Peter Godfrey-Smith

L’Odyssée de la conscience

Vie animale et expérience humaine

Traduit de l’anglais par Sophie Lem

Flammarion

L’ouvrage original a paru sous le titre Metazoa
Copyright © 2020, Peter Godfrey-Smith
Tous droits réservés
Pour la traduction française : © Éditions Flammarion, Paris, 2024

ISBN numérique : 978-2-0802-3307-3

ISBN du pdf web : 978-2-0802-3309-7

Le livre a été imprimé sous les références :

ISBN : 978-2-0814-8206-7

Ce document numérique a été réalisé par Nord Compo.

Présentation de l’éditeur :
Après Le Prince des profondeurs, dans lequel Peter Godfrey-Smith, explorait l’intelligence exceptionnelle des poulpes, L’Odyssée de la conscience nous fait de nouveau plonger dans les fonds marins et rencontrer de multiples formes de vie qui semblent à première vue complètement éloignées de la nôtre. Éponges de mer, coraux, crustacés, méduses et autres créatures fascinantes, tantôt minuscules, tantôt gigantesques, permettent pourtant de comprendre, par l’observation animale, le mystère de la conscience.
Associant à ses récits de plongées et de rencontres avec ces animaux les découvertes les plus récentes de la biologie de l’évolution, Godfrey-Smith examine l’apparition de l’expérience subjective chez certaines espèces animales nées il y a parfois plus d’un milliard d’années. Percevoir, observer, se déplacer, manipuler des objets, réagir et interagir : autant d’aptitudes apparues dans des micro-organismes sous-marins qui se sont ensuite développées chez les insectes, les oiseaux, les primates et enfin les humains. L’expérience animale, en ce sens, est aussi la nôtre.
Avec un talent de vulgarisateur qui a fait du Prince des profondeurs un succès international, Peter Godfrey-Smith réussit à convertir sa rencontre avec une crevette manchote en une approche empirique de la philosophie de l’esprit. Et si la conscience n’était pas un privilège humain mais le résultat de l’évolution de nos sens ?

Peter Godfrey-Smith est professeur d’histoire et de philosophie des sciences à l’université de Sydney et passionné de plongée. Ce livre a été classé livre de l’année du Times et du Sunday Times, et livre scientifique du mois par la BBC.

Du même auteur

Le Prince des profondeurs. L’intelligence exceptionnelle des poulpes, Flammarion, 2018.

Ce livre est dédié à ceux qui ont perdu la vie
lors des feux de brousse de 2019-2020 en Australie
et à tous ceux qui ont combattu les incendies.

L’Odyssée de la conscience

Propriétaires de vaisseaux de Nantucket, laissez-moi ici vous tancer sérieusement ! Gardez-vous d’enrôler dans vos vigilantes pêcheries un gars au front maigre et à l’œil creux enclin à des méditations hors de saison […]. « Mais, espèce de singe, disait un harponneur à un de ces gars, voici bientôt trois ans que nous bourlinguons et tu n’as pas encore levé une seule baleine. Les baleines sont aussi rares que les dents d’une poule quand tu es là-haut ! » C’était peut-être vrai ; peut-être aussi que des bancs étaient apparus au fond de l’horizon, mais ce gars distrait ne les avait pas vus. Bercé, dans un état de rêverie inconsciente, indifférent à tout, il avait perdu son identité dans la cadence des vagues opiacées de ses pensées. Il prenait l’océan mystique à ses pieds pour l’image bleue de l’âme profonde de l’univers, humanité et nature mêlées. Et chaque fois qu’il apercevait furtivement une belle forme étrange glissant sous la mer, ou qu’il entrevoyait un fanon coupant la vague, il croyait que c’était la matérialisation des pensées qui volaient à travers son âme. Dans cet état d’enchantement l’esprit se retire dans le grand tout, se dissout dans le temps et dans l’espace comme les cendres éparpillées du panthéiste Wickliff, faisant finalement partie de tous les rivages de ce globe rond.

HERMAN MELVILLE, Moby Dick1

Chapitre 1
Les protozoaires

Au bas des marches

Les dix marches d’un escalier abrupt creusé à même la roche du brise-lames mènent à une eau parfaitement calme : c’est l’étale de haute mer. Alors que l’on s’enfonce sous la surface, les sons s’atténuent sous l’effet de la gravité, et la lumière se teinte de vert. On n’entend plus que le ronflement de sa respiration. Le silence est total.

Bientôt, on pénètre dans un jardin d’éponges, un enchevêtrement de formes et de couleurs. Certaines d’entre elles, des bulbes orange de plusieurs pieds de haut, s’élancent vers la surface à partir du fond de la mer. D’autres se propagent latéralement, recouvrant tout ce qu’elles rencontrent d’une strate d’épaisseur variable. Au milieu des éponges prospère ce qui ressemble à des fougères et à des fleurs, ainsi que des ascidies, des structures rose pâle en forme d’outres, décorées de motifs émaillés à l’intérieur. Leurs goulots évoquent les manches à air recourbées que l’on trouve sur les ponts des navires, bien qu’ils s’orientent ici dans toutes les directions. Leur corps est recouvert de toutes sortes d’organismes vivants tellement incrustés qu’elles finissent par ressembler à des éléments du paysage plutôt qu’à un organisme à part entière.

Les ascidies font tout de même de légers mouvements, comme si elles percevaient notre présence dans leur demi-sommeil. Je suis toujours un peu surpris lorsque, de temps à autre, le corps de l’une d’entre elles s’effondre et expulse un grand jet d’eau, un peu comme un haussement d’épaules suivi d’un soupir. Le paysage s’anime et commente notre passage.

Entre les ascidies, on distingue des anémones et des coraux mous qui font penser à des grappes de petites mains : chacune d’entre elles a la régularité d’une fleur qui tenterait de saisir l’eau qui l’entoure. Elles s’ouvrent et se referment lentement, à un rythme hypnotique.

Je me fraye un chemin au milieu d’une forêt d’êtres vivants. Dans les forêts terrestres, la vie est en grande majorité le produit d’un autre chemin évolutif, celui des végétaux. Or, dans notre jardin d’éponges, on a surtout affaire à des animaux. La plupart d’entre eux (éponges exceptées) possèdent un système nerveux, des fils électriques qui parcourent leur corps. Ces corps se déplacent et éternuent, s’étirent et hésitent. Certains réagissent brusquement lorsque l’on passe devant eux. Les vers serpulidés ressemblent un peu à des touffes de plumes orange fixées au récif, comme bordées d’yeux et qui disparaissent quand on s’approche. Un peu comme si les arbres d’une forêt végétale éternuaient, toussaient, tendaient des mains vers nous et nous suivaient du regard avec des yeux invisibles.

Avec cette lente promenade sous-marine à quelques mètres de la rive, on vient de faire connaissance avec les vestiges et les parents des premières formes d’activité animale. Entendons-nous : il ne s’agit pas de nager dans le passé, puisque l’éponge, l’ascidie et le corail sont des animaux d’aujourd’hui, le fruit de la même période évolutive qui a produit les humains. Nous ne rendons pas visite à nos ancêtres mais bien à des cousins éloignés, de lointains parents tout ce qu’il y a de plus vivant. Dit autrement, le jardin qui nous entoure est constitué des branches supérieures d’un unique arbre généalogique.

Plus loin, tapie sous une corniche dans un enchevêtrement d’antennes et de pinces, on devine une grande crevette nettoyeuse. Son corps en partie transparent ne mesure que quelques centimètres de long, mais ses antennes et autres appendices étendent sa présence au moins trois fois plus loin. C’est le premier animal que je mentionne qui pourrait nous voir comme un objet, plutôt que simplement sentir notre toucher, réagir à une altération de la lumière ou à une masse qui s’approche. Un peu plus loin encore, au sommet du récif, un poulpe s’étire comme un chat – un chat qui serait bien camouflé, avec des pattes étendues et d’autres enroulées. Cet animal nous observe lui aussi, plus ouvertement que la crevette, avec une attention telle que sa tête se dresse sur notre passage.

Matière, vie et esprit

En 1857, la frégate Cyclops, navire de Sa Majesté, remonte quelque chose des profondeurs de l’Atlantique Nord. Le prélèvement ressemble à de la boue marine. Placé dans de l’alcool, il est expédié au biologiste T.H. Huxley1.

L’échantillon n’est pas envoyé à Huxley parce qu’il semble particulièrement inhabituel, mais en raison de l’intérêt que suscitent à l’époque les fonds marins, pour des motifs à la fois scientifiques et pratiques. L’intérêt pratique dérive du projet d’installation de câbles télégraphiques sous-marins : le premier câble permettant un échange de messages est posé entre l’Europe et l’Amérique en 1858, mais tombe en panne au bout de trois semaines du fait de la détérioration de son isolation, ce qui entraîne la dispersion en mer du courant porteur des signaux de communication. Bref, Huxley examine la boue, note la présence de quelques organismes unicellulaires et d’intrigants corps ronds, puis met l’échantillon de côté pendant une dizaine d’années.

