert de celle-ci pour analyser une partie des données enregistrées par SETI en cherchant donc les fameux signaux. Remarquons par ailleurs que le logiciel peut également fonctionner « en toile de fond », consommant peu de ressources, ce qui ne devrait alors guère gêner ceux qui font de la simple bureautique ou une promenade sur Internet…

      Au début vécu un peu comme une gageure, les gens de SETI espéraient 50 000 à 100 000 participants : ils sont aujourd’hui plus de 5,2 millions répartis à travers le monde. Du coup, la puissance de calcul totale est très importante : à titre de comparaison, le superordinateur le plus puissant du monde, Tianhe-I (Chine) a une puissance de calcul de 2 566 TeraFlops tandis que SETI@home atteints 509 TeraFlops… Pas si mal !

     Vous aussi, vous vous sentez intéressé à « prêter » votre ordinateur durant ses périodes d’inactivité ? Rien de plus simple : cliquez sur le lien suivant setiathome.free.fr et téléchargez le logiciel (c’est rapide et, bien sûr, gratuit). Vous n’aurez ensuite plus à vous soucier de rien : le logiciel prendra le relai après une certaine période d’inactivité de votre machine et enverra ses données tout seul à Berkeley. Aucune crainte à avoir : tout est sécurisé.

La recherche des signaux extraterrestres

     En dépit d’années d’observation, aucun signal clairement identifié comme provenant d’une civilisation extrasolaire n’a jusqu’à présent pu être mis en évidence. Aucune raison de se décourager pourtant. Si l’on suit les calculs statistiques d’Isaac Asimov auxquels je faisais allusion en préambule, on table sur un demi-million de sociétés évoluées possibles… mais sur un total observable de 300 milliards d’étoiles : autant dire que nous n’en sommes qu’aux premiers balbutiements…

     Certaines « anomalies » ont été repérées qui cadrent mal avec des causes naturelles (connues) et leur décryptage reste à faire. C’est du moins ce que nous disent les spécialistes : l’avenir, ici aussi, tranchera.

     Reste un problème et il est de taille : à supposer que l’on identifie une source extraterrestre, comment communiquer avec elle quand on sait que la lumière met près de quatre ans pour atteindre (ou revenir) de notre plus proche voisine, la naine rouge alpha C (dite Proxima) du Centaure ? Communiquer – en aller et retour – avec une civilisation lointaine mettrait un temps tel que nos civilisations auraient le temps de s’éteindre dans l’intervalle. Comment résoudre ce défi ? Pour l’heure, personne ne sait répondre à cette question…

Sources

1. Encyclopaedia Britannica

2. Encyclopédie Universalis

3.  http://setiathome.berkeley.edu/

Images

1. le télescope ATA du projet SETI (sources : www.freedomsphoenix.com)

2. l'étoile Epsilon Eridani (sources : futura-sciences.com)

3. le Soleil et Tau Ceti (sources : http://commons.wikimedia.org)

4. message symbolique envoyé conjointement par SETI et la sonde Pioneer 10 (sources : http://fr.wikipedia.org)

5. le Allen Telescope Array (sources : www.planet-techno-science.com)

6. l'écran de SETI@home (sources : www.espenship.com)

7. étoiles (sources : http://crocosphere.free.fr/)

  (Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés : projet SETI - Isaac Asimov - projet OZMA - Franck D Drake - Epsilon Eridani - Tau Ceti - radiotélescope d'Arecito - sondes Pioneer - projet Phoenix - projets SERENDIP - ATA - seti@home

  (les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

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Mise à jour : 7 mars 2023

     Le fait de se tenir debout et de marcher grâce à ses deux pattes postérieures existe depuis (presque) le début de l’apparition de la Vie sur Terre : le premier squelette identifié d’un animal se déplaçant ainsi est celui d’un petit reptile (eudibamus cursoris) qui vivait il y a environ… 300 millions d’années. C’est dire qu’il s’agit d’une affaire ancienne et on peut certainement affirmer que la bipédie a été probablement, à un moment ou à un autre, un facteur adaptatif majeur dans l’évolution de bien des espèces animales.

     L’explication la plus souvent avancée du développement de l’intelligence humaine repose précisément sur l’apparition de la bipédie chez un primate supérieur, l’ancêtre commun du genre homo (voir le sujet : le dernier ancêtre commun), une avancée qui, en libérant la main, aurait permis notre progressif développement cérébral. Est-ce si sûr ? D’éminents scientifiques avancent au contraire que la bipédie n’a été qu’un facteur parallèle - mais non générateur - de ce développement. Alors, bipédie indispensable à l’apparition de « l’intelligence » ou non ? C’est ce que nous allons essayer de clarifier.

La bipédie dans la Nature

     Les animaux capables de bipédie sont en définitive assez nombreux mais ils marchent alors avec le buste très incliné vers l’avant et toujours équilibré par la queue : c’est le cas des oiseaux – et avant eux des dinosaures bipèdes – mais également des kangourous, de certains lézards, etc. D’autres encore, comme, par exemple, les mangoustes, les girafes, les félins ou les chiens, arrivent à se dresser sur leurs pattes postérieures afin d’adopter une position verticalisée mais il s’agit en pareil cas d’attitudes transitoires (pour observer ou attraper un objet) qui n’a rien à voir avec une bipédie réelle.  On peut donc affirmer que, contrairement aux oiseaux, les mammifères sont peu doués pour la bipédie : en réalité, seuls l’homme et le pingouin sont capables de marcher longuement, buste vertical, sur leurs membres inférieurs.

     Le cas des primates est toutefois assez particulier : habitués à un habitat spécial qui est celui des arbres, ils ont des possibilités de se mouvoir assez étendues, alliant les sauts d’une branche à l’autre, la quadrupédie au sol, le grimper et, parfois, une vraie bipédie mais qui est loin d’être exclusive. Il faut se tourner vers certains grands singes pour rencontrer des bipèdes un peu plus qu’occasionnels : les singes gibbons sont bipèdes lorsqu’ils sont au sol… c'est-à-dire pratiquement jamais alors que les chimpanzés sont bipèdes sur leurs branches et parfois à terre (quand, par exemple, ils transportent de la nourriture). Les gorilles qui, eux, vivent à terre, ne sont bipèdes que lorsqu’ils se font menaçants, probablement dans le but d’augmenter leur taille tandis qu’ils se frappent violemment la poitrine en un geste d’intimidation puissant. En fait, parmi les grands singes, seuls les bonobos sont réellement bipèdes (même s’ils marchent sur leurs phalanges) et ressemblent ainsi parfois aux hommes, bipèdes exclusifs, même si ces derniers ont gardé de leur passé arboricole une certaine habilité à se suspendre.

Les origines de la bipédie

     Ces origines sont bien difficiles à définir. Classiquement, on a présenté cette faculté de marcher sur ses deux jambes comme une acquisition progressive aboutissant à l’Homme, seul capable de la mettre réellement en pratique ; les premiers hominidés, précurseurs de Sapiens, se seraient progressivement relevés pour aboutir à l’homme moderne (voir le célèbre dessin ci-contre) mais il s’agit là encore d’un apriori et, en réalité, d’une approche certainement finaliste. Une approche d’autant plus facile à défendre quand on part de l’arrivée pour refaire l’histoire (déjà choisie) à l’envers. En réalité, la situation est bien plus complexe.

     Parler de « redressement » progressif des précurseurs successifs de Sapiens, c’est d’abord privilégier un développement purement terrestre… alors que les singes (et les grands singes) vivent essentiellement dans les arbres ! Il n’est donc nullement prouvé que cette approche soit la bonne : peut-être la verticalité est-elle précisément apparue chez des individus habitués à se suspendre et secondairement descendus sur le sol… Les deux théories s’opposent et ont leurs partisans. On peut les résumer ainsi :

   * théorie du gibbon : c’est la théorie classique (et historique). Comme le singe de ce nom, la bipédie serait la conséquence de l’acquisition d’une position verticale lors du passage des individus d’un arbre à l’autre. Certains individus descendent au sol en conservant leur position verticale, la bipédie se développant peu à peu.

