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N°4
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Le feuilleton
 

logo Revue les automates intelligents - © image : Anne Bedel      Le paradigme de l'automate
ou le dialogue d'Alain et Bernard

Chapitre 2. Darwinisme et biologie

Chapitre 2, section 2 La machine à inventer génétique
NB: Les * renvoient aux références bibiographiques fournies en fin de texte. Nous nous sommes limités à l'indispensable.

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Définition: L'information

Résumé du Chapitre 2 Darwinisme et biologie

Pendant des siècles, les hommes ont pensé que le vivant ne pouvait s'expliquer par l'agencement de particules matérielles soumises à des déterminismes mécanistes. Même pour les philosophes et savants ne faisant pas appel aux explications religieuses, le vivant semblait résulter d'un mystérieux élan vital orienté vers une finalité. Charles Darwin et ses successeurs ont radicalement modifié ce point de vue. C'est là, pour reprendre l'expression de Daniel C.Dennett, l'idée dangereuse de Darwin "Darwin est-il dangereux", dont beaucoup de gens n'ont pas encore toujours mesuré la portée, ou accepté les conséquences.

Les innombrables et fructueux développements de cette idée inspirent aujourd'hui l'ensemble des sciences occidentales. La biologie, au sens large, y trouve le principe directeur expliquant la genèse et l'évolution des structures vivantes. La neurologie et les sciences de la connaissance y trouvent également les méthodes à partir desquelles analyser l'apparition de l'esprit et de ses créations les plus ambitieuses, là encore sans faire appel à une explication finaliste ou théologique. Ce sont enfin les sciences et techniques de l'automate, qui utilisent les méthode de la sélection darwinienne simulée sur ordinateur pour faire apparaître à des vitesses record (par rapport aux temps longs de l'évolution biologique) des générations d'artefacts de plus en plus proches des organismes vivants et des cerveaux humains.

L'ensemble de ces sciences montre aujourd'hui une profonde unité d'approche, découlant d'une utilisation commune des grands principes du darwinisme, principes que l'on peut résumer en quelques mots:
- le matérialisme : tout découle de l'agencement de particules matérielles sans intervention d'un deus ex machina quelconque,
- la co-évolution compétitive, entraînant de façon aléatoire l'apparition de solutions nouvelles,  sous l'effet de processus de type algorithmique simples et toujours identiques: symbiose, réplication, génération d'accidents réplicatifs, concurrence pour l'accès aux ressources, survie des solutions disposant de la meilleure adaptation à l'environnement du moment,
- l'absence de finalité et même d'un sens quelconque a priori dans l'émergence des solutions nouvelles. L'adaptation ou fitness résultant de la sélection se constate chez les organismes les plus élémentaires comme chez les plus complexes, dès lors qu'ils survivent à la pression sélective. Cette survivance peut à tout moment se trouver compromise par l'apparition de contraintes nouvelles auxquelles telle ou telle solution se révélera incapable de s'adapter.

Admettre le caractère opérationnel de ces principes explicatifs inspirés du darwinisme n'empêche pas de reconnaître d'une part notre ignorance concernant les modalités précises d'apparition de la vie et des premières structures réplicatives, d'autre part la très grande diversité des solutions vivantes, incluant le fait que certaines filières ou canaux sélectifs favorisent l'émergence de solutions de plus en plus complexes, sous l'effet notamment de la symbiose agrégative qui constitue l'un des processus algorithmiques utilisés par le vivant.

Ainsi, parallèlement à la persistance d'espèces à génomes simples comme les bactéries, sont apparues des espèces à génomes complexes, commandant notamment la construction de systèmes nerveux centraux capables de traitements computationnels impossibles aux espèces plus simples. Ces systèmes nerveux centraux ont conféré des avantages suffisants pour que ces espèces complexes, malgré des facteurs de fragilité plus grands, ne disparaissent pas mais au contraire se développent - ceci bien avant l'apparition de l'homme.

Le darwinisme, ainsi entendu, peut poser le problème, difficile à traiter sans dérives idéologiques, des critères de la bonne adaptation (fitness) et, plus utilement, de l'adaptabilité. On peut penser que, dans les environnements complexes et changeants rapidement, l'adaptabilité est fonction de l'aptitude à générer sur un rythme élevé de nouvelles solutions, au hasard ou de façon partiellement canalisée. Il se trouvera rapidement, en ce cas, une nouvelle solution plus adéquate que les anciennes pour assurer la survie, qui sera donc sélectionnée. Sur le mode imagé, l'on dira que les organismes ou systèmes les plus adaptables devraient fonctionner sur le mode d'une "machine à inventer" performante.

