Peter Godfrey-Smith

Le prince des profondeurs

L’Intelligence exceptionnelle des poulpes

Traduit de l’anglais par Sophie Lem

Préface de Jean Claude Ameisen

Copyright © 2016 by Peter Godfrey-Smith
Tous droits réservés
L’ouvrage original a paru en 2016 sous le titre Other Minds: the Octopus, the Sea, and the Deep Origins of Consciousness
aux éditions Farrar, Straus and Giroux, New York.
© Flammarion, 2018, pour la traduction française.
© Flammarion, 2021, pour l’édition « Champs ».

ISBN Epub : 9782080240828

ISBN PDF Web : 9782080240842

Le livre a été imprimé sous les références :

ISBN : 9782081511057

Ouvrage composé et converti par Pixellence (59100 Roubaix)

Présentation de l'éditeur

Il possède un énorme cerveau − quasiment autant de neurones qu’un chat − localisé en partie dans ses huit bras. Il « voit » et « goûte » avec la peau, dont la couleur change instantanément pour mieux le camoufler. Dépourvu d’os, il se faufile à travers la moindre fente. Il joue, adore collectionner les objets, apprend de ses erreurs et reconnaît les humains... Ce prince des profondeurs, c’est le poulpe, dont on prend aujourd’hui la mesure de l’intelligence, déjà pressentie par Charles Darwin.

Mais il y a plus extraordinaire encore... En explorant Octopolis, une étrange cité sous-marine fondée par des poulpes, Peter Godfrey-Smith découvre des animaux capables d’interactions complexes et dotés de surprenantes personnalités. De quelle conscience témoignent-ils ? Se pourrait-il que nous ne soyons pas la seule branche du vivant à disposer d’un « moi » intérieur ? Que nous apprennent ces céphalopodes sur notre propre intelligence ?

Une fascinante rencontre du troisième type.

Peter Godfrey-Smith est professeur d’histoire et de philosophie des sciences à l’université de Sydney et passionné de plongée.

Dans la même collection

Alex Bellos, Alex au pays des chiffres ; Alex et la magie des nombres.

Fabienne Chauvière, Les Grandes Épopées qui ont fait la science.

Silvana Condemi et François Savatier, Néandertal, mon frère.

Yves Coppens et Hévelyne Heyer, Une belle histoire de l’homme.

Patrice David et Sarah Samadi, La Théorie de l’évolution.

Neil deGrasse Tyson, L’Univers expliqué aux gens pressés.

Marcus du Sautoy, Ce que nous ne saurons jamais.

Masha Gessen, La Légende Grigori Perelman.

Brian Greene, La Réalité cachée.

Stephen Hawking, Une belle histoire du temps.

Stephen Hawking, Une brève histoire du temps.

Stephen Hawking, Commencement du temps et fin de la physique ?

Stephen Hawking, Petite histoire de l’Univers.

Étienne Klein et Gautier Depambour, Idées de génies.

Étienne Klein, Discours sur l’origine de l’Univers.

Étienne Klein, Petit voyage dans le monde des quanta.

Étienne Klein, Les Tactiques de Chronos.

Thomas Kuhn, La Structure des révolutions scientifiques.

Michel Le Van Quyen, Améliorer son cerveau.

Pascal Picq, Le monde a-t-il été créé en 7 jours ?

Ian Stewart, 17 équations qui ont changé le monde.

Ian Stewart, La Chasse aux trésors mathématiques.

Ian Stewart, Mon cabinet de curiosités mathématiques.

Jean-Philippe Uzan, Big bang.

Cédric Villani, Les Mathématiques sont la poésie des sciences.

Le prince des profondeurs

L’Intelligence exceptionnelle des poulpes

Pour tous ceux qui travaillent à protéger les océans

La nécessité d’une continuité a, dans de nombreux domaines scientifiques, prouvé qu’elle possédait un réel pouvoir prophétique. Nous devons donc nous efforcer par tous les moyens possibles d’envisager l’aube de la conscience de telle façon qu’elle n’apparaisse pas comme l’irruption dans l’univers d’une nature nouvelle, inexistante jusqu’alors.

William James,
Principes de psychologie, 1890

Le récit de la création, selon la mythologie hawaïenne, est divisé en une série d’étapes […]. Au commencement, les premiers zoophytes et les coraux vinrent au monde, suivis par les vers et les coquillages, chacun désirant conquérir et détruire son prédécesseur dans une lutte pour l’existence où seul le plus fort survivait. Parallèlement à cette évolution des formes animales, la vie végétale commença sur terre et dans la mer, d’abord avec les algues, puis avec les joncs. Au fur et à mesure que les animaux se succédaient, le limon accumulé de leur décomposition éleva la terre au-dessus des eaux, dans lesquelles nageait le poulpe, unique témoin et survivant solitaire d’un monde antérieur.

Roland Burrage Dixon,
Mythologie océanique, 1916

Préface

Tenter de percevoir et de ressentir la splendeur de la Nature. La merveilleuse étrangeté et l’extraordinaire diversité du monde vivant qui nous entoure, qui nous a donné naissance, et qui n’a cessé de faire émerger, selon les mots de Darwin, « l’infinité des formes les plus belles et les plus merveilleuses ».

Au printemps 2016, explorant le monde mystérieux des océans qui recouvre plus des deux tiers de la surface de notre planète, le robot sous-marin Deep Discovery fait une étrange rencontre. Un tout petit poulpe, d’une espèce jusque-là inconnue, à plus de 4 000 mètres de profondeur, sur un rocher de basalte, au fond de l’océan Pacifique. Avec sa grosse tête, ses deux gros yeux noirs, et son manteau blanc, il a l’aspect d’un petit fantôme. Et il deviendra instantanément célèbre sous le nom de Casper – le gentil petit fantôme de la bande dessinée. À la fin 2016, une étude rapportera la découverte d’une vingtaine de petits Casper. Certains, la tête en bas, surplombent le fond océanique, enserrant de leurs huit bras la tige d’une éponge morte. Ce sont des mamans qui couvent leurs œufs en les enveloppant de leur corps.

Les mamans poulpes ne donnent naissance qu’une seule fois durant leur vie. Et elles couvent, protègent et nettoient leurs œufs, sans se nourrir, jusqu’à l’éclosion. Une étude récente a révélé qu’une maman poulpe avait couvé ses œufs durant près de quatre ans et demi. C’est, de loin, la plus longue durée de couvaison jamais décrite dans une espèce animale, l’une des preuves les plus étranges et les plus bouleversantes de dévouement maternel. Lors de l’éclosion, la mère, épuisée, meurt. Le père, lui, est mort avant la naissance des petits. Et ainsi ces animaux, dont ce livre nous révèle les surprenantes capacités mentales, grandissent en l’absence de leurs parents.

Au début de l’année 1832, Charles Darwin, âgé de 22 ans, découvre avec émerveillement les côtes à marée basse d’une île du Cap-Vert. Il écrit :

« Les poulpes et les seiches échappent à toute détection grâce une extraordinaire capacité de changer de couleur, comme un caméléon. Ils font varier leurs couleurs en fonction de la nature du sol sur lequel ils passent : en eau profonde, leur couleur était violet brunâtre, mais dans une eau peu profonde, elle devenait vert-jaune. Examinée avec attention, la couleur était en fait gris-vert, et variait en intensité, avec de multiples et minuscules taches jaune vif, qui disparaissaient et réapparaissaient. Des nuages, dont la couleur variait entre un rouge jacinthe et un brun châtaigne, glissaient continuellement sur la surface de leurs corps. Et ils semblaient parfaitement conscients du fait que je les observais. »

« Le poulpe change de couleur et prend celle des rochers qu’il côtoie. Il change aussi de couleur quand il a peur », avait noté Aristote vingt et un siècles plus tôt. Et il décrivait un autre comportement, plus surprenant encore : les poulpes et les seiches s’accouplent face à face. « Ils se joignent bouche à bouche, s’entrelaçant tentacule à tentacule. Et ils nagent ainsi, accouplés. »

Lorsqu’ils font leur cour, les séducteurs font apparaître sur leur corps un kaléidoscope de couleurs qui se transforme en permanence. Les dames, elles, conservent leur camouflage qui se confond avec le fond marin. Et, chez certaines seiches, les séducteurs se servent de leurs capacités à changer de couleur pour tromper leurs rivaux. Lorsqu’un séducteur se trouve entre une dame à qui il fait la cour et un rival potentiel qui s’approche, il continue à exprimer sa tenue de séduction sur la partie de son corps qui fait face à la dame, et fait apparaître, de l’autre côté, sa tenue de camouflage. Deux tenues, deux expressions radicalement différentes pour un seul corps. Et le plus souvent, le rival passera son chemin sans rien remarquer de particulier. Mais s’il s’aperçoit de la supercherie, il attaquera avec férocité.