   *  théorie du chimpanzé : ici, la bipédie serait apparue dans la savane chez des grands singes qui se sont « redressés » pour voir au loin et ainsi anticiper les attaques des prédateurs ou repérer plus facilement sources de nourriture et points d’eau. Il s’agit là d’une théorie entrée en faveur avec la notion de nos origines africaines, surtout lorsqu’était évoquée comme certaine la théorie de l’East Side Story (voir article : East Side Story, la trop belle histoire), malheureusement aujourd’hui battue en brèche. D’où, chez les spécialistes de la question, un certain regain de l’autre théorie, celle du gibbon.

     Mais les bonobos que l’on évoquait un peu plus haut ? Ne démontrent-ils pas que la marche sur les pattes arrière est possible depuis fort longtemps ? Et s’il n’existait pas LA bipédie mais DES bipédies, comme autant d’évolutions convergentes ? Des bipédies d’origines diverses ?

     De nombreuses théories ont été avancées pour expliquer cette singulière particularité de ne se servir que de ses membres inférieurs pour se déplacer. En voici quelques unes :

   *  théorie de la bipédie initiale : prenant le problème à l’envers, cette approche propose que la quadrupédie serait postérieure à la bipédie, celle-ci ayant été dès le départ une faculté partagée par tous les mammifères des origines. Dans cette optique bien particulière, ce sont les grands singes qui sont devenus arboricoles, perdant progressivement une bipédie qui n’aurait subsisté que chez homo sapiens. Les scientifiques qui la défendent (mais ils sont une minorité) s’appuient non plus sur la paléontologie mais sur l’embryologie et l’anatomie comparée…

   * théorie de l’économie d’énergie : la recherche des aliments demande de l’énergie et, dans certains milieux notamment découverts, il semble que la bipédie soit « moins dépensière » que la quadrupédie ;

   * théorie de la sélection naturelle : la station debout permettrait aux mâles d’exposer plus facilement à la vue de tous leurs attributs et, au contraire, aux femelles de dissimuler les leurs, une idée reprise par Richard Dawkins (vous vous rappelez : l’auteur du « gène égoïste ») qui y voit un avantage reproductif certainement sélectionné par l’Evolution ;

   * théorie de l’accroupissement intermédiaire : pour certains auteurs, la bipédie serait la conséquence de longues périodes durant lesquelles les individus auraient vécu en position accroupie, par exemple à la recherche d’une alimentation au sol (graines, vers, insectes, baies et fruits tombés, etc.). Une transformation progressive du bassin, des muscles et os des jambes et surtout des plantes des pieds aurait secondairement conduit à la position debout ;

   * théorie aquatique : plusieurs auteurs ont montré la similitude existant entre la physiologie de l’Homme et celle des mammifères aquatiques ; il n’en fallait pas davantage pour qu’on évoque un éventuel passé semi-aquatique d’homo sapiens qui aurait vécu en milieu inondé à une époque voisine de celle de la divergence entre humains et grands singes.

     On le voit, les idées ne manquent pas pour expliquer la station verticale d’homo sapiens… Mais, bien qu’on ne connaisse pas l’ancêtre direct (s’il en existe un) des divers homos, que nous apprennent les fossiles ?

La bipédie des ancêtres de l’Homme

     En 1978, Mary Leakey une paléontologue de renom et son équipe, mit à jour à Laetoli (Tanzanie) des traces de pas fossilisées dans les cendres  du volcan Sadiman, il y a 3 millions d'années. Ces empreintes sont celles d’hominidés marchant debout, en réalité trois individus de corpulences différentes (l’un d’eux était probablement un enfant). Conservées dans une fine couche de cendres d’environ 15 cm cimentée par une pluie fine et recouvertes secondairement d’autres dépôts de cendres qui les a ainsi préservées, ces traces présentent des caractères certainement non humains, aujourd’hui attribuées à Australopithecus Afarensis. Point le plus important, leur datation est d’environ 3,5 millions d’années…

     Toutefois, la bipédie remonte encore plus loin dans le temps puisqu’un autre hominidé, Orrorin Tugenensis, a laissé un squelette prouvant ses aptitudes à la marche… il y a 6 millions d’années.

     La conclusion semble évidente : la bipédie est un trait commun à tous les hominidés, une faculté qui, avec le temps, est devenue chez l’homme moderne l’unique moyen de locomotion.

La bipédie n’est pas le propre de l’Homme

     Enfant, on m’a enseigné que la bipédie était le facteur principal (à l’époque, on disait même exclusif) du développement de notre intelligence : la libération de la main grâce à la marche sur nos deux jambes aurait conduit au développement de notre cerveau. C’était simple et direct. Aujourd’hui, rien n’est moins sûr. De nombreux hominidés semblent avoir également présenté cette même faculté de se mouvoir verticalement sans que leurs lignées n’aient abouti à l’égal d’homo sapiens.

     La bipédie est certainement un facteur permissif de notre développement cérébral mais il n’est pas le seul et peut-être pas le plus important. De nouvelles recherches, de nouvelles découvertes, notamment fossiles, permettront de préciser cette importante question mais je ne serai pas surpris si l’on finissait par impliquer une origine multifactorielle à l’émergence de notre pensée conceptuelle. Comme toujours, rien n’est jamais simple.

Images

1. bonobo (sources : http://www.chezpilou.com)

2. eudibamus cursoris (sources  http://www.uua.cn/)

3. Zvenjo, teckel mâle (coll. personnelle)

4. fausse évolution humaine (sources : www.hominides.com)

5. chimpanzé (sources : www.mentalindigestion.net)

6. théorie de la bipédie initiale (sources : wapin.ath.cx)

7. traces de pas à Laetoli (sources : www.sasquatchresearch.net)

  (Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

  Documentation :

* Pascal Picq : origine et évolution de l'homme (www.inrp.fr/Acces/biotic/evolut/homme/html/bipedie.htm)

* la bipédie humaine (www.hominides.com/html/dossiers/bipedie.php)

* Wikipedia, la bipédie (fr.wikipedia.org/wiki/Bip%C3%A9die)

* théorie de la bipédie initiale (initial.bipedalism.pagesperso-orange.fr/biped_fr.htm)

Mots-clés :  primates - bonobos - hominidés - East Side Story - théorie du gibbon - théorie du chimpanzé - bipédie initiale - Richard Dawkins - Mary Leakey - traces fossilisées - australopithèque - Orrorin Tugenensis

  (les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Articles connexes sur le blog

1. le dernier ancêtre commun

2. East Side Story, la trop belle histoire

3. les mécanismes de l'Evolution

4. le rythme de l'évolution des espèces

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dernière mise à jour : 8 mars 2023

      La Nature – on l’a souvent répété ici – se moque bien des conventions humaines ; elle n’a que faire des soifs de justice d’homo sapiens, de ses pitiés, de ses états d’âme. La Nature est indifférente et pour y survivre une seule condition est requise : être le plus apte à se nourrir, prospérer et, bien sûr, se reproduire. C’est la sélection naturelle qui permet l’élimination progressive des individus les moins bien adaptés et est en conséquence un des moteurs principaux de l’Evolution.