Un premier type de machine à inventer biologique, utilisant ce mécanisme, est identifié depuis la moitié du 20e siècle. Il s'agit de la réplication ADN/ARN commandant la reproduction cellulaire monozygote, complétée par la reproduction sexuée des hétérozygotes, au cours de laquelle les accidents ou combinaisons de réplication donnent naissance à des mutations ou des variations, dont seules les plus aptes survivent. Les gènes et génomes résultant de cette sélection commandent (globalement parlant) toute l'architecture de base des organismes vivants, depuis la bactérie jusqu'à l'essentiel de l'organisation de la structure la plus complexe qui soit, le cerveau humain.

Un deuxième type de machine à inventer naturelle découle de l'apparition des systèmes nerveux chez les animaux. Au sein des espèces animales, les individus, par apprentissage et imitation, se trouvent dotés grâce à leur système nerveux de véritables modèles symboliques ou représentations mémorisant ce qu'ils perçoivent de leur univers, et commandant des comportements plus diversifiés ou adaptatifs que ceux résultant de l'hérédité génétique. Après sélection par l'expérience, les comportements que commandent ces représentations, s'étant révélés les plus aptes à assurer la survie des individus, se transmettent par imprégnation et imitation au sein des espèces ou de sous-groupes unis par des échanges comportementaux homogènes. Chaque espèce se dote ainsi d'une "culture" propre, qui constitue un monde à elle s'ajoutant au monde extérieur.

Ces représentations ne sont en principe pas détachables des circonstances qui les font naître ou qui les réactivent. Mais chez certaines espèces, dotées d'un appareillage cérébral capable d'intégrations plus poussées, elles se doublent de l'apparition de symboles acquérant de l'indépendance par rapport à l'objet représenté, qui peuvent faire l'objet de mémorisation et retraitement internes aux individus, de transmissions et enrichissements d'individus à individus. Ceci donne naissance à ce que l'on appelle ordinairement les langages, ainsi qu'à toutes les constructions associant le vivant et le virtuel que permet l'usage social de ces langages, au service d'expériences et de réalisations de plus en plus riches. Les sociétés humaines offrent évidemment, notamment par leur expansion démographique et leur culture techno-scientifique, les exemples les plus impressionnants de telles constructions influant de plus en plus massivement sur la bio-sphère et même les équilibres géo-physiques.

Les langages humains (voire les proto-langages animaux) induisent généralement la conscience de soi et de l'autre. Ils favorisent donc l'individuation (individuation des individus et des groupes). Nous aurons donc l'occasion d'y revenir dans le chapitre 3 consacré à la conscience et à l'intelligence consciente d'elle-même. Mais dans un premier temps, il suffit d'étudier le rôle des représentations et symboles supportés par les systèmes nerveux comme l'on étudie le rôle des gênes. 

Dans aucun des deux cas, la logique darwinienne qui inspire leur évolution ne se trouve démentie. Aucune finalité d'ensemble ne devrait pouvoir être évoquée. Les facteurs en compétition changent cependant de nature ou de mode d'action, exigeant d'autres méthodes d'analyse que celles utilisées en biologie. Les mutations de l'ADN et des génomes sont prises de vitesse, au moins chez les organismes multicellulaires complexes dont l'homme fait partie, par celles des facteurs culturels et de leurs supports sociaux et neurologiques.

Richard Dawkins a suggéré d'appeler "mèmes" les agents de ces nouvelles évolutions, dont la compétition darwinienne au sein de l'espèce commande la plus ou moins grande fitness ou adaptabilité des groupes humains,  par l'intermédiaire des individus qui les composent. Les memes peuvent être considérés comme des entités neuro-informationnelles circulant au sein des individus et des groupes humains, échappant en partie aux possibilités de prise de conscience dont disposent ces derniers. Nous étudierons dans le chapitre 4 les méga-machines sociales humaines, qui peuvent être considérées d'une certaine façon comme des mèmes de très grande taille.


Chapitre 2, Section 22. La machine à inventer génétique

Alain

Est-il possible encore, à notre niveau, d'être original sur les gènes. Le sujet est constamment débattu et rebattu, surtout avec l'explosion récente des technologies géniques.