Il y a les couleurs. Et il y a les regards. Parfois, seuls leurs yeux révèlent leur présence. Et nous avons alors l’impression étrange d’un paysage en train de nous regarder.

Chez certaines seiches, trois semaines avant l’éclosion, à travers la paroi transparente qui entoure l’œuf, on peut distinguer les yeux de l’embryon. Une étude indique que ces grands yeux sont déjà capables de voir, et que l’embryon inscrit dans sa mémoire l’empreinte de ce qu’il contemple. Et ainsi, à sa naissance, c’est ce qu’elle a vu avant de naître qui sculptera, en partie, les futurs goûts de la petite seiche et ses premières interactions avec le monde qui l’entoure.

« Pêcheurs, naturalistes, voyageurs ou écrivains, écrit Roger Caillois, sont étonnés et séduits par le regard “humain” du mollusque, par son expression émouvante ou terrible qui ravit par sa beauté ou qui met mal à l’aise par son insistance. »

Un regard « humain » dans un corps si étrange, qui a tour à tour inspiré la tendresse ou au contraire la frayeur. Car le poulpe a aussi été considéré comme un monstre terrifiant : la pieuvre – un mot qui a fait son entrée dans la langue française après la publication des Travailleurs de la mer de Victor Hugo.

Comment un poulpe ressent-il le monde ? Comment vit-il le monde et se vit-il lui-même ?

Ce sont des questions qu’explore Peter Godfrey-Smith dans ce très beau livre, dont le titre original est Other Minds – The Octopus, the Sea, and the Deep Origins of Consciousness (« D’autres esprits – Le poulpe, la mer, et les origines de la conscience »).

D’autres esprits – d’autres univers mentaux – d’autres mondes intérieurs, différents des nôtres, qui ont émergé il y a longtemps dans les profondeurs des océans.

Peter Godfrey-Smith est professeur d’histoire et de philosophie des sciences à l’université de Sydney. Il est aussi l’auteur d’observations scientifiques sur les poulpes, qui ont notamment été publiées dans une grande revue scientifique, Current Biology. Car il est passionné par l’exploration du monde sous-marin. Et, depuis longtemps, il plonge dans les océans pour observer les poulpes et étudier leurs comportements.

Il a décrit certains changements spectaculaires de couleurs qui permettent aux poulpes d’exprimer leurs émotions et de les communiquer à ses congénères. Il a participé à la découverte, sur les fonds océaniques, d’Octopolis et d’Octlantis, deux sites occupés par des groupes de poulpes qui les ont aménagés de façon pérenne – des sites qui témoignent, chez ces animaux que l’on pensait jusque-là solitaires, de l’émergence de modes de vie en société.

« Lorsque vous plongez dans la mer, dit Godfrey-Smith, vous plongez dans notre origine à tous. » Il nous appelle à préserver les océans, ce berceau du vivant, que nous risquons, si nous n’y prenons garde, de faire disparaître. Et il nous emmène à la découverte de la longue évolution qui nous a donné naissance, et qui a donné naissance aux poulpes, aux seiches, et aux calmars – des mollusques, qui font partie de l’étrange classe des céphalopodes. Leur sang est bleu, ils ont trois cœurs, une bouche avec un bec, et huit bras autour de la bouche (et les seiches et les calmars ont, en plus, deux tentacules).

Leur cerveau est en partie situé dans leur tête, de part et d’autre de la portion supérieure de leur tube digestif ; et en partie aussi dans chacun de leurs bras, qui disposent ainsi d’un degré d’autonomie important. C’est un gros cerveau, semblable à celui de certains mammifères. Les derniers ancêtres communs aux céphalopodes et aux mammifères vivaient il y a environ 650 millions d’années. La taille et la complexité de leur cerveau résultent donc d’une évolution parallèle à la nôtre – d’une tout autre modalité d’émergence, singulière, d’un cerveau.

Peter Godfrey-Smith nous révèle leur intelligence. Ils peuvent résoudre des problèmes, se servir d’outils, se doter d’une habitation mobile. Certains poulpes ont été vus, transportant, en marchant sur le fond de l’océan, les deux parties de la coque d’une noix de coco. Arrivés à destination, ils s’installent à l’intérieur de l’une des moitiés et se recouvrent de l’autre moitié, en conservant une petite ouverture à travers laquelle ils laissent filtrer leur regard. Ils semblent aimer jouer : un poulpe a été filmé en train de rouler, à l’intérieur de sa coque de noix de coco, comme dans un ballon, le long des pentes du fond océanique. Lorsqu’un obstacle interrompait sa descente, il s’aidait de ses bras pour remonter, refermait à nouveau sur lui les deux morceaux de la coque, et se laissait à nouveau rouler au long de la pente.

Les poulpes et les seiches sont capables de bien se souvenir de ce qu’ils ont vécu – du Où ? du Quand ? et du Quoi ? – une mémoire qu’on appelle épisodique ou autobiographique. Ils sont intelligents et facétieux. Et Godfrey-Smith nous décrit certaines de leurs facéties. Parmi les moyens qui permettent aux poulpes d’échapper à leurs prédateurs, il y a le camouflage ; le jet d’encre, qui produit un épais nuage noir ; et la propulsion arrière par jet d’eau. De puissants jets d’eau qui leur permettent, dans l’océan, de se propulser à grande vitesse. Mais ils peuvent aussi projeter ces jets d’eau au-dessus de la surface de l’eau. Ainsi, il y a cent quatre-vingt-cinq ans, le jeune Darwin avait été pris pour cible :

« Alors que je cherchais des animaux marins, le visage à environ 30 ou 60 centimètres au-dessus de l’eau, j’ai été plus d’une fois salué par un jet d’eau, accompagné d’un petit bruit grinçant. Au début, je n’avais aucune idée de ce que c’était. Mais plus tard, j’ai découvert que c’était une seiche. Et il m’apparut qu’elle pouvait assurément très bien viser, en dirigeant le tube ou siphon qu’elle possède sur la partie inférieure de son corps. »

Plus récemment, les chercheurs d’une université se sont aperçus que les poulpes qu’ils étudiaient dans leur aquarium provoquaient de gigantesques courts-circuits : ils éteignaient les lumières en envoyant des jets d’eau au plafond sur les ampoules électriques. Ce petit jeu a causé tant de dégâts que les chercheurs ont relâché les poulpes dans l’Océan.

À certaines des seiches qu’il a rencontrées, et qui faisaient apparaître sur leur corps les peintures les plus surprenantes, Godfrey-Smith a donné des noms de peintres : Matisse, Kandinsky… Et il nous révèle comment les poulpes et les seiches font émerger sur leur peau toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.

Lorsque le céphalopode se camoufle, ce qui se peint sur son corps, ce sont les couleurs du fond sur lequel il repose ou nage. Mais cet extraordinaire talent de camouflage recèle un étrange et profond mystère. Car la perception des couleurs nécessite la présence, dans les yeux, d’au moins deux types de photorécepteurs différents, qui répondent, chacun, de manière optimale, à différentes longueurs d’onde de la lumière. Or les yeux des poulpes, des seiches et des calmars ne possèdent (à une exception près) qu’un seul type de photorécepteur. Ils seraient donc aveugles aux couleurs. Leurs yeux ne percevraient le monde que sous la forme de nuances de gris.

Et là est l’étrange paradoxe : si les céphalopodes ne perçoivent pas les couleurs, comment réussissent-ils à imiter, de manière aussi extraordinaire, les couleurs de leur environnement, avec lequel ils sont capables, en un instant, de se confondre ?

Godfrey-Smith, résumant les recherches actuelles, indique qu’il pourrait y avoir une solution au paradoxe : les céphalopodes percevraient les couleurs non pas par l’intermédiaire de leurs yeux, mais par l’intermédiaire de leur peau.