      Les êtres vivants qui peuplent la Nature, tantôt victimes, tantôt prédateurs (et on est presque toujours le prédateur d’un autre) ont développé des techniques élaborées pour survivre et s’adapter au milieu ambiant : le camouflage en est une qui permet, par exemple, à l’ours blanc d’être moins repérable sur la banquise ou au phasme de se confondre avec des brindilles. Mais il existe des stratégies encore plus complexes, parfois stupéfiantes, qui permettent à certaines espèces de ressembler tellement à d’autres espèces - qui n’ont pourtant rien à voir avec elles – que tout le monde finit par s’y tromper : on parle alors de mimétisme et c’est sur cette singulière faculté à imiter l’autre que je souhaite aujourd’hui insister.

Les objectifs

      Le mimétisme est une stratégie d’adaptation, c'est-à-dire le moyen pour une espèce donnée d’acquérir un avantage supplémentaire dans sa lutte pour survivre. J’évoquais plus haut le camouflage permettant d’échapper à la vision du prédateur qu’on appelle parfois « mimétisme cryptique » bien que, stricto sensu, ce ne soit pas vraiment du mimétisme (le camouflage peut, en effet, se développer rapidement chez une espèce au gré des mutations au contraire du mimétisme qui demande une coévolution complexe regroupant plusieurs espèces, comme on le verra ensuite).

      Le mimétisme proprement dit cache des buts souvent différents qui peuvent être :

* se faire passer pour une autre espèce connue pour être dangereuse ou non comestible,

* permettre une meilleure reproduction (c’est le cas bien connu du coucou),

* cacher ses propriétés prédatrices comme chez certains poissons carnivores (blennie dévoreuse) affectant de n’être que des poissons « nettoyeurs de parasites »,

* offrir un intérêt gustatif pour un fécondateur : c’est le cas de plantes qui attirent ainsi certains insectes pour assurer leur propre reproduction,

* présenter un intérêt nutritif pour une proie : certaines plantes carnivores délivrent une odeur de putréfaction pour attirer des mouches qu’elles vont ingérer,

* proposer un danger limité pour leur proie : des espèces de poissons se parent de couleurs leur permettant de se fondre avec les algues où elles pourront surprendre leurs victimes.

      Les stratégies sont donc multiples et, pour bien les comprendre, les scientifiques ont cherché à les cataloguer, ce qu’on verra par la suite, mais évoquons d’abord les différents protagonistes en jeu.

les acteurs en présence

      Pour qu’un mimétisme existe, il faut au moins trois acteurs :

* le modèle : c’est l’individu qui va être copié parce que reconnu comme tel par

* l’individu trompé qui est le plus souvent un prédateur

* de l’imitateur qui, en copiant le modèle, va faire peur à son prédateur ou à tout le moins le désorienter suffisamment pour s’autoriser à fuir… ou à atteindre son but.

les différentes formes de mimétisme

      C’est la publication de l’ouvrage princeps de Darwin sur l’évolution des espèces qui va stimuler l’étude de ces phénomènes complexes, jusque là incompris et baptisés du nom pompeux de « merveilles de la Nature » (pour expliquer qu’on ne les comprenait pas).

           * le mimétisme selon Bates

      Des 1863, à peine 4 ans après la publication par Charles Darwin de « l’origine des espèces au moyen de la sélection naturelle », Henry Walter Bates (1823-1913), un entomologiste anglais, publie une première confirmation de la théorie darwinienne. Bates – qui explorait la vallée amazonienne – y décrit qu’une espèce de papillons a évolué de telle manière qu’elle copie exactement les couleurs d’une autre espèce toxique pour les oiseaux : le papillon imitateur est (relativement) protégé des prédateurs à moindre frais puisqu’il ne dépense aucune énergie à produire des toxines… ce qui n’est pas le cas de l’imité qui, de plus, voit parfois sa protection anéantie par des oiseaux s’étant rendu compte de la supercherie de l’imitateur !

      Ce type de mimétisme a été surtout décrit chez les insectes, notamment sociaux, comme les guêpes (certains papillons imitent leurs couleurs et leurs formes) et les fourmis. Concernant ces dernières, on peut citer le cas de certaines araignées qui imitent à la perfection leur aspect : ici, l’arachnide utilise sa paire de pattes surnuméraires en guise d’antennes qu’elle élève et fait vibrer tout comme les antennes d’une fourmi : gare alors à la proie qui se fait tromper !

      D’autres animaux ont recours à ces subterfuges comme la couleuvre faux-corail, inoffensive, qui imite le vénimeux serpent corail et tient ainsi à distance ses prédateurs.

           * le mimétisme selon Muller

      Un an après Henry Bates, en 1864, un biologiste allemand, Fritz Muller (1821-1897) publie un ouvrage « Für Darwin » (pour Darwin) où, ayant étudié tout spécialement les écrevisses, il explique combien la théorie de la sélection naturelle est juste. Il s’intéresse au mimétisme et décrit l’association originale de fourmis avec un arbre tropical, le cecropia : les insectes protègent l’arbre des plantes grimpantes et des parasites tandis que, en retour, les fourmis trouvent là un refuge et divers moyens de nutrition. Tout le monde trouve son avantage et – fait à souligner - il n’y a donc pas tromperie, contrairement au cas précédent…

      C’est Muller qui, le premier, va expliquer quelques années plus tard une forme différente de mimétisme. Dans le cas de Bates, on évoquait des espèces inoffensives qui, pour se protéger, copiaient des espèces toxiques. Muller décrit, lui, le mimétisme de deux espèces toxiques et vénéneuses entre elles (on n’en comprenait guère l’intérêt) ce qui est fort différent du mimétisme de Bates puisque, ici, répétons-le, il n’y a pas tromperie : Muller explique que le fait de posséder une même apparence permet aux deux espèces en question d’avoir des bénéfices communs ; en effet, toutes deux vont entraîner la répulsion des prédateurs à plus grande échelle, et cela permet d’améliorer la qualité de leur système de défense : on peut en effet penser que, à force de voir des formes vénéneuses à ne pas toucher, le prédateur finira par banaliser leur évitement.

           * le mimétisme selon Mertens

      On a vu des espèces inoffensives qui « copient » des espèces vénéneuses (Bates), des espèces vénéneuses qui se copient entre elles (Muller) ; reste donc un troisième cas de figure : celui d’espèces vénéneuses qui copient des espèces inoffensives. C’est un spécialiste des reptiles, Robert Mertens (1894-1975), qui rapportera cette forme très spéciale de mimétisme.

      Très spéciale, en effet, puisque, en pareil cas, l’imitateur toxique imite un sujet non toxique au risque d’être attaqué (et mangé) par le prédateur mais en entrainant ainsi sa mort : quel intérêt, me direz-vous, de tuer en mourant ? C’est que l’imitateur essaie de copier une espèce non pas mortelle mais simplement désagréable à manger pour le prédateur. De ce fait, il est protégé dans la mesure où le prédateur n’attaque plus jamais tout ce qui ressemble à l’espèce « désagréable ». Un sacré pari mais qui, semble-t-il, peut porter ses fruits.

           * l’automimétisme

      Dans ce cas, seule une partie de l’imitateur est concernée : c’est, par exemple, le cas d’un papillon, le grand paon de nuit, qui possède sur ses ailes un dessin imitant un œil (appelé ocelle). Lorsque le prédateur se présente, le papillon ouvre brusquement ses ailes et a le temps de s’enfuir face à la surprise de l’attaquant. Ailleurs, le serpent faux-corail (Anilius scytale, à ne pas confondre avec la couleuvre faux-corail déjà citée), lorsqu’il est attaqué, redresse sa queue en l’air et se met à la balancer comme s’il s’agissait de sa tête… qui, elle, est bien cachée : un serpent à deux têtes, en somme !

           * le mimétisme reproductif

      Le but est ici d’utiliser un tiers pour permettre la diffusion de la semence et ce sont surtout les plantes – mais pas toujours - qui utilisent ce mimétisme très particulier puisqu’il n’y a pas de victimes. J’avais évoqué dans un sujet précédent (cf. comportements animaux et évolution) le cas tout à fait extraordinaire de ces orchidées qui imitent à s’y méprendre le corps d’une abeille ou d’une guêpe de façon à ce que l’insecte, trompé, se barbouille de pollen qu’il exportera sur une orchidée voisine permettant ainsi la reproduction de l’espèce.