Doté d’un meilleur microscope, il reprend alors son observation. Cette fois, il distingue des disques et des sphères d’origine inconnue, ainsi qu’une substance mucilagineuse qui les entoure, une sorte de « matière gélatineuse transparente ». Huxley a l’impression d’avoir découvert un nouveau type d’organisme, d’une forme exceptionnellement simple. Son interprétation, prudente, est que ses parties rigides, c’est-à-dire les disques et les sphères, sont produites par la matière gélatineuse elle-même, qui serait vivante. Huxley nomme le nouvel organisme Bathybius Haeckelii, d’après Ernst Haeckel, le biologiste, illustrateur et philosophe allemand.

Haeckel est ravi, tant par la découverte que par l’hommage2. Il soutient en effet depuis belle lurette que quelque chose de semblable doit exister dans la nature. Haeckel, comme Huxley, est un fervent partisan de la théorie de l’évolution exposée par Darwin en 1859 dans L’Origine des espèces. Tous deux comptent parmi les principaux défenseurs du darwinisme dans leurs pays respectifs, l’Angleterre et l’Allemagne. Mais ils sont également désireux d’approfondir des questions sur lesquelles Darwin n’a pas souhaité s’avancer au-delà de quelques brefs commentaires3 : l’origine de la vie et le début du processus évolutif. La vie est-elle apparue une seule fois sur Terre, ou plusieurs fois ? Haeckel est convaincu que la génération spontanée de la vie à partir de matériaux inanimés est possible4, et qu’elle peut advenir indéfiniment. Il décide donc que Bathybius constitue une forme de vie fondamentale susceptible de recouvrir les grandes étendues des fonds marins et lui confère un rôle de pont entre le champ du vivant et celui de la matière inorganique inerte.

La conception traditionnelle de l’organisation de la vie, élaborée dès l’Antiquité grecque, ne reconnaît que deux sortes d’êtres vivants : les animaux et les plantes. Tout ce qui est vivant relève de l’un ou de l’autre. Lorsque le botaniste suédois Carl von Linné conçoit au XVIIIe siècle un nouveau système de classification, il place à côté des règnes végétal et animal un troisième règne inanimé : le « royaume des pierres », ou Lapides5. Une triple distinction qui se retrouve encore aujourd’hui dans la question classique : « Animal, végétal ou minéral ? »

À l’époque de Linné, des organismes microscopiques ont déjà été observés, peut-être pour la première fois dans les années 1670 par le drapier néerlandais Antonie van Leeuwenhoek, qui avait fabriqué le plus puissant des premiers microscopes. De fait, Linné inclut un bon nombre d’organismes minuscules dans sa classification des êtres vivants et les place dans la catégorie des animaux qu’il nomme « vers ». (Il conclut la dixième édition de son Systema Naturae, qui inaugure la classification des animaux et des végétaux, avec un groupe qu’il appelle les Monas : ceux qui ont « un simple point pour corps ».)

Au fur et à mesure que la biologie progresse commencent à apparaître des cas énigmatiques, surtout à l’échelle microscopique. Les scientifiques tentent de les classer d’un côté ou de l’autre, c’est-à-dire soit avec les végétaux (algues), soit avec les animaux (protozoaires). Mais il est parfois difficile de déterminer à quel règne appartiennent certaines créatures, et le sentiment général est que la classification standard montre ses limites.

En 1860, le naturaliste britannique John Hogg soutient qu’il faut, plutôt que forcer les catégories, créer un quatrième règne pour les petits organismes progressivement reconnus comme unicellulaires, qui ne seraient ni des plantes ni des animaux6. Il les baptise Protoctista (protoctistes) et les place dans un Regnum Primigenum ou « règne primitif », aux côtés des animaux, des végétaux et des minéraux. (Le terme Protoctista est ensuite raccourci par Haeckel en Protista, plus moderne7.) Selon Hogg, les frontières entre les différents règnes du vivant sont floues, et seule la démarcation entre le règne minéral et la vie est nettement traçable.

La querelle sur les modalités de classement que je viens d’évoquer concerne le vivant, et non l’esprit. Mais vie et esprit ont longtemps été associés d’une manière ou d’une autre, même si la perception de leur relation a varié au cours du temps. Dans la conception aristotélicienne, élaborée il y a plus de deux millénaires, c’est l’âme qui unifie le vivant et le mental8. Pour Aristote, l’âme existe à différents niveaux ou degrés, qui s’observent chez les plantes et les animaux comme chez l’homme. Le fait que les plantes absorbent des nutriments pour se maintenir en vie montrerait qu’elles possèdent une sorte d’âme. Les animaux font la même chose, mais perçoivent de surcroît les stimuli de leur environnement et y réagissent ; voilà une autre sorte d’âme. En plus de ces deux capacités, les hommes raisonnent, ce qui leur confère une troisième sorte d’âme. Pour Aristote, même le comportement d’objets inanimés dépourvus d’âme poursuit des fins ou des objectifs, en tendant à les ramener à leur lieu naturel.

Le rejet du monde aristotélicien par la « révolution scientifique » du XVIIe siècle entraîne une redéfinition des relations entre la vie et l’esprit. La conception du monde physique se rigidifie avec l’affirmation d’une vision mécanique (action-réaction) de la matière, qui lui refuse toute intention ou finalité. En contrepartie, l’âme est sublimée et dématérialisée. Partie intégrante de tout être vivant chez Aristote, l’âme devient ainsi une affaire intellectuelle, plus rare, qui nous relie à Dieu.

Pour René Descartes, par exemple, il existe une séparation très nette entre le corps et l’esprit9. Seuls les humains sont une combinaison des deux ; si nous sommes à la fois des êtres physiques et mentaux, c’est parce que ces deux domaines entrent en contact dans un petit point sensible de notre cerveau. C’est le « dualisme » de Descartes. Pour lui, les autres animaux sont privés d’âme, et leur nature est purement mécanique : un chien ne saurait éprouver de sentiments, quoi qu’on lui fasse. L’âme, qui rend les humains spéciaux et les rapproche de Dieu, n’est plus présente chez les animaux et les végétaux, même sous des formes atténuées.

Au XIXe siècle, à l’époque de Darwin, Haeckel et Huxley, les progrès de la biologie et d’autres sciences rendent le dualisme à la Descartes de moins en moins crédible. Les travaux de Darwin esquissent un autre tableau, dans lequel la séparation entre les humains et les autres animaux n’est pas aussi tranchée. Différentes formes de vie ainsi que différents types de capacités mentales peuvent apparaître au cours de processus graduels d’évolution. La cause ? La nécessaire adaptation aux circonstances et les ramifications à l’origine des espèces. Cette thèse suffit à rendre compte à la fois des différents corps et des différentes formes d’esprit, à condition de réussir à lancer le processus.

Voilà tout de même un prérequis de taille. Haeckel, Huxley et d’autres abordent cette partie du problème de la manière suivante : pour eux, c’est une substance présente dans tous les êtres vivants qui rend possible à la fois la vie et les débuts d’un état mental. Cette substance est de nature physique et non surnaturelle, mais elle est également en tout point différente de la matière ordinaire. S’il était possible de l’isoler, on pourrait en prendre une cuillérée, et ce qui resterait dans la cuillère serait toujours constitué de cette substance spéciale. Ils la dénomment protoplasme10.

Cette approche peut sembler étrange, mais elle est en partie motivée par l’examen minutieux de cellules et d’organismes simples. Lorsque les scientifiques de l’époque observent l’intérieur des cellules, ils estiment en effet qu’elles ne présentent pas l’organisation nécessaire (elles ne sont pas composées de suffisamment de parties différentes les unes des autres) pour leur permettre d’accomplir ce qu’elles sont manifestement capables de faire11. Ce qu’ils ont sous les yeux ne leur apparaît que comme une substance, transparente et molle. Dans un écrit de 1862, le physiologiste anglais William Benjamin Carpenter s’émerveille néanmoins de ce que peuvent accomplir les organismes unicellulaires : les « opérations vitales » que l’on voit « menées par un appareil élaboré » chez un animal sont réalisées par « une petite particule gélatineuse apparemment homogène ». Cette minuscule particule de gelée « s’empare de sa nourriture sans membres, l’avale sans bouche, la digère sans estomac » et « se déplace sans muscles ». Ces observations conduisent Huxley et d’autres à penser que ce n’est pas tant l’organisation complexe de la matière ordinaire qui explique l’activité du vivant qu’un ingrédient différent et intrinsèquement vivant : « La vie n’est pas le résultat de l’organisation, c’est l’organisation qui est le résultat de la vie. »

Dans ce contexte, Bathybius semble extraordinairement prometteur. Il pourrait s’agir d’un pur échantillon de matière vivante, cette matière qui apparaît peut-être spontanément au fond des mers, où elle forme un tapis organique sans cesse renouvelé. D’autres échantillons sont bientôt examinés ; le Bathybius obtenu dans le golfe de Gascogne est par exemple décrit comme étant capable de se déplacer. Certains biologistes ne sont toutefois pas convaincus par cette forme de vie prétendument primordiale et par les spéculations croissantes qui l’entourent. Comment Bathybius survit-il dans les profondeurs ? De quoi se nourrit-il ?