Il y a une autre explication possible au mystère. Elle est parue dans les Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA durant l’été 2016, après la publication de ce livre. L’étude avait été réalisée par un père et son fils, Christopher et Alexander Stubbs – le père est physicien et astronome, et le fils, étudiant en biologie. Intrigués par les formes très particulières des pupilles des céphalopodes – des formes en haltère, en U, ou en W – ils ont réalisé une modélisation informatique du fonctionnement de l’œil. Et leur modèle suggère l’existence d’un mécanisme qui permettrait, en raison de la forme de ces pupilles – qui accentue la dispersion des différentes longueurs d’onde de la lumière traversant le cristallin –, de distinguer, par l’intermédiaire d’un seul type de photorécepteurs, différentes longueurs d’ondes de la lumière et donc différentes couleurs. Ainsi, les poulpes, les seiches et les calmars pourraient être capables de percevoir les couleurs par l’intermédiaire de leurs yeux, mais d’une façon très différente de la nôtre. Les recherches se poursuivent. Et elles dissiperont peut-être un jour l’étrange mystère de ces artistes coloristes considérés comme aveugles aux couleurs.

Mêlant science, philosophie, émerveillement, émotion et empathie, ce livre d’une profonde intelligence et d’une très grande originalité nous fait découvrir les multiples splendeurs d’un monde mystérieux qui s’est séparé du nôtre il y a longtemps.

Il nous révèle les étonnantes modalités de perception, d’expression et de communication qui ont émergé chez ces êtres si différents de nous. Elles leur rendent sensibles des dimensions du monde qui nous sont inconnues, et qui leur permettent d’inventer leur réalité – une réalité différente de la nôtre. Combien y a-t-il d’autres façons de faire surgir et de ressentir le monde ? D’autres façons de communiquer ? D’exprimer désir, détresse, espoir et crainte ? Et combien de ces façons de vivre le monde et de se vivre soi-même sommes-nous capables de découvrir et de partager ?

Dans ce parcours du buisson touffu de l’évolution, Peter Godfrey-Smith explore l’un des plus grands mystères des sciences du vivant – la question de l’émergence de la conscience – des différentes formes de conscience. La question de l’émergence de la subjectivité – des différentes formes de subjectivité.

Un extraordinaire voyage, à travers l’espace et le temps, qui transforme le regard que nous portons sur le monde, et sur nous-mêmes.

Et nous réalisons que c’est de nous que parle ce livre.

Jean Claude Ameisen
Auteur de l’émission Sur les épaules de Darwin, France Inter.

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Rencontres à travers l’arbre de la vie

Deux rencontres et un départ

Un matin de printemps 2009, sur la côte est australienne : Matthew Lawrence arrête sa petite embarcation quelque part au beau milieu d’une baie, balance par-dessus bord son ancre et plonge à sa suite. Descendant le long du bout, il touche bientôt le fond et récupère son grappin. À la surface, la légère brise suffit à pousser le bateau. Accroché au métal, Matt se laisse emporter.

Le site est bien connu des plongeurs, mais comme souvent ceux-ci ne fréquentent que les endroits les plus spectaculaires. Passionné de plongée, Matt est venu en voisin avec une idée simple : profiter de l’anse, en général parfaitement calme, pour se lancer dans un ambitieux programme d’exploration sous-marine. Sa technique ? Tant qu’il a de l’air dans ses bouteilles, rester accroché à l’ancre en laissant le bateau dériver au gré du vent.

C’est durant l’une de ses expéditions, alors qu’il glisse au-dessus d’une interminable étendue de sable parsemée de coquilles Saint-Jacques, qu’il tombe sur quelque chose d’inhabituel. Des milliers de coquilles vides empilées, grossièrement disposées en cercle autour de ce qui ressemble à un gros rocher. Et sur ce lit de coquilles, une douzaine de poulpes, chacun niché dans un trou peu profond. Intrigué, Matt descend et s’arrête à leur hauteur : les poulpes, dont le corps avoisine la taille d’un ballon de football, sont assis avec leurs tentacules repliés sous eux. Leur couleur change constamment, avec une dominante de brun-gris. Quant à leurs grands yeux, ils seraient assez semblables aux nôtres sans leurs étranges pupilles, sombres et horizontales, ressemblant à des yeux de chat qui auraient pivoté dans leurs orbites de quatre-vingt-dix degrés.

Les poulpes observent Matt, puis échangent entre eux comme un regard de connivence. Certains s’extirpent de leur trou et partent se promener paresseusement au-dessus du lit de coquillages. Bien que ce remue-ménage laisse généralement de marbre les autres pieuvres, Matt est parfois le témoin de luttes à plusieurs bras, les deux belligérants se fondant alors en une masse indistincte. Au sein du groupe, les poulpes ne semblent ni amis ni ennemis : ils expérimentent un état de coexistence complexe. Comme si la scène n’était pas suffisamment étrange, des bébés requins d’environ 15 centimètres de long sont tranquillement étendus sur les coquillages, indifférents au va-et-vient ambiant.

Il y a quelques années, j’explorais avec mon masque et mon tuba une autre baie à Sydney. À travers les rochers et les récifs, je vis soudain quelque chose d’imposant bouger sous une corniche et décidai de m’approcher. C’était une créature étrange, qui tenait à la fois du poulpe et de la tortue. Elle avait un corps plat et une tête proéminente, d’où sortaient huit bras souples pourvus de ventouses, comme les bras d’un poulpe. Son dos était agrémenté d’une sorte de jupe ondulant doucement dans l’eau, et sa peau semblait être de toutes les couleurs en même temps – rouge, gris, bleu-vert. Des motifs apparaissaient et disparaissaient en une fraction de seconde. Entre les taches de couleur, des veines argentées couraient sur son corps comme autant de lignes électriques brillantes. L’animal resta un moment sur place à quelques centimètres du fond, puis vint vers moi. Comme je l’avais deviné depuis la surface, il était gros, presque 1 mètre de long. Ses bras ondulaient, ses teintes changeaient tandis qu’il avançait et reculait.

C’était une seiche géante. Même si les seiches sont apparentées aux poulpes, elles sont plus proches des calmars. Poulpes, seiches et calmars font tous les trois partie de la classe des céphalopodes. Un autre céphalopode bien connu est le nautile, un mollusque que l’on trouve en haute mer dans le Pacifique, et qui mène une vie très différente des poulpes et de leurs cousins. Les poulpes, les seiches et les calmars ont un autre point commun : leurs systèmes nerveux, développés et complexes.

Je plongeai en apnée à plusieurs reprises pour observer l’animal. Je fus bientôt épuisé, mais je refusai de m’arrêter, car la créature semblait autant intéressée par moi que je l’étais par elle (ou par lui ?). C’était la première fois que j’expérimentais l’une des caractéristiques de ces animaux qui n’a jamais cessé de me fasciner depuis : cette sensation d’implication mutuelle qu’ils vous procurent. Ils vous regardent attentivement, en gardant leurs distances, mais suffisamment près tout de même. Il est arrivé qu’une seiche géante allonge l’un de ses bras pour toucher le mien. En général, il s’agit d’une tentative unique. Les poulpes semblent plus désireux d’établir un contact tactile. Si vous vous asseyez en face de leur tanière et leur tendez une main, ils déploient un bras ou deux vers vous, d’abord pour vous explorer, ensuite pour tenter, de façon plutôt absurde, de vous tirer dans leur repaire. La plupart du temps, c’est bien sûr dans l’objectif, un peu trop ambitieux, de vous transformer en repas. Mais il a été démontré que les poulpes s’intéressent à des objets qu’ils identifient clairement comme non comestibles.

Pour comprendre ces rencontres entre humains et céphalopodes, il faut remonter jusqu’à un événement opposé : un départ, une séparation. L’événement a eu lieu il y a environ 600 millions d’années et a mis en scène des animaux dans un océan. Personne ne sait à quoi ressemblaient précisément ces animaux, mais ils avaient peut-être la forme de petits vers aplatis. Ils mesuraient quelques millimètres ou un peu plus. Nageaient-ils, rampaient-ils ? Peut-être avaient-ils des yeux rudimentaires, ou du moins des plaques photosensibles de chaque côté. Si tel était le cas, quelques détails devaient permettre de distinguer une « tête » d’une « queue ». Ils possédaient des systèmes nerveux, peut-être sous la forme de réseaux nerveux répartis sur le corps entier, ou bien d’un regroupement de cellules logées dans un petit cerveau. Que mangeaient-ils, comment vivaient-ils, se reproduisaient-ils ? Nous l’ignorons. Mais ils possédaient une caractéristique d’un grand intérêt du point de vue de l’évolution, une caractéristique que l’on peut qualifier rétrospectivement de remarquable : ces créatures étaient les arrière-grands-parents communs aux mammifères et aux céphalopodes. Autrement dit, il s’agit des « derniers » ancêtres communs (dernier entendu comme plus récent) de l’espèce humaine et des poulpes.

