Par le Pr Maciej Giertych

L’information en biologie va vers le déclin¹

Pr Maciej Giertych²

« Les rationalistes fuient le mystère pour se précipiter dans l’incohérence » (Bossuet)

Résumé : Les considérations liées à l’information, à sa nature et à sa quantité, étaient absentes de la pensée scientifique lorsque Darwin proposa sa théorie de l’Evolution. Aujourd’hui, par analogie avec les ordinateurs, nous avons acquis une connaissance précise du lien entre tout être et une information spécifique : le génome et son codage, en particulier. Une des lois les plus certaines est que l’information  fonctionnelle n’est jamais augmentée par le hasard. Et l’adaptation artificielle des variétés soit à un environnement spécifique (climat, produit chimique) soit à un avantage pour l’homme (productivité agricole) correspond toujours à un appauvrissement génétique. L’idée que la nature s’est complexifiée depuis le big-bang jusqu’à l’homme, contredit entièrement toutes nos connaissances sur l’information en biologie.

La vie n’est pas simplement de la chimie et de la physique, elle inclut aussi l’information. L’information fait partie de la réalité biologique.  Nous pouvons l’étudier du point de vue de la biochimie moléculaire, mais aussi en termes de relations mathématiques, de logique et de transformations.

Comparaison avec les ordinateurs :

Il y a quelque analogie avec les ordinateurs.

Un ordinateur a une forme, des dimensions, une composition chimique, des paramètres physiques, etc. que nous appelons le matériel (hardware). Mais il y a aussi le logiciel (software), généralement beaucoup plus coûteux que le matériel. Il comprend les programmes, les bases de données, les fichiers, les feuilles de calcul, etc. Sans le  logiciel d’exploitation un ordinateur n’est qu’un tas de ferraille et de plastic. Avec ses logiciels, il ne change pas de forme, de poids, ni de paramètres chimiques ou physiques, mais il devient opérationnel.

En utilisant les ordinateurs nous avons appris certains faits sur le rôle de l’information dans presque n’importe quel domaine. Nous savons qu’un programme peut être gâché par des défauts sur les disques qui le contiennent. Nous savons que nous pouvons abîmer  un programme par erreur. Nous savons qu’il ne se corrigera jamais de lui-même. Par accident il ne deviendra jamais meilleur ni plus utile. Après un changement accidentel, le nombre de fonctions d’un programme n’augmentera pas. Nous savons aussi qu’une erreur peut protéger un mot ou un fichier de l’effacement, si celui-ci est demandé. Un programme d’ordinateur répond un objet intentionnel, à un but visé par le programmeur: il y a un apport intelligent.

Les éleveurs :

De même, un éleveur a un plan, un objet, une orientation pour l’amélioration attendue. Cependant l’éleveur ne crée pas d’information nouvelle. Il choisit seulement une information ou plusieurs parmi les informations disponibles dans la nature et s’efforce d’y trouver la combinaison capable de conduire le programme d’élevage à l’amélioration souhaitée.

Les processus de reproduction naturelle maintiennent la biodiversité par recomposition. La sélection naturelle agit sur des formes existantes. Elle réduit les quantités et élimine les génotypes qui ne sont pas adaptés à un environnement donné. Elle ne crée rien de nouveau. Les éleveurs se substituent à la sélection naturelle, en favorisant ce qui répond aux besoins humains.

Les physiciens :

Dans la physique du micro- et du macro-cosmos on doute que le modèle probabiliste explique la réalité. Il existe une école de pensée qui penche pour un modèle informationnel. Ces physiciens y traitent de l’Approche du Champ Unitaire d’Information (Unitary Information Field Approach : UIFA) supposant que quelque part de l’information est en acte dans le fonctionnement du cosmos. Ils envient les biologistes qui ont trouvé leur Champ d’Information dans le code génétique. Il faut souligner que nous ne savons que depuis le milieu du 20^ème siècle où se situe cette information. Lorsque fut proposée la théorie de l’évolution et durant la période du plus grand essor de sa domination sur la biologie, nous ignorions que l’information pour la réalisation des systèmes biologiques existait et qu’elle était située à un endroit précis à l’intérieur de la cellule vivante.