C’est alors qu’est lancée l’expédition Challenger, un projet de quatre ans mené par la Royal Society of London dans les années 187012. L’opération vise à prélever des échantillons en eaux profondes dans des centaines de sites du monde entier afin de dresser le premier inventaire complet de la vie en eaux profondes. Le scientifique en chef de l’expédition, Charles Wyville Thomson, est prêt à travailler sur Bathybius tout en se montrant très circonspect. Aucun nouvel échantillon n’est cependant remonté par le Challenger. Deux scientifiques embarqués à bord du navire commencent à soupçonner que Bathybius n’est pas un être vivant. Grâce à une série d’expériences, ils démontrent que Bathybius n’est que le produit d’une réaction chimique entre l’eau de mer et l’alcool utilisé pour conserver les échantillons, y compris dans le cas de l’ancien échantillon de Huxley remonté par le H.M.S. Cyclops.

Bathybius est mort. Huxley reconnaît immédiatement son erreur, mais Haeckel tient à son chaînon manquant. Il aura beau s’accrocher à Bathybius pendant encore près de dix ans, il sera forcé de reconnaître que sa tentative d’établir un pont entre la matière inorganique et la vie organique a échoué13.

Les spéculations autour d’un pont du même type, une substance spéciale qui relierait la vie à la matière, perdurent encore quelques années. Mais cette hypothèse est peu à peu abandonnée pour laisser place à un lent processus de découverte qui finit par rendre l’activité vitale moins mystérieuse. L’explication de la vie qui découle de ces travaux procède pour finir exactement de ce que Huxley et Haeckel ne pouvaient accepter : l’organisation cachée d’une matière ordinaire.

Comme nous le verrons, cette matière n’est pas tout à fait « ordinaire », mais elle l’est dans sa composition de base. Les systèmes vivants sont constitués des mêmes éléments chimiques qui composent le reste de l’univers et fonctionnent selon des principes physiques qui s’étendent également au monde inanimé. Nous ne savons toujours pas avec certitude comment la vie est apparue, mais son origine n’est plus un mystère tel que l’on puisse encore penser qu’une substance spéciale engendre le monde vivant.

C’est le triomphe d’une vision matérialiste de la vie, qui n’autorise aucune intrusion surnaturelle et considère le monde physique comme unifié dans ses constituants de base. L’activité du vivant ne trouve pas son explication dans quelque ingrédient mystérieux, mais dans une structure complexe réduite à une échelle minuscule, presque inconcevable. Pour n’en donner qu’un exemple, les ribosomes sont des composantes importantes des cellules et présentent une structure assez complexe, qui leur est propre. Or plus de cent millions de ribosomes peuvent tenir dans le point imprimé à la fin de cette phrase14.

Si la question du vivant est donc plus ou moins réglée, c’est loin d’être le cas de celle de l’esprit.

Le « fossé explicatif »

À partir de la fin du XIXe siècle, au fur et à mesure que la révolution de Darwin s’affermit, il devient plus difficile de persister dans une vision dualiste de l’esprit de type cartésien. Le dualisme a en effet un sens au sein d’une vision globale, qui confère à l’homme une place unique et spéciale dans la nature, et le considère proche de Dieu d’une façon ou d’une autre. Peu importe que tout le reste, vivant ou inerte, soit seulement matière, tant que l’humain possède l’ingrédient supplémentaire. Or la perspective évolutionniste de l’humanité, qui établit des continuités entre nous et les autres animaux, rend le dualisme plus difficile à défendre sans toutefois l’invalider entièrement. Elle incite par conséquent à développer une théorie matérialiste de l’esprit qui explique la pensée, l’expérience et les sensations en termes de processus physiques et chimiques. Le fait que le vivant se soit plié à un traitement matérialiste de ce type est encourageant, sans que l’on sache exactement quelle conclusion en tirer ; en effet, le rapport entre le succès du matérialisme en biologie et les énigmes posées par les phénomènes mentaux n’est pas évident.

D’un point de vue historique, on peut distinguer deux courants distincts qui se prolongent jusqu’à nos jours. Aristote, ainsi que nous l’avons vu, identifie plusieurs degrés d’âme différents qui nous relient aux animaux et aux végétaux. Il considère ce que nous appelons « esprit » comme une extension naturelle ou une version possible de l’activité du vivant. La vision d’Aristote n’est pas évolutionniste, mais elle peut facilement être reformulée pour s’insérer dans cette optique : l’évolution de la vie complexe donne naturellement naissance aux phénomènes mentaux, grâce au développement de l’action délibérée et de la détection de l’environnement.

Descartes, en revanche, conçoit la vie et l’esprit comme deux choses bien distinctes. Selon ce second point de vue, il n’y a aucune raison de penser que les progrès réalisés dans la compréhension de la vie permettent de faire avancer les questions liées à l’esprit.

Au cours du siècle dernier, la plupart des idées avancées dans ce domaine relèvent du matérialisme, mais sur un point au moins elles se rapprochent de Descartes. À partir du milieu du XXe siècle, les théoriciens cessent en effet de voir des liens étroits entre la nature de la vie et celle de l’esprit. Cette évolution est encouragée par le développement des ordinateurs. L’essor fulgurant de la technologie informatique à partir du milieu du siècle dernier promet d’établir un pont différent entre le mental et le physique, fait de logique plutôt que de vie. La nouvelle mécanisation du raisonnement et de la mémoire – la « computation », ou calcul effectué par ordinateur – apparaît comme la voie d’avenir. À la fin du XXe siècle, les systèmes d’intelligence artificielle (IA) progressent, et certains d’entre eux commencent à sembler vaguement intelligents, sans qu’on puisse les considérer pour autant comme vivants. Dans cette optique, les corps des animaux n’auraient que peu d’importance et pourraient même s’avérer complètement optionnels. C’est le logiciel qui compte : le cerveau exécute un programme qui fonctionnerait également sur d’autres machines (ou sur d’autres choses que des machines).

Durant ces années, le problème du mental et du physique se précise, et le casse-tête de l’« esprit » envisagé dans son ensemble laisse la place à une énigme plus spécifique. Selon cette nouvelle conception, une partie de l’esprit peut facilement s’expliquer en termes matérialistes, tandis qu’un autre aspect résiste davantage à l’interprétation : celui de l’expérience subjective, ou de la conscience.

Prenons l’exemple de la mémoire. Il est probable que différentes sortes d’animaux aient une mémoire ; ils créent des traces du passé dans leur cerveau et utilisent ces traces plus tard, pour décider du meilleur comportement à tenir. Il n’est pas très compliqué d’imaginer comment le cerveau effectue cette opération. Le problème n’est pas encore résolu, mais il semble tout à fait possible d’en venir à bout ; nous réussirons probablement à comprendre comment fonctionne cet aspect de la mémoire. Mais certains souvenirs provoquent aussi une sensation, chez les humains du moins. Ainsi que l’a formulé Thomas Nagel en 1974, avoir un esprit provoque un certain effet, quelque chose que l’on ressent15. Lorsque l’on se remémore une bonne ou une mauvaise expérience, on éprouve une certaine sensation. Le côté « traitement de l’information » de la mémoire, notre capacité de stocker et de récupérer des informations utiles, s’accompagne ou non de cette caractéristique supplémentaire. La partie la plus difficile du problème corps-esprit est d’élucider ce dernier aspect de notre vie mentale, d’expliquer en termes biologiques, physiques ou informatiques comment une expérience ressentie peut exister dans le monde.

Ce problème est encore souvent abordé à travers une série d’options classiques. Le principal clivage oppose le camp des matérialistes (ou « physicalistes ») et celui des dualistes. Des approches plus radicales existent également : le panpsychisme, par exemple, soutient que toute matière, y compris celle des objets, comme une table, possède un aspect mental16. Cette thèse se distingue de l’idéalisme, qui veut que l’univers entier soit fait d’expériences. Le panpsychisme accepte la disposition physique du monde telle qu’elle apparaît, mais ajoute que la matière qui compose ce monde possède toujours une composante quelque peu mentale. Cette facette mentale de la matière donne naissance à l’expérience et à la conscience, une fois qu’une partie de cette matière est organisée en cerveau. Malgré son apparente extravagance, le panpsychisme a des défenseurs dignes d’attention. Thomas Nagel, que j’ai mentionné plus haut, soutient que le panpsychisme devrait être considéré comme une hypothèse de travail sérieuse, car toutes les théories en présence présentent d’épineux problèmes, et ceux posés par le panpsychisme ne sont pas pires que d’autres. Ernst Haeckel, dans ses années post-Bathybius, a également été attiré par le panpsychisme. Huxley, quant à lui, penchait pour une autre approche, peu orthodoxe : il avançait que l’expérience consciente serait un effet des processus matériels, mais jamais leur cause17. Il s’agit d’une forme inhabituelle de dualisme, qui possède encore des partisans aujourd’hui.