      Nous avons également évoqué le cas du coucou qui place ses œufs dans le nid d’une autre espèce afin qu’ils y soient couvés et nourris sans le moindre effort de leurs géniteurs. Mais que penser de l’oiseau-lyre, animal vivant en Australie, qui est capable de reproduire n’importe quel bruit de son environnement ? En effet, la femelle de cette espèce est sensible au mâle qui produira le chant le plus élaboré ; dès lors, le mâle oiseau-lyre peut tout imiter : les chants de n’importe quel autre oiseau mais également le bruit de la tronçonneuse des bucherons, l'alarme d'une voiture  ou le déclic de l’appareil photo de l’ornithologue venu l’étudier ! La Nature est parfois étonnante.

      Comme toujours lorsqu’on évoque l’évolution des êtres vivants, s’il existe une caractéristique particulière d’apparence ou de comportement adoptée par une espèce, c’est que la sélection naturelle l’a retenu comme un avantage sélectif, un « plus » qui permet à son détenteur de mieux résister à la dure compétition des êtres vivants entre eux. Le mimétisme est un de ces moyens sélectionné par l’évolution. A celui qui contemple ces facultés singulières sans y avoir véritablement réfléchi, une question se pose inévitablement : comment ne pas penser qu’il y a un but, une finalité à tout cela ?

Mimétisme et évolution

      Au fond, on peut assez bien comprendre le camouflage : une mutation permet de donner à certains individus un avantage précieux d’où sa pérennisation. L’exemple bien connu du phalène du bouleau nous le démontre. Voilà un papillon de couleur claire qui peuplait la campagne anglaise d’avant la révolution industrielle. Viennent les hommes et leurs industries qui, par les suies et autres pollutions, transforment l’environnement au point que même les arbres qu’habitent ces papillons se parent de teintes sombres. Presque aussitôt, on s’aperçoit que de blancs, les phalènes sont presque tous devenus noirs : en effet, les blancs, trop visibles, ont disparu victime de la prédation. L’Homme s’efforce de diminuer la pollution et reparaissent les papillons blancs tandis que les noirs succombent à leur tour sous la dent des prédateurs. Une simple mutation portant sur la répartition de la mélanine sépare en fait les deux formes... Il s’agit, on le voit, d’un mécanisme en définitive assez simple. Mais le mimétisme ? Le mime qui copie à la perfection pour se parer de la terreur qu’inspire son modèle ? L’orchidée qui imite une abeille au point que même un scientifique avisé pourrait s’y tromper ? N’y a-t-il pas là un phénomène bien plus complexe et, peut-être, inexplicable ?

      Dans le cas du mimétisme, on a affaire à une coévolution entre trois acteurs différents, nous l’avons dit. Mais comment ce processus si complexe est-il possible ? C’est là qu’intervient le facteur-temps, un concept bien difficile à saisir pour nos cerveaux dont la vie est si courte. C’est qu’il en faut des millions d’années (des millions alors que seulement 2000 ans nous séparent historiquement de l’Antiquité) pour qu’un tel phénomène apparaisse. Cela nécessite nombre « d’essais » de la Nature, de « retours en arrière » parfois, des impasses évolutives, etc., bref des millions de générations avant que ne survienne – progressivement - la modification salvatrice. Seule la sélection naturelle au fil du temps peut expliquer l’apparition de telles adaptations à l’environnement. Que ce dernier change et les nantis deviennent victimes tandis qu’apparaissent de nouveaux élus…

      99% des espèces ayant un jour peuplé notre sol ont aujourd’hui disparu, soit balayées par de (trop) brutaux changements de l’environnement, soit transformées en des espèces mieux adaptées. Une seule raison à cela : la modification des habitats qui n’est due qu’au hasard (volcanisme, submersions marines, tremblements de terre, glaciations, etc.). Il faut donc toujours s’adapter : devenir plus fort, plus caché ou plus malin. Le mimétisme est un de ces moyens, un parmi d’autres : un cheminement long, laborieux, compliqué dont le seul hasard est le maître d’œuvre.

Images

 1. invisible si immobile (sources :  flickr.com )

2. orchidée-abeille (sources : genevieve.lehoux.over-blog.com)

3. araignée formicomorphe (sources :tpe-mimetisme.e-monsite.com)

4. mylabre (sources : crdp.ac-bordeaux.fr)

5. grand paon de nuit (sources : aramel.free.fr/)

6. oiseau-lyre d'Australie (sources : www.kamaz.fr)

7 et 8. phalènes du bouleau (sources : www.futura-sciences.com)

9. couleuvre faux-corail (sources : library.kiwix.org)

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés : sélection naturelle - théorie de l'évolution - camouflage ou mimétisme cryptique - Henry Walter Bates - orchidée "trompe-insectes" - araignée formicomorphe - Fritz Müller - Robert Mertens - automimétisme - serpent faux-corail - couleuvre faux-corail - mimétisme reproductif - oiseau-lyre - phalène du bouleau

  (les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

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1. les mécanismes de l'évolution

2. indifférence de la Nature

3. insectes sociaux et comportements altruistes

4. reproduction sexuée et sélection naturelle

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Mise à jour : 8 mars 2023

     Dans les ciels d’avant la révolution industrielle, loin des fumées et des pollutions lumineuses d’aujourd’hui, pour peu que la nuit ait été dégagée, seules quelques nappes de brouillard en hiver ou une brume de chaleur en été pouvaient empêcher de contempler l’infini. Il suffisait de marcher quelques dizaines de mètres pour s’éloigner des villes ou des villages afin de se confronter à cet univers à la fois si proche et si lointain.

     Nombre d’objets étaient alors accessibles à l’œil humain : les étoiles et les planètes bien sûr, les premières se différenciant des secondes par leur scintillement et leur apparente immobilité entre elles. Une comète, de temps à autre, venait ajouter à ce bel équilibre son panache lumineux, porteur ici-bas d’interprétations diverses. Des nébulosités étranges que l’on ne savait pas encore décrypter complétaient ce tableau féérique, ponctué à certaines périodes de l’année par des essaims de météorites qu’on appelait étoiles filantes. Parfois, mais rarement, des intrus venaient se mêler à ce spectacle si connu parce qu’observé tant de fois au fil des saisons : des étoiles nouvelles. Ces apparitions fort inattendues étaient effectivement bien des étoiles – leur scintillement le prouvait – mais ces astres souvent très lumineux au point d’éclipser leurs compagnes éphémères ne vivaient que peu de temps, quelques semaines voire quelques mois au plus. On les appela novas.

     La chronique a retenu l’apparition de quelques unes de ces novas, souvent corrélées à un événement important de notre histoire afin d’en tirer une signification magique. Ainsi, en 1006, les astronomes du monde d’alors, Européens, Japonais, Chinois, Egyptiens, Irakiens, d’autres peut-être encore, mentionnèrent l’apparition d’une étoile nouvelle, probablement la plus brillante observée durant les temps historiques : l’astre resta visible près d’un an et les écrits mentionnent que son éclat était si intense que, mis à part le Soleil, c’était la seule étoile capable de produire des ombres à la surface de la Terre. Quelques années plus tard, en 1054, une autre nova défraya la chronique, surtout en Extrême-Orient, où elle fut observée pendant près de deux ans, restant durant trois semaines visible en plein jour, tandis que ses restes, la nébuleuse dite du Crabe, ne furent identifiés par les Européens qu’au XVIIIème siècle.