Bernard

Nous pouvons quand même rappeler certaines choses  à leur sujet, notamment pour ceux qui  se préoccupent des ressemblances possibles entre les gènes biologiques et les algorithmes génétiques constamment utilisés maintenant en robotique. Le génome est constitué d'un assemblage, apparemment hétéroclite mais viable de gènes, dont les programmes actuels de décryptage nous permettent progressivement d'identifier le rôle dans la mise en place et le pilotage des cellules composant les individus au sein des espèces vivantes (les phénotypes). Chaque espèce dispose de son propre génome, partagé, sauf différences individuelles toujours possibles, mais mineures, par tous les individus de cette espèce. Le génome de chacune des espèces s'est constitué par évolution adaptative, et continue d'ailleurs à évoluer sous la pression de sélection suite aux mutations que subissent certaines de ses parties lors de la réplication.

Alain

Corriges-moi si je me trompe: on regroupe sous un même nom d'espèce, du moins chez les organismes capables de reproduction sexuée, tous les individus capables d'interfécondité, producteurs de descendants eux-mêmes interféconds - et ceux-là seuls.

Bernard

En principe. Mais plus la génétique et plus l'observation des espèces progressent, plus ce concept d'espèce devient flou, tant dans le temps que dans l'espace. Il date vraiment du temps où les naturalistes classaient les animaux à grands traits facilement observables. Mais nous le conserverons pour le moment. Tu imagines d'ailleurs le scandale que représenterait la remise en cause, fut-elle marginale, de cette définition de l'espèce, par exemple en ce qui concerne l'homme... Nous y reviendrons peut-être plus tard, mais avec d'infinies précautions.

Alain

Bien. Reprenons la question des gènes...

Bernard

Les gènes, espèce par espèce, sont des séquences bien définies d'acide désoxyribonucléique (ADN) dirigeant lors de la reproduction ou de la spécialisation cellulaire la synthèse des protéines constituant la cellule. Ils sont la mémoire de l'organisme. Concrètement, ce type de mémoire a pris naissance avec l'apparition des premières structures biologiques réplicatives. L'apparition de la vie s'est caractérisée par la constitution de molécules et de proto-cellules susceptibles de se reproduire en synthétisant les éléments nécessaires au sein du milieu chimique. La formule permettant cette synthèse a constitué une information,  l'ADN, mémorisée et complexifiée (sous forme aujourd'hui de la fameuse double hélice) dans la suite du développement de ces premiers organismes. Lors de la reproduction de la cellule, cette formule est dupliquée sous la forme de l'ARN, l'ARN messager, qui reproduit l'ADN complète une fois terminée la fabrication de la nouvelle cellule. D'une façon générale, tout organisme vivant, par son ADN/ARN, constitue au regard du monde extérieur non-informatif un immense réservoir d'informations susceptible de lui permettre de fonctionner et se reproduire - un peu comme une clef constitue un réservoir d'informations relatives à la serrure, à la maison et aux divers usages auxquels elle peut servir. A ce stade, l'organisme vivant utilisateur de l'information n'a pas besoin d'être conscient de l'existence de cette dernière, et du rôle qu'elle joue pour sa propre reproduction. En revanche, si des observateurs conscients déchiffrent cette information primaire, ils se donnent le moyen d'agir de façon informée sur le détenteur inconscient de ces informations. C'est ce qui se passe actuellement, par exemple, avec le décryptage des génomes par l'homme, et l'ingénierie génique. 

Alain

Darwin ne connaissait pas le mécanisme des gènes.

Bernard

Bien sûr que non. Ce n'est pas lui qui a inventé la génétique. Il a seulement généralisé le concept d'évolution des espèces, par opposition au fixisme qui était la croyance dominante à son époque. Pour lui, les espèces descendaient les unes des autres en se modifiant. Mais il n'a pu proposer de cause à cette évolution, puisqu'il refusait, à juste titre, l'hérédité des caractères acquis défendue précédemment par Lamark. Il s'est borné à constater la variabilité spontanée ou artificielle des espèces, à partir de laquelle s'exerçait la sélection pour l'accès à des ressources nécessairement rares. Pour lui, la spéciation, c'est-à-dire l'apparition d'une nouvelle espèce, se produisait lentement et progressivement, sous l'effet de la sélection des changements les plus adaptés à la survie. L'isolement géographique au sein de milieux imposant de nouvelles contraintes lui était apparu comme un facteur particulièrement efficace de sélection naturelle.