Ce qui est frappant dans cette présentation sommaire de ces différentes visions de l’univers et qui est également perceptible au cours de discussions plus terre à terre, c’est l’impressionnante variété des suppositions au sujet des espaces susceptibles d’abriter une forme d’esprit. Pour certains, l’esprit est partout, ou presque. Pour d’autres, il est l’apanage des seuls humains et peut-être de quelques animaux proches de nous. Face à un organisme unicellulaire, disons une paramécie qui nage vigoureusement à la surface d’un étang, quelqu’un peut dire : « Ce qui se passe dans cette créature est suffisant pour qu’elle ait des sensations. » Une paramécie est réactive et a des objectifs. À son échelle réduite, elle expérimente quelque chose.

Quelqu’un d’autre ignorera peut-être la paramécie, mais, face à un animal complexe comme un poisson, cette personne pourra affirmer : « Cet animal ne ressent sûrement rien. » Le poisson présente beaucoup de réflexes et d’instincts ainsi qu’une activité cérébrale assez complexe, mais toute cette activité se déroule « dans le noir ». Si cette seconde personne se trompe, pourquoi se trompe-t-elle ? Si le panpsychisme est également dans l’erreur et qu’il n’y a pas la moindre sensation dans un grain de sable, en quoi se trompe-t-il ? Est-il possible que les choses en aillent ainsi ? Il y a beaucoup d’arbitraire dans cette situation : chacun peut affirmer ce qu’il veut. Si je devais deviner quelle est actuellement la position majoritaire, je dirais qu’à la question « Quels êtres vivants sont susceptibles d’éprouver des expériences ? », la plupart des gens répondent « oui » pour les mammifères et les oiseaux, « peut-être » pour les poissons et les reptiles, et « non » pour tout le reste. Mais, si l’on essaie d’étendre le champ de l’enquête (qu’en est-il par exemple des fourmis, des plantes ou des paramécies ?) ou de la restreindre (en ne considérant que les mammifères), la discussion part rapidement dans tous les sens. Comment pouvons-nous déterminer qui a raison ?

Ce sentiment d’arbitraire est lié à ce que le philosophe Joseph Levine appelle un « fossé explicatif » (explanatory gap)18. Même si nous sommes maintenant pratiquement sûrs, sans qu’il soit nécessaire de faire intervenir d’autres éléments explicatifs, que l’esprit doit avoir une base purement physique, nous voudrions tout de même savoir pourquoi cette configuration physique précise donne lieu à ce type d’expérience plutôt qu’à autre chose. Pourquoi le fait de posséder un cerveau d’un certain type, qui passe par certains processus à un moment donné, s’accompagne-t-il d’un effet particulier ? Même si les obstacles auxquels se heurtent d’autres théories nous amènent à penser que le matérialisme doit être la bonne solution, il est difficile de comprendre pourquoi il l’est, et comment les choses pourraient effectivement en aller ainsi.

C’est ce faisceau de problèmes que je désire aborder dans ce livre. L’objectif n’est pas de répondre aux questions de Levine sur des expériences particulières, comme de déterminer quelles activités du cerveau sont impliquées dans la perception des couleurs ou d’élucider la sensation de douleur. Cette tâche incombe aux neurosciences. Il s’agit plutôt de comprendre pourquoi le fait d’être un être matériel tel que nous le sommes procure une certaine sensation. Ce « nous » se veut assez large : je ne cible pas spécifiquement les subtilités de la conscience humaine, mais l’expérience en général, quelque chose qui pourrait s’étendre à de nombreux autres animaux. Je désire aborder ces questions sur l’expérience en réduisant le sentiment d’arbitraire que j’ai décrit plus haut et qui conduit à dire « oui » aux bactéries et « non » aux oiseaux, selon l’humeur du moment.

J’affronterai la question corps-esprit avec une approche biologique inscrite dans une conception matérialiste du monde. Pour beaucoup, le mot « matérialisme » évoque une vision rigide et réductrice : le monde est plus petit que vous ne le pensiez, moins spécial ou moins sacré, c’est une somme d’atomes qui se heurtent les uns aux autres. La collision des atomes a en effet une grande importance, mais l’histoire n’est pas pour autant aussi sèche et étriquée. Le monde « physique » ou « matériel » ne se limite pas à de mornes collisions ou à des structures rébarbatives. C’est un monde d’énergie, de champs et d’influences cachées. Les surprises qu’il nous réserve n’ont pas fini de nous émerveiller.

L’approche adoptée dans ce livre est celle d’un matérialisme biologique, mais à bien des égards le cœur de mon raisonnement s’ouvre sur une perspective plus large, parfois appelée monisme, qui défend l’existence d’une unité sous-jacente dans la nature au niveau le plus fondamental19. Le matérialisme est une sorte de monisme, car il est attaché à l’idée selon laquelle les phénomènes mentaux, y compris l’expérience subjective, sont des manifestations d’activités plus fondamentales décrites par la biologie, la chimie et la physique. L’idéalisme, pour qui tout est mental, est un autre type de monisme, dans lequel l’unicité prend une autre forme. (Un idéaliste doit expliquer comment ce qui se présente sous la forme d’objets physiques et d’événements correspond en réalité à des phénomènes mentaux.) Une autre façon encore d’être moniste consiste à penser que ce que nous nommons le « physique » et le « mental » sont tous deux des manifestations de quelque chose de plus fondamental ; cette vision est appelée monisme neutre. Plutôt que d’expliquer le mental en termes physiques ou d’expliquer le physique en termes mentaux, nous expliquons le physique et le mental dans les termes de quelque chose d’autre. Ce « quelque chose d’autre » a toutefois tendance à rester assez mystérieux. Si je n’étais pas matérialiste, je serais un moniste neutre, mais il est peu probable que je change de camp20. La façon dont je vais procéder consiste à essayer de montrer, en partant de la vie (entendue d’un point de vue matérialiste), comment le développement des systèmes vivants est à même de donner naissance à différentes formes d’esprit. Mon ambition est de combler, au moins en partie, le « fossé explicatif » entre le mental et le physique.

Avant de poursuivre, examinons de plus près le côté mental de notre puzzle et les mots que nous employons pour le décrire. On se réfère souvent à la partie de l’esprit que Nagel a essayé de mettre en évidence avec sa question « Quel effet cela fait-il d’être… » en utilisant le terme de conscience (c’est d’ailleurs celui privilégié par Nagel.) Selon cette acception, vous êtes conscient si le fait d’exister provoque en vous une certaine sensation. Or le terme de conscience est trompeur, car il évoque quelque chose de très sophistiqué. L’expression « Quel effet cela fait-il » englobe des sensations très variées : cette sensation d’être soi-même, ou un poisson, ou un papillon de nuit, existe même s’il ne s’agit que d’un vague et faible frémissement en nous. Le fait que le mot « conscience » suggère bien plus que cela porte à confusion.

Les neuroscientifiques, par exemple, disent souvent que la conscience dépend du cortex cérébral, cette partie repliée au sommet de notre cerveau, qui n’existe que chez les mammifères et certains autres vertébrés. Le médecin et essayiste Oliver Sacks pose la question suivante, en évoquant un patient devenu complètement incapable de mémoriser de nouveaux événements à la suite d’une infection cérébrale : « Quelle est la relation entre les schémas d’action et les mémoires procédurales (qui sont associées à des parties relativement primitives du système nerveux) d’une part, et la conscience et la sensibilité (qui dépendent du cortex cérébral) d’autre part21 ? » Sacks pose ici une question, mais il énonce également une hypothèse : la conscience et la sensibilité dépendraient du cortex cérébral. Veut-il dire par là que, si un être vivant, humain ou animal, n’a pas de cortex cérébral, il est alors privé de conscience mais est tout de même susceptible d’éprouver quelques sensations, avec la plénitude de l’être qui se perçoit lui-même ? Ou bien pense-t-il que, sans cortex, les lumières sont complètement éteintes et qu’un tel être ne saurait connaître aucune sorte d’expérience, même s’il mène à bien certains comportements ? La plupart des animaux en général et la majorité des animaux présentés dans ce livre sont dénués de cortex cérébral. Vivent-ils une expérience différente de la nôtre ou n’expérimentent-ils rien du tout ?