L’histoire des animaux se présente sous la forme d’un arbre1. Une « racine » donne naissance à toute une série de ramifications au cours du temps. Une espèce se sépare en deux, puis chacune de ces espèces se sépare de nouveau (à moins qu’elles ne meurent avant). Si une espèce se sépare, et que les deux côtés survivent et se séparent de façon répétée, l’évolution accouche de deux ou plusieurs groupes d’espèces, chaque groupe étant suffisamment distinct des autres pour être identifié par un nom familier : les mammifères, les oiseaux. Les grandes différences qui existent entre les animaux actuels, entre les scarabées et les éléphants par exemple, trouvent leur origine dans de petites séparations insignifiantes qui ont eu lieu il y a des millions d’années. Une division est advenue et a donné naissance à deux nouveaux groupes d’organismes, un de chaque côté, qui ont évolué indépendamment à partir de ce moment.

Imaginez un arbre ayant de loin la forme d’un triangle renversé ou d’un cône, et dont la ramure se diviserait en de multiples embranchements, un peu comme sur la page suivante. Imaginez maintenant que vous êtes assis sur une branche à la cime de l’arbre. Vous êtes ainsi juchés parce que vous vivez aujourd’hui (et non pas parce que vous êtes supérieur), et autour de vous à votre hauteur se trouvent tous les autres organismes vivants. Dans votre voisinage immédiat, voici vos proches cousins comme les chimpanzés et les chats. Un peu plus loin, toujours en suivant une ligne horizontale, les animaux auxquels nous sommes apparentés de façon plus lointaine. L’« arbre de la vie » complet comprend aussi les plantes, les bactéries, les protozoaires, mais nous nous limiterons aux animaux.

Si vous regardez maintenant vers le bas, vers les racines, vous découvrez vos ancêtres, des plus récents aux plus éloignés. Pour chaque paire d’animaux existant actuellement (vous et un oiseau, vous et un poisson, un oiseau et un poisson), nous pouvons tracer deux lignées en descendant le long des ramifications de l’arbre, jusqu’à identifier l’ancêtre commun, l’ancêtre des deux animaux en question. L’ancêtre commun se trouve parfois juste en dessous, parfois beaucoup plus loin. Dans le cas de l’homme et du chimpanzé, on tombe rapidement sur l’ancêtre commun qui a vécu il y a environ 6 millions d’années. Pour d’autres paires, l’homme et le scarabée par exemple, il faut remonter bien davantage dans le passé.

Puisque vous êtes assis dans l’arbre, en train d’examiner vos proches et lointains parents, profitez-en pour porter votre attention sur un groupe particulier d’animaux, ceux que nous considérons en général comme « intelligents », c’est-à-dire dotés de grands cerveaux, d’un comportement complexe et flexible. Vous y inclurez certainement les chimpanzés et les dauphins, les chats et les chiens, et, bien sûr, les humains. Tous ces animaux se situent près de vous dans l’arbre. Ce sont des cousins relativement proches du point de vue de l’évolution. Pour bien faire, nous devons aussi ajouter à ce groupe les oiseaux. L’une des avancées les plus importantes de ces vingt dernières années dans le domaine de la psychologie animale a été de découvrir à quel point les corbeaux et les perroquets sont intelligents. Ce ne sont pas des mammifères, mais des vertébrés : ils sont donc encore assez proches de nous. Quel était l’ancêtre commun des oiseaux et des mammifères ? Vers quel animal convergent leurs lignées ?

La réponse est une sorte de lézard qui vivait il y a environ 320 millions d’années, peu de temps avant l’époque des dinosaures. Cette bête d’une taille raisonnable avait une colonne vertébrale et était adaptée à la vie terrestre. Sa morphologie était proche de la nôtre, avec quatre membres, une tête et un squelette. Elle marchait, possédait des sens analogues aux nôtres, et disposait d’un système nerveux central bien développé.

Cherchons maintenant l’ancêtre commun qui relie ce premier groupe d’animaux « intelligents », dont nous faisons partie, et un poulpe. Pour le trouver, nous devons descendre bien plus loin dans l’arbre : jusqu’à environ 600 millions d’années, l’époque où vivait la créature aux airs de petit ver aplati que j’ai décrite plus haut.

Ce voyage à rebours dans le temps est presque deux fois plus long que celui que nous avons fait pour trouver l’ancêtre commun des mammifères et des oiseaux. L’aïeul des poulpes et des humains vivait à une époque où aucun organisme ne s’était encore aventuré sur la terre ferme, et où les éponges et les méduses constituaient la faune la plus grosse (au milieu d’autres êtres étranges dont je parlerai dans le chapitre suivant).

Imaginons que vous ayez trouvé cet animal et que vous assistiez maintenant au départ, au moment où l’espèce se divise. Dans un océan trouble (au niveau du fond océanique, ou un peu plus haut dans la colonne d’eau), vous voyez devant vous ces vers vivre, mourir, se reproduire. Pour une raison inconnue, certains se séparent des autres et, au terme d’une série de changements fortuits, commencent à vivre différemment. Avec le temps, leurs descendants développent des corps différents. Les deux branches se ramifient, encore et encore, et bientôt, vous n’observez plus deux familles de vers, mais deux énormes branches de l’arbre évolutif.

Une ramification part de cet embranchement sous-marin et mène à notre branche de l’arbre. Elle conduit notamment aux vertébrés, et avec ceux-ci, aux mammifères et finalement aux humains. L’autre ramification conduit à un grand nombre d’espèces invertébrées, crabes, abeilles et apparentés, plusieurs sortes de vers, et aussi les mollusques, le groupe qui englobe les palourdes, les huîtres et les escargots. Cette ramification ne contient pas tous les animaux communément appelés « invertébrés2 », mais elle inclut la plupart de ceux qui nous sont familiers : les araignées, les mille-pattes, les pétoncles, les phalènes.

Dans cette branche, la majorité des animaux sont assez petits, avec des exceptions, et possèdent des systèmes nerveux modestes. C’est vrai notamment pour certains insectes et araignées qui présentent malgré tout des comportements complexes, en particulier sociaux. Ainsi vont les choses dans cette branche sauf chez les céphalopodes. Il s’agit d’un sous-groupe des mollusques, qui s’apparente donc aux palourdes et aux escargots. Les céphalopodes ont évolué jusqu’à posséder de vastes systèmes nerveux, et la capacité à se comporter de façon très distincte des autres invertébrés. Ils ont atteint ce résultat en suivant un chemin évolutif complètement étranger au nôtre.

Les céphalopodes sont une île de complexité mentale dans la mer des animaux invertébrés. Puisque notre plus proche ancêtre commun était si simple et vivait il y a si longtemps, les céphalopodes constituent une expérience indépendante dans l’évolution de cerveaux développés et de comportements complexes. Si nous pouvons établir un contact avec les céphalopodes en tant qu’êtres sensibles, ce n’est pas en raison d’une histoire partagée, d’une parenté, mais bien parce que l’évolution a produit à deux reprises une intelligence. C’est probablement ce qui s’apparente le plus aujourd’hui à une rencontre du troisième type.

Quelques lignes directrices

L’un des problèmes classiques de ma discipline, la philosophie, est la relation entre l’esprit et la matière. Comment sentience (la capacité de ressentir), intelligence et conscience s’adaptent-elles au monde physique ? Je souhaite faire progresser cette question, aussi vaste soit-elle, dans ce livre. J’aborde le problème en adoptant une approche évolutionniste ; je veux savoir comment la conscience a pu surgir des matériaux bruts trouvés chez les êtres vivants. Il y a des centaines de millions d’années, les animaux n’étaient qu’un agrégat confus de cellules, un parmi d’autres, qui avaient commencé à vivre ensemble dans l’océan primordial. À partir de ce moment, certains de ces grumeaux adoptèrent un style de vie particulier. Ils suivirent la voie de la mobilité et de l’activité, en développant des yeux, des antennes, des outils pour manipuler les objets autour d’eux. Ils évoluèrent jusqu’à la reptation des vers, au bourdonnement des moucherons, aux migrations des baleines. C’est dans ce contexte qu’à un stade inconnu, apparaît l’expérience subjective. Chez certains animaux naît le sentiment de voir le monde à travers un filtre de sensations, une sorte de soi qui éprouve ce qu’il vit.