Le destin de l’information :

Regardons maintenant ce qui arrive à l’information accumulée dans le code génétique durant le fonctionnement des entités biologiques, ou durant leur manipulation par l’homme. On distingue entre ces fonctions biologiques et ces activités humaines, selon qu’elles réduisent l’information, la recomposent ou l’augmentent.

Réduction de l’information :

L’isolement d’une population biologique aboutira à une réduction de l’information génétique. Les accouplements consanguins résultent  de l’isolement d’une population. La reproduction sexuelle se produit alors entre parents, et dans les cas extrêmes nous assistons à l’autopollinisation. Cela conduit toujours à une perte accidentelle de quelque information. On appelle dérive génétique cette perte de quelques gènes. On peut comparer cela à la réduction accidentelle  du nombre de noms dans un petit groupe de colons privés de nouveaux arrivants pendant plusieurs générations. Ce phénomène s’est produit dans plusieurs îles des Caraïbes aux 18è et 19è siècles.

Un gène perdu l’est pour toujours ; il ne se reconstitue pas. Il ne peut réapparaître que s’il est réintroduit.   

La sélection agit beaucoup plus vite. Les formes inadaptées à un environnement donné périront avec leurs gènes responsables de l’inadaptation. La population qui se développe est adaptée aux conditions spécifiques de l’endroit, adaptée en ce sens qu’elle est dépossédée des génotypes incapables de vivre dans cet environnement. Le « pool » génétique est réduit par comparaison avec celui dont il provient.

Ainsi on peut observer une certaine végétation sur les décharges industrielles. Beaucoup de graines y tombent, mais peu d’entre elles survivent. La population qui s’y développe peut bien être adaptée à la décharge, par exemple à sa haute teneur en métaux lourds, mais elle est génétiquement beaucoup plus pauvre que la population totale des graines tombées sur la décharge.

Se fondant sur ce mécanisme d’adaptation, un grand travail a été accompli par les éleveurs  pour aboutir à la domestication de plantes et d’animaux. Plantes et animaux domestiqués sont génétiquement plus pauvres que les sujets sauvages dont ils sont dérivés. Lorsque nous parlons d’amélioration génétique, nous disons “amélioration” d’un point de vue humain : le rendement en sucre des betteraves est accru, ou le rendement en lait d’une vache. Mais c’est toujours au détriment de quelques autres fonctions et qualités : les variétés “améliorées” deviennent moins aptes à vivre dans les conditions naturelles et deviennent dépendantes de l’homme. Plus les variétés sont améliorées, plus elles dépendent de l’homme et plus elles sont  pauvres en diversité génétique.

L’élevage, comme l’adaptation naturelle, conduit à la formation de races. Les races sont génétiquement plus pauvres que les populations dont elles proviennent. Toutes les races de chiens peuvent être créés à partir de loups sauvages, mais il n’est pas possible de créer un Saint- Bernard à partir d’un terrier.

Il est bien connu que les mutations peuvent détruire les gènes. Puisque nous sommes en permanence bombardés d’agents mutagènes (radiations, produits chimiques) le nombre de gènes endommagés (donc défectueux) s’accroît dans toute population. Nous parlons alors d’augmentation de la charge génétique.

Lorsque ces gènes défectueux se rencontrent chez un homozygote³, le défaut apparaît et la sélection naturelle élimine le génotype avec le défaut.

Panachage de l’information :

La génétique voit dans le panachage des gènes la source première de variation dans la nature. Il est universellement admis qu’une panmixie se produit dans la nature. La panmixie est la rencontre aléatoire des gamètes dans la reproduction sexuelle. Chaque gamète (grain de pollen, sperme, ovule, cellule de l’œuf) a sa propre identité génétique. Par conséquent, lorsque deux d’entre eux se rencontrent, un nouvel être naît.