Certains considèrent que, sans cortex, il ne peut y avoir d’expérience. Peut-être finirons-nous tous par adopter une telle vision, mais j’en doute22. Nous devons rester vigilants pour éviter de ramener toutes les formes d’expérience existantes à l’expérience humaine. Lorsque le mot « conscience » est mobilisé pour décrire le concept très vaste d’expérience ressentie, il est facile de s’égarer. Mais de nombreuses personnes emploient maintenant le mot « conscience », ou l’une de ses variantes (la « conscience phénoménale ») dans cette acception très large. Quant à moi, je ne me montrerai pas excessivement tatillon sur les mots, car aucune terminologie n’est parfaite.

D’une certaine manière, sentience me semble un bon terme pour désigner un concept plus large. Nous pouvons nous demander quels animaux sont sentients, et c’est (ou cela pourrait être) une question différente de « quels animaux sont conscients ? ». Toutefois, le terme « sentience » est souvent préféré pour des types particuliers d’expériences, comme le plaisir et la douleur, ainsi que pour des expériences connexes qui impliquent une évaluation, bonne ou mauvaise. Ces expériences sont sans nul doute importantes, et il est logique de penser qu’elles ne peuvent exister en l’absence de formes de conscience sophistiquées. Mais ce ne sont sans doute pas les seuls types d’expériences simples ou fondamentales. Dans un prochain chapitre, j’examinerai la possibilité que les aspects sensoriels et évaluatifs de l’expérience soient sensiblement distincts : enregistrer ce qui est en train de se passer pourrait être un processus différent de l’évaluation de ce qui est bon ou mauvais. Le terme « sentience » ne recouvre généralement pas l’aspect sensoriel de cette distinction.

Un autre terme difficile à manier est celui d’« expérience subjective ». Il semble redondant (l’expérience peut-elle être autre que subjective ?) et ne s’accompagne pas d’un adjectif facile d’usage, comme conscient et sentient. Mais l’« expérience subjective » met le doigt sur quelque chose d’intéressant, en soulignant l’existence d’un sujet. D’une certaine manière, ce livre traite de l’évolution de la subjectivité : de quoi s’agit-il, et comment est-elle apparue. Les sujets abritent l’expérience, ils constituent l’espace, le lieu où elle prend vie.

Parfois, je parlerai aussi uniquement de l’esprit, car je pense que c’est ce sur quoi cette histoire nous instruit en définitive : l’évolution de l’esprit et sa place dans le monde. Je passerai d’une terminologie à l’autre sans établir de correspondances rigides. Notre compréhension actuelle est insuffisante pour nous fixer sur un terme ou un autre.

Le projet que j’essaie de mener peut donc être décrit de différentes manières. Il s’agit indéniablement d’une tâche difficile, quel que soit l’angle sous lequel on l’envisage. Mon but est de montrer qu’un univers de processus, qui ne sont pas en eux-mêmes mentaux ou conscients, est capable de s’organiser de façon à faire émerger une expérience ressentie. Que d’une manière ou d’une autre, une partie de l’activité souvent non mentale du monde s’est rassemblée sur elle-même pour créer une forme d’esprit.

Le dualisme, le panpsychisme ainsi que d’autres théories considèrent que cela ne saurait advenir : il est impossible de « fabriquer » un esprit (du moins pas entièrement) en partant de quelque chose de nature différente, d’ingrédients entièrement non mentaux. L’esprit doit être présent en toute chose, ou alors il faut l’ajouter « à la fin » ; non pas de façon littérale, mais l’ajouter à un système physique qui serait en principe complet sans lui. Je pense au contraire qu’il est possible, que l’évolution peut donner naissance à l’esprit à partir de quelque chose d’autre. En agençant d’une certaine manière des choses qui ne sont pas en elles-mêmes mentales, une forme d’esprit est susceptible d’apparaître. Ces différentes formes d’esprit sont des produits de l’évolution, qui dérivent de l’organisation d’ingrédients non mentaux présents dans la nature. Cette venue à l’existence est le sujet même de ce livre.

Je viens d’écrire que l’esprit est un produit de l’évolution et quelque chose de « fabriqué », mais je tiens à dissiper immédiatement une erreur d’interprétation commune. Une vision matérialiste ne prétend pas que l’esprit est un effet des processus physiques dans notre cerveau, une conséquence ou un produit de ceux-ci (ce qui semble être la position de Huxley). L’idée, au contraire, est que les expériences et autres événements mentaux sont des processus biologiques, et donc physiques, d’un certain type. Nos esprits sont constitués par des agencements et des activités de matière et d’énergie. Ces agencements sont les produits de l’évolution ; ils ont lentement émergé. Mais, une fois mis en place, ils ne sont pas la cause de l’esprit, ils sont l’esprit. Les processus cérébraux n’engendrent pas des pensées et des expériences : ils sont eux-mêmes pensées et expériences.

C’est le projet du matérialisme biologique tel que je le conçois, qui doit démontrer qu’une telle position est sensée et constitue, très probablement, la réalité des choses. Le but de ce livre est d’avancer aussi loin que possible dans cette voie. Je ne pense pas que la solution du problème puisse être révélée d’un seul coup de plume, à la manière d’un prestidigitateur qui extirpe un lapin de son chapeau. Le processus sera plutôt cumulatif. Au fur et à mesure de mon exposé, je développerai une vision concrète, une esquisse de solution qui combine grossièrement trois éléments dans un tableau d’ensemble qui me semble cohérent. Mais toutes les questions ne trouveront pas de réponse, et de nombreuses énigmes subsisteront. Mes suppositions quant à la façon dont se dérouleront les choses sont exprimées de façon très percutante par une citation du mathématicien Alexandre Grothendieck :

La mer s’avance insensiblement et sans bruit, rien ne semble se passer, rien ne bouge, l’eau est si loin, on l’entend à peine… Pourtant, elle finit par entourer la substance rétive, celle-ci peu à peu devient une presqu’île, puis une île, puis un îlot, qui finit par être submergé à son tour, comme s’il s’était finalement dissous dans l’océan s’étendant à perte de vue23.

Grothendieck travaillait sur des questions très abstraites, même pour les standards des mathématiques pures. La citation décrit sa façon d’aborder les problèmes dans son domaine. Si une énigme résiste aux approches habituelles, notre réponse devrait être d’accumuler des connaissances autour de cette énigme de sorte que, chemin faisant, elle se transforme et finisse par disparaître. La situation se redessine alors et devient finalement compréhensible. L’image que Grothendieck exploite pour décrire ce processus est celle de l’immersion d’un objet, d’une masse, dans l’eau.

J’ai cette image en tête depuis longtemps déjà. Je ne pense pas, comme certains philosophes, que les énigmes dans mon domaine d’étude soient de simples illusions qu’il est possible de surmonter en nous exprimant d’une manière légèrement différente. Nous devons apprendre de nouvelles choses. À mesure que nos connaissances s’étendent, le problème change de forme et finit par trouver une solution.

L’image de Grothendieck m’a semblé si pertinente que je l’ai longtemps placée en ouverture de cet ouvrage. Mais elle possède aujourd’hui de nouvelles connotations, alors que la fonte des glaces polaires sur une Terre qui se réchauffe rapidement entraîne la perte de précieuses îles du Pacifique. Compte tenu de ces nouvelles associations d’idées, il ne m’a pas paru opportun d’introduire ce livre avec les mots de Grothendieck, mais sa métaphore guide toujours ma réflexion, et le fonctionnement de ce livre répond à l’approche qu’elle décrit24. L’Odyssée de la conscience aborde les énigmes de l’esprit et du corps en explorant la nature de la vie, l’histoire des animaux et les différentes façons d’être un animal que nous observons tout autour de nous aujourd’hui. En explorant la vie animale, nous construisons un savoir autour du problème qui permet petit à petit de le transformer et de le résoudre.

Cet ouvrage poursuit le projet entamé avec Le Prince des profondeurs. Ce premier livre était une exploration de l’évolution et de l’esprit inspirée par un groupe particulier d’animaux : les céphalopodes, le groupe qui comprend le poulpe. Il s’ouvre sur des rencontres avec ces animaux dans leur milieu naturel, lors de sorties sous-marines. Avoir la chance de pouvoir les observer dans leur complexité protéiforme aux couleurs changeantes m’a donné envie de comprendre ce qui se passe à l’intérieur d’eux. Cet objectif m’a ensuite conduit à retracer leur chemin évolutif, un chemin qui nous amène à un événement pivot dans l’histoire des animaux, une bifurcation ancienne de l’arbre de vie. Cet embranchement, situé il y a plus d’un demi-milliard d’années, aboutit d’un côté au poulpe (entre autres), et de l’autre aux humains.

