Unité et diversité du vivant

L'essentiel en cinq minutes

Ce qu'il faut savoir avant de commencer : tu sais déjà reconnaître un animal, une plante, un caillou. C'est tout le prérequis. Le cours va juste te donner les mots exacts pour dire pourquoi l'un est vivant et l'autre non.

L'idée en une phrase : la Terre abrite plusieurs millions d'espèces très différentes (bactéries, champignons, végétaux, animaux) — c'est la diversité du vivant — et pourtant tous ces êtres partagent les mêmes grandes caractéristiques — c'est l'unité du vivant.

Donc on se pose toujours deux questions complémentaires : en quoi tous les êtres vivants se ressemblent-ils ? (unité) et en quoi diffèrent-ils ? (diversité).

La « formule » à retenir par cœur. Un être vivant, c'est un être qui coche les quatre cases suivantes :

1. il est composé d'une ou plusieurs cellules ;

2. il se nourrit (il absorbe de la matière et de l'énergie) ;

3. il se reproduit (il donne naissance à des individus de la même espèce) ;

4. il grandit et se développe au cours de sa vie.

Et la règle qui va avec : un élément qui ne satisfait aucune de ces caractéristiques — une pierre, une flamme, un cristal — n'est pas un être vivant.

Le mot le plus important du chapitre : la cellule. C'est la plus petite unité capable d'assurer les fonctions du vivant. Tous les êtres vivants en sont composés : c'est la marque la plus profonde de leur unité.

Deux cas seulement, et il faut savoir les nommer :

— un organisme unicellulaire est formé d'une seule cellule (bactérie, paramécie, amibe) ;

— un organisme pluricellulaire est formé de plusieurs cellules organisées en tissus et en organes (chêne, grenouille, être humain).

Ordre de grandeur à ressortir si on te le demande : l'être humain possède environ 37 000 milliards de cellules.

Un exemple entièrement traité : la bactérie est-elle vivante ?

C'est LA question type du contrôle. On la traite en entier, ligne par ligne, tu pourras recopier ce raisonnement avec n'importe quel autre être.

Énoncé. Une bactérie mesure environ $1\,\mu\text{m}$, elle est invisible à l'œil nu. Est-ce un être vivant ? Justifie.

Étape 1 — je teste la première caractéristique : les cellules. La bactérie est formée d'une seule cellule, sans noyau délimité par une membrane. Elle est donc bien composée d'au moins une cellule : caractéristique validée. C'est un organisme unicellulaire.

Étape 2 — se nourrit-elle ? Oui, elle absorbe de la matière et de l'énergie dans son milieu : caractéristique validée.

Étape 3 — se reproduit-elle ? Oui, elle se reproduit par division : caractéristique validée.

Étape 4 — grandit-elle ? Oui, elle grandit : caractéristique validée.

Conclusion rédigée. « La bactérie possède les quatre caractéristiques du vivant : elle est composée d'une cellule, elle se nourrit, elle se reproduit par division et elle grandit. C'est donc bien un être vivant, plus précisément un organisme unicellulaire. »

Le petit plus qui rapporte des points : ajoute que, malgré son apparence radicalement différente de celle d'un chêne, la bactérie partage avec lui exactement les mêmes quatre caractéristiques fondamentales. C'est précisément ça, l'unité du vivant.

Attention à la taille. $1\,\mu\text{m}$ se lit « un micromètre », et $1\,\mu\text{m} = 0{,}001\,\text{mm}$. Être minuscule n'a jamais empêché personne d'être vivant.

Diversité et unité : deux questions complémentaires

La diversité. La Terre abrite une diversité extraordinaire d'êtres vivants : bactéries microscopiques, champignons, végétaux, animaux. On dénombre plusieurs millions d'espèces. Aucune ne ressemble tout à fait à une autre : taille, forme, milieu de vie, mode de déplacement, tout varie.

L'unité. Et pourtant, si l'on regarde de plus près, tous ces êtres partagent des points communs. C'est ce qu'on appelle l'unité du vivant.

À retenir : l'étude du vivant pose donc deux questions complémentaires.