La façon dont cette expérience, quelle que soit sa forme, a évolué, me passionne, mais ce sont ici les céphalopodes qui m’intéressent. D’abord, parce que ce sont des créatures remarquables. Si elles se propulsent et déambulent tout au long de ce livre, c’est aussi pour une autre raison. Ces animaux ont tout simplement modelé mon approche des grandes questions philosophiques. Les suivre au fond des mers, essayer de deviner ce qu’ils faisaient, est devenu un élément important de mon activité. Lorsque nous abordons la question de l’intelligence animale, nous nous laissons trop facilement influencer par notre propre cas. En imaginant les vies et les expériences d’animaux plus simples, nous nous fourvoyons souvent à essayer de visualiser des modèles réduits de nous-mêmes. Or les céphalopodes nous font entrer en contact avec quelque chose de radicalement différent. Comment le monde leur apparaît-il ? Les yeux des poulpes sont semblables aux nôtres : l’environnement y est projeté sur une rétine par une lentille réglable, sorte d’appareil photo. Mais si nos yeux sont proches, nos cerveaux diffèrent sur presque tous les points. Si nous voulons comprendre d’autres intelligences que la nôtre, alors celle des céphalopodes est peut-être l’une des plus éloignées.

La philosophie fait partie des vocations les moins physiques qu’il soit. C’est, ou cela peut être, une vie purement mentale. Aucun équipement à gérer ni missions sur le terrain. Rien de mal à cela, il en va de même pour les mathématiques ou la poésie. Mais l’aspect physique de ce projet a représenté une dimension importante. J’ai rencontré les céphalopodes par hasard, en passant du temps dans l’eau. J’ai commencé par les observer, puis à réfléchir à leurs vies. Ce livre a été fortement influencé par leur présence physique et leur imprévisibilité. Les mille aspects pratiques liés à l’exploration sous-marine – les exigences de l’équipement, de l’air comprimé et de la pression de l’eau, l’allégement de la gravité dans la lumière bleu-vert – ont également joué un rôle. Les efforts qu’un humain doit accomplir pour s’adapter à ces conditions sont le témoin des différences entre la vie terrestre et la vie marine, et l’eau est le berceau de l’intelligence, du moins dans ses formes premières et balbutiantes.

Au début de ce livre, j’ai placé une épigraphe du philosophe et psychologue William James3, qui écrivait à la fin du XIXe siècle. James voulait comprendre comment la conscience est apparue dans l’Univers. Son approche est évolutionniste, dans un sens large qui inclut non seulement l’évolution biologique, mais également l’évolution du cosmos comme un tout. Il estimait que nous avions besoin d’une théorie fondée sur des continuités et des transitions compréhensibles : pas d’entrées soudaines ou de sauts.

Comme James, je désire comprendre la relation qui existe entre l’esprit et la matière, et je crois que l’histoire qu’il faut raconter est celle d’un développement graduel. Certains pourraient dire ici que nous en connaissons déjà les grandes lignes : les cerveaux évoluent, le nombre de neurones augmente, certains animaux deviennent plus intelligents que d’autres, et le tour est joué. Affirmer cela revient toutefois à refuser de se confronter à des questions plus déroutantes. Quels étaient les premiers animaux, les plus simples, qui ont vécu une expérience subjective, quelle qu’elle soit ? Quels animaux ont été les premiers à sentir une atteinte à leur intégrité, à la percevoir sous la forme d’une douleur par exemple ?

Est-ce que l’on ressent quelque chose lorsqu’on est l’un de ces céphalopodes au gros cerveau, ou se comporte-t-on comme une machine biochimique pour laquelle tout est noir à l’intérieur4 ? Deux dimensions du monde doivent s’imbriquer d’une manière ou d’une autre, mais nous ne comprenons pas encore comment. L’une est l’existence de sensations et d’autres processus mentaux qui sont perçus par un agent ; l’autre est le monde de la biologie, de la chimie et de la physique.

Ces problèmes ne pourront pas être entièrement résolus dans ce livre, mais il est possible d’avancer en retraçant l’évolution des sens, des corps et des comportements des êtres vivants. L’évolution de l’intelligence se situe quelque part durant ce processus. Voilà donc un livre de philosophie, ainsi qu’un livre sur les animaux et l’évolution. Qu’il s’agisse d’un traité de philosophie ne le place pas dans un royaume mystérieux et inaccessible. Faire de la philosophie consiste en grande partie à essayer de relier les choses entre elles, à trouver les pièces de puzzles gigantesques pour créer du sens. La bonne philosophie est opportuniste : elle exploite toutes les informations et tous les outils qui peuvent lui être utiles. J’espère que les incursions philosophiques que nous ferons dans ce livre passeront pour des transitions que vous ne remarquerez pas.

Ce livre a pour but de traiter de l’intelligence et de son évolution, avec ouverture et profondeur. L’ouverture implique de prendre en compte différentes sortes d’animaux. La profondeur est donnée par l’écoulement du temps, puisque l’ouvrage embrasse les longues durées et les périodes successives de l’histoire de la vie.

L’anthropologue Roland Dixon attribuait aux habitants de Hawaï le récit évolutionniste que j’ai choisi comme seconde épigramme5 : « Au commencement, les premiers zoophytes et les coraux vinrent au monde, suivis par les vers et les coquillages, chacun désirant conquérir et détruire son prédécesseur… » La succession de conquêtes qu’évoque Dixon ne correspond pas à la réalité de l’histoire, et le poulpe n’a rien d’un « survivant solitaire d’un monde ancien ». Mais il entretient une relation spéciale avec l’histoire de l’intelligence. Ce n’est pas un survivant, mais une seconde expression de ce qui existait déjà. Dit autrement, le poulpe n’est pas Ismaël de Moby Dick, l’unique rescapé qui raconte son aventure, mais un lointain parent qui vient d’une autre lignée, et qui a, par conséquent, une histoire différente à révéler.

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Une histoire des animaux

Commencements

Si la Terre a environ 4,5 milliards d’années1, les premières formes de vie s’y seraient manifestées il y a 3,8 milliards d’années. Quant aux animaux, ils n’ont fait leur apparition que bien plus tard, il y a un milliard d’années, voire après. Pour l’essentiel de l’histoire de la Terre, la vie a donc existé sans les animaux. Un monde d’organismes unicellulaires a baigné dans l’océan primordial durant des temps interminables. Et aujourd’hui encore, une grande partie de la vie se présente exactement sous cette forme.

Lorsque nous tentons de nous représenter cette longue période précédant l’apparition des animaux, nous imaginons les organismes unicellulaires comme des êtres solitaires : d’innombrables et minuscules îlots ballottés par les flots, se nourrissant d’une manière ou d’une autre et se divisant en deux à qui mieux mieux. Mais la vie unicellulaire est, aujourd’hui comme hier, bien plus complexe. Plusieurs de ces organismes vivent en association avec d’autres, qu’il s’agisse d’une simple coexistence pacifique ou d’une réelle collaboration. Certaines de ces premières symbioses ont sans doute été si étroites qu’elles ont provoqué une rupture avec le mode de vie unicellulaire, même si elles ne ressemblaient en rien à la façon dont nos corps animaux sont organisés2.

Nous pourrions aussi penser que les comportements complexes et la perception du monde extérieur ont émergé avec le règne animal. Là encore, ce serait une grande erreur. Les organismes unicellulaires sont capables de détection et de réaction3. Si la majeure partie de leur activité ne relève pas du comportement animal au sens strict, ils réussissent tout de même à contrôler leurs mouvements. En outre, ils savent produire des substances chimiques dépendant directement de leur environnement. Pour qu’un organisme puisse agir ainsi, une part de lui-même doit être réceptive, c’est-à-dire capable de voir, de sentir ou d’entendre, et une autre part active, c’est-à-dire capable d’agir de façon utile. Enfin, cet organisme doit savoir établir une quelconque connexion, un pont, entre ces deux parties.