Certaines idées sur l’esprit, le corps et l’expérience étaient déjà esquissées dans mon précédent ouvrage, suggérées par les animaux que je suivais. Je les développe ici et les pousse un peu plus loin. Ce développement est le résultat d’un examen plus approfondi de l’aspect philosophique, de l’exploration d’autres branches de l’arbre de vie et des heures passées dans l’eau avec un plus grand nombre de nos parents animaux. Alors que Le Prince des profondeurs revenait sans cesse aux poulpes, ce livre évoque de nombreuses espèces animales, certaines plus éloignées et d’autres plus proches de nous sur l’arbre de l’évolution. Pour certains de ces animaux, je suis un être qu’ils peuvent eux aussi observer et rencontrer ; pour d’autres, une présence à peine plus tangible qu’un rêve. Vers la fin du livre, nous nous intéresserons à des parents plus proches, qui possèdent des corps et des esprits plus similaires aux nôtres. Mais mon récit historique est surtout axé sur les étapes antérieures de l’évolution, car son but est de donner un sens à la façon dont l’expérience est apparue sur Terre, d’abord dans les eaux, puis sur la terre ferme.

Voilà donc le parcours de ce livre. Nous cheminerons, ou mieux, nous nagerons, ramperons, nous propulserons à travers l’histoire de la vie animale dès ses débuts, avec pour guides diverses créatures d’aujourd’hui. Nous apprendrons de chacun de ces animaux, de leurs corps, de leurs sens, de leurs agissements, de leur façon d’être au monde. Avec leur aide, nous essaierons de discerner non seulement l’histoire, mais aussi les différentes formes de subjectivité qui nous entourent aujourd’hui. Mon objectif n’est pas encyclopédique et ne tente pas de couvrir toutes les variétés d’animaux. Je me suis concentré sur ceux qui marquent des transitions dans l’évolution de l’esprit et plus particulièrement sur les étapes qui ont permis son apparition. La plupart de ces animaux sont des animaux marins. Descendons donc les marches qui mènent au royaume de Neptune.

Chapitre 2
Les éponges de verre

Les tours

Les jardins d’éponges commencent souvent non loin de la rive, là où la lumière du soleil traverse encore facilement l’eau peu profonde, en particulier si les courants sont nombreux1. À mesure que la luminosité décline, un paysage composé de corps animaux immobiles s’offre à nous. Leur forme fait penser à des tasses, à des bulbes, à des calices ou encore à des arbres ramifiés. Parfois, on a l’impression que de grandes mains couvertes d’épaisses mitaines sortent du fond de la mer, comme si quelque chose d’énorme essayait d’atteindre la surface avec des membres souples et à moitié formés.

Laissons cette zone peu profonde et projetons-nous au-delà, dans une mer beaucoup plus froide : tout est sombre, et seules de fines particules en provenance de la surface chutent lentement vers le fond. À environ mille mètres sous la surface, des tours pâles et cylindriques d’environ trente centimètres de haut, ancrées au sol et ouvertes en leur extrémité supérieure, se serrent les unes aux autres en petits groupes. Leur surface extérieure, molle, est enserrée dans un treillis de minuscules parties dures en forme d’étoiles, de pointes ou de fins croisillons, dont les angles s’inclinent pour former cette structure cylindrique. Les tours sont amarrées au fond de la mer par de minuscules ancres qui, de même que le treillis, sont faites de dioxyde de silicium, le principal constituant du verre.

Que son habitat soit un récif tempéré ou le paysage lunaire des profondeurs de l’océan, une éponge semble morte et inerte, mais cette impression se dissipe dès que vous la regardez de plus près. Son corps n’a de cesse d’aspirer l’eau et de la faire circuler, comme une pompe silencieuse. Ce faisant, l’éponge détecte et réagit. Notre tour des profondeurs, l’éponge de verre, possède même une structure capable de capter et de diffuser la lumière, un peu comme une ampoule électrique qui s’allumerait au fond de la mer (« clic ! »).

Tempêtes cellulaires

L’esprit a évolué dans un cadre qui est celui de la vie elle-même : pas la vie dans son ensemble, ni l’ADN et son fonctionnement, mais un autre cadre encore. Au commencement, il y a la cellule.

La vie primitive, avant l’apparition des animaux et des végétaux, est unicellulaire. Les animaux et les plantes sont d’énormes assemblages de cellules. Même avant que se constituent ces assemblages, les cellules n’étaient sans doute pas totalement solitaires : elles vivaient souvent en colonies ou en amas. Quoi qu’il en soit, chaque cellule constitue déjà un tout petit être à part entière, délimité par sa membrane. Celle-ci comporte toutefois des canaux et des orifices, et des échanges continus ont lieu entre l’extérieur et l’intérieur de la cellule, qui fourmille d’activité.

Une cellule est composée de matière, c’est-à-dire d’un ensemble de molécules. Je ne sais pas exactement ce qui vous vient à l’esprit quand vous lisez le mot matière, mais celui-ci évoque souvent quelque chose d’inerte et de lourd, ou bien des objets pesants qui doivent être mis en mouvement. Cette image de la matière est induite par la façon dont les choses fonctionnent sur la terre ferme à l’échelle d’objets de taille moyenne, comme des tables ou des chaises. Il faut toutefois changer de perspective lorsque nous pensons à la matière d’une cellule.

À l’intérieur d’une cellule, les événements se produisent dans un milieu liquide et à l’échelle nanométrique, qui mesure les objets en millionièmes de millimètres2. Dans cet environnement, la matière se comporte différemment que dans notre monde terrestre, sec et de taille moyenne. À cette échelle, l’activité se produit spontanément, sans qu’il soit nécessaire de la provoquer. Pour reprendre une expression du biophysicien Peter Hoffman, toute cellule est une « tempête moléculaire », un tourbillon incessant de collisions, d’attractions et de répulsions.

Représentons-nous la cellule comme un système complexe, composé de dispositifs ayant des tâches précises à accomplir malgré le bombardement continu des molécules d’eau. En effet, à l’intérieur de la cellule, une molécule d’eau en mouvement rapide entre en collision avec un objet tous les dix trillionièmes de seconde. Oui, vous avez bien lu, ce n’est pas une faute de frappe : il est pratiquement impossible d’envisager de manière intuitive l’échelle des événements dans une cellule. Or ces collisions ne sont pas insignifiantes ; chacune d’entre elles est dotée d’une force qui dépasse celles des dispositifs eux-mêmes. La seule chose que les systèmes à l’intérieur d’une cellule peuvent faire, c’est d’orienter les événements dans une direction plutôt qu’une autre, apportant ainsi une certaine cohérence à la tempête.

Le milieu aquatique joue un rôle important dans l’entretien de cette tempête. À la même échelle spatiale mais dans un milieu sec, de nombreux objets s’entasseraient les uns sur les autres et finiraient par former un amas ; dans l’eau, ils sont au contraire maintenus en mouvement, ce qui fait de la cellule le royaume de l’activité autogénérée. Nous considérons souvent la « matière » comme inactive et inerte, ai-je écrit plus haut. Le problème auquel les cellules doivent faire face n’est pourtant pas de faire advenir les choses, mais plutôt de créer un ordre, d’instituer une certaine organisation dans le flux spontané des événements. L’obstacle rencontré par la cellule n’est pas l’inertie – « l’absence de vie » – mais l’agitation continuelle, l’incohérence, l’anarchie. La matière, dans de telles conditions, ne reste pas immobile ; au contraire, elle risque d’en faire trop. Le vrai défi est de faire émerger l’organisation du chaos.

Presque toutes les associations qui nous viennent habituellement à l’esprit lorsque nous évoquons la matière sont trompeuses lorsque nous considérons la vie et la façon dont elle a pu apparaître. Si elle avait dû évoluer sur la terre ferme à partir d’éléments de la taille d’une table et d’une chaise, rien ne se serait passé. Heureusement, les choses en sont allées autrement : la vie a évolué dans l’eau, peut-être dans de minces films d’eau étirés sur une surface émergée mais dans l’eau tout de même, grâce à l’avènement d’un ordre dans la tempête moléculaire.

L’origine de la vie remonte assez loin dans l’histoire de la Terre3. On le situe il y a environ 3,8 milliards d’années, sur une planète qui a maintenant environ 4,5 milliards d’années. La vie ne s’est peut-être pas tout de suite présentée sous la forme d’une cellule, mais d’une façon ou d’une autre un ensemble particulier de processus chimiques a fini par être contenu pour éviter d’être dilué et emporté. À un certain moment, les cellules sont apparues, probablement poreuses et éphémères au début, avant de devenir quelque chose comme une bactérie, c’est-à-dire des cellules qui se reproduisent et dont l’organisation interne est stable.

À partir du moment où les cellules ont acquis la faculté de se maintenir durablement, en transformant les matériaux, en impartissant un ordre, en opposant la méthode à la folie, elles sont parvenues à un résultat crucial : le contrôle de la charge électrique.