— En quoi tous les êtres vivants se ressemblent-ils ? → c'est la question de l'unité ; on y répond par les quatre caractéristiques communes et par la cellule.

— En quoi diffèrent-ils ? → c'est la question de la diversité ; on y répond en observant les caractéristiques qui varient d'un être à l'autre, et cela débouche sur la classification.

Ces deux questions ne s'opposent pas : elles se complètent. Un chapitre bien compris, c'est un chapitre où tu sais répondre aux deux.

Les quatre caractéristiques et la cellule, unité de base

Définition. Tout être vivant :

— est composé d'une ou plusieurs cellules ;

— se nourrit, c'est-à-dire absorbe de l'énergie et de la matière ;

— se reproduit, c'est-à-dire donne naissance à des individus de la même espèce ;

— grandit et se développe au cours de sa vie.

Et la réciproque, tout aussi importante : un élément qui ne satisfait aucune de ces caractéristiques — une pierre, une flamme, un cristal — n'est pas un être vivant.

Définition centrale. La cellule est la plus petite unité capable d'assurer les fonctions du vivant. Tous les êtres vivants en sont composés, sans exception : c'est la marque la plus profonde de leur unité. Une bactérie et un être humain sont bâtis avec la même brique de base ; seule la quantité et l'organisation de ces briques changent.

Les deux catégories à distinguer.

— Organisme unicellulaire : formé d'une seule cellule. Cette unique cellule assure à elle seule toutes les fonctions du vivant. Exemples : la bactérie, la paramécie, l'amibe.

— Organisme pluricellulaire : formé de plusieurs cellules, organisées en tissus puis en organes. Exemples : le chêne, la grenouille, l'être humain.

Un chiffre à connaître : l'être humain possède environ 37 000 milliards de cellules. Impossible de les compter une par une — mais on peut retenir l'ordre de grandeur, c'est ce qu'on te demandera.

Méthode pas à pas : classer les êtres vivants

Une fois qu'on a dit que tout est vivant de la même façon, il reste à ranger cette diversité. Voici la méthode officielle, en trois temps.

Étape 1 — Observer et lister les caractéristiques. On note ce que l'être vivant possède réellement : présence de vertèbres, de chlorophylle, de fleurs, nombre de membres, etc. On observe, on ne devine pas.

Étape 2 — Regrouper. On place dans un même groupe les êtres vivants qui partagent les mêmes caractéristiques. Le groupe se définit toujours par une caractéristique commune, jamais par une impression.

Étape 3 — Emboîter. Les groupes sont emboîtés les uns dans les autres : la grenouille est à la fois un animal, un vertébré et un amphibien. Le groupe le plus large contient les groupes plus précis, comme des boîtes rangées les unes dans les autres.

La règle d'or, celle qui fait la différence dans une copie : la classification ne se fonde pas sur la ressemblance globale, mais sur les caractéristiques réellement partagées. Deux êtres peuvent se ressembler beaucoup et appartenir à des groupes différents ; deux êtres peuvent être très différents d'allure et appartenir au même groupe.

Erreurs fréquentes à éviter dès maintenant.

— Le feu ou un cristal semblent « grandir » : ils ne sont pas composés de cellules et ne se reproduisent pas — ce ne sont pas des êtres vivants.

— Confondre unicellulaire et « moins vivant » : une bactérie accomplit toutes les fonctions du vivant en une seule cellule.

— Croire que les virus sont des êtres vivants : ils n'ont pas de cellule propre et ne se reproduisent pas seuls — leur statut est encore discuté par les scientifiques.

— Classer selon la forme : le dauphin ressemble à un poisson, mais c'est un mammifère. On classe selon les caractéristiques partagées, jamais selon l'apparence.

Exemple 1 — La flamme d'une bougie est-elle vivante ?

Énoncé. Léa observe la flamme d'une bougie : elle grandit, elle « consomme » la cire, elle peut allumer d'autres bougies. Léa en conclut que la flamme est vivante. A-t-elle raison ? Justifie ta réponse.

Comment on démarre. On ne répond jamais par « non, c'est évident ». On teste les quatre caractéristiques une par une, dans l'ordre. C'est ça qui rapporte les points.