Alain

Mendel non plus n'a pas découvert les gènes, bien qu'il ait montré avec précision comment les caractères d'une espèce se répartissaient entre les descendants à l'occasion de la reproduction sexuée.

Bernard

Les observations de Mendel ont été effectivement justifiées seulement un demi-siècle après, avec la découverte de l'ADN par Crick et Watson et l'identification des chromosomes, ou chaînes d'ADN spécifiques, dans le noyau de l'ensemble des cellules vivantes. Les progrès de la biologie moléculaire ont permis de faire apparaître les composants ou constituants de ces chromosomes, c'est-à-dire des suites d'acides aminées qui furent nommés gènes. Le rôle de ceux-ci dans la réplication de la cellule et dans le développement de l'embryon, en ce qui concerne les cellules germinales, fut progressivement identifié. De même, les conséquences, généralement néfastes, mais parfois utiles, des accidents de réplication de l'ADN, c'est-à-dire des gènes, furent progressivement mises en évidence. Cet immense travail de la biologie moléculaire assistée de l'informatique, lié au décryptage du génome, c'est-à-dire à l'individuation des gènes, et à la découverte de leur rôle, est encore loin d'être terminé, même chez les espèces au génome relativement simple, comme celui des bactéries.

Alain

Ce que tu appelles la machine à inventer génétique repose donc bien essentiellement sur les mutations subies par les gènes, lors d'accidents de réplication, rayonnements ou autres causes accidentelles - sans oublier aujourd'hui les manipulations génétiques d'origine humaine. Les caractères favorables sélectionnés par la concurrence darwinienne pour l'accès aux ressources se maintiennent chez les descendants, soit au sein d'une même espèce, soit, si le changement est trop important pour permettre l'interfécondité, par l'apparition d'une nouvelle espèce.

Bernard

Oui, mais il ne faut pas être trop systématique. Il peut y avoir d'autres causes à l'évolution, par exemple les disparitions massives liées à certains cataclysmes. On a constaté aussi que, pendant de longues périodes, des séquences de gènes pouvaient ne pas évoluer, sans raisons apparentes, ce qui entraînait la fixité de certaines espèces ou de certains caractères. Par ailleurs, il existe dans tout génome de nombreux gènes ou sites de gènes dont on ignore le rôle, comme les conséquences des mutations qu'ils peuvent subir. Mais en général, effectivement, l'invention de solutions nouvelles résulte du mécanisme de réplication, accident de réplication et sélection se produisant au niveau des gènes, ou de certains de leurs sites.

N'oublions pas non plus que les mutations ne sont pas seulement accidentelles. Celles-ci semblent statistiquement très nombreuses, et surviennent notamment à l'occasion de la division cellulaire à l'identique, sous l'effet d'erreurs diverses de réplication. Mais le fait que l'évolution ait inventé la reproduction sexuée s'est traduit par un mélange systématique des chromosomes du père et de la mère, ce qui a multiplié les occasions de renouvellement des patrimoines génétiques, et finalement de diversification tant des espèces que de leurs solutions adaptatives.

Alain

Pourquoi a-t-on dit que les gènes étaient "égoïstes"? Tout montre au contraire qu'ils coopèrent au sein du génome pour que l'espèce définie par ce génome se porte bien, et pour que ses reproducteurs transmettent leurs gènes de la façon la plus efficace possible.

Bernard

Il s'agit là d'une hypothèse proposée par le généticien Richard Dawkins, qui a eu un extraordinaire succès, dans un ouvrage célèbre "Le gène égoïste "*. Dawkins a émis l'idée que les molécules réplicatives primitives, engagées dans leur lutte féroce pour la survie  (selon le mécanisme, déjà en place aux origines, de la mutation-sélection) ont continué à se battre entre elles, même lorsqu'elles se sont alliées par symbiose au sein des génomes des organismes monocellulaires puis pluricellulaires qui sont apparus au cours de l'évolution des espèces. Les gènes, descendants de ces molécules réplicatives initiales, exploitent les opportunités de développement pouvant résulter de leurs mutations accidentelles, même lorsque cela se fait au détriment des espèces dont le génome comporte ces gènes.

