L’Encyclopédie du Projet Embryonnaire

En 1828, alors qu’il travaillait à l’Université de Königsberg à Königsberg, en Allemagne, Karl Ernst von Baer a proposé quatre lois du développement animal, qui sont devenues les lois de l’embryologie de von Baer. Avec ces lois, von Baer décrit le développement (ontogénie) des embryons animaux tout en critiquant les théories populaires du développement animal à l’époque. Les lois de l’embryologie de Von Baer ont fourni un cadre de recherche sur les relations et les modèles entre le développement de différentes classes d’organismes, et les modèles entre l’ontogenèse et la diversification des espèces sur Terre (phylogénie).

Les lois de Von Baer, publiées en 1828, répondaient à la théorie de la récapitulation de Johann Friedrich Meckel. Meckel a travaillé à l’Université de Halle à Halle, en Allemagne. En 1808, Meckel publie sa théorie de la récapitulation dans Beyträge zur vergleichenden Anatomie. Dans son texte, Meckel a affirmé que tout au long de l’ontogenèse, les embryons passent par des étapes successives qui représentent les formes adultes d’organismes moins complexes. Il a dit que les organismes plus complexes passaient par des étapes de développement qui rejouaient chronologiquement le scala naturae, un système hiérarchique de classification qui place les organismes les moins complexes en bas de la classification et les organismes les plus complexes en haut. Plus tard, la théorie de Meckel a été appelée la loi de Meckel-Serres, car Antoine Étienne Reynaud Augustin Serres, médecin en France, a publié indépendamment une théorie similaire en 1821. Von Baer visait à discréditer la théorie de Meckel et Serres parce qu’il soutenait que cette théorie du développement était trop linéaire. Von Baer pensait qu’au lieu de passer par les étapes linéaires de la scala naturae, les embryons animaux partaient d’une ou de quelques formes de base partagées, puis se développaient selon un schéma de ramification en organismes d’apparence de plus en plus différente.

Von Baer décrit ses lois de l’embryologie dans les deux éditions de son livre Über Entwickelungsgeschichte der Thiere, publié en 1828 et 1837. Dans ce travail, von Baer a passé en revue les informations existantes sur le développement des vertébrés. Il a utilisé les informations contenues dans cette revue pour extrapoler ses lois. Ces lois, traduites par Thomas Henry Huxley dans les Mémoires scientifiques sont textuellement les suivantes:

1. les caractères plus généraux d’un grand groupe apparaissent plus tôt dans l’embryon que les caractères plus spéciaux.
2. À partir des formes les plus générales, les moins générales sont développées, et ainsi de suite, jusqu’à ce que finalement la plus spéciale apparaisse.
3. Chaque embryon d’une forme animale donnée, au lieu de passer par les autres formes, s’en sépare plutôt.
4. Fondamentalement, par conséquent, l’embryon d’une forme supérieure ne ressemble jamais à aucune autre forme, mais seulement à son embryon.

Les deux premières lois de Von Baer expliquaient comment les embryons animaux se développent et s’ils progressent ou non à partir de structures préformées. Au cours des XVIIe et XVIIIe siècles, il y avait eu un débat entre deux groupes de chercheurs en embryologie. Un groupe, les épigénisistes, a fait valoir que les organismes commencent à partir de matériaux non formés et progressent lentement pour devenir des organismes plus complexes. L’autre groupe, les préformationnistes, a soutenu qu’un organisme entièrement formé existe depuis le début de l’ontogenèse, puis se développe simplement à mesure que l’ontogenèse se déroule. La première loi de Von Baer stipule que les caractères généraux d’un groupe animal apparaissent plus tôt dans l’embryon que les caractères spécialisés, ce qui contredit les théories préformationnistes.

La deuxième loi de Von Baer stipule que les embryons se développent à partir d’une structure uniforme et non complexe en un organisme de plus en plus compliqué et diversifié. Par exemple, une caractéristique déterminante et générale des vertébrés est la colonne vertébrale. Cette caractéristique apparaît tôt dans le développement embryonnaire des vertébrés. Cependant, d’autres caractéristiques plus spécifiques aux groupes de vertébrés, telles que la fourrure des mammifères ou les écailles des reptiles, se forment à un stade de développement ultérieur. Von Baer a soutenu que cette preuve soutenait le développement épigénétique plutôt que le développement à partir de structures préformées. Il a conclu des deux premières lois que le développement se produit par épigénésie, lorsque la forme complexe d’un animal naît progressivement d’un matériau non formé au cours du développement.