Ligne 1 — la flamme est-elle composée de cellules ? Non. Une flamme est du gaz en train de brûler ; elle ne contient aucune cellule. Première caractéristique : non validée. Et comme la cellule est l'unité de base du vivant, c'est déjà rédhibitoire.

Ligne 2 — se nourrit-elle ? Attention au piège du vocabulaire. La flamme consomme de la cire et du dioxygène, mais « se nourrir » au sens du vivant, c'est absorber matière et énergie pour une cellule qui les utilise. Ici, il n'y a pas de cellule : ce n'est pas une nutrition, c'est une combustion.

Ligne 3 — se reproduit-elle ? Non. Allumer une autre bougie n'est pas une reproduction : la flamme ne donne pas naissance à des individus de la même espèce, on transmet simplement de la chaleur à une autre mèche.

Ligne 4 — grandit-elle et se développe-t-elle ? Elle change de taille, oui, mais elle ne se développe pas : elle grossit quand il y a plus de combustible, elle diminue quand il y en a moins. Ce n'est pas une croissance d'organisme.

Conclusion rédigée. « Léa a tort. La flamme n'est composée d'aucune cellule, elle ne se nourrit pas au sens biologique, elle ne se reproduit pas et sa variation de taille n'est pas une croissance. Elle ne satisfait aucune des quatre caractéristiques du vivant : ce n'est pas un être vivant. »

Ce qu'il faut retenir du geste : le mot « grandir » employé dans la vie courante n'est pas la caractéristique du vivant. Le même raisonnement s'applique tel quel à un cristal ou à une pierre.

Exemple 2 — La bactérie et le chêne : si différents, si semblables

Énoncé. Compare une bactérie et un chêne. Montre qu'ils illustrent à la fois la diversité et l'unité du vivant.

C'est une question à deux volets. On traite la diversité d'abord (c'est le plus facile), l'unité ensuite (c'est là qu'on gagne les points).

Volet 1 — la diversité, ce qui les oppose.

La bactérie mesure environ $1\,\mu\text{m}$ : elle est invisible à l'œil nu. Le chêne mesure plusieurs mètres.

La bactérie est formée d'une seule cellule, sans noyau délimité par une membrane. Le chêne est formé de plusieurs milliards de cellules organisées en tissus et en organes : le bois est un tissu, la feuille et la racine sont des organes.

La bactérie se reproduit par division. Le chêne se reproduit par les glands.

La bactérie se nourrit dans son milieu ; le chêne se nourrit grâce à la photosynthèse.

La bactérie a une vie très courte ; le chêne grandit pendant plusieurs siècles.

Volet 2 — l'unité, ce qui les rassemble. On reprend les quatre caractéristiques et on vérifie qu'elles valent pour les deux.

Cellules : la bactérie en a une, le chêne en a des milliards — mais dans les deux cas, la brique de base est la même, c'est la cellule.

Nutrition : les deux se nourrissent, par des moyens différents.

Reproduction : les deux se reproduisent, par des moyens différents.

Croissance : les deux grandissent, à des vitesses très différentes.

Conclusion rédigée. « La bactérie et le chêne sont extrêmement différents par la taille, l'organisation et le mode de vie : c'est la diversité du vivant. Mais tous deux sont composés de cellules, se nourrissent, se reproduisent et grandissent : ils possèdent les mêmes quatre caractéristiques fondamentales. Leur unité repose sur la cellule ; leur diversité vient de l'organisation de ces cellules. »

Le commentaire du prof : remarque bien la structure de la phrase finale — « différents par… mais tous deux… ». C'est exactement la formulation attendue quand un énoncé demande de traiter unité et diversité.

Exemple 3 — Classer la grenouille dans des groupes emboîtés

Énoncé. On observe une grenouille. Place-la dans la classification en justifiant chaque groupe.

Étape 1 — j'observe et je liste les caractéristiques. La grenouille possède une colonne vertébrale, quatre membres, elle est un animal. Je note ce que je vois, pas ce que je crois.

Étape 2 — je regroupe, du plus large au plus précis.

C'est un animal : c'est le groupe le plus large que je peux lui attribuer.