     Ces « étoiles nouvelles »  sont rares : les statistiques nous disent qu’elles ne sont que deux ou trois par siècle dans la Voie lactée… Toutefois, depuis qu’existent les instruments de l’époque moderne, aucune nova n’y a été repérée, les seules récemment visibles appartenant à des galaxies extérieures ! Alors que sont au juste ces astres fugaces ?

Novas

     Il convient de bien saisir avant toutes choses que novas et supernovas sont de nature très différente et qu’elles ne doivent donc pas être confondues. Presque toujours, les astres décrits dans les temps historiques comme étant des novas sont en réalité des supernovas, des entités sur lesquelles nous reviendrons secondairement.

     Une nova, quant à elle, est une étoile qui, brutalement, voit son éclat extraordinairement amplifié, parfois jusqu’à dix fois sa valeur de base, avant, au bout de quelques jours, de revenir à sa brillance initiale. Il s’agit, en réalité, non pas d’une étoile mais d’un système binaire (voir le sujet : étoiles doubles et systèmes multiples) qui, à un moment de son existence, se trouve déséquilibré : on a le plus souvent affaire à un vieux système stellaire associant une naine blanche à sa compagne devenue une géante rouge (voir le sujet : mort d’une étoile). Cette dernière en gonflant démesurément va perdre une partie de sa masse au profit de la naine blanche qui la capte en formant autour d’elle un disque d’accrétion finissant par tomber à sa surface. Les gaz provenant de la géante rouge sont surtout de l’hydrogène et de l’hélium et la naine blanche, en raison de son énorme gravité, va les écraser. Ces gaz sont alors portés à des températures extrêmes au point, la masse critique une fois atteinte, d’entraîner une explosion thermonucléaire par transformation de l’hélium en métaux plus lourds : les gaz de surface sont alors projetés dans le vide, l’énergie libérée entraînant un éclat intense mais qui dure peu. Le phénomène se reproduira tant que la géante rouge aura des matières à fournir à la naine blanche (il arrive que, sous la violence du choc, la naine blanche explose mettant ainsi fin au processus).

     On connaît des novas qui ont déjà vécu plusieurs explosions successives toutes marquées par l’augmentation temporaire de leur éclat (cas, par exemple, de RS Ophiuchi qui a subi six « éruptions » depuis un peu plus de cent ans). A chaque fois qu’une explosion se produit, là où il n’y avait jusqu’alors rien dans le ciel, apparaît un astre nouveau, une nova, dont l’existence sera extrêmement brève. Les astronomes connaissent bien ce type d’objets mais ces novas, finalement pas assez intenses compte tenu de l’éloignement, ne sont pas celles que virent les anciens des siècles passés : il s’agissait presque toujours d’un autre type de phénomènes liés à ce qu’on appelle des supernovas.

Supernovas

     Effectivement, ce sont bien des supernovas que les anciens ont observé dans le passé car l’énergie dissipée par le phénomène est bien plus grande que les " simples novas " dont nous venons de discuter. Le rayonnement énergétique d’une supernova – et donc la brillance – est tel qu’il peut égaler celui d’une galaxie entière (qui, rappelons-le, renferme environ 200 milliards d’étoiles). C’est la raison pour laquelle on peut observer la « nouvelle étoile » en plein jour, même s’il s’agit d’une supernova ayant explosé dans une galaxie proche (comme, par exemple, la galaxie d’Andromède) pourtant séparée de la Voie lactée par des millions d’années-lumière. Quel peut donc être le phénomène qui conduit à une telle débauche d’énergie pendant des mois ?

     Il existe deux mécanismes différents :

* l’un correspond à ce que nous avons évoqué plus haut en parlant des simples novas : parfois, lorsque, dans un couple stellaire, le cadavre d’étoile qu’est une naine blanche « attrape » trop de matière provenant de son compagnon, il finit par exploser : on parle alors de supernova thermonucléaire (ou de type I);

* l’autre processus est bien différent : ici, pas de système binaire mais une énorme étoile en fin de vie, un astre dont la masse est supérieure à au moins huit masses solaires : nous avons déjà évoqué ce phénomène dans le sujet : mort d’une étoile. On parlera ici de supernova par effondrement de cœur (ou de type II).

     Voyons cela d’un peu plus près.

Processus conduisant à la formation des supernovas

          * supernovas de type thermonucléaire

     On a donc affaire à une naine blanche, dernier stade évolutif d’une étoile de masse inférieure à huit masses solaires (la grande majorité) qui, normalement, s’éteint progressivement pendant des milliards d’années jusqu’à devenir une naine noire, simple conglomérat de matière inerte. Toutefois, plus d’une fois sur deux, ce reste d’étoile fait partie d’un système multiple comprenant une autre étoile également en fin de vie mais à un stade moins avancé comme une géante rouge. L’expansion de cette géante, on l’a dit, provoque l’attraction de matière sur la naine d’où les phénomènes de simple nova. Toutefois, il arrive que la naine attire finalement trop de matière (on parle alors de limite de Chandrasekhar) et la pression interne de celle-ci devient trop faible pour contrebalancer sa gravité propre : la naine s’effondre sur elle-même entraînant l’allumage des atomes de carbone et d’oxygène qui la composent. A la différence des étoiles en cours de vie, la naine ne peut pas se dilater : les réactions de fusion s’amplifient et tout se termine dans une gigantesque explosion thermonucléaire, l’énergie alors libérée expliquant la soudaine luminosité.

          * supernovas à effondrement de cœur

     On l’a déjà évoqué par ailleurs, une étoile dont la masse est supérieure à huit masses solaires va terminer sa vie en étoile à neutrons. Ces étoiles, à la différence de leurs sœurs moins massives (comme le Soleil) qui meurent lorsqu’elles ont épuisé leur réserve d’hélium, sont le lieu de réactions plus complexes. Du fait de leur masse énorme, de nouvelles réactions nucléaires sont présentes chez elles qui conduisent en fin de cycle à la création d’atomes de fer, atomes très stables et incapables de fusionner. Ce cœur de fer ne peut que s’effondrer sur lui-même dans ce qu’on appelle une pression de dégénérescence pour aboutir à la formation de neutrons (d’où le nom d’étoiles à neutrons). Dans le même temps, les couches extérieures de l’étoile s’effondrent aussi et vont rebondir sur le noyau de fer incompressible. Le résultat ? Une terrible onde de choc qui va souffler l’enveloppe de l’étoile et l’expulser dans le vide à des vitesses considérables (plusieurs milliers de km par seconde). Cette extraordinaire débauche d’énergie fait briller l’étoile comme des milliards de soleils… Une fois l’intense luminosité passée, on ne voit plus, à l’endroit de l’explosion, que les restes en expansion rapide des couches externes de l’étoile : on parle alors de « rémanent de la supernova ». Ce sont ces restes que nos télescopes peuvent voir sous la forme de la nébuleuse du Crabe, derniers vestiges de la supernova de 1054.

          * hypernovas

     Les étoiles hypermassives (30 à 40 masses solaires) peuvent terminer leur vie en hypernova, c'est-à-dire se transformer directement en trous noirs : il s’agit là d’un phénomène encore hypothétique mais susceptible d’expliquer les sursauts gamma, ces explosions soudaines d’énergie figurant parmi les plus fortes de l’Univers.

