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Darwin à l’école des fleurs

L’observation des plantes à fleurs a joué un rôle aussi fondamental que méconnu dans la découverte de la théorie de l’évolution.

Tout le monde connaît l’histoire canonique de Darwin, embarqué à 22 ans à bord du Beagle qui l’emmène autour du monde : Darwin en Patagonie ; Darwin dans les pampas argentines (se débrouillant pour prendre au lasso les pattes de son propre cheval…) ; Darwin en Amérique du Sud, collectant les ossements d’espèces géantes depuis longtemps éteintes ; Darwin en Australie et sa perplexité – alors qu’il est encore croyant – en découvrant son premier kangourou (« Il faut croire qu’il y eut deux Créateurs distincts »). Et, bien entendu, Darwin aux Galápagos, où, constatant que les pinsons y sont différents sur chacune des îles, il a ses premières intuitions sur la façon dont les créatures vivantes évoluent : un bouleversement de la pensée qui aboutira, un quart de siècle plus tard, à la publication de L’Origine des espèces.
La parution de cet ouvrage en novembre 1859 est le point d’orgue de l’histoire. S’ensuit une sorte de postface élégiaque où l’on voit un Darwin vieillissant et malade menant sans projet ni plan précis son petit train-train dans les jardins de Down House, publiant certes quelques autres livres, mais dont aucun ne peut égaler son grand œuvre.

Il est rarement précisé qu’il fut un grand botaniste

Rien ne saurait être moins vrai. Darwin est resté extrêmement attentif tant aux critiques qu’aux éléments susceptibles d’étayer sa théorie de la sélection naturelle, ce qui le conduisit d’ailleurs à remanier à cinq reprises l’édition originale de L’Origine. Et lorsqu’il se retire (ou, plus exactement, retourne) dans son jardin et ses serres après 1859 (Down House était entourée d’un vaste domaine et de cinq serres), c’est pour en faire des machines de guerre avec lesquelles il va bombarder ses détracteurs de nouvelles pièces à conviction – descriptions d’extraordinaires structures et comportements chez les plantes, très difficiles à attribuer à un Créateur ou à un quelconque Dessein –, les soumettre à un feu roulant d’éléments encore plus convaincants que ceux présentés dans L’Origine.
Curieusement, même les spécialistes ne prêtent qu’une attention distraite à ces travaux botaniques, alors que Darwin leur a consacré six livres et plus de soixante-dix articles. Dans Cent un botanistes (1994), Duane Isely le souligne : alors qu’« on a davantage écrit sur Darwin que sur tout autre biologiste, il est rarement précisé qu’il fut également un grand botaniste… On mentionne souvent le fait qu’il ait consacré plusieurs ouvrages à ses recherches sur les plantes, mais de façon anecdotique, sur le mode : “Il faut bien que le grand homme se distraie de temps à autre…” ».
C’est pour réparer cette injustice qu’à l’approche du 200e anniversaire de la naissance de Darwin et du 150e de L’Origine, le jardin botanique de New York a eu l’excellente idée de présenter une exposition intitulée « Le Jardin de Darwin : une aventure de l’évolution ». On y trouvait non seulement la reconstitution d’une partie des jardins de Down House et de nombreuses expériences qu’y a menées Darwin, mais également un ensemble rare de livres, lettres, papiers et dessins.