Dans les cas extrêmes la rencontre de gamètes d’espèces différentes provoque une hybridation. Lorsque l’hybride est viable et fertilisable par l’une de ses espèces parentales, nous avons une “introgression” : l’introduction des gènes d’une espèce dans la population d’une autre.

La transformation est le transfert de gènes d’une population à une autre par un autre moyen que par reproduction sexuelle. Un parasite peut introduire ses gènes dans le génome de son hôte afin d’en utiliser le métabolisme à son propre avantage. Une mouche à scie fera produire par une feuille de saule une galle sans utilité pour le saule mais fournissant un habitat pour la mouche à scie. La génétique du saule a été modifiée, son potentiel métabolique a été utilisé selon l’information génétique d’un être étranger. Nous faisons la même chose dans l’ingénierie génétique : nous transférons les gènes d’un poisson dans une tomate. Nous produisons des organismes modifiés, dits transgéniques. Nous mélangeons des gènes d’organismes qui ne s’hybrident pas dans la nature.

Dans la reproduction sexuelle nous observons un mécanisme de brassage de l’information génétique lors de la division réductionnelle. Pendant la méiose l’information héritée du père et de la mère est remaniée.

Durant le pachytène, l’enjambement [crossing-over] de portions de chromatides se produit. Durant l’anaphase les chromosomes homologues se séparent et, avec les portions de chromatides échangées pendant l’enjambement, ils migrent vers les pôles opposés de la cellule. Au cours de ce processus les chromosomes (ou leurs parties) provenant du père et de la mère se mélangent de telle sorte que chaque gamète haploïde résultant est génétiquement différent.

Si un gamète haploïde contient un gène qui n’est pas adapté à un environnement particulier ou s’il est défectueux, ceci créera des difficultés pour le gamétophyte⁴ qui s’en trouvera appauvri ou va simplement périr. De cette façon les gènes défectueux ou inadaptés disparaissent. Cependant, après la fertilisation, dans le zygote diploïde et le sporophyte⁵ qui en résulte, le gène inadapté ou défectueux peut survivre, grâce à la présence d’un gène homologue fonctionnel du partenaire fertilisant. On appelle ceci la domination de certains gènes sur les gènes récessifs. Le résultat final est l’existence d’hétérozygotes⁶ assurant la biodiversité génétique de la population. Il s’agit d’un mécanisme naturel pour la protection de gènes inutiles dans un certain environnement, mais éventuellement utiles dans un autre où quelque descendant aura à vivre. Malheureusement, c’est aussi un mécanisme qui protège les gènes défectueux, la charge génétique comme on l’appelle.

Un mélange de gènes provient aussi de la migration des plantes et des animaux. Chaque espèce place constamment  une partie de sa progéniture au-delà de son habitat actuel. L’homme transfère aussi fréquemment des populations au-delà de leurs habitats naturels.

Les nouveaux arrivants, qu’ils soient arrivés naturellement ou artificiellement, s’ils peuvent se croiser avec les populations locales, deviennent une source d’accroissement de la biodiversité génétique. Lorsque de nouveaux territoires sont colonisés par une espèce,  il peut arriver que des vagues distinctes de colonisation provenant de différents refugia se rencontrent ; alors le mélange qui s’opère entre eux donne une riche diversité génétique à la population.

Constatant le déclin des ressources génétiques de notre planète, l’homme a fait des efforts pour les protéger. Nous parlons maintenant souvent de protection ou même de promotion de la biodiversité. Il faut souligner que l’élevage et la protection du pool génétique ont des effets opposés sur l’information génétique. Cependant, par l’élevage il est possible d’augmenter délibérément la quantité d’hétérozygotes pour assurer une plus grande stabilité de la population améliorée. Les lignages purs obtenus par un élevage poussé sont spécialement hybridés pour recueillir davantage d’hétérozygotes. La population d’élevage est souvent maintenue délibérément diversifiée, afin de compenser la perte de gènes due à la sélection.