Les novas, marqueurs de notre imaginaire

     Les apparitions soudaines de ces étoiles nouvelles ont profondément marqué l’imaginaire de nos ancêtres qui y voyaient une manifestation divine pour certains ou le présage annonciateur de catastrophes pour d’autres. Dans tous les cas, on craignait ces transformations inattendues du ciel. Et si les principales observations de tels phénomènes proviennent de l’Orient, c’est que, sous nos latitudes, jusqu’à la révolution copernicienne, on estimait que, selon les Ecritures, le ciel ne pouvait être  qu’immuable (voir le sujet : la Terre, centre du Monde). Rien ne devait bouger dans l’Univers supralunaire…

     Il s’agit pourtant de phénomènes parfaitement explicables et même nécessaires puisque la mort de ces étoiles massives permet l’ensemencement des galaxies en atomes lourds qui n’existaient évidemment pas avec la première génération d’étoiles, celles qu’on appelle « primordiales ». On pense même que notre propre système solaire a pu « s’allumer » à la suite de l’explosion d’une supernova proche… Quoi qu’il en soit, il est certain que sans ces astres du temps jadis le Soleil et son système planétaire ne seraient certainement pas ce qu’ils sont : un endroit propice à la Vie.

Images

1. ciel nocturne sur Flagstaff, Arizona (sources : apod.nasa.gov)

2. supernova 1994D dans la galaxie NGC5426 (sources : www.pixheaven.net)

3. nébuleuse du crabe (sources :  amicaldauphin.spaces.live.com)

4. dessin d'artiste d'un couple stellaire conduisant à une nova (sources : www.futura-sciences.com)

5. supernova 2005df (sources : en.wikipedia.org)

6. mécanisme de formation d'une supernova de type I (sources : en.wikipedia.org)

7. supernova de type II (sources : whillyard.com)

8. rémanent de la supernova Tycho de 1572 (sources : www.universetoday.com)

   (Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés : nova de 1006 - nova de 1054 (nébuleuse du Crabe) - système stellaire binaire - naine blanche - géante rouge - disque d'accrétion - limite de Chandrasekhar - étoile à neutrons - rémanent de supernova - sursauts gamma - étoiles primordiales

  (les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Articles connexes sur le blog

* la Terre, centre du Monde

* mort d’une étoile

* étoiles doubles et systèmes multiples

* la mort du système solaire

* les étoiles primordiales

* sursauts gamma

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Mise à jour : 8 mars 2023

    Observer l’Univers qui l’entoure, depuis le plus petit grain de sable jusqu’à l’étoile lointaine, a, de tout temps, passionné l’Homme. Une manière certaine de se situer, d’expliquer sa présence, d’anticiper son avenir peut-être. Mais l’observation n’est que le début : homo sapiens, grâce à son cerveau capable d’abstraction, a presque aussitôt cherché à le comprendre, cet Univers, à le décrypter, à l’interpréter. Pour cela, il devait identifier les grandes lois physiques et mathématiques qui expliquent son agencement. Durant des siècles, s’affranchissant peu à peu des obscurantismes et des préjugés, les scientifiques ont bâti des théories, accumulé des expériences, édifié des modèles, amassé patiemment certitudes et probabilités. Après Newton, c’est Albert Einstein qui, le premier, réussit à expliquer de façon convaincante l’une des quatre grandes forces de notre environnement, la gravitation, dans sa théorie de la relativité générale (voir sujet : théorie de la relativité générale). Les trois autres forces fondamentales (interaction faible, interaction forte et électromagnétisme : voir sujet : les constituants de la matière) furent unifiées par la mécanique quantique (voir sujet : mécanique quantique) quelques années plus tard. Tout est donc parfait ? Hélas non car ces deux théories, la relativité einsteinienne et la physique des quantas, sont complètement incompatibles... Or, si l’on veut vraiment connaître les mécanismes régissant l’Univers dont nous faisons partie, il est indispensable d’avoir une explication physique globale : il est en effet peu probable que l’Univers réponde à des lois différentes selon l’endroit ou les niveaux d’où on l’observe. Vers la fin du siècle dernier, un certain nombre de théories unificatrices ont vu le jour et la plus prometteuse d’entre elles semble être la théorie des cordes.

Genèse de la théorie des cordes

     Vers 1950, il n’était toujours pas possible de comprendre vraiment la physique des particules plus petites que l’atome, particules que l’on appelle des hadrons (il s’agit en fait de particules élémentaires comme les quarks constituant protons et neutrons eux-mêmes formant le noyau des atomes, les gluons responsables de l’interaction forte entre les quarks, etc.). Tout ce petit monde fort complexe est bien régi par la mécanique quantique mais sans que l’on ait d’explication véritable sur leurs interactions. Il faudra attendre 1973 et l’arrivée d’une nouvelle théorie, la chromodynamique quantique, pour y voir un peu plus clair mais de façon encore partielle.

     C’est environ 10 ans plus tard que l’on entend réellement parler de la théorie des cordes qui se propose – puisque les particules restent en grande partie mystérieuses – de les penser autrement : dans cette théorie, les entités basiques de la physique, ces fameuses particules subatomiques, ne sont plus considérées comme des objets ponctuels mais comme des cordes infinitésimales formant des boucles qui vibreraient en possédant une tension, tout comme un élastique dont la tension s’accroit au fur et à mesure qu’on l’étire. Rappelons-nous que chaque particule subatomique est identifiée par son spin, c'est-à-dire une caractéristique particulière qui lui est propre (comme, également, la charge électrique ou la masse) représentant ici l’énergie cinétique de la particule tournant sur elle-même autour d’un axe. La théorie des cordes prétend que ce sont ces vibrations à des fréquences diverses qui expliquent les variations de spins observées et donc les différentes particules. Du coup, les divers types de cordes et leurs vibrations multiples seraient à l’origine de toutes les particules élémentaires de notre univers. Bien entendu, la théorie s’appuie sur de savantes équations mathématiques (notamment la théorie des surfaces de Riemann) que je serais bien en peine ici d'expliquer… Quoi qu’il en soit, il s’agit là d’une remise en cause complète, et de notre perception, et de notre compréhension de la physique subatomique.

Une théorie séduisante mais pas encore démontrée

     Les spécialistes de la question le disent et on les croit : pour permettre l’unification des deux grandes physiques, la théorie des cordes doit satisfaire à trois conditions principales :

    1. toutes les particules subatomiques sans exception doivent entrer dans le cadre de la théorie ;

     2. la théorie doit parfaitement décrire la gravitation 

     3. ce qui entraîne le fait qu’il doit s’agir d’une théorie géométrique, seul moyen de prendre en compte  cette gravitation.

     Que disent les équations de la théorie des cordes ? Que les trois conditions qu’on vient de voir lui sont tout à fait accessibles… à la condition qu’on considère un espace-temps à au moins dix dimensions ! Ce qui pose problème puisque dans notre univers (en tout cas pour sa partie visible) il n’existe que quatre dimensions ! L’ennui est que lorsqu’on revient à quatre dimensions, l’unicité de la théorie si intéressante disparaît… La cohérence mathématique de la théorie exige donc plus de dimensions qu’il ne semble y en avoir dans notre monde : ses partisans nous affirment que, en réalité, ces dimensions supplémentaires existent bel et bien mais qu’elles sont enroulées au niveau microscopique, un niveau des millions de fois inférieur à celui de l’atome. Cette affirmation doit être évidemment prouvée avant de valider la théorie : le retour (mathématique) à un espace-temps à quatre dimensions est donc le grand défi que s’efforcent de vaincre les chercheurs actuels de la théorie des cordes.

Une théorie unificatrice et ses conséquences

     Une chose est en tout cas certaine : la théorie des cordes (qui est en fait l’amalgame de plusieurs théories prenant en compte des cordes de natures différentes) semble être l’entreprise conceptuelle actuellement la plus à même d’associer la gravitation à la mécanique quantique et il est donc normal que cette aventure – extraordinairement théorique – passionne non seulement les chercheurs de physique fondamentale mais également les mathématiciens… et les astronomes.

     D’ailleurs, comme le lecteur l’aura certainement remarqué, j’ai fait figurer ce sujet non pas en physique (comme la mécanique quantique, par exemple) mais dans la catégorie des sujets d’astronomie et il y a de bonnes raisons à cela : de grandes interrogations existent toujours sur des phénomènes astronomiques importants tout simplement parce qu’on ne sait pas associer mécanique quantique et relativité générale.