À bord du Beagle

Darwin a toujours éprouvé une tendresse et une admiration particulières pour les plantes (« J’ai toujours eu plaisir à élever les plantes au rang d’organismes vivants », écrit-il dans son autobiographie). Il a grandi dans une famille de botanistes – son grand-père Erasmus Darwin avait composé un long poème en deux volumes intitulé Le Jardin botanique, et le jeune Charles a grandi dans une maison dont les immenses jardins regorgeaient non seulement de fleurs, mais aussi de nombreuses variétés de pommiers qu’on avait croisés afin d’en améliorer la vigueur. Étudiant à Cambridge, les seuls cours auxquels Darwin assista de manière régulière furent ceux du botaniste J.S. Henslow. C’est d’ailleurs ce dernier qui, au vu des aptitudes exceptionnelles de son élève, lui procura une place à bord du Beagle.
Durant son périple, Darwin adressa à Henslow une série de lettres détaillées sur ses observations de la faune, de la flore et de la géologie des lieux visités. Imprimées et diffusées, ces lettres assurèrent la renommée de Darwin au sein des milieux scientifiques avant même le retour du Beagle en Angleterre. Et c’est encore à l’attention de Henslow que Darwin, dans les Galápagos, collecta soigneusement toutes les plantes à fleurs qu’il trouva, notant que les différentes îles de l’archipel recelaient souvent différentes espèces du même genre. Cette observation devait occuper une place centrale dans sa réflexion sur le rôle de la divergence géographique dans l’apparition de nouvelles espèces.
En vérité, comme le souligne David Kohn dans le magnifique essai qu’il a écrit pour le catalogue de l’exposition, « les spécimens de plantes recueillies par Darwin dans les Galápagos, plus de deux cents, constituent la plus influente collection d’organismes vivants de l’histoire des sciences […]. Cet ensemble devait d’ailleurs s’avérer le matériau le mieux étayé dont disposait Darwin pour illustrer l’évolution des espèces sur ces îles ». A contrario, les oiseaux que recueillit Darwin n’étaient pas toujours correctement identifiés et leur étiquetage n’indiquait pas toujours le lieu exact de leur capture ; ce n’est qu’après son retour en Angleterre que l’ornithologue John Gould put faire les corrections nécessaires – et les compléter grâce aux spécimens rassemblés par les compagnons de voyage de Darwin.
Ce dernier s’était lié d’amitié avec deux botanistes – Joseph Dalton Hooker, dont le père était directeur des Kew Gardens [près de Londres], et Asa Gray, enseignant à Harvard. Hooker, qui était devenu son confident dans les années 1840, fut le premier à qui Darwin montra l’ébauche de son travail sur l’évolution ; Asa Gray, lui, rejoignit le cercle des intimes dans les années 1850. Darwin leur écrivit à tous deux des lettres de plus en plus enthousiastes dans lesquelles il évoquait « notre théorie».

Le « comment » et le « pourquoi »

Alors que Darwin se présentait volontiers comme géologue (il avait en effet écrit trois livres de géologie à partir des observations faites au cours de son voyage à bord du Beagle, et conçu une théorie extrêmement originale concernant la formation des atolls de corail, laquelle dut attendre la seconde moitié du XXe siècle pour se voir expérimentalement confirmée), il a toujours insisté sur le fait qu’il n’était pas botaniste. Notamment parce que la botanique restait à cette époque une discipline presque exclusivement descriptive et taxinomique – les plantes étaient identifiées, nommées et classifiées, mais on ne cherchait pas à en pousser plus avant la compréhension. Darwin, au contraire, était avant tout un chercheur qui, au-delà du constat, se posait les questions du « comment » et du « pourquoi » du comportement des plantes.
La botanique ne fut pas pour Darwin un simple passe-temps, comme elle l’était pour nombre de ses contemporains de l’époque victorienne ; l’étude des plantes allait toujours chez lui de pair avec un objectif théorique, toujours en rapport avec l’évolution et la sélection naturelle. Tout se passait, écrit son fils Francis, « comme s’il était chargé d’un pouvoir de théorisation qui, devant un phénomène inattendu, était prêt à se déverser dans le moindre canal, de sorte que chaque fait, si minime fût-il, donnait naissance à un torrent de théorie ». Et ce torrent coulait dans les deux sens ; Darwin lui-même répétait souvent que « l’on ne saurait être bon observateur si l’on n’est pas bon théoricien ».
Au XVIIIe siècle, bien que le Suédois Carl von Linné eût démontré que les fleurs possédaient des organes sexuels (pistils et étamines) et fondé sa classification en fonction de ceux-ci, presque tout le monde continuait à penser que les fleurs se fécondaient elles-mêmes – sinon, pourquoi une même fleur aurait-elle été dotée d’organes mâles et femelles ? Linné lui-même s’amusait de cette idée, comparant une fleur possédant un pistil et neuf étamines à une chambre nuptiale dans laquelle la jeune vierge est entourée de neuf prétendants. Le titre du second volume du poème du grand-père de Darwin, Le Jardin botanique, reprenait une image similaire : « Les Amours des plantes ». Telle était l’atmosphère intellectuelle dans laquelle avait grandi le jeune Darwin.
Un an et demi environ après le retour du Beagle, il fut pourtant amené à remettre en question l’idée d’autofécondation des fleurs. « Les plantes qui possèdent des organes tant mâles que femelles ne subissent-elles pas l’influence d’autres plantes ? », s’interroge-t-il dans un carnet de 1837. Pour que les plantes soient susceptibles d’évoluer, raisonne-t-il, la fécondation croisée est essentielle – car sans cela, aucun changement, aucune modification ne pourrait jamais survenir, et le monde ne présenterait qu’une seule plante auto¬reproductrice au lieu de l’extraordinaire diversité végétale qu’il recèle. Dès le début des années 1840, Darwin entreprit donc de disséquer différentes fleurs (dont des azalées et des rhododendrons) et fut bientôt en mesure de démontrer que beaucoup d’entre elles sont dotées de mécanismes empêchant ou bridant l’autopol¬lini¬sation.
Mais ce n’est qu’après la publication de L’Origine des espèces, en 1859, que Darwin put consacrer toute son attention aux plantes. Et, après s’être surtout préoccupé d’observer et de collecter, il fit de l’expérimentation le principal moyen d’engranger de nouvelles connaissances.
Il avait remarqué, comme d’autres avant lui, que la primevère se présente sous deux formes différentes : soit « en épingle », c’est-à-dire dotée d’un long style (la tige de l’organe femelle), soit « en corbeille », où le style est court. On estimait jusqu’alors que ces différences ne revêtaient aucune signification particulière. Darwin, lui, en fut intrigué. En examinant les bouquets de primevères que lui rapportaient ses enfants, il découvrit que le ratio « en épingle » et « en corbeille » était exactement de un pour un.