Les plantes et animaux améliorés par l’élevage intensif ont besoin de la protection de l’homme. Généralement ils ont besoin de conditions spéciales d’environnement que seul l’homme peut assurer (engrais, fourrage, antibiotiques, pesticides, herbicides, etc.). Mais ce n’est pas tout, ils ont besoin de la protection de l’homme contre l’élevage sans consanguinité. Ils doivent être maintenus isolés. Si l’isolement est interrompu on obtient des bâtards, et certaines variétés retournent à l’état sauvage.

Augmentation de l’information :

Il n’existe qu’un seul mécanisme connu pour accroître l’information : la genèse par mutation. On suppose qu’une fois de temps en temps se produit une mutation positive, en ce sens qu’elle augmente le potentiel de survie de l’individu et de sa postérité. Une mutation positive est  la seule source possible d’information nouvelle. Toute la théorie de l’évolution dépend de l’existence de mutations positives. Mais en avons-nous de bons exemples ?

L’évolution darwinienne :

Darwin a observé des variations à l’intérieur d’une espèce (les becs des pinsons). Il a observé l’adaptation à divers environnements et la diversification de populations isolées (ce que l’on appelle maintenant la dérive génétique). Ce qu’il a observé résultait du panachage et de la réduction de l’information génétique. Et pourtant sa conclusion fut l’Évolution, un processus naturel de croissance de l’information.

Cette conclusion est fausse! L’adaptation, souvent appelée microévolution, n’est pas un exemple de petit pas de macroévolution. C’est un pas dans la direction opposée!

Dans les manuels scolaires du monde entier on trouve l’exemple de la phalène du bouleau Biston betularia, un papillon qui se pose sur l’écorce du bouleau. On découvrit qu’il devenait noir lorsque dans les zones industrielles l’écorce des bouleaux était couverte de suie. Lorsque l’industrie ne polluait plus, la phalène du bouleau reprenait sa couleur gris-blanche. C’est un exemple d’adaptation, d’adaptation réversible, puisqu’un lien reproductif demeurait avec les populations sauvages vivant en dehors de la zone polluée. La sélection naturelle, les oiseaux prédateurs des phalènes du bouleau, ne laisse que ceux se voyant le moins lorsqu’ils sont posés sur l’écorce du bouleau7. Les gènes de la couleur foncée sont présents dans la population sauvage et ils sont dominants lorsque l’environnement le demande. La race de couleur foncée ne possède pas d’information génétique nouvelle. Elle n’a qu’une partie de l’information présente dans le pool génétique sauvage. En fait, c’est seulement la proportion de phalènes noirs et gris  qui change; ce sont des différences de nombres, pas d’espèce.

Il faut souligner que la formation de races non plus n’est pas un exemple de petit pas dans l’évolution.

Les leçons de l’élevage :

Le travail des éleveurs nous a appris plusieurs choses importantes.

D’abord nous savons maintenant qu’il existe une limite aux possibilités de l’élevage dans une  direction particulière. L’information contenue dans un pool génétique est limitée ; dans l’élevage nous pouvons utiliser ce qui est disponible, mais pas davantage.

Deuxièmement nous savons que nos variétés améliorées ont besoin d’isolement reproductif pour conserver leur amélioration. Sans cet isolement elles redeviendront sauvages, se mêleront aux espèces sauvages, perdant ainsi leur identité.

Troisièmement, nous savons que les variétés issues d’un élevage poussé sont biologiquement plus fragiles que les espèces sauvages.

Nous avons péniblement appris que les variétés sauvages sont absolument nécessaires pour l’élevage. Nous devons disposer du riche pool de gènes des espèces sauvages pour pouvoir y sélectionner des gènes et les introduire dans nos nouvelles variétés afin de répondre aux nouvelles demandes du programme d’élevage.

En résumé, nous devons apprendre à gérer les ressources d’information génétique disponibles dans la nature, parce qu’elles sont limitées et qu’elles peuvent se perdre irrémédiablement.