          *  C’est par exemple, le cas des trous noirs. Voilà des objets dont on connait l’existence et dont on peut même mettre en évidence la réalité (du moins de façon indirecte puisque, par sa seule présence, un trou noir modifie la partie d’univers qui l’entoure) mais qu’on ne sait pas expliquer complètement (voir sujet : trous noirs).

      Pour mémoire, je rappelle qu’un trou noir est le stade évolutif terminal de très grosses étoiles : en effet, si la masse d’une étoile dépasse quarante fois celle de notre Soleil (MS), son noyau résiduel dégénéré peut dépasser les trois MS. En pareil cas, les forces de répulsion des composants atomiques dégénérés (neutrons et protons) ne peuvent plus s'opposer à la compression des forces gravitationnelles et la matière s’écrase sur elle-même sans que plus rien ne s’y oppose : on aboutit alors à la formation d’un trou noir dont la principale caractéristique est qu’aucune matière – pas même la lumière – ne peut s’en échapper. Avant l’anéantissement, on peut observer le disque d’accrétion, sorte de dernier ballet de la matière appelée à disparaître et qui dessine les abords du trou noir par l’échauffement gigantesque qu’elle subit (ce qui permet de repérer le phénomène). Puis, cette matière est absorbée par le trou noir, sans espoir de retour, et le moment où elle bascule vers l’inconnu se situe à ce que l’on nomme l’horizon du trou noir, dernière ligne encore visible avant le néant. Que devient-elle ensuite ? Ni la physique quantique, ni bien sûr la relativité ne peuvent répondre. Voilà donc un domaine où la théorie des cordes pourrait nous rendre de sérieux services…

          * Un autre sujet – et non des moindres – qui passionne les astronomes, notamment ceux qui s’intéressent à la cosmologie, est le Big-Bang. Ou, pour être encore plus général, le début de notre univers. Dans le sujet dédié (voir : Big bang et origine de l’Univers), nous avions vu que, en remontant le temps jusqu’aux origines, à partir d’un certain moment appelé temps de Planck, très précisément à 10^-43 seconde après le début, les quatre forces fondamentales que nous avons évoquées plus haut sont fusionnées en une force unique, la supergravité. A cet instant, très court mais si important, les lois de la physique classique ne s’appliquent plus (ou pas encore). La théorie des cordes serait elle susceptible de nous aider à comprendre comment tout a commencé ?

     D’autres problèmes d’astronomie restent – si j’ose dire – en souffrance et on aimerait bien une théorie (en fait un ensemble de lois mathématiques conduisant à un modèle qu’il serait possible d’expérimenter par la suite) nous permettant de les expliquer…

La théorie des cordes a-t-elle un intérêt autre que… théorique ?

     La réponse est à l’évidence oui ! S’acharner à unifier des théories physiques compliquées en une théorie encore plus complexe ne relève pas d’un simple jeu mathématique pour quelques initiés, fussent-ils géniaux. Les retombées d’une telle entreprise, si elle devait aboutir, seraient considérables. Evidemment, comme on vient de le voir, ou pourrait en apprendre énormément sur notre Univers (et donc sur nous-mêmes) mais pas seulement. Il suffit de se rappeler combien la physique quantique a été décriée à ses débuts : certains scientifiques criaient à la mystification, ne pouvant comprendre comment on pouvait tirer des lois à partir du pur hasard ; d’autres riaient à la lecture de qu’ils considéraient comme un salmigondis. D’autres encore, plus sages peut-être comme le grand Einstein lui-même, préféraient attendre dans une prudente réserve teintée de scepticisme. Et pourtant ! Sans mécanique quantique, pas de contrôle de l’électron et donc ni transistors, ni informatique. Pas non plus de supraconduction et d’imagerie médicale de type résonnance magnétique nucléaire (IRM). Sans elle, on ne saurait toujours pas contrôler la lumière pour réaliser les faisceaux laser de nos lecteurs de DVD. Même chose pour les centrales nucléaires… La mécanique quantique, si mal comprise car si imprévisible et apparemment si contraire à notre logique, a transformé notre monde.

      Si l’on arrive à écrire des équations universelles de la théorie des cordes et à formaliser la théorie unificatrice, les conséquences pratiques – impossibles évidemment à imaginer aujourd’hui - en seront certainement considérables. Au-delà de la satisfaction d’avoir compris un peu plus notre univers, les transformations de notre quotidien seront telles qu’il faut souhaiter de l’intuition, beaucoup de patience et peut-être un peu de chance à ces chercheurs si particuliers.

Images

1. galaxie NGC 4945 (sources : www.eso.org)

2. constituants de l'atome (sources : abyss.uoregon.edu)

3. cordes (sources : hypersite.free.fr/)

4. univers multidimensionnel (sources : techno-science.net) 

5. dessin d'un trou noir (sources ; paturage.files.wordpress.com)

6. simulation des premiers instants de l'Univers (sources : irfu.cea.fr/)

7. homecinema (sources : le-showroom.ecranlounge.com)

  (Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés :  relativité générale - mécanique quantique - hadron - quark - gluon - chromodynamique quantique - trou noir - Big bang - supergravité  - temps de Planck - théorie unificatrice de la physique - théorie des cordes (compléments)

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Articles connexes sur le blog :

* Big bang et origine de l'Univers

* théorie de le relativité générale

* mécanique quantique

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 Mise à jour : 8 mars 2023

      La disparition des grands sauriens date de – 65 millions d’années et elle s’est faite rapidement, en quelques milliers d’années, ce qui est très court comparé à leur règne qui s’étale sur plus de 150 millions d’années. On a expliqué dans des sujets précédents combien il était probable que cette disparition a été hâtée par la chute d’une météorite géante sur des populations déjà en déclin (voir sujets : la disparition des dinosaures et l'empire des dinosaures). Quoi qu’il en soit, une niche écologique majeure s’est trouvée libérée pour des successeurs potentiels qui vivaient jusque là dans l’ombre, les mammifères.

     Il est néanmoins intéressant de noter qu’une compétition s’engagea assez rapidement entre deux types de mammifères : les placentaires et les marsupiaux, l’Evolution ayant donné dans chacun de ces deux groupes des individus également armés comme on le verra ensuite (on parle alors d’évolution parallèle, c’est-à dire l’acquisition de caractéristiques semblables dans deux espèces occupant un même espace, à ne pas confondre avec une évolution convergente qui donne des attributs identiques à deux populations existant à des époques ou dans des écosystèmes différents).

Placentaires et marsupiaux

     Les mammifères sont pratiquement contemporains des dinosaures. Toutefois, dès le début, la suprématie des grands sauriens se révèle indiscutable et les mammifères doivent se contenter de la portion congrue : à cette époque, ils sont représentés par de petits vertébrés à sang chaud (dont certains possèdent une fourrure) et qui, vivant principalement la nuit, se nourrissent d’insectes, de vers et parfois… d’œufs de dinosaures.

     Tout change pour les mammifères à la fin du crétacé, très précisément lors de ce que l’on nomme la " limite KT ", où une extinction massive touche nombre d’espèces vivantes, au premier rang desquelles les dinosaures. On entre alors dans le cénozoïque (ancienne époque tertiaire) dont les premiers millions d’années sont le paléogène et c’est à partir de cette époque lointaine que va se développer la « radiation » des mammifères, c'est-à-dire leur conquête de tous les milieux laissé vacants par leurs gigantesques prédécesseurs. Rapidement deux sous-classes de mammifères apparaissent, les placentaires et les marsupiaux, vraisemblablement à partir d’une souche commune originaire d’Amérique du nord, et probablement en raison, à cette époque, de l’isolement  des continents (voir le sujet : dérive des continents ou tectonique des plaques), ils ne rentreront véritablement en compétition que plus tardivement.