Avec l’aide de ses enfants

Son imagination s’enflamma : un rapport de un pour un était celui que l’on pouvait s’attendre à trouver chez des espèces comportant des individus mâles et des individus femelles. Se pouvait-il que les fleurs en épingle, bien qu’hermaphrodites, soient engagées dans un processus de transformation en fleurs femelles et les fleurs en corbeille, en mâles ? Darwin avait-il sous les yeux des formes intermédiaires, observait-il une évolution en cours ? L’idée était séduisante mais ne résista pas à l’examen, car les fleurs en corbeille, dont il avait d’abord pensé qu’elles étaient en train de se transformer en mâles, produisaient autant de pollen que les fleurs « femelles », en épingle. Comme aurait dit son ami [le biologiste] T.H. Huxley, c’était là un nouvel exemple d’une « belle hypothèse mise à mort par un horrible fait ».
Mais alors, quelle était la signification de ces différences de longueur entre les styles, et de leur répartition sensiblement égale ? Pour en avoir le cœur net, Darwin oublia la théorie et se lança dans l’expérimentation. Il décida de jouer le rôle d’agent pollinisateur et, à plat ventre dans l’herbe, entreprit de transférer le pollen d’une fleur à l’autre : de long style à long style, de style court à style court, de style long à style court et réciproquement. Lors de la germination, il récolta les graines, les pesa et s’aperçut que les plus vigoureuses étaient celles issues de la fécondation croisée entre les deux types de style. Il en conclut que l’hétérostylie, dans laquelle une même espèce de plante présente des styles de longueur différente, était un mécanisme spécialement conçu pour favoriser la fécondation croisée – et que le croisement augmentait le nombre et la vitalité des graines (il baptisa ce phénomène « vigueur hybride »). « Je crois que rien, dans ma vie de scientifique, ne m’a procuré autant de satisfaction que de découvrir la signification de la structure de ces plantes », devait-il écrire plus tard.
Bien que le sujet continuât à le fasciner (il lui consacra un livre en 1877), sa préoccupation principale était de comprendre comment les plantes à fleurs se sont adaptées pour utiliser les insectes comme agents pollinisateurs. On savait déjà, bien entendu, que les insectes étaient attirés par certaines fleurs, les visitaient et en repartaient couverts de pollen, mais personne n’avait réalisé l’importance de ce phénomène, puisqu’il était admis que les fleurs s’autofécondaient.
Darwin avait commencé dès 1840 à avoir de sérieux doutes à ce sujet et, dans les années 1850, demanda à cinq de ses enfants de l’aider à repérer les trajectoires de vol des bourdons mâles. Ayant une tendresse toute particulière pour les orchidées locales qui poussaient dans les prairies des environs de Down, il s’intéressa d’abord à elles. Puis, avec l’aide d’amis – parmi lesquels Hooker, qui était entre-temps devenu directeur des jardins botaniques de Kew – et de correspondants qui lui envoyaient des plants, il étendit ses recherches à toutes sortes d’orchidées tropicales.
Ces travaux progressèrent rapidement et, en 1862, Darwin put envoyer son manuscrit à l’impression. Il avait donné au livre un long titre explicite, typique de l’époque : Les divers dispositifs par lesquels les orchidées britanniques et étrangères sont fertilisées par les insectes. Darwin y présente dans les premières pages ses intentions et ses espoirs : « Dans mon livre L’Origine des espèces, je n’ai donné que des raisons générales pour étayer la conviction selon laquelle c’est une loi naturelle quasi universelle que les êtres vivants évolués exigent de temps à autre un croisement avec un autre individu […]. J’aimerais démontrer ici que je ne me suis pas hasardé à avancer cette idée sans avoir étudié la question en détail […]. Ce traité m’offre également la possibilité de tenter de montrer que l’étude des êtres organiques peut être aussi intéressante aux yeux d’un observateur convaincu que la structure de chacun d’eux est due à des lois secondaires qu’à ceux pour qui le plus minime détail de structure résulte de l’intervention directe du Créateur. » En termes très clairs, Darwin jette donc le gant et déclare : « Voyons si vous pouvez fournir une meilleure explication ! »