Comme elle possède une colonne vertébrale, elle appartient au groupe plus précis des vertébrés. Tous les vertébrés sont des animaux — donc le groupe « vertébrés » est contenu dans le groupe « animaux ».

Et parmi les vertébrés, elle appartient au groupe encore plus précis des amphibiens.

Étape 3 — j'emboîte. La grenouille est donc à la fois un animal, un vertébré et un amphibien. Ce n'est pas contradictoire : les groupes sont emboîtés, comme des boîtes les unes dans les autres. Dire qu'elle est un amphibien ne l'empêche pas d'être un vertébré, au contraire, cela l'implique.

Conclusion rédigée. « La grenouille possède une colonne vertébrale : elle appartient au groupe des vertébrés, lui-même contenu dans le groupe des animaux. Plus précisément, elle appartient au groupe des amphibiens. Elle est donc à la fois animal, vertébré et amphibien : les groupes de la classification sont emboîtés. »

Le commentaire du prof : à chaque groupe, on cite la caractéristique partagée qui justifie l'appartenance. Un groupe sans justification, c'est un demi-point perdu.

Ce que le correcteur attend exactement

1. Une justification, jamais une affirmation. « Le chêne est vivant » ne vaut rien. « Le chêne est vivant car il est composé de cellules, se nourrit par photosynthèse, se reproduit par les glands et grandit » vaut tous les points. La règle : à chaque affirmation, une caractéristique citée.

2. Le vocabulaire exact. On écrit unicellulaire et pluricellulaire, pas « à une cellule » et « à plusieurs cellules ». On écrit cellule, tissu, organe. On écrit caractéristique partagée, pas « ressemblance ».

3. La distinction unité / diversité doit apparaître. Si l'énoncé demande de comparer deux êtres vivants, la copie attendue contient les deux mots : ce qui les distingue relève de la diversité, ce qu'ils ont en commun relève de l'unité.

4. La cellule est l'argument le plus fort. Quand tu dois trancher « vivant ou non vivant », commence toujours par la cellule : c'est la plus petite unité capable d'assurer les fonctions du vivant, et tous les êtres vivants en sont composés. Pas de cellule, pas d'être vivant.

5. Une subtilité qui distingue les bonnes copies. Pour être vivant, un objet doit satisfaire les quatre caractéristiques : il suffit qu'une seule manque pour qu'il ne soit pas vivant. Une pierre, une flamme ou un cristal échouent d'ailleurs sur toute la ligne : ni cellules, ni nutrition, ni reproduction, ni développement. Et l'inverse est vrai aussi : cocher une seule case ne suffit jamais à conclure « vivant ». C'est pour cela qu'on teste les quatre, et pas une seule.

6. Sur la classification. Le correcteur guette une phrase précise : on ne classe pas selon la ressemblance globale, mais selon les caractéristiques réellement partagées. Si tu la places au bon endroit, tu sécurises la question.

Problème type 1, entièrement résolu — Le dauphin, le requin et le lézard

Énoncé. Un élève affirme : « Le dauphin et le requin se ressemblent beaucoup et vivent tous les deux dans la mer, donc ils sont dans le même groupe. Le lézard, lui, n'a rien à voir. » Discute cette affirmation.

Étape 1 — j'identifie le raisonnement de l'élève. Il classe sur la ressemblance globale et sur le milieu de vie. Or ce ne sont pas des critères de classification. C'est exactement l'erreur que le chapitre veut corriger.

Étape 2 — j'énonce la règle. La classification ne se fonde pas sur la ressemblance globale, mais sur les caractéristiques réellement partagées. Le milieu de vie n'est pas une caractéristique de l'organisme lui-même : des êtres très différents peuvent vivre au même endroit.

Étape 3 — j'applique la règle au cas. Le dauphin ressemble à un poisson par sa forme, mais c'est un mammifère. Sa forme est adaptée à la nage, elle ne dit rien de son groupe. Le requin et le dauphin possèdent tous les deux une colonne vertébrale : ils partagent donc bien le groupe des vertébrés. Mais à l'intérieur de ce groupe, ils n'appartiennent pas au même sous-groupe.