Les mutations :

Il faut dire un mot des mutations, seule source potentielle de nouvelle information génétique. Nous étudions les mutations depuis plus de 70 ans et quelques conclusions définitives sont maintenant permises.

D’abord nous constatons une baisse générale d’intérêt pour les mutations comme méthode d’élevage. La plupart des laboratoires du monde arrêtent leurs programmes de mutagenèse. Quelques variétés utiles ont été obtenues par mutagenèse, mais elles sont rares et ne sont utiles que du point de vue humain.

Quelques formes naines sont devenues utiles comme rhizomes pour greffer, ou pour les jardins de rocaille. Quelques plantes très sensibles sont bonnes pour détecter la pollution.

On a produit une variété d’oranges sans pépins. Il existe beaucoup de variétés de fleurs d’ornement qui ont été privées de certains pigments naturels par mutagenèse. Dans tous les cas, cependant, la plante obtenue est biologiquement plus pauvre et généralement plus fragile  que son ascendant non muté. Elle est privée de quelque chose qui lui est utile dans les conditions naturelles.

Nous savons que beaucoup de mutations sont nocives. Nous en avons peur. Nous essayons de nous protéger nous-mêmes et le pool génétique sauvage contre différents agents mutagènes. Nous évitons les essais nucléaires, l’excès de rayons X, l’amiante, etc. Même si un environnement  mutagène favorise des mutations positives, elles sont submergées par une multitude de mutations destructrices et négatives.

Nous connaissons l’existence de mutations biologiquement neutres. Ce sont des changements soit dans la partie non codante du génome, soit dans le code génétique mais n’affectant pas la fonctionnalité de la protéine qu’elles codent. Nous appelons ces variantes des allèles. En copiant un texte nous pouvons faire des erreurs ;  si celles-ci n’altèrent pas le sens du texte, nous pouvons dire qu’elles sont neutres. Tant que le sens est préservé, les changements sont tolérés, mais ils sont habituellement considérés comme des nuisances. De même dans le génome, un changement neutre d’information est toléré, mais s’il réduit tant soit peu la fonctionnalité de la protéine codée par cette séquence du génome, alors la sélection jouera contre lui. Cependant, si le sens est modifié, si la fonctionnalité est sérieusement altérée, nous pouvons parler d’un véritable changement soit négatif, soit positif.

Les mutations positives sont davantage un postulat qu’une observation. Habituellement, les races d’organismes résistantes aux produits chimiques fabriqués par l’homme (herbicides, fongicides, pesticides, antibiotiques, etc.), qui ont proliféré seulement après la mise en vente de ces produits, sont données comme des exemples de mutations positives. Devant ce genre d’argument, il faut d’abord comprendre que de nouvelles formes ne sont pas de nouvelles espèces.

Elles sont habituellement fertiles avec la population originelle et  disparaissent, en général, lorsque cesse l’utilisation du produit chimique.

Elles sont ainsi semblables à l’adaptation réversible du Biston betularia. Il est tout à fait possible que l’adaptation se soit faite de la même façon, par recombinaison. Il existe très peu d’exemples où un changement prouvé du génome serait responsable de la résistance nouvellement acquise à un produit chimique.

Dans les exemples connus, on peut montrer que le changement met en œuvre une défense de la fonctionnalité naturelle. Ce n’est pas une création de quelque chose de nouveau, mais la protection de quelque chose qui existait déjà.

Défense de la fonctionnalité :

Il existe divers moyens de défendre la fonctionnalité dans les conditions normales.

La sélection naturelle est précisément l’un de ces mécanismes. En éliminant les formes défectueuses, la sélection naturelle protège la population de sa dégradation. La sélection naturelle se réalise aussi au niveau des cellules. Dans un tissu les cellules défectueuses seront éliminées et empêchées de se reproduire.