La coévolution des plantes et des insectes

Darwin a interrogé les orchidées ; il a interrogé les fleurs comme personne ne l’avait fait, et son livre fourmille de bien plus de détails que L’Origine des espèces. Cela n’est pas dû à la pédanterie ni à une obsession quelconque, mais au fait qu’il considérait le moindre détail comme potentiellement significatif. On dit parfois que Dieu est dans les détails, mais pour Darwin, ce n’est pas Dieu mais bien la sélection naturelle qui, à l’œuvre depuis des millions d’années, resplendit dans les plus infimes caractéristiques, lesquelles demeureraient incompréhensibles et dépourvues de sens si elles n’étaient pas éclairées par l’histoire et l’évolution. Ses travaux botaniques, écrit son fils Francis, « fournirent un argument contre les critiques qui, affirmant de façon dogmatique l’inutilité de certaines structures particulières, concluaient à l’impossibilité qu’elles aient pu se développer par le moyen de la sélection naturelle. Les observations [de mon père] sur les orchidées lui permirent de dire : “Je peux montrer la signification de certaines nervures et certains cornets apparemment dépourvus de sens ; qui, à présent, s’aventurera à affirmer que telle ou telle structure est inutile ?” »
Dans un ouvrage de 1793 intitulé Le Secret de la nature révélé dans la structure et la fécondation des fleurs, le botaniste allemand Christian Konrad Sprengel, en observateur extrêmement rigoureux, avait remarqué que les abeilles chargées de pollen transportaient celui-ci d’une fleur à l’autre. Darwin trouvait son ouvrage « remarquable ». Pourtant Sprengel, même s’il s’en approcha de très près, ne découvrit pas le « secret », car il restait accroché à la croyance en l’autofécondation des fleurs et continuait à tenir les fleurs d’une même espèce pour essentiellement identiques. C’est sur ce point que Darwin, opérant une rupture radicale, révéla le secret des fleurs en montrant que leurs structures spécifiques – les différents motifs, couleurs, formes, nectars et parfums par lesquels elles attirent les insectes et les font butiner de l’une à l’autre, ainsi que les mécanismes assurant que les insectes emportent le pollen avec eux en quittant la fleur – ne devaient rien au hasard et étaient en réalité des « dispositifs », comme il disait : des mécanismes soigneusement conçus qui avaient évolué afin d’assurer la fécondation croisée.
Ce qui n’avait été jusqu’alors qu’un charmant ballet d’insectes bourdonnant autour de fleurs aux couleurs éclatantes devint une scène du théâtre de la vie pleine de profondeur et de signification biologique. On comprit que les couleurs et les parfums des fleurs étaient adaptés aux sens des insectes. Les abeilles sont attirées par les fleurs bleues et jaunes, mais ignorent les rouges car elles sont aveugles à cette couleur. En revanche, leur faculté à percevoir des nuances au-delà du violet est exploitée par certaines fleurs qui utilisent des marques perceptibles seulement à la lumière ultraviolette pour guider les abeilles vers leurs poches à nectar. Les papillons, qui sont dotés d’une bonne sensibilité au rouge, fécondent les fleurs rouges mais peuvent ignorer les bleues et les violettes. La majorité des fleurs pollinisées par des insectes nocturnes ne présentent pas de couleurs vives, mais exhalent leur parfum durant la nuit. Et les fleurs pollinisées par des mouches, insectes qui vivent sur les matières en décomposition, imitent parfois l’odeur pestilentielle de la chair en putréfaction.
Ce n’est donc pas seulement l’évolution des plantes, mais la coévolution des plantes et des insectes que Darwin mettait en lumière pour la première fois. Ainsi, la sélection naturelle a fait en sorte que les organes buccaux des insectes correspondent à la structure de leurs fleurs favorites – sujet sur lequel Darwin a pris un vif plaisir à faire des prédictions. Après avoir étudié une orchidée de Madagascar pourvue d’un nectaire mesurant près de trente centimètres de long, il annonça que l’on découvrirait tôt ou tard un papillon doté d’une trompe suffisamment longue pour fouiller ses profondeurs ; ce n’est que plusieurs décennies après la mort de Darwin qu’un tel papillon fut en effet découvert.