L’un des systèmes de ce type les mieux étudiés est la célèbre bactérie E. coli, qui fourmille à l’intérieur et à l’extérieur de nous. E. coli possède ainsi une forme de goût (ou d’odorat si l’on préfère) : elle détecte des substances chimiques attractives ou répulsives présentes dans son environnement et réagit en s’approchant des premières et en s’écartant des secondes. Comment fait-elle ? Sur la membrane extérieure de chaque bactérie E. coli se trouve une batterie de récepteurs, des ensembles de molécules qui informent en permanence la cellule. C’est la partie du système qui reçoit les signaux. Pour réagir, E. coli est équipée de flagelles, de longs filaments qui lui permettent de nager. La bactérie a deux modes de locomotion principaux : la course ou la culbute. Lorsque E. coli « court », elle se déplace en ligne droite, tandis que lorsqu’elle bascule, elle change de direction de façon aléatoire. Une cellule passe constamment d’un mode de locomotion à l’autre, sauf si elle détecte une concentration croissante de nourriture, dans ce cas elle réduit les zigzags.

Une E. coli est si petite que ses récepteurs ne peuvent à eux seuls localiser la source d’où vient la substance chimique attractive ou répulsive. Comment fait-elle alors pour se guider ? En fait, elle utilise le temps pour appréhender l’espace. D’une certaine manière, la bactérie se fiche de connaître la quantité de substance chimique présente à un moment donné autour d’elle, tout ce qui l’intéresse c’est de savoir si celle-ci augmente ou diminue. Après tout, si la cellule se déplace en ligne droite seulement parce que la concentration de la substance chimique désirable est élevée, elle pourrait s’éloigner de son nirvana chimique au lieu de s’en rapprocher. Voilà comment son ingénieux sens de l’orientation opère : tandis qu’elle détecte ce qui l’entoure, un mécanisme enregistre les conditions actuelles de son environnement, et un autre lui rappelle celles qui régnaient quelques moments auparavant. Au final, la bactérie nagera en ligne droite tant que les conditions chimiques semblent s’améliorer. Et hop un petit virage dans le cas contraire.

Les bactéries sont une forme de vie unicellulaire parmi d’autres et restent beaucoup plus simples que les cellules qui ont fini par s’unir pour former les animaux. Ces cellules, les eucaryotes, sont plus grandes et possèdent une structure interne élaborée4. Apparues il y a 1,5 milliard d’années, elles sont le fruit d’un processus durant lequel une cellule semblable à une petite bactérie en aurait en quelque sorte avalé une autre. La taille n’est pas la seule chose qui les distingue : les eucaryotes unicellulaires ont souvent des capacités de mouvement et de détection plus avancées que les bactéries. Elles vont même jusqu’à posséder une version rudimentaire d’un sens particulièrement important : la vue.

La lumière, pour les êtres vivants, remplit une double fonction5. Pour nombre d’entre eux, c’est d’abord un moyen de capter de l’énergie. Pour d’autres, nous y compris, c’est une source d’information sur l’environnement. Or cette seconde fonction, qui nous semble si naturelle, n’est pas facilement accessible à un minuscule organisme. Les organismes unicellulaires recherchent la lumière surtout pour profiter de l’énergie solaire : comme les plantes, ils aiment les bains de soleil… Plusieurs bactéries perçoivent la lumière et répondent à sa présence, mais sont incapables d’en déterminer la provenance, ce qui leur permettrait d’accroître leur exposition.

Toutefois, quelques eucaryotes unicellulaires, et peut-être de rares bactéries, présentent les prémices de la vue, c’est-à-dire qu’elles peuvent mettre au point les images qu’elles captent. En effet, ces eucaryotes possèdent des plaques photosensibles, reliées à quelque chose qui tamise ou focalise la lumière entrante, en lui donnant un sens exploitable. Certains eucaryotes recherchent la lumière, d’autres l’évitent ou ont un comportement mixte : ils suivent la lumière tant qu’ils ont besoin d’énergie, et l’évitent lorsque leurs réserves sont pleines. D’autres encore ont besoin d’une lumière douce, et la fuient lorsque l’intensité devient dangereuse. Dans tous ces cas de figure, une voie de contrôle connecte les plaques photosensibles au système locomoteur.

Une grande partie des activités de détection de ces petits organismes a un but simple : trouver de la nourriture et éviter les toxines. Mais dès les premiers travaux sur E. coli, les biologistes ont remarqué que ces bactéries sont aussi attirées par des substances chimiques non comestibles par elles6. Les sens des bactéries semblent réagir à la présence et à l’activité des cellules qui les entourent, pas seulement aux traces de substances chimiques, comestibles ou non. Les récepteurs situés sur les membranes de cellules bactériennes sont sensibles à de nombreux stimuli, y compris aux substances que les bactéries elles-mêmes excrètent pour différentes raisons – il s’agit parfois du simple trop-plein de l’activité métabolique. Cette richesse d’interactions a une conséquence importante : au sein d’un groupe d’E. coli puisque chaque bactérie produit et perçoit les mêmes substances chimiques que ses voisines, naît la possibilité d’une coordination entre cellules. En d’autres termes, c’est le début d’un comportement social.

La détection du quorum en est un bon exemple7. Si une substance est produite et détectée par un type précis de bactérie, elle peut être utilisée par ces bactéries pour déterminer combien d’individus de la même espèce se trouvent à proximité. Elles calculent alors si elles sont assez nombreuses pour qu’il vaille la peine de secréter une substance qui agit seulement si plusieurs cellules la fabriquent en même temps.

L’un des premiers cas décrits de détection du quorum met en scène la mer, un céphalopode et une bactérie – on ne pouvait rêver mieux pour ce livre. La bactérie est hébergée par un calmar hawaïen et produit de la lumière grâce à une réaction chimique, mais seulement si un nombre suffisant de ses consœurs se trouvent réunies. Les bactéries contrôlent leur illumination en détectant la concentration locale d’une molécule déclencheuse, qu’elles produisent, et qui donne à chaque individu une idée du nombre de producteurs de lumière potentiels se trouvant à proximité. En plus de s’illuminer, les bactéries suivent la règle selon laquelle plus elles détectent une substance chimique, plus elles en fabriquent.

Lorsque suffisamment de lumière a été produite, le calmar qui abrite ces bactéries bénéficie d’une sorte de camouflage. Il chasse en effet la nuit, et la lumière de la lune devrait projeter son ombre vers le bas, révélant sa présence aux prédateurs se trouvant dans des eaux plus profondes. La lumière interne produite a pour effet d’« effacer » cette ombre. En contrepartie, les bactéries semblent apprécier l’hospitalité fournie par le calmar.

C’est la vision d’un monde aquatique qui doit nous guider lorsque nous pensons aux premiers stades de la vie sur Terre8, bien qu’à l’époque nous nous trouvions à un point de l’histoire de l’évolution encore très éloigné d’un quelconque calmar. L’alchimie de la vie est essentiellement aquatique. Nous survivons d’ailleurs sur la terre ferme seulement parce que notre corps abrite une énorme quantité d’eau salée. C’est durant ces premiers stades que la libre circulation de substances chimiques dans le milieu liquide a entraîné plusieurs changements évolutifs, ceux qui ont conduit à l’apparition des sens, du comportement et de la coordination.

Jusqu’à présent, toutes les cellules que nous avons rencontrées sont sensibles aux conditions externes. Certaines font également montre d’une sensibilité particulière envers d’autres organismes, y compris ceux de leur propre espèce. Dans cette catégorie se trouvent des cellules capables de détecter les substances chimiques que d’autres organismes ont sécrétées à leur intention, à l’opposé de substances qui sont de simples sous-produits du métabolisme. Au cours de l’évolution, ce type d’action – la production de substances chimiques qui doivent être perçues par d’autres et susciter une réponse – a amorcé l’aptitude à la signalisation et à la communication.