La charge apprivoisée4

La maîtrise de la charge électrique est un événement pivot dans l’histoire humaine contemporaine. L’électricité, cette force mystérieuse et souvent dangereuse, en particulier lorsqu’elle prend la forme de la foudre, est devenue au XIXe siècle un élément des technologies qui ont modelé le monde moderne. Si vous parcourez cet ouvrage à la lumière artificielle ou sur votre ordinateur, votre lecture dépend de l’électricité. Mais cette avancée modernisatrice avait été précédée par une autre, des milliards d’années auparavant. La charge électrique a en effet été domestiquée une première fois, lors des premières étapes de l’évolution de la vie. Dans les cellules et les organismes, une grande partie des événements adviennent par le biais de l’électricité. Celle-ci se trouve notamment à la base de l’activité cérébrale, puisque notre cerveau est un système électrique.

Qu’est-ce que l’électricité ? Même les physiciens ont du mal à répondre à cette question. La charge électrique est une caractéristique fondamentale de la matière. Elle peut être positive ou négative. Les objets ayant des charges du même signe se repoussent, ceux dont les charges sont de signes opposés s’attirent. La matière des objets ordinaires est un mélange des deux. Tout atome est une combinaison de particules plus petites, dont certaines sont positives (les protons), d’autres négatives (les électrons) et d’autres encore sans charge (les neutrons). En général, un atome contient le même nombre d’électrons que de protons, de sorte que l’atome lui-même est électriquement neutre, puisque les charges positives et négatives s’équilibrent exactement.

La force électrique d’attraction et de répulsion est très puissante. Voici ce qu’en dit l’inimitable Richard Feynman, dans son Cours de physique.

Toute matière est un mélange de protons positifs et d’électrons négatifs qui s’attirent et se repoussent avec cette grande force. L’équilibre est si parfait cependant, que, lorsque vous vous tenez près de quelqu’un d’autre, vous ne sentez aucune force. S’il y avait un très léger déséquilibre, vous le sauriez. Si vous vous teniez à un bras de distance de quelqu’un et que chacun de vous ait un pour cent d’électrons de plus que de protons, la force de répulsion serait incroyable. De quelle grandeur ? Suffisante pour soulever l’Empire State Building ? Non ! Pour soulever le mont Everest ? Non ! La répulsion serait suffisante pour soulever une masse égale à celle de la Terre entière5.

Dans l’assemblage d’éléments chargés qui constitue la matière ordinaire, les électrons, c’est-à-dire les particules négatives, sont situés à l’extérieur des atomes, tandis que les protons (et les neutrons) sont à l’intérieur. Les électrons situés à l’extérieur peuvent parfois être perdus ou gagnés, ce qui entraîne la formation d’un ion. Un ion est un atome (ou une molécule composée d’atomes) qui a perdu sa neutralité électrique en gagnant ou en perdant un ou plusieurs électrons et qui possède, à partir de ce moment-là, une charge électrique globale qui lui est propre. Lorsque plusieurs substances chimiques se dissolvent dans l’eau, elles produisent des ions qui dérivent ensuite. L’eau salée est de l’eau qui contient des ions dissous. Dans une seule goutte d’eau de mer, d’innombrables ions interagissent entre eux et avec les molécules d’eau, les attirant et les repoussant.

Un courant électrique est un mouvement de particules chargées, positives ou négatives. Dans un fil métallique, le courant est issu du déplacement des électrons, les autres particules de chaque atome composant le fil restant à leur place. Les courants électriques utilisés dans la technologie (éclairages, moteurs, ordinateurs) fonctionnent pour la plupart ainsi. Mais un courant peut aussi être dû au déplacement d’ions entiers. Si certains ions positifs ou négatifs contenus dans l’eau, par exemple, se déplacent dans une direction constante, c’est aussi un courant électrique. Les ions ne font pas circuler le courant, ils sont eux-mêmes le courant. N’importe quel réservoir d’eau salée peut abriter un courant de ce type, si vous réussissez à faire en sorte que les ions se déplacent de la façon adéquate. Dans les systèmes vivants, contrairement aux inventions humaines, la plupart des courants prennent cette forme.

La charge électrique en elle-même n’est pas vitale ou mentale. Elle est à l’origine d’une grande partie des événements dans le monde inanimé comme dans le monde vivant. Mais l’activité du vivant dépend de la charge électrique, en particulier par le biais de l’accumulation, du pompage, de la canalisation et de la libération des ions.

La membrane d’une cellule retient beaucoup de choses à l’extérieur ou à l’intérieur, mais elle comporte des canaux qui laissent passer sélectivement certaines substances. Beaucoup de ces canaux sont des canaux ioniques. Parfois, un canal permet aux ions de passer d’un côté à l’autre, peut-être dans des circonstances spécifiques ; dans d’autres cas, c’est la cellule qui pompe les ions à travers la membrane.

Les canaux ioniques existent avec des variantes dans tous les types de vie cellulaire, bactéries comprises. Les raisons pour lesquelles ces dernières construisent des ports et des passages complexes pour les ions ne sont pas tout à fait claires. À l’origine, les canaux sont peut-être apparus pour donner aux cellules la possibilité d’ajuster et de contrôler leur charge globale par rapport à l’extérieur. Cependant, à chaque fois qu’un échange a lieu aux frontières d’un système vivant, il tend à assumer d’autres fonctions. Un flux d’ions peut par exemple constituer une forme élémentaire de détection : supposons que le contact avec une substance chimique externe entraîne l’ouverture d’un canal et laisse entrer les ions. Ces particules chargées peuvent alors déclencher de nouveaux événements au sein de la cellule.

Une autre conséquence de ces flux d’ions liée à ces échanges intra- et extracellulaires entraîne un changement plus important et plus global pour la cellule : il s’agit de l’excitabilité. Les canaux qui laissent passer le flux de particules chargées peuvent en effet être contrôlés de façon à s’ouvrir ou à se fermer. Ce contrôle peut être chimique ou physique, mais il peut aussi dépendre de la charge électrique. Les canaux ioniques tensiodépendants s’ouvrent ou se ferment en réaction aux événements électriques auxquels ils sont exposés. Ce fonctionnement rend possible une réaction en chaîne : un flux de courant crée un flux de courant plus important, qui se propage le long de la membrane de la cellule.

Cette étape n’est guère spectaculaire, et son utilité semble moins évidente que celle du mécanisme que j’ai décrit auparavant, dans lequel le flux d’ions est sensible aux substances chimiques rencontrées par la cellule au cours de ses déplacements. Mais les canaux ioniques tensiodépendants sont au principe d’une autre innovation, le potentiel d’action. Il s’agit d’une réaction en chaîne liée aux modifications de la membrane d’une cellule. Elle advient en particulier dans notre cerveau. Des ions positifs entrent dans la cellule en un point précis, d’où ils exercent un effet sur les canaux ioniques voisins, qui s’ouvrent à leur tour et permettent à d’autres ions d’entrer, et ainsi de suite. L’onde de perturbation électrique se déplace alors le long de la membrane comme une impulsion. Un potentiel d’action peut être décrit comme une « mise à feu » des cellules du cerveau, une salve de brefs signaux provoquée par l’ouverture des canaux ioniques tensiodépendants.

Dans un canal ionique tensiodépendant, un contrôleur de courant est affecté par les charges auxquelles il est exposé, c’est-à-dire que le flux de courant est contrôlé électriquement. C’est le principe du transistor. Au début de cette section, j’ai mentionné les progrès du XIXe siècle, qui ont fait entrer l’électricité dans le domaine de la technologie humaine. Une autre avancée de ce type s’est produite au XXe siècle, avec l’invention du transistor. Les puces de silicium des ordinateurs et des smartphones sont des assemblages de minuscules interrupteurs électriques de ce type. Le transistor voit le jour vers 1947 dans les laboratoires Bell aux États-Unis (même si d’autres chercheurs développent la même idée, de façon indépendante, quasiment en même temps). Le premier transistor Bell mesure environ deux centimètres et demi. Il sera sans cesse perfectionné, et sa taille réduite. Le même dispositif avait toutefois déjà été mis au point il y a plus d’un milliard d’années, durant l’évolution des bactéries6.

Quelle utilité un transistor peut-il présenter pour une bactérie ? Pourquoi celles-ci ont-elles eu besoin de contrôler l’électricité avec de l’électricité ? Aucune réponse à cette question ne fait l’unanimité. Peut-être s’en servaient-elles pour l’entretien électrochimique de la cellule, ou encore pour contrôler leur nage. Les canaux qui détectent les substances chimiques externes peuvent être ponctuellement sensibles à la charge, et les bactéries qui forment des colonies dans les « biofilms » communiquent d’une cellule à l’autre en utilisant des ions. Mais, les bactéries n’ayant pas de potentiel d’action (ces réactions en chaîne qui se produisent dans notre cerveau), le fait me laisse assez perplexe. Il y a environ un milliard d’années, la nature a inventé le dispositif matériel sur lequel repose la technologie informatique, un dispositif compliqué et coûteux, et l’a fait évoluer chez les bactéries, qui ne semblent cependant pas en avoir fait grand usage.