Étape 4 — je traite le lézard. Le lézard aussi possède une colonne vertébrale : lui aussi est un vertébré. Le fait qu'il vive sur la terre ferme ne le sort d'aucun groupe. « N'avoir rien à voir » n'est pas une notion scientifique.

Conclusion rédigée. « L'élève se trompe : il classe selon l'apparence et le milieu de vie. Le dauphin ressemble à un poisson mais c'est un mammifère. En réalité, le dauphin, le requin et le lézard partagent tous les trois une colonne vertébrale : ils appartiennent tous au groupe des vertébrés. À l'intérieur de ce groupe, on les sépare ensuite selon d'autres caractéristiques partagées — jamais selon la ressemblance globale. »

Barème mental : un point pour avoir nommé l'erreur (classement sur l'apparence), un point pour la règle, un point pour l'exemple du dauphin mammifère, un point pour le groupe emboîté commun.

Problème type 2, entièrement résolu — Le cristal de sel et le virus

Énoncé. Deux affirmations à discuter. (a) « Un cristal de sel plongé dans l'eau salée grossit, donc il grandit, donc il est vivant. » (b) « Le virus de la grippe se multiplie, donc c'est un être vivant. »

Partie (a) — le cristal.

Caractéristique 1, les cellules : un cristal de sel n'est composé d'aucune cellule. Non validée.

Caractéristique 2, la nutrition : il n'absorbe pas de matière et d'énergie pour vivre ; du sel se dépose à sa surface. Non validée.

Caractéristique 3, la reproduction : un cristal ne donne pas naissance à des individus de la même espèce. Non validée.

Caractéristique 4, la croissance : il grossit, effectivement, mais par dépôt de matière à l'extérieur, pas par un développement d'organisme. Ce n'est pas la croissance d'un être vivant.

Réponse (a) rédigée. « Le cristal ne satisfait aucune des quatre caractéristiques du vivant : il n'est pas composé de cellules, ne se nourrit pas, ne se reproduit pas et son augmentation de taille n'est pas une croissance d'organisme. Ce n'est pas un être vivant. »

Partie (b) — le virus. Attention, c'est la question qui piège tout le monde.

Étape 1 : je teste la cellule. Le virus n'a pas de cellule propre. La caractéristique la plus fondamentale du vivant n'est donc pas satisfaite.

Étape 2 : je teste la reproduction. Le virus ne se reproduit pas seul : il a besoin d'un autre organisme.

Étape 3 : je rends compte de l'état réel de la science. Ce n'est pas à toi de trancher définitivement : le statut du virus est encore discuté par les scientifiques. Le dire n'est pas se défiler, c'est la réponse exacte.

Réponse (b) rédigée. « Le virus n'a pas de cellule propre et ne se reproduit pas seul : il ne présente pas les caractéristiques du vivant telles qu'on les a définies. Son statut est d'ailleurs encore discuté par les scientifiques. On ne peut donc pas simplement dire qu'il est un être vivant. »

Les quatre pièges classiques, en résumé.

— Le feu ou le cristal semblent « grandir » : ils ne sont pas composés de cellules et ne se reproduisent pas — ce ne sont pas des êtres vivants.

— Croire qu'unicellulaire signifie « moins vivant » : une bactérie accomplit toutes les fonctions du vivant en une seule cellule. Il n'y a pas de degrés dans le fait d'être vivant.

— Croire que les virus sont des êtres vivants : pas de cellule propre, pas de reproduction autonome, statut discuté.

— Classer selon la forme : le dauphin ressemble à un poisson, mais c'est un mammifère.

De la cellule à l'organisme : les niveaux d'organisation

Le cours dit qu'un organisme pluricellulaire est formé de plusieurs cellules organisées en tissus et en organes. Cette petite phrase cache une échelle complète, que tu vas parcourir dans les années suivantes.

La cellule est la plus petite unité capable d'assurer les fonctions du vivant. C'est le point de départ.

Le tissu est un ensemble de cellules semblables regroupées : chez le chêne, le bois est un tissu.

L'organe est formé de plusieurs tissus assemblés qui remplissent ensemble une fonction : chez le chêne, la feuille et la racine sont des organes.