Selon Dawkins, ce n'est pas la compétition entre génotype et phénotype, c'est-à-dire entre espèces vivantes telles que peut les identifier la taxinomie, qui constitue le niveau intéressant de la compétition darwinienne moteur de l'évolution au sein de la biosphère. C'est la compétition entre gènes, composants des génotypes, et peut-être même entre locus (loci) actifs de certains gènes. Ce sont les mutations de ceux-ci qui font apparaître du nouveau. En cas de succès, elles permettent au gène muté de se développer, au sein d'un nouveau génotype, en pilotant la création d'un nouveau phénotype, le cas échéant au détriment de l'espèce qui était auparavant porteuse du génome initial. Une nouvelle espèce mieux adaptée prend donc la place de la précédente. Autrement dit, le mécanisme de la sélection darwinienne concerne d'abord les gènes, et secondairement les espèces. Les gènes ne sont pas volontairement égoïstes, puisque leurs mutations résultent de fonctionnalités dépourvues de toute finalité. Mais, après coup, du fait que, dans certains cas, ils se transmettent, après mutation-sélection, d'une espèce à une autre, en condamnant à dépérissement l'ancienne espèce, ils donnent l'impression de l'être.  

Alain

Je ne sais si les gènes sont ou non égoïstes, mais il me semble que l'égoïsme est le trait le plus répandu dans la nature, au détriment des espèces ou des organismes qui en subissent le contrecoup. Les bactéries pathogènes, par exemple, se moquent bien de la mort des individus qui les hébergent, du moment qu'elles se transmettent des uns aux autres.  

Bernard

Le thème de l'égoïsme est une autre façon de reprendre ce que Dennett appelle l'idée dangereuse de Darwin, que beaucoup de gens, nous l'avons déjà dit, se refusent à admettre. Cette idée, rappelons-le, est que nul Dieu, nulle finalité, nulle forme préétablie ne guide le processus de réplication, sélection, amplification. Celui-ci se fait au hasard, et ne réussit qu'aux réplicateurs capables de trouver des sources de matière plus abondantes ou nouvelles, par rapport à ce que trouvent leurs concurrents.  Dans un livre récent et fort intéressant, Ni Dieu ni gène*, deux généticiens, Jean-Jacques Kupiec et Pierre Sonigo, appellent simplement ce processus "hasard-sélection". Ils l'opposent, au terme d'une longue et intéressante étude philosophique remontant à Aristote, au mécanisme dit par eux "instructif", omniprésent dans la conscience populaire comme dans la plupart des paradigmes scientifiques encore actuels de nos jours, selon lesquels un moule préexiste toujours à la mutation et guide la sélection.

Ce livre présente un autre intérêt pour notre débat. Remettant à une place plus modeste le rôle des gènes dans la fabrication des phénotypes et dans les mutations faisant apparaître de nouveaux génotypes puis de nouveaux phénotypes, il valorise tout ce qui est susceptible de muter et de se comporter en acteurs "égoïstes". Tout devient égoïste, dans ce que l'on pourrait appeler le darwinisme étendu.  Les gènes ne sont plus seuls à l'être, comme l'avait montré Dawkins, mais aussi les molécules réplicatives et les cellules. C'est de la combinaison de ces égoïsmes à court terme qu'émergent des structures plus complexes.

Alain

Que conclure de cette généralisation de l'"égoïsme"?

Bernard

Eh bien par exemple le concept extrêmement fécond, nous semble-t-il, proposé par nos deux auteurs, d' "onto-phylogenèse" qui balaie en passant le concept d'espèce, déjà mal en point. La fabrication de l'adulte à partir de l'oeuf (phylogenèse) ne se fait pas selon un plan rigoureux, prévu par l'organisation des gènes dans l'espèce (l'ontogenèse), avec l'échange d'innombrables messages faisant un large usage de la stéréospécificité. Elle se fait par suite de milliards de sélections darwiniennes portant sur les molécules et les cellules, répondant au hasard, et dont seule l'approche statistique à grande échelle peut nous donner une image d'homogénéité. Les cellules vont là où elles sont le mieux à mêmes de trouver des sources de nourriture, provenant de l'extérieur ou provenant de l'activité des autres cellules composant le biotope.

Alain

Ce serait donc la compétition pour les ressources "nutritives" qui structure les populations cellulaires, et non le programme génétique. C'est le modèle de l'écologie : l'écosystème cellulaire (c'est-à-dire chacun de nous) se structure autour des chaînes alimentaires.

Bernard

Ceci veut dire que chaque individu, homme compris, est différent des autres dans son détail. Chaque individu est également générateur de variations aléatoires lui permettant par exemple, de s'adapter plus ou moins bien à des invasions virales ou microbiennes. Il n'y a finalement pas de véritables différences, sur le plan des mécanismes reproductifs et de sélection, entre une forêt, un homme, un virus et une protéine. Les récentes études sur les protéines-prions montrent bien l'extraordinaire "familiarité" qui relie tous ces ensembles.