Mais poursuivons le long du chemin de l’évolution. Nous arrivons maintenant à un passage fondamental, celui de la vie unicellulaire à la vie multicellulaire9. Dans l’univers aquatique unicellulaire, les individus perçoivent leur environnement et peuvent émettre un signal à d’autres organismes. Ces facultés de perception et de signalisation qui connectent un organisme à un autre deviennent le fondement de nouvelles interactions, cette fois-ci à l’intérieur des formes de vie qui sont en train d’émerger. La détection et la signalisation entre organismes donnent naissance à la détection et à la signalisation au sein d’un même organisme10. Les moyens de détection utilisés par un organisme unicellulaire pour percevoir son environnement extérieur sont désormais les instruments qui permettent à une cellule d’un organisme multicellulaire de percevoir les autres cellules présentes à l’intérieur de cet organisme et de connaître leurs intentions. N’oublions pas que l’environnement d’une cellule est pour une bonne part constitué d’autres cellules, et la viabilité d’un nouvel organisme plus grand dépend de la coordination de tous ses constituants.

Vivre ensemble

Les animaux sont des êtres multicellulaires : nous sommes faits de plusieurs cellules qui agissent de concert11. L’évolution des animaux a commencé lorsque certaines cellules ont renoncé à leur individualité, pour devenir les associés d’immenses entreprises communes. Le passage à la vie multicellulaire s’est répété à plusieurs reprises, donnant naissance aux animaux, aux plantes, aux champignons, aux algues de mer ainsi qu’à d’autres organismes moins flamboyants. Il est peu plausible que l’origine des animaux résulte de la rencontre de cellules solitaires qui dérivaient ensemble. Elle est plus probablement le fruit d’une division cellulaire ratée : les cellules-filles ne se sont pas correctement séparées. Normalement, lorsqu’un organisme unicellulaire se divise en deux, les cellules filles partent chacune de leur côté. Mais si la cellule se divise et que les reliquats de cette division restent collés, le processus se répétant plusieurs fois, on obtient une sorte d’agrégat. Les cellules de cet amas mangeaient probablement des bactéries tout en flottant dans l’océan.

Les épisodes suivants de l’histoire évolutive ne sont pas encore clairement établis12. Deux scénarios rivaux, qui s’appuient sur des indices très différents, sont à l’étude. Selon le scénario qui suscite aujourd’hui le consensus le plus large, certaines de ces boules de cellules auraient abandonné leur vie errante et se seraient fixées sur le plancher océanique. Elles auraient commencé à se nourrir en filtrant l’eau au moyen de canaux traversant leurs corps et auraient évolué vers l’éponge.

Une éponge ? Difficile d’imaginer un ancêtre plus improbable : les éponges, après tout, ne bougent pas. Sommes-nous dans une impasse ? Pas du tout. Seules les éponges adultes sont stationnaires. Il en va différemment pour leurs bébés, ou larves. Ce sont souvent des nageurs qui recherchent activement un endroit pour s’installer et devenir une éponge adulte. Les larves d’éponge n’ont pas de cerveau, mais elles possèdent des récepteurs sur leurs corps qui détectent leur environnement. Est-il possible que quelques-unes de ces larves aient décidé de continuer à nager, plutôt que de se fixer ? Si oui, elles auraient conservé leur mobilité, atteint leur maturité sexuelle suspendues dans l’eau et commencé une nouvelle sorte de vie. Abandonnant leurs cousins fermement agrippés aux fonds océaniques, elles seraient à l’origine de tous les autres animaux.

Le scénario que je viens de décrire se fonde sur l’hypothèse selon laquelle les éponges seraient les animaux vivants les plus éloignés de nous. Éloignés ne veut pas dire anciens : les éponges d’aujourd’hui sont elles aussi le produit de l’évolution. Mais pour différentes raisons, si les éponges se sont séparées très tôt du tronc commun, elles pourraient nous renseigner sur l’aspect des premiers animaux. Toutefois, d’après des recherches plus récentes, les éponges ne seraient pas nos parents les plus lointains : ce titre reviendrait aux groseilles de mer.

Une groseille de mer, ou cténophore, ressemble à une méduse très fine. Son globe transparent est strié de huit rangées de cils qui produisent des reflets lumineux multicolores. Les groseilles de mer ont souvent été considérées comme les cousines des méduses, mais leurs similitudes pourraient s’avérer trompeuses. Les cténophores seraient la première lignée à avoir divergé du tronc commun des animaux, avant les éponges (encore une fois, cela ne signifierait pas pour autant que notre ancêtre avait l’apparence d’une groseille de mer moderne). Si le scénario cténophore est le bon, cela implique une tout autre vision des premiers stades de l’évolution : notre agrégat de cellules initial aurait pris progressivement la forme d’un globe vaporeux glissant lentement dans la colonne d’eau. Les animaux auraient donc pour origine un petit fantôme flottant et non une larve d’éponge frétillante qui aurait refusé de se fixer.

Quand les organismes multicellulaires apparaissent, les cellules qui étaient auparavant des organismes à part entière deviennent les éléments d’une unité plus vaste. Or, pour dépasser le stade d’une boule de cellules agglutinées, le nouvel organisme a besoin de coordination. J’ai décrit plus haut les modalités de perception et de réaction dans la vie unicellulaire. Dans plusieurs organismes multicellulaires, ces systèmes sensoriels et comportementaux deviennent plus complexes. L’existence même de ces nouvelles entités – les corps des animaux – dépend de ces capacités de perception et d’action. La détection et la signalisation entre organismes s’effectuent désormais à l’intérieur d’un même organisme. Les capacités « comportementales » des cellules qui vivaient auparavant comme des organismes indépendants deviennent la base de la coordination à l’intérieur du nouvel organisme multicellulaire.

Cette coordination remplit plusieurs rôles chez les animaux. L’un d’entre eux se retrouve dans d’autres organismes multicellulaires, comme les plantes : la signalisation entre cellules est utilisée pour construire l’organisme, pour l’amener à la vie. Un autre rôle, sur une échelle de temps plus courte, caractérise la vie animale : à quelques exceptions près, les interactions chimiques entre cellules constituent la base d’un système nerveux, qu’il soit petit ou grand. Chez quelques animaux, un regroupement de telles cellules, à l’origine d’une tempête électrochimique de signaux spécifiques, devient un cerveau.

Neurones et systèmes nerveux

Un système nerveux est composé de plusieurs éléments, mais les plus importants sont des cellules d’une forme insolite, les neurones. Les longs filaments et les vastes embranchements de ces cellules forment un labyrinthe qui parcourt nos têtes et nos corps.

L’activité des neurones dépend de deux choses. La première est leur excitabilité électrique, particulièrement visible lors du potentiel d’action, un spasme électrique qui se propage le long d’une cellule au cours d’une réaction en chaîne. La seconde est la détection et la signalisation chimique. Un neurone libère de minuscules jets de substances chimiques dans l’espace – ou fente synaptique – qui le sépare d’un autre neurone. Ces substances, lorsqu’elles sont détectées par l’autre neurone, peuvent contribuer à déclencher (ou dans certains cas à inhiber) un potentiel d’action dans la cellule voisine.

Cette influence chimique est le résidu de l’ancienne signalisation entre organismes, cette fois dirigée vers l’intérieur. Le potentiel d’action existait chez les cellules avant l’apparition des animaux, et existe encore aujourd’hui chez d’autres êtres vivants. Le premier potentiel d’action jamais mesuré l’a été par Charles Darwin au XIXe siècle et était celui d’une plante, la dionée attrape-mouche. Même certains organismes unicellulaires arborent des potentiels d’action.

Ce que les systèmes nerveux rendent possible, ce n’est pas la signalisation de cellule à cellule, relativement commune, mais des formes particulières de signalisation13. Pour commencer, les systèmes nerveux sont rapides. Mis à part certains cas, comme celui de la dionée attrape-mouche, les plantes agissent sur des échelles temporelles plus longues. Par ailleurs, les longs et fins prolongements des neurones permettent à une cellule de parcourir une certaine distance à travers le cerveau ou le corps pour atteindre des cellules bien précises, de sorte qu’ils exercent un impact ciblé. L’évolution a transformé la signalisation cellule à cellule – une cellule diffuse un message en espérant que quelqu’un soit assez proche et l’entende –, en quelque chose de différent : un réseau organisé. Dans un système nerveux comme le nôtre, il en résulte un vacarme électrique continu, une symphonie de minuscules spasmes cellulaires, relayés par des émissions de substances chimiques dans les intervalles où une cellule peut en atteindre une autre.