L'organisme est l'être vivant complet, avec tous ses organes.

Une idée qui donne le vertige, et qui est juste de l'arithmétique. L'être humain compte environ $37\ 000$ milliards de cellules. Écrit autrement, cela fait $37\,000 \times 1\,000\,000\,000 = 3{,}7 \times 10^{13}$ cellules. Chacune est vivante, chacune fait à son échelle ce que fait une bactérie entière : elle se nourrit, elle grandit, elle se divise. Tu es, littéralement, une colonie extrêmement bien organisée. L'écriture $3{,}7 \times 10^{13}$ s'appelle la notation scientifique : tu l'apprendras au cycle 4, elle sert justement à manipuler ces nombres monstrueux sans écrire trente zéros.

Pourquoi les groupes sont-ils emboîtés ?

En 6e, on te demande de constater que les groupes sont emboîtés : la grenouille est animal, vertébré et amphibien à la fois. Mais on peut aller plus loin et demander pourquoi le monde vivant se range comme ça.

L'esquisse de justification. Reprends la méthode : on regroupe les êtres qui partagent une même caractéristique. Or ces caractéristiques ne se distribuent pas au hasard. Tous les êtres qui possèdent quatre membres possèdent aussi une colonne vertébrale — mais l'inverse est faux : beaucoup de vertébrés n'ont pas quatre membres. La caractéristique « quatre membres » ne se rencontre donc que à l'intérieur de l'ensemble des vertébrés.

C'est exactement ce qui produit l'emboîtement : une caractéristique plus rare définit un groupe plus petit, situé à l'intérieur du groupe défini par une caractéristique plus répandue. Les boîtes ne se croisent pas, elles se contiennent. Si tu classais selon l'apparence, tu obtiendrais des groupes qui se chevauchent n'importe comment — et c'est bien pour ça que la règle interdit la ressemblance globale.

La question suivante, celle du cycle 4. Reste à expliquer pourquoi les caractéristiques se distribuent ainsi. La réponse que tu construiras dans les années suivantes tient en deux mots : parenté et évolution. Les êtres vivants d'un même groupe partagent une caractéristique parce qu'ils la tiennent d'une histoire commune. Le partage de la cellule par absolument tous les êtres vivants — l'unité du vivant du chapitre — devient alors le plus vaste des indices : la boîte la plus extérieure de toutes.

Ce qui t'attend l'an prochain

Le microscope. En 6e, on te dit que la cellule existe ; ensuite, tu la verras. Une bactérie mesure environ $1\,\mu\text{m}$, soit $0{,}001\,\text{mm}$ : c'est très en dessous de ce que l'œil distingue, d'où l'instrument. Tu apprendras à préparer une lame, à régler le grossissement, et à dessiner ce que tu observes — pas ce que tu t'attends à voir.

L'intérieur de la cellule. Tu passeras de « la cellule est l'unité de base » à « voici ce qu'il y a dedans » : une membrane qui la délimite, un contenu, et — chez la plupart des êtres vivants, mais pas chez la bactérie, tu l'as noté dans ce cours — un noyau. Cette différence de la bactérie, que le cours mentionne en une ligne, deviendra une distinction majeure de la biologie.

Les fonctions détaillées. Les quatre caractéristiques vont se déplier chacune en un chapitre entier : la nutrition (comment la matière entre et circule), la respiration, la reproduction (sexuée ou non), le développement d'un organisme. Le cours de 6e est le sommaire de tout le collège.

L'information héréditaire. Tu découvriras que l'unité du vivant ne s'arrête pas à la cellule : à l'intérieur de chaque cellule se trouve une même molécule support de l'information héréditaire, l'ADN. Autrement dit, la question « en quoi tous les êtres vivants se ressemblent-ils ? » aura une réponse encore plus profonde que celle de cette année.

La biodiversité. Enfin, les « plusieurs millions d'espèces » du début du cours deviendront un objet d'étude à part entière : combien y en a-t-il vraiment, comment varient-elles selon les milieux, et que se passe-t-il quand elles disparaissent. La diversité du vivant n'est pas seulement un constat, c'est une chose qui se mesure et qui se protège.