          *  mammifères marsupiaux

     Chez les marsupiaux (du grec marsipos = sac), la femelle possède une poche ventrale dans laquelle, peu après sa naissance, se développe son petit. En effet, point important, après environ 3 semaines,  l’enfant marsupial se retrouve extériorisé sous la forme d’un fœtus très primitif au point que certains scientifiques l’ont baptisé « larve marsupiale ». L’enfant devra donc procéder à son développement définitif dans la poche externe de sa mère. C’est dire que cette croissance - qui prendra plusieurs mois - laisse la femelle et son petit très vulnérables à la prédation.

     Il existe encore aujourd’hui un peu moins de 300 espèces différentes de marsupiaux, notamment des kangourous (mais dont le nombre d’espèces est passé en 150 ans de 42 à moins de 15). Les kangourous sont les plus grands marsupiaux toujours vivants mais, au paléogène et jusqu’à assez récemment, existaient des espèces bien plus grandes, parfois de la taille d’un hippopotame, herbivores (comme le diptrodon ou le Nototherium) ou carnivores comme le thylacosmilus qui était une sorte de tigre à dents de sabre marsupial dont le poids pouvait dépasser les 100 kg.

          *  mammifères placentaires

     Ils représentent l’immense majorité des mammifères et c’est de ce groupe d’animaux dont nous sommes issus. A la différence des marsupiaux que nous venons d’évoquer, les placentaires – comme leur nom l’indique – ont une gestation totalement intra-utérine : les petits sont ainsi bien plus longtemps protégés de toute agression extérieure en  se développant au sein d’un sac interne à la mère, le placenta. La liaison avec celle-ci se fait au moyen du cordon ombilical et du liquide amniotique dans lequel baigne le petit : il s’agit donc là d’une protection maximale mais pas seulement car le placenta a bien d’autres rôles. Il permet en effet une nutrition complète en différents éléments (sucres, minéraux, acides aminés, etc.) mais aussi une certaine fonction respiratoire, le recyclage des déchets (fonction excrétrice) et une activité hormonale (fonction endocrine). Signalons aussi que le placenta a un rôle majeur en immunologie en assurant une barrière entre l’enfant et le monde extérieur. On comprend donc aisément que la gestation paraît mieux protégée chez les placentaires que les marsupiaux. Cela explique-t-il la plus grande réussite des placentaires dans leur colonisation de la Terre ? En effet, ils sont présents partout dans le monde, non seulement sur la terre ferme mais aussi dans les océans (cétacés) et même dans l’air (chauve-souris ou chiroptères dont on oublie souvent que c’est le deuxième « ordre » de mammifères le plus nombreux, juste derrière les rongeurs).

Compétition entre mammifères

     A la fin du crétacé n’existaient probablement que 200 à 300 espèces de mammifères regroupées en un peu moins de 30 familles dont 1/3 était représenté par les placentaires, 1/3 par les marsupiaux, le dernier tiers relevant d’espèces n’ayant pas survécu. A cette époque, les donnes étaient équivalentes entre les deux grands groupes de mammifères. Survient alors la disparition des dinosaures et la radiation évolutive (on peut même parler « d’explosion évolutive ») des mammifères qu’on retrouve partout en quelques dizaines de milliers d’années. D’un point de vue très schématique, on peut dire que les placentaires ont surtout dominé les continents du nord tandis que les marsupiaux se trouvent en position de force dans l’hémisphère sud (à l’exception du continent africain où ils n’ont jamais été présents).

     C’est à la fin du trias que le supercontinent occupant jusque là la Terre, la Pangée, commence à se fractionner. On peut supposer que cette dislocation a permis durant longtemps la non-communication et donc l’absence de compétition entre les deux grands groupes de mammifères. Vient alors la formation de l’isthme de Panama qui permet l’irruption des placentaires vers le sud où ils vont progressivement remplacer les marsupiaux. D’un point de vue anatomique, les marsupiaux n’étaient pas réellement désavantagés ; le tigre marsupial à dents de sabre (thylacosmilus) devait certainement être aussi redoutable que son cousin placentaire, le smilodon. Pourtant rapidement les placentaires triomphent, ne laissant en Amérique du sud que quelques rares niches écologiques aux marsupiaux. Pour expliquer ce succès, la seule explication qui vient à l’esprit est celle de la différence liée à la gestation des petits qui, comme on l’a vu, semble plus performante chez les placentaires.

     L’Australie, restée isolée, est le dernier continent où dominent les marsupiaux. C’est à l’Homme que l’on doit la triste réalité du déclin des marsupiaux sur ce continent. La colonisation humaine coïncide avec l’introduction de mammifères placentaires tels certains herbivores, le chat, le lapin, etc. qui vont progressivement faire régresser les espèces autochtones endémiques. Ajoutons à cela une lutte sans discernement, pour des raisons essentiellement économiques, contre les marsupiaux : ces espèces sont aujourd’hui protégées mais il est déjà trop tard pour nombre d’entre elles (on pense notamment au chien marsupial dit loup de Tasmanie dont le dernier représentant fut exterminé en 1936).

La compétition interspécifique, fer de lance de l’Evolution

     Si l’on met de côté le rôle néfaste de l’Homme en Australie dont la prédominance exclusive a rompu la stabilité de l’écosystème naturel, force est de constater que partout où les marsupiaux ont rencontré les placentaires, ce sont ces derniers qui ont pris le dessus. Certes, il s’est parfois agi de dissemblances morphologiques et comportementales : le tigre marsupial à dents de sabre par exemple, était dans l’ensemble moins rapide et moins lourd que le smilodon, son concurrent placentaire. Cela n’explique toutefois pas tout. La vraie différence entre ces différentes espèces réside dans le mode de gestation, forcément défavorable comme on la vu, aux marsupiaux. L’Evolution, on l’a souvent répété, entraine la survie du plus apte, celle de l’individu le mieux adapté à son milieu et, de ce point de vue, les marsupiaux partaient avec un handicap.

     La gestation marsupiale, par exemple, oblige à une ossification plus précoce de la boîte crânienne ce qui limite forcément le développement du cerveau de l’individu. De la même façon, la croissance de l’embryon dans une poche externe empêche l’apparition d’individus de grande taille : impossible d’imaginer une baleine marsupiale ! Or, on sait que le développement de la taille d’un individu est un élément important dans la compétition interspécifique…

     C’est également la raison pour laquelle on ne retrouve pas de grands primates marsupiaux (je ne dis pas que cela était impossible – il existe des marsupiaux d’assez grande taille – mais seulement bien plus improbable). On peut affirmer au bout du compte que, si les marsupiaux avaient pour une raison quelconque dominé leurs cousins placentaires, jamais l’Homme et son gros cerveau n’auraient vu le jour. L’Evolution se serait dirigée dans une autre direction et nous ne serions pas là pour en parler.

Images

1a. loup (canis lupus) (sources : fr.academic.ru)

1b. kangourou (sources : www.dinosoria.com)

2. dinosaures (sources : s2.e-monsite.com)

3. larve marsupiale (sources : www.mnhn.fr/)

4. foetus dans son placenta (sources : medicalimages.allrefer.com)

5. dislocation de la Pangée (sources : www2.ggl.ulaval.ca)

6. Thylacosmilus ou tigre marsupial à dents de sabre (sources : fr.wikipedia.org)

7. primate (gorille) (sources : pin.primate.wisc.edu)

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés : disparition des dinosaures - mammifères placentaires - mammifères marsupiaux - évolution parallèle - évolution convergente - crétacé - limite K-T - cénozoïque - paléogène - radiation évolutive - larve marsupiale - thylacosmilus - Pangée - smilodon - loup de Tasmanie (thylacine)

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