Une « manœuvre de contournement »

Aussi subtile qu’en fut la présentation, L’Origine des espèces était une attaque frontale contre le créationnisme. Même si Darwin a pris soin de ne pas s’y étendre sur l’évolution humaine, les implications de sa théorie étaient évidentes. À l’époque, l’idée que l’homme pouvait être considéré comme un simple animal – un singe – et descendait d’autres animaux souleva tout particulièrement l’indignation et lui valut les pires railleries. Pour la plupart des gens, en revanche, les plantes relèvent d’un tout autre domaine : elles ne se meuvent pas et n’éprouvent rien ; elles vivent dans un monde à elles, bien distinct du règne animal. Darwin pensa donc que l’évolution des plantes semblerait plus éloignée, moins immédiatement menaçante que l’évolution des animaux, et pourrait donc bénéficier d’un accueil plus serein et rationnel. Il écrivit d’ailleurs à son ami Asa Gray que « personne n’a réalisé que l’objectif principal de mon livre sur les orchidées est d’opérer une “manœuvre de contournement” de l’ennemi ». Au contraire de son ami Huxley, qu’on avait surnommé son « bouledogue », Darwin n’était pas un homme belliqueux. Mais, conscient qu’il avait une bataille à livrer, il ne répugnait pas aux métaphores militaires.
Ce ne sont pourtant pas le militantisme ni la polémique qui dominent le livre sur les orchidées, mais une joie pure, un véritable émerveillement de la découverte. Ce ravissement et cette exubérance transparaissent dans ses lettres : « Vous ne pouvez imaginer à quel point les orchidées m’ont enchanté. […] Quelles merveilleuses structures ! […] La beauté de l’adaptation de leurs différentes parties me paraît sans équivalent. […] La richesse des orchidées m’a presque rendu fou. […] Un splendide spécimen de Catasetum, l’orchidée la plus splendide que j’aie jamais vue. […] Heureux homme celui qui a eu la chance de voir un vol d’abeilles, le dos couvert de pollen, tournoyer autour de Catasetum ! […] Aucun sujet ne m’a plus intéressé au cours de ma vie que celui des orchidées. »
La fécondation des fleurs occupa Darwin jusqu’à la fin de ses jours, et son livre sur les orchidées devait être suivi, près de quinze ans plus tard, par un ouvrage plus général, Des effets de la fécondation croisée et de la fécondation directe dans le règne végétal.
Pour être capable de se reproduire, une plante doit d’abord survivre, puis s’épanouir et trouver (ou se ménager) des niches dans son environnement. D’où l’égal intérêt avec lequel Darwin étudia aussi bien les mécanismes et les adaptations grâce auxquels les plantes parviennent à survivre que leurs modes de vie, parfois extrêmement étonnants, puisqu’ils peuvent mettre en jeu des organes sensoriels et des capacités motrices rappelant le fonctionnement animal.
En 1860, pendant les vacances d’été, Darwin découvrit pour la première fois les plantes carnivores et tomba aussitôt sous leur charme. Ce fut le début d’une série de recherches qui débouchèrent quinze ans plus tard sur la publication de son livre Les Plantes insectivores. Rédigé dans un style agréable et aisément accessible, il s’ouvre, comme la plupart de ses autres ouvrages, sur un souvenir personnel : « Je fus surpris de voir, alors que je me promenais sur une lande du Sussex, la quantité d’insectes qui se faisaient prendre dans les feuilles de la commune Drosera (Drosera rotundifolia). […] Sur l’une d’elles, chacune des six feuilles avait attrapé une proie. […] De nombreuses plantes sont capables de tuer des insectes […] sans pour autant, autant que nous puissions en juger, en retirer un avantage quelconque ; mais il devint vite évident à mes yeux que Drosera s’était spécialement adaptée à la capture d’insectes. »
Darwin ne perdait jamais de vue l’idée d’adaptation, et en découvrant les droseras il comprit aussitôt qu’il avait sous les yeux une adaptation d’un type tout à fait inédit, puisque les feuilles de Drosera, outre leur surface gluante, sont couvertes de délicats filaments (que Darwin appelait « tentacules ») se terminant par de petites glandes. Quelle est donc la fonction de ces glandes ?, se demanda-t-il. « Si l’on place un objet organique ou non organique sur les glandes au centre de la feuille, celles-ci transmettent une impulsion motrice aux tentacules périphériques. […] Premières affectées, les plus proches s’inclinent lentement vers le centre, bientôt imitées par les plus éloignées, jusqu’à ce qu’enfin toutes soient étroitement repliées autour de l’objet. »
Plus étonnant encore : si cet objet se révèle non comestible, il est rapidement libéré. Darwin en fit la démonstration en déposant des morceaux de blanc d’œuf sur certaines feuilles, et des fragments non organiques sur d’autres. La matière inorganique fut rapidement libérée, alors que le blanc d’œuf resta emprisonné, stimulant la formation d’un ferment et d’un acide qui l’eurent bientôt digéré et absorbé. Le même processus se répéta avec des insectes, notamment avec des insectes vivants. Même dépourvue de bouche, d’estomac et de nerfs, Drosera parvenait à capturer ses proies et, grâce à des enzymes digestifs spéciaux, à les absorber.

« Je défendrai Drosera jusqu’à mon dernier souffle ! »