Alain

Et l'homme, dans tout cela, demanderont les bien-pensants?

Bernard

Selon nos auteurs, vu avec un recul statistique nécessaire, il peut apparaître comme appartenant à une espèce définissable par des critères et des valeurs communes, où les composants, les gènes notamment, bien qu'égoïstes, coopèrent de fait de telle sorte que la survie de l'ensemble semble, au moins à court terme, assurée. Mais vu à une autre échelle statistique, l'individu humain ou l'espèce humaine, comme tous les êtres vivants d'ailleurs, ne sont que des assemblées de cellules momentanément unies par des intérêts égoïstes. En descendant plus finement encore dans l'analyse, le vivant peut être décomposé en atomes liés par des interactions chimiques, comme n'importe quel objet matériel.

Mais ceci ne veut pas dire qu'il faille réduire l'homme, ou n'importe quel animal complexe, aux seules interactions chimiques entre ses atomes. Nous sommes au contraire, face aux mécanismes relevant de la génétique, au coeur de la machine à inventer biologique (ou bio-automatique) de premier type dont je t'avais parlé. Nous pouvons dire que nous sommes en présence d'automates génétiques.

Le point essentiel, aujourd'hui, est que cette machine à inventer génétique, qui fonctionnait toute seule, si l'on peut dire, jusqu'à présent, est désormais capable de prendre en compte les interventions des hommes. Par la sélection assurée d'abord du fait des éleveurs, puis aujourd'hui, à une toute autre échelle, par le génie génétique, il est devenu possible d'intervenir sur les espèces elles-mêmes.

Alain

Par la force des choses, le génie génétique devrait, dans l'avenir, se développer en symbiose avec les recherches sur les automates artificiels.

Bernard

Tu soulignes un point important, de grande portée philosophique. Les interventions des hommes modernes sur les génomes des espèces vivantes obéiront à d'innombrables motivations, dont toutes ne seront pas explicites. Il y aura les motivations d'ordre médical, celles d'ordre économique, mais aussi le résultat du fait que les sociétés humaines fonctionnent elles-mêmes comme des machines à inventer aléatoires, dont nous allons débattre dans nos prochaines discussion.

Alain

Tu fais allusion à ce que tu nommes la machine à inventer de deuxième type, la machine à inventer neuronale, et ses produits, les représentations, les symboles, les langages, les idées...

Bernard

Produits que nous pourrons peut-être appeler les "mèmes", pour rester fidèles à Dawkins... Nous y mettrons les "représentations" inconscientes, propres à l'animal mais aussi à l'homme, dont parle Delacour dans son traité Introduction aux neuro-sciences cognitives *. Ces représentations servent à piloter les comportements sensori-moteurs face aux modifications de l'environnement. Mais dans les systèmes nerveux plus complexes ayant découvert l'usage du langage social, nous y retrouverons les grandes constructions spirituelles dont l'homme s'enorgueillit: la symbolique et autres produits de conscience, la science et - last but not least - les réseaux de communication, la robotique et la vie artificielle qui - en attendant de prendre peut-être une existence indépendante de celle des neurones humains, peuvent être considérés comme des prothèses enrichissant l'activité des neurones et renforçant leurs atouts compétitifs dans les sélections darwiniennes à venir, au regard des autres cellules vivantes.

Alain

Tu semble considérer que ces deux façons qui émergent pour modifier le monde, et l'homme lui-même, la science des automates, et la science du génome, vont coopérer, espérons-le utilement. C'est pourtant une éventualité que beaucoup de généticiens n'envisagent pas.