Quelle que soit la raison de son apparition, le canal ionique tensiodépendant est un jalon fondamental dans la « domestication » de la charge électrique. Ces canaux ne se limitent pas à une unique utilisation, pas plus que les transistors d’ailleurs, ce qui leur confère un grand intérêt. Un transistor est un moyen général de contrôle, un dispositif qui permet que des événements ici aient un effet sur des événements là-bas de manière fiable et rapide. Les événements qu’il est possible de contrôler ainsi sont de nature très variée, l’important étant qu’ils présentent une utilité quelconque. Les canaux ioniques tensiodépendants qui engendrent les potentiels d’action confèrent par ailleurs à l’activité de la cellule une qualité « binaire » de type tout ou rien : un neurone s’active ou pas, oui-non. Tous les animaux n’ont pas de neurones avec ces déclenchements en salve, et les systèmes nerveux peuvent fonctionner avec des types d’excitabilité plus légers, mais cette caractéristique binaire est certainement utile. Il est remarquable que ce dispositif de contrôle ait été inventé il y a si longtemps, alors que la plupart de ses applications étaient inimaginables du point de vue de l’évolution.

À l’époque des ordinateurs omniprésents et de l’intelligence artificielle, il est naturel et presque inévitable de s’interroger sur les relations entre les systèmes vivants et ces artefacts. Les organismes et les ordinateurs font-ils globalement la même chose avec des matériaux différents ? On constate souvent des similitudes là où on ne les attendait pas, mais il faut également reconnaître les dissemblances. Un ordinateur n’aura par exemple jamais à faire ce qui constitue la majeure partie de l’activité de la cellule : se maintenir, faire entrer de l’énergie, garantir la réalisation de certaines tâches malgré le vieillissement et le renouvellement des matériaux. Dans les systèmes vivants, les activités qui présentent des similitudes avec ce que font les ordinateurs, comme la commutation électrique et le « traitement de l’information », sont toujours intégrées dans une mini-écologie entretenue par d’autres processus chimiques. À l’intérieur des cellules, tous les événements se déroulent dans un milieu liquide, soumis aux vicissitudes de la tempête moléculaire et à toutes les digressions chimiques dans lesquelles s’engagent les systèmes vivants. Lorsque nous construisons un ordinateur, nous cherchons à obtenir un fonctionnement régulier et uniforme, un outil qui sera aussi peu que possible perturbé par les interruptions chaotiques de sa chimie.

Ce qui m’amène à une réflexion d’ordre plus général. Dans ces premiers chapitres, je m’efforce de décrire un enchevêtrement d’éléments et de processus à l’intérieur de cellules et d’organismes simples. Alors que je rédigeais ces pages, un terme me venait instinctivement à l’esprit : celui de « mécanique ». Nous nous intéressons à la mécanique de la détection, à la mécanique de l’excitabilité. J’ai donc tapé le mot, « mécanique », et me suis arrêté, hésitant : fallait-il le garder ou le supprimer ? Dans une acception étendue, les canaux ioniques tensiodépendants sont en effet assimilables aux éléments d’une « machine », tout comme les nerfs et le cerveau. Nier cette similitude implique une prise de position en faveur d’une vision de type dualiste (âme + corps) ou vitaliste (« force de vie »). Je me suis alors dit qu’il fallait garder le terme « mécanique ». Mais les différences entre les machines et les systèmes vivants sont également importantes. Dans les cellules, les processus vitaux consistent à mettre de l’ordre dans la tempête moléculaire et l’assemblage imparfait des ions. Cela n’a rien à voir avec le fonctionnement des machines que nous construisons, dont l’activité est prévisible et limitée, même si nous pouvons ensuite les utiliser pour simuler des événements plus chaotiques. Décrire les matériaux complexes des cellules comme une mécanique est exact à certains égards et faux à d’autres.

Je voudrais souligner un dernier point dans cet inventaire des caractéristiques de la vie qui précède l’apparition des animaux. Je l’ai déjà mentionné à plusieurs reprises, mais il mérite qu’on s’y attarde un peu plus longuement. Il s’agit de ce va-et-vient constant entre les systèmes vivants et leur environnement, ces échanges qui englobent le flux d’ions décrit plus haut, de même que l’absorption de matières premières et l’élimination des déchets. Les cellules sont délimitées, mais elles ne sont pas scellées. J’insiste ici sur le caractère ouvert de la vie cellulaire.

Ces échanges ont un versant métabolique, qui consiste à obtenir de l’énergie et à l’utiliser pour rester en vie, et un versant informationnel. Certains flux entrants sont importants en eux-mêmes (la nourriture, par exemple), tandis que d’autres le sont pour ce qu’ils annoncent, ce qu’ils indiquent sur autre chose. L’aspect métabolique de ce va-et-vient est indispensable au maintien de la vie. L’activité vitale est par définition un scénario intégré dans un flux énergétique qui commence et se termine à l’extérieur de l’organisme7.

Ma collègue Maureen O’Malley l’a fort bien exprimé, en associant un terme technique appartenant au monde de la chimie et une image provenant d’une source très différente8. Pour elle, être vivant exige d’apprendre à exister « sur des montagnes russes “redox”, en donnant et en recevant perpétuellement » (une réaction d’oxydoréduction implique un transfert d’électrons entre deux molécules). Il en découle, et c’est une partie de ce que souligne O’Malley, que les systèmes vivants sont intrinsèquement sensibles aux changements et aux événements extérieurs. Ils sont ouverts au monde par nécessité énergétique, sans possibilité de retrait, et sont par conséquent affectés par ce qui se passe autour d’eux. Et puisque ces va-et-vient entre l’intérieur et l’extérieur sont susceptibles de produire un effet, l’évolution aura tendance à mettre à profit cette réactivité : l’organisme trouvera souvent un moyen de répondre aux événements d’une manière qui favorise ses projets, aussi simples soient-ils. Toutes les formes de vie cellulaire connues, y compris les minuscules bactéries, détectent leur environnement et y réagissent d’une façon ou d’une autre. La détection, du moins dans ses formes les plus élémentaires, est ancienne et omniprésente9.

Métazoaires

Ces idées complètent l’un des deux thèmes de ce chapitre. Les cellules vivantes sont sans nul doute des objets physiques, mais elles ne ressemblent à aucun autre objet connu : elles construisent des membranes pour contenir et orienter des tempêtes d’activité ; elles sont limitées, mais dépendent des échanges qui ont lieu à leurs frontières ; elles s’auto-définissent et s’auto-entretiennent. Bref, les cellules sont un monde à elles seules. À partir de là, l’histoire nous amène à une nouvelle étape, à un nouveau type d’unité et d’individualité : les animaux.

Lorsque nous lisons ce mot, les premières images qui nous viennent à l’esprit sont celles d’animaux qui nous ressemblent : d’autres mammifères, des chiens et des chats, peut-être des oiseaux. Mais les animaux – les métazoaires – englobent bien plus que cela et forment l’une des branches principales de l’arbre généalogique qui relie toute la vie sur Terre. Le terme « métazoaire » a été introduit à la fin du XIXe siècle par Ernst Haeckel, le biologiste allemand rencontré au premier chapitre10. Il opposait les métazoaires, c’est-à-dire les animaux pluricellulaires, aux protozoaires, les animaux unicellulaires (avec le « zoo » grec de zoologie utilisé pour désigner ce qui a rapport aux animaux). Le préfixe « meta » avait quant à lui à l’origine des significations proches de après et de à côté, avant de prendre le sens de plus haut ; il est désormais souvent employé dans le sens de à propos de : Haeckel avait probablement à l’esprit un mélange de plus haut et de plus tard. Mais les protozoaires ne sont plus considérés aujourd’hui comme des animaux, de sorte que le « zoo » de leur nom peut induire en erreur. De nos jours, les animaux sont forcément des métazoaires.

Les animaux ont en commun d’être constitués de nombreuses cellules qui vivent comme une unité11. Elles sont toutefois organisées de manières très variées. Les métazoaires rassemblent aussi bien les coraux que les girafes, des guêpes plus petites que certaines cellules individuelles et des baleines de cinquante tonnes. Certains peuvent même être confondus avec des végétaux. En biologie, le mot animal désigne aujourd’hui tout organisme figurant sur une branche bien particulière de l’arbre de vie, indépendamment de son mode de vie ou de son apparence. Selon cette acception, un corail est un animal au même titre qu’un loup. Il y a d’autres façons d’utiliser le terme « animal », mais celle-ci, contrairement à d’autres, est claire et sans ambiguïté.