Darwin s’intéressa non seulement à la façon dont fonctionnait Drosera, mais aussi aux raisons pour lesquelles elle avait adopté un mode de vie aussi extraordinaire. Il observa que cette plante pousse dans les tourbières, sur des sols acides pauvres en matières organiques et en azote assimilable. Peu de plantes peuvent survivre dans de telles conditions, mais Drosera avait trouvé un moyen d’investir cette niche en prélevant son azote directement sur les insectes plutôt que de l’extraire du sol. Émerveillé par la coordination proprement animale des tentacules de Drosera, qui se referment sur leur proie comme les tentacules d’une anémone de mer, ainsi que par sa faculté de digestion, Darwin écrivit à Asa Gray : « Vous ne faites pas justice aux mérites de ma très chère Drosera ; c’est une plante merveilleuse, ou plus exactement un animal fort sagace. Je défendrai Drosera jusqu’à mon dernier souffle ! »
Son enthousiasme à l’égard de Drosera augmenta encore lorsqu’il constata qu’une petite entaille à mi-hauteur d’une feuille paralysait la moitié supérieure, comme si l’on avait sectionné un nerf. La feuille ressemblait alors, écrit-il, « à un homme qui aurait la colonne vertébrale brisée et les membres inférieurs paralysés ». Darwin reçut plus tard des spécimens d’attrape-mouches – également de la famille des Droseraceae – qui, sitôt que l’on touche leurs poils sensitifs, referment leurs feuilles sur l’insecte et l’emprisonnent. L’action du piège est si rapide que Darwin se demanda s’il ne mettait pas en jeu une réaction électrique semblable à une impulsion nerveuse. Il en discuta avec son collègue physiologiste Burdon-Sanderson et fut ravi lorsque celui-ci démontra que les feuilles généraient en effet un courant électrique qui les faisait se refermer. « Lorsque les feuilles sont excitées, écrit Darwin dans Les Plantes insectivores, le courant est perturbé exactement de la même manière que durant la contraction musculaire chez l’animal. »

« On a l’impression qu’elles ont des yeux »

Les plantes sont généralement considérées comme insensibles et inanimées. Or les plantes carnivores fournissaient une réfutation spectaculaire de cette idée, et Darwin, se mit à étudier les plantes grimpantes, impatient de découvrir d’autres aspects de la faculté de mouvement des végétaux. (Il consignera plus tard ses observations dans son livre Sur les mouvements et habitudes des plantes grimpantes.) La capacité de grimper représente une adaptation efficace qui libère les plantes de la nécessité de produire une texture rigide et leur permet de prendre appui sur d’autres plantes pour croître. Les moyens pour y parvenir sont nombreux. Certaines s’enroulent, d’autres possèdent des feuilles grimpantes, d’autres encore progressent à l’aide de vrilles. Ces dernières fascinaient tout particulièrement Darwin : on a l’impression, disait-il, qu’elles ont des « yeux » avec lesquels elles « inspectent » leur environnement pour trouver des supports adaptés. « J’ai la conviction, monsieur, que les vrilles sont dotées d’une faculté de vision », écrit-il à Asa Gray. Comment des adaptations aussi complexes ont-elles pu se produire ?