Bernard

Ils utilisent désormais systématiquement l'informatique pour traiter les problèmes de séquençage des génomes ou de simulation du rôle des gènes. Mais ils n'essaient pas encore systématiquement de produire par le génie génétique des organismes ou morceaux d'organismes susceptibles de coopérer en symbiose avec des machines. Leur formation fait qu'ils connaissent mal les questions relatives à l'électronique et aux artefacts en général. De plus il n'y a pas vraiment d'urgence. Travailler sur le génome avec les méthodes actuelles de la biologie offre suffisamment de perspectives pour occuper l'ensemble des chercheurs disponibles. Les automaticiens, électroniciens et autres informaticiens sont au contraire fascinés par le monde du vivant, et ce qui s'y passe au niveau des constituants primaires des organismes, les cellules et leurs ARN/ADN. Ils s'intéressent aussi, plus particulièrement, aux neurones et leurs possibilités de coopérer avec des puces électroniques (Peter Fromhertz, par exemple, chercheur au Max Planck Institut explique dans un article publié en 1998 dans Applied Physics "Neuron from rat brain coupled to transistors" comment il a mis au point une technique qui permet de faire croître un petit réseau de neurones (à partir de neurones prélevés sur un rat ) et de le faire vivre pendant des semaines sur un support de silicium comportant des transitors. Les neurones et les transistors s'échangent des impulsions électriques). Mais les neurones sont difficiles à apprivoiser sur des tranches de silicium. Si grâce au génie génétique, il devenait possible de les adapter à la coopération avec des éléments matériels, des perspectives très intéressantes s'ouvriraient.

Alain

Le problème est déjà en partie résolu, nous le disions précédemment, par les implants artificiels faits chez des handicapés de l'ouïe ou de la vue, permettant de connecter leur cerveau à des capteurs électroniques. L'on parle aussi beaucoup des mémoires à ADN, des biopuces, etc.

Bernard

Revenons au rôle des gènes dans l'évolution des organismes vivants. Il ne faut pas s'imaginer que les gènes commandent tous les comportements, y compris les comportements humains les plus évolués, comme le prétendent certains généticiens réducteurs. Ces derniers, ou leurs commentateurs, multiplient aujourd'hui les explications naïves, mais séduisantes pour le grand public. A les entendre, nous ne sommes que de modestes représentants du monde animal, bien incapables encore de nous affranchir des déterminismes régulant notre patrimoine spécifique. On veut tout expliquer par les gènes ou leurs dispositions dans les chromosomes (le gène de l'intelligence, de la fidélité conjugale). Il est exact en effet que beaucoup de comportements primaires sont héréditaires, programmés génétiquement. Mais l'on oublie d'une part que les gènes sont nombreux et qu'ils peuvent aussi bien se contredire les uns les autres que s'unir et se renforcer. Par ailleurs, même chez l'animal, l'individu dispose apparemment de marges d'adaptation non négligeables, comme le montre la façon dont certains insectes ou oiseaux adaptent la réalisation de leur nid aux particularités de l'endroit où ils se trouvent. Nous retrouvons là le problème de l'individuation dont nous avons parlé, et aussi celui des mèmes dont nous allons parler, dans notre prochain entretien.

Alain

Il ne faut donc pas penser que le génie génétique, associé à l'intelligence artificielle ou autres techniques issues de l'automatisme, permettra d'obtenir des solutions universelles face à tous les problèmes des civilisations futures. Il faudra prendre en considération d'autres niveaux évolutifs. Mais je pensais que tu allais évoquer à ce propos l'évodévo, une discipline aux frontières de la génétique et de l'évolution, qui essaye de s'affranchir d'une vision déterministe primaire de l'évolution, elle-même inspirée par un darwinisme primaire. Est-ce que cela n'intéresserait pas notre réflexion ?

Bernard

Tu as raison. Pour  les militants de l'évodévo, l'on ne peut expliquer tous les grands choix de l'évolution, notamment en ce qui concerne les formes retenues, celles-là et pas d'autres.., ou les mutations globales brutales, par de simples conflits entre gènes élémentaires, qui apparaissent ne commander finalement que des détails. Avec les progrès du séquencement des génomes animaux et humains, et l'utilisation d'automates pour simuler le comportement de grands morceaux de génomes, sinon de génomes entiers, l'on pourra peut-être voir comment les gènes se groupent pour déterminer ou faire évoluer les caractères globaux des organismes. L'on pourra peut-être même les inciter à créer des chimères ou organismes n'ayant jamais encore existé. C'est un peu l'objet de la discipline que l'on appelle familièrement l'évodévo.

De même, j'imagine qu'en comparant les génomes actuels entiers, l'on pourra peut-être remonter l'arbre de l'évolution, expliquer les choix retenus à partir d'embranchements stratégiques... bref savoir comment la machine à inventer biologique dont nous parlons a fonctionné réellement.

Alain

A la limite, il devrait être possible, après avoir retrouvé ces embranchements du passé, de relancer le train de l'évolution sur des rails qu'il avait été obligé d'abandonner... faire revivre les dinosaures, ou quelque chose qui aurait pu être un dinosaure moderne si la nature avait exploré la voie correspondante ?