Von Baer a utilisé les troisième et quatrième lois pour contrer les théories de récapitulation de Meckel et de Serres, qui sont devenues de plus en plus populaires en Europe tout au long des XVIIIe et XIXe siècles. Comme mentionné, ces théories postulent qu’à mesure que l’ontogenèse d’un embryon animal progresse, les différents stades de développement de l’embryon représentent les formes adultes des animaux inférieurs. Par exemple, selon la théorie de la récapitulation, les premiers embryons humains ont des structures similaires aux fentes branchiales, et ce stade précoce représente donc la forme des poissons adultes, qui ont également des fentes branchiales.

La troisième loi de Von Baer stipule que les animaux de différentes espèces commencent par se ressembler et deviennent plus différents les uns des autres à mesure que l’ontogenèse se poursuit. À titre d’exemple, von Baer discute des embryons d’humains, de poissons et de poussins, qui se ressemblent tous dans les premiers stades de leur développement. Cependant, à mesure qu’ils grandissent, ils sont de plus en plus différents les uns des autres. L’embryon d’une espèce ne ressemble jamais à l’adulte d’une autre espèce. Au lieu de récapituler les formes adultes d’autres animaux, la troisième loi de von Baer a théorisé que les embryons animaux divergent d’une ou de quelques formes embryonnaires partagées. La quatrième loi stipule que les stades de développement chez les animaux plus complexes ne représentent jamais les stades adultes des animaux moins complexes; ils ne ressemblent qu’aux embryons d’animaux moins complexes.

En 1866, les lois de von Baer rivalisaient avec la théorie d’un professeur de l’Université d’Iéna à Iéna, en Allemagne. Ernst Haeckel a proposé une théorie de la récapitulation appelée loi biogénétique, qui stipule que l’ontogenèse résume la phylogénie. Contrairement à l’interprétation de la récapitulation de Meckel Serres, la forme de récapitulation de Haeckel a proposé que les embryons passent par les étapes chronologiques de l’ascendance évolutive de leur espèce plutôt que par le scala naturae. Haeckel a déclaré que les étapes de l’ontogenèse des organismes rejouent l’ascendance évolutive de cet organisme. Il a popularisé cette théorie lorsqu’il a synthétisé les théories de l’ontogenèse avec la théorie de l’évolution des espèces par sélection naturelle de Charles Darwin en 1859; plus de trente ans après que von Baer eut proposé ses lois de l’embryologie. Étant donné que la théorie de Haeckel était de développement linéaire, similaire à celle de Meckel, von Baer n’était pas plus convaincu par la théorie de Haeckel que par celle de Meckel. De plus, von Baer n’acceptait pas que toutes les espèces partagent un ancêtre commun. Malgré les objections de von Baer à la loi biogénétique de Haeckel et à sa récapitulation en général, la loi biogénétique a persisté en biologie jusqu’au tournant du XXe siècle, lorsque de nouvelles preuves expérimentales et comparatives l’ont rendue intenable.

Bien que von Baer était sceptique quant à l’ascendance commune et à la sélection naturelle, la représentation de Charles Darwin du développement dans l’origine des espèces était la même que celle de von Baer: ramification et épigénétique. Darwin a également fourni les mêmes critiques de récapitulation que von Baer; Darwin a déclaré que les formes adultes d’un animal ne se manifestent pas dans le développement d’un autre animal et que seuls les embryons se ressemblent. Darwin a également écrit que l’embryologie fournissait la classe de faits la plus solide à l’appui de sa théorie de l’évolution.

Des historiens du XXe siècle tels que Jane Oppenheimer et Stephen Jay Gould ont déclaré plus tard que les lois de Von Baer rendaient possible la biologie du développement du XXe siècle. Ils notent que von Baer a décrit les processus de développement comme épigénétiques et progressant de manière ramifiée par rapport à différents organismes, comme l’ont fait les biologistes du développement du XXe siècle.