Darwin considérait les plantes qui s’enroulent comme les ancêtres de toutes les plantes grimpantes. Il pensait que les plantes à vrilles avaient évolué à partir d’elles, puis que les plantes à feuilles grimpantes s’étaient à leur tour développées à partir des plantes à vrilles, chacun de ces développements ouvrant un nombre croissant de niches possibles – et par conséquent de fonctionnements de l’organisme dans son environnement. Les plantes grimpantes avaient donc évolué au fil du temps, elles n’avaient pas été créées d’un seul coup par la volonté divine. Mais comment le processus original d’enroulement était-il apparu chez certaines plantes ? Darwin avait observé des mouvements d’enroulement dans les tiges, les feuilles et les racines de toutes les plantes qu’il avait observées, et l’on retrouvait ces mêmes mouvements (qu’il appela « circumnutation ») chez les plantes « inférieures » : cycas, fougères ou algues. En poussant, la tige ne s’élève pas de façon rectiligne, elle se contorsionne pour s’orienter au mieux par rapport à la lumière. Darwin en vint à penser que la circumnutation était chez les plantes une disposition universelle, et le précurseur de tous les autres mouvements de torsade.
Il exposa ces réflexions dans son dernier ouvrage de botanique : Le Pouvoir du mouvement chez les plantes, publié en 1880. Parmi les nombreuses expériences aussi charmantes qu’ingénieuses qu’il relate dans ce livre, citons celle où il fait germer des graines d’avoine, puis éclaire les jeunes pousses sous différents angles et constate qu’elles s’orientent toujours en direction de la source lumineuse, même lorsque celle-ci est trop faible pour être perçue par l’œil humain. Darwin se demande donc s’il n’existerait pas (comme il imaginait que c’était le cas à l’extrémité des vrilles) une zone photosensible, une sorte d’« œil » au bout des jeunes feuilles. Il confectionne donc de petits chapeaux noircis à l’encre de Chine, en recouvre l’extrémité et constate qu’elles ne réagissent plus à la lumière. Il est donc clair, conclut-il, que lorsque la lumière tombe sur l’extrémité d’une feuille, celle-ci dépêche vers ses parties « motrices » une sorte de messager qui, en les atteignant, la fait s’orienter vers la lumière. De la même façon, Darwin constate que les premières racines (les radicelles) des jeunes plants, qui doivent négocier toutes sortes d’obstacles, sont extrêmement sensibles au contact, à la gravité, à la pression, à l’humidité, aux gradients chimiques, etc. « Dans les plantes, écrit-il, aucune structure n’est plus merveilleuse, quant à ses fonctions, que l’extrémité des radicelles. […] Il n’est pas exagéré de dire que l’extrémité des radicelles […] agit exactement comme le cerveau d’un animal primitif […] qui réceptionne les impressions transmises par les organes sensibles et commande les différents mouvements. »
Pourtant, comme le souligne [l’historienne des sciences] Janet Browne, Le Pouvoir du mouvement chez les plantes suscita une controverse inattendue. L’idée darwinienne de circumnutation fut sévèrement critiquée. Alors que Darwin avait pris grand soin de souligner qu’il ne s’agissait que d’une hypothèse, le botaniste allemand Julius Sachs « rejeta avec mépris, raconte Browne, l’idée selon laquelle l’extrémité des racines pouvait être comparée au cerveau d’un organisme simple et déclara que les techniques expérimentales utilisées par Darwin dans sa propre maison étaient ridiculement défectueuses ».
Pourtant, aussi rudimentaires que fussent les méthodes de Darwin, ses observations étaient précises et correctes. Son hypothèse d’un messager chimique transmettant des informations des extrémités sensibles du jeune plant à son tissu « moteur » devait ouvrir la voie, cinquante ans plus tard, à la découverte d’hormones végétales comme les auxines, qui jouent chez les plantes le même rôle que le système nerveux chez les animaux.