Il y a plusieurs mécanismes de correction des défauts. La cicatrisation des blessures est l’un d’entre eux. Il y en a d’autres, même au niveau du génome. Des séquences de nucléotides  défectueux peuvent parfois être corrigées. Tout comme les programmes informatiques peuvent avoir une sauvegarde permettant les corrections, de même les systèmes biologiques.

Enfin, les systèmes biologiques possèdent une méthode d’identification et de neutralisation d’un envahisseur étranger. Au niveau individuel, on appelle cela l’immunité. L’invasion d’une protéine est reconnue, et les anticorps ad hoc sont fabriqués pour la neutraliser. Cette adaptation immunologique peut aussi se produire au niveau d’une population. Un organisme qui adapte sa biologie à la lutte contre l’agent chimique étranger se multiplie et remplace toute la population qui était affaiblie par cet agent.

Ceci a été bien démontré pour les produits chimiques spécialement conçus pour détruire une protéine vitale précise dans un organisme spécifique.

Ces agents chimiques sont conçus pour s’attacher à un secteur spécifique de la protéine, avec une séquence spécifique d’acides aminés. Une mutation neutre (n’affectant pas la fonctionnalité de la protéine qu’elle code) mais qui modifie la séquence des acides aminés définissant la capacité d’attachement de l’agent chimique, peut être considérée comme positive du point de vue de l’organisme. Elle contrarie l’efficacité de   l’agent chimique comme tueur. Mais elle n’est positive que parce qu’elle protège les fonctions existantes et non parce qu’elle procure de nouveaux organes ou de nouvelles fonctions.

Cela n’apporte donc aucun soutien à la théorie de l’évolution.

Information et temps :

Il y a deux conceptions de l’univers. En relation avec  l’information et le temps, on peut dire que l’une de ces conceptions commence par un chaos total au commencement du temps (Big Bang) et voit une accumulation graduelle d’informations par l’évolution de particules, de molécules, de corps chimiques composés, de composés organiques, de la vie jusqu’à l’homme ; l’avancée se poursuit vers un glorieux avenir toujours plus riche en information. L’autre conception voit un commencement glorieux et luxuriant, puis une corruption progressive, l’extinction d’espèces, la détérioration de gènes, la dissipation de l’énergie et du mouvement vers une inévitable fin de la réalité visible. Ces visions n’accordent à nos sens et à notre connaissance scientifique qu’une petite fraction des durées totales  qu’elles postulent.

La grande question est la suivante : dans ce temps qui nous est imparti, voyons-nous une augmentation de l’information ou bien sa diminution ? Selon moi, tous les faits scientifiques indiquent une diminution !

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1  Intervention au Symposium Catholique international sur la Création, organisé à Rome les 24 et 25 octobre 2002 par le Centre Maximilien Kolbe (traduit de l’anglais par Claude Eon).

2  Le Pr Giertych, généticien au Département de dendrologie de l’Académie des Sciences de Pologne, est connu pour son opposition à la théorie de l’Evolution. Il intervient dans la vidéocassette « L’Evolution : Science ou Croyance ? » diffusée par le CEP (aujourd’hui disponible en DVD). Député à la Diète polonaise pour le Parti des familles catholiques, il est depuis un an Député européen.

3 Ndt. Individu qui possède, pour un gène donné, le même allèle sur les deux chromosomes homologues de la paire.

4 Organisme végétal issu de la germination d’une spore et élaborant les gamètes des deux sexes ou d’un seul d’entre eux (NDT)

5 Individu végétal issu d’un œuf fécondé et qui, à maturité, porte les spores. (NDT)

6 Individu qui possède, sur chaque chromosome homologue de la même paire, un allèle différent d’un même gène.(NDT)

7 Ndlr. Même cet exemple ressassé d’adaptation darwinienne fait question. En effet, les oiseaux s’emparent des papillons en vol, et non lorsqu’ils sont posés sur l’écorce. Les variations observées dans les proportions de phalènes claires et sombres n’ont sans doute aucun rapport avec la fumée des usines. Et de toutes façons, cette variation est hors sujet concernant une éventuelle évolution des organes de la phalène.