Bernard

Oui, l'on peut toujours rêver, mais il ne faut pas se dissimuler la complexité des liens que l'on affrontera en abordant les organismes plus complexes que le simple colibacille. Il faudra que l'intelligence artificielle, ou, si tu préfère, l'automatisme, collabore étroitement avec la génétique et le génie génétique, d'une façon totalement insoupçonnée aujourd'hui.

Alain

J'ai entendu parler d'un projet intéressant consistant à faire évoluer simultanément sur ordinateur et in vivo, le génome d'une petite plante dite Arabidopsis. Mais le projet est quand même programmé sur dix ans.

Bernard

C'est là d'ailleurs que les hyper-intelligences artificielles pourront trouver utilement à s'employer, tant dans la formulation que dans le test des hypothèses. Le test des hypothèses, cela peut vouloir dire, ne l'oublions pas, faire en quelques mois, sur ordinateur, le travail de sélection accompli sur des millénaires par la nature.

Il faut ajouter qu'en dehors des gènes, la biologie moderne a découvert récemment d'autres structures biochimiques qui fonctionnent comme de microscopiques machines, et confirment l'impression que nous avons d'être en face d'automates véritables, avec systèmes d'information et moteurs. L'étude de ces moteurs, relevant de la "nanotechnologie" fait l'objet de véritables enjeux industriels. Nous y avions fait allusion précédemment. Bill Clinton vient de lancer une "initiative nationale sur les nanotechnologies" (hiver 2000) pour explorer les moteurs cellulaires. Ces machines, linéaires ou rotatives, parfois constituées d'une seule molécule, contrôlent la division des cellules, fabriquent ou transportent des protéines, font se contracter les flagelles...

Alain

Nous sommes dans quoi,  à ce niveau ? Dans le génie génétique, dans les microprocesseurs électroniques ou leurs substituts ?

Bernard

Un peu dans tout cela justement. Lorsque les automaticiens progressent dans leurs réalisations, ils aident à découvrir les arcanes de ce que nous appelons ici la machine à inventer de premier type, génétique. Ils peuvent s'en inspirer en retour. Les automates de demain, mi-électroniques, mi-bioniques, vont certainement mêler ces différentes techniques et solutions. Il faut bien se dire que le macroscopique, qui est notre échelle, est particulièrement aveugle. NOUS sommes particulièrement aveugles. Tout se passe dans l'univers au niveau de l'atome et de la molécule, notamment dans les systèmes vivants, y compris dans les systèmes nerveux...

Alain

Ah, si nous pouvions, ne fut-ce qu'un instant, nous rapetisser au niveau des molécules, nous en apprendrions des choses ! Ceci dit, l'évolution des systèmes vivants n'est pas uniquement commandée par les gènes. Les comportements, et les innovations par essais et erreurs qu'ils induisent, jouent  aussi un rôle, y compris chez des espèces relativement simples, ou nous paraissant telles.

Nous en arrivons donc aux "mèmes" (avec des guillemets de ma part. Je dois te dire que je ne m'habitue pas à ce terme inventé par un anglais, qui passe mal en français, bien que leur inventeur pensait s'être inspiré en droite ligne du français).

Bernard

Avant de discuter des mèmes, et plus généralement des produits symboliques des systèmes nerveux, je te propose d'examiner ce en quoi consiste ce que je t'ai proposé d'appeler la machine à inventer de deuxième type, la machine à inventer neuronale.


Auteurs cités (signalés par * dans le texte)
Antonio Damasio, Le sentiment même de soi, Editions Odile Jacob 1999
Richard Dawkins, Le gène égoïste, Armand Colin 1990
Jean Delacour Introduction aux neuro-science cognitives  De Boeck Université
Daniel C. Dennett, La conscience expliquée, Editions Odile Jacob 1991-1993
Daniel C.Dennett, Darwin est-il dangereux? Editions Odile Jacob 1995-2000
Gerald Edelman, Comment la matière devient conscience, Odile Jacob 2000
Axel Kahn, Et l'homme dans tout cela ? NiL éditions 2000
J.J. Kupiec, P. Sonigo, Ni Dieu ni gène Seuil
Steven Pinker, Comment fonctionne l'esprit, Odile Jacob 1999

La suite du chapitre 2,
prochain numéro: section 3, La machine à inventer neuronale

Jean-Paul Baquiast


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