Il continua d’étudier les orchidées jusque peu avant sa mort

Physiquement diminué, Darwin souffrait depuis quarante ans d’un mal mystérieux qui le tourmentait depuis son retour des Galápagos. Avec l’âge, outre qu’il lui arrivait de vomir des journées entières ou de rester cloué sur son canapé, il commença à souffrir de problèmes cardiaques. Mais son énergie et sa créativité intellectuelles ne fléchirent jamais. Après la publication de L’Origine des espèces, il écrivit encore dix livres, dont plusieurs qu’il remania profondément, sans parler de ses dizaines d’articles et innombrables lettres. Il continua à explorer ses nombreux centres d’intérêt tout au long de sa vie. En 1877, il publia ainsi une seconde édition remaniée et très augmentée de son livre sur les orchidées, paru pour la première fois quinze ans plus tôt. Mon ami Eric Korn, antiquaire et spécialiste de Darwin, m’a raconté qu’il avait eu récemment entre les mains un exemplaire de cet ouvrage dans lequel était glissé le talon d’une commande postale datant de 1882, d’un montant de deux shillings et neuf pence, signé par Darwin lui-même en paiement d’un nouveau spécimen d’orchidée. Il devait mourir en avril de cette année-là, mais son amour pour les orchidées était intact et il continua à les étudier jusque dans les semaines précédant sa mort.

Ce texte a été traduit de l’anglais par Gilles Berton.

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Notes

 

Pour aller plus loin

Charles Darwin, L’Autobiographie, Seuil, 2008. Édition intégrale de référence.

Charles Darwin, L’Origine des espèces, GF-Flammarion, 2008. Traduction d’Edmond Barbier (1876). Restitution du texte de la version originale.

Charles Darwin, Voyage d’un naturaliste autour du monde, fait à bord du navire le Beagle de 1831 à 1836, La Découverte, 2006. Traduction d’Edmond Barbier.

Stephen Jay Gould, Darwin et les grandes énigmes de la vie, Seuil, coll. « Points », 1984.

LE LIVRE
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Le Jardin de Darwin. Une aventure de l’évolution de David Kohn, The New York Botanical Garden, 2008

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