Il reste que ce tumulte interne a un coût. Les neurones ont besoin de beaucoup d’énergie pour fonctionner et se maintenir. Leurs spasmes électriques sont comparables à une batterie que l’on chargerait et déchargerait des centaines de fois par seconde. Nous consacrons une grande partie de l’énergie ingurgitée sous forme de nourriture, près d’un quart des apports, au fonctionnement de notre cerveau… Tous les systèmes nerveux sont des machines énergivores. Nous approfondirons ce point lorsque j’aborderai l’histoire de ces machines, quand elles sont apparues et comment. Mais d’abord, j’aimerais m’attarder un peu sur la question plus générale du pourquoi.

Pourquoi est-ce intéressant d’avoir un cerveau, ou un quelconque système nerveux ? À quoi servent ces organes ? Selon moi, deux conceptions guident la réflexion en la matière14. Leurs racines sont profondes et elles imprègnent les travaux scientifiques et la philosophie. Pour la première des deux, la fonction originelle et fondamentale du système nerveux est de relier perception et action. Les cerveaux servent à « guider » l’action, et la seule façon de le faire avec efficacité consiste à connecter ce qui est fait avec ce qui est vu (et touché, goûté…). Autrement dit, les sens détectent ce qui se passe dans l’environnement, et les systèmes nerveux utilisent ces informations pour déterminer l’action requise. C’est ce que j’appelle la vision sensori-motrice des systèmes nerveux.

Entre les sens d’un côté et les mécanismes d’action de l’autre, quelque chose doit jouer le rôle de pont, c’està-dire interpréter les informations que les sens ont recueillies. Même les bactéries suivent ce modèle, ainsi que nous l’avons vu avec E. coli. Les animaux ont des sens plus complexes, s’engagent dans des actions plus complexes, et possèdent un mécanisme plus complexe pour relier leurs sens et leurs actions. C’est pourquoi dans la vision sensori-motrice ce rôle d’intermédiaire a toujours occupé une place centrale dans les systèmes nerveux, de leur apparition jusqu’aux animaux modernes, et lors de toutes les étapes intermédiaires.

Cette première conception est tellement intuitive qu’elle semble ne laisser aucune place à une alternative. Mais il existe une autre façon de voir les choses qu’on a un peu trop tendance à oublier facilement. Il est entendu que nous devons modifier nos actions en réponse aux événements extérieurs, mais quelque chose d’autre doit être fait qui, dans certaines circonstances, peut être à la fois plus simple et plus difficile à accomplir. Il faut créer les actions elles-mêmes. Ce qui revient à se poser la question suivante : comment sommes-nous capables d’agir ?

Je viens d’écrire que nous percevons ce qui est autour de nous et agissons en conséquence. Mais faire quelque chose, si vous êtes composé de plusieurs cellules, ce n’est pas banal, on ne peut pas considérer cela comme allant de soi. Agir requiert une grande coordination entre les différentes composantes d’un organisme. Si vous êtes une bactérie, le problème est relativement simple, mais pour un organisme plus grand, les choses se compliquent. Vous devez affronter la tâche de générer une action cohérente globale, à partir de plusieurs minuscules produits, les petites contractions, les contorsions et les spasmes, des éléments qui vous constituent. Une multitude de micro-actions doivent être modelées en une macro-action.

C’est un problème courant dans des situations sociales comme celle du travail d’équipe. Les joueurs d’une équipe de football doivent combiner leurs actions pour obtenir un résultat global, et c’est déjà une tâche complexe, même si l’équipe adverse ne change jamais de tactique. Un orchestre doit résoudre un problème de même nature, auquel sont également confrontés certains organismes individuels. La question concerne surtout les animaux : c’est un problème pour organismes multicellulaires, pas pour les unicellulaires, et seulement pour les organismes multicellulaires dont le mode de vie implique des actions complexes. Le problème ne se pose quasiment pas pour une bactérie, et très peu pour une algue de mer.

J’ai assimilé plus haut les interactions entre neurones à une forme de signalisation15. Même si l’analogie n’est pas parfaite, elle peut nous aider à comprendre les deux conceptions du rôle des premiers systèmes nerveux. Prenons la fameuse chevauchée de Paul Revere au début de la Révolution américaine en 1775 telle que la raconte (avec des accents poétiques) Henry Wadsworth Longfellow. Chargé de surveiller les mouvements de l’armée britannique, le sacristain de l’Old North Church de Boston était supposé envoyer à Paul Revere un message codé à l’aide d’une lanterne (« un si par terre, deux si par mer »). Dans cette comparaison, le sacristain joue le rôle du récepteur et Revere celui du muscle. Quant à la lanterne, elle représente la connexion nerveuse.

L’histoire de Revere est souvent citée pour inciter les gens à penser la communication d’une manière plus scientifique. Mais elle nous pousse aussi à envisager une forme de communication qui résout un type spécifique de problème. Prenons une autre situation qui vous sera familière si vous aimez faire de l’aviron. Vous êtes dans un bateau, avec plusieurs rameurs, un par rame. Ensemble, les rameurs propulsent l’embarcation en avant. S’ils ne coordonnent pas leur action, leurs agissements individuels, aussi vigoureux soient-ils, ne feront pas avancer le bateau d’un iota. Ce qui compte, ce n’est pas de déterminer le moment exact où ils tirent sur leurs rames, mais bien qu’ils tirent en même temps. L’une des solutions consiste à confier à quelqu’un la tâche d’imposer la cadence.

La communication dans la vie quotidienne remplit les deux rôles : un rôle sacristain-Revere ou sensori-moteur, fondé sur la division entre ceux qui voient et ceux qui agissent, et un rôle de pure coordination, comme dans le cas des rameurs. Ces deux rôles peuvent être mis en œuvre simultanément et ne s’opposent pas. Faire avancer un bateau requiert la coordination de micro-actions, mais quelqu’un doit aussi regarder où se dirige l’embarcation. La personne qui donne la cadence, le barreur, est à la fois le coordinateur des micro-actions et les yeux de l’équipage. La même combinaison se retrouve dans le système nerveux.

Bien qu’il n’y ait pas de conflit essentiel entre ces rôles, la distinction en elle-même est importante. Pendant la plus grande partie du XXe siècle, la vision sensori-motrice de l’évolution des systèmes nerveux était simplement posée, et il a fallu du temps avant que la théorie fondée sur la coordination interne ne s’affirme. Chris Pantin, un biologiste anglais, l’a développé dans les années 1950, et un philosophe, Fred Keijzer, l’a reprise plus récemment16. Tous les deux ont souligné à raison que nous avons souvent tendance à penser chaque « action » comme une unité isolée. Dans ce cas, le seul problème à résoudre est de coordonner ces actions avec les sens, en déterminant quand faire X plutôt qu’Y. Mais lorsque les organismes deviennent plus gros et plus complexes, cette vision des choses correspond de moins en moins à la réalité et ignore la question de savoir comment un organisme est capable d’exécuter X ou Y. Il fallait donc proposer une alternative à la théorie sensori-motrice. J’appellerai élaboration de l’action (« action shaping ») ce mécanisme en œuvre chez les premiers systèmes nerveux.

Retournons à l’histoire évolutive : à quoi ressemblaient les premiers animaux dotés d’un système nerveux ? Comment pouvons-nous nous représenter leurs vies ? Nous ne le savons pas encore. La recherche dans ce domaine s’est concentrée sur les cnidaires, un groupe d’animaux qui englobe les méduses, les anémones et les coraux. Ils nous sont apparentés de façon très lointaine, mais pas autant que les éponges, et ils possèdent des systèmes nerveux. Bien que l’identification des premières ramifications de l’arbre des animaux soit encore incertaine, il est couramment admis que le premier animal doté d’un système nerveux devait ressembler à une méduse, à quelque chose de mou, sans coquille ni squelette, et qu’il flottait probablement dans l’eau. Imaginez une ampoule diaphane dans laquelle battent les premières pulsations d’une activité nerveuse.

Cette évolution advient probablement il y a 700 millions d’années. Cette estimation se fonde seulement sur des données génétiques : il n’y a pas de fossiles animaux aussi vieux. En regardant les pierres de cette époque, on penserait que tout était silencieux et immobile. Mais des indices ADN laissent à penser que plusieurs des embranchements fondamentaux de l’histoire des animaux se sont produits à cette époque, ce qui signifie que les animaux faisaient quelque chose. L’incertitude sur ces étapes cruciales est frustrante pour quelqu’un qui voudrait comprendre l’évolution des cerveaux et de l’intelligence. Heureusement, lorsque nous nous rapprochons un peu du présent, le tableau s’anime.