A.- Nino F. est né le 30 novembre 1968 à l'Hôpital de Nyon. Il est le fils illégitime de Fiorella F., une Italienne, âgée de 19 ans au moment de la naissance, célibataire.

B.- Le 7 janvier 1970, Fiorella et Nino F. ont ouvert action en paternité contre Luigi C. En cours d'instance, une expertise des sangs et sérostatistique a été confiée au Centre de transfusion de la Croix-Rouge à Lausanne, puis le Dr Baumann, de l'Institut d'anatomie de Genève, a procédé à une expertise anthropobiométrique. La première a permis d'établir que Luigi C. ne pouvait être exclu comme père de l'enfant; bien plus, que sa paternité était possible sur la base des lois héréditaires et que le calcul de la plausibilité de celle-ci selon la méthode d'Essen-Möller donnait une valeur de 98%.

Le second expert est arrivé à la conclusion que, d'un point de vue anthropobiométrique, la probabilité de paternité de Luigi C. confinait à la certitude, soit avec un taux de 99,9998%.

La preuve de la cohabitation durant la période critique, soit du 4 février au 3 juin 1968, n'a pas été administrée.

C.- Les premiers juges ont estimé qu'un degré de vraisemblance de paternité de 98% calculé selon une méthode sérostatistique ne suffisait pas pour établir la paternité. Ils ont néanmoins admis l'action sur la base des résultats de l'expertise anthropobiométrique.

La cour cantonale a rejeté le 24 mai 1973 le recours formé par Luigi C. contre ce jugement, admettant que l'expertise anthropobiométrique n'était pas probante, mais qu'un degré de vraisemblance de 98%, calculé selon la méthode sérostatistique d'Essen-Möller, permettait d'admettre l'action, sans qu'il soit nécessaire d'ordonner d'office une expertise anthropo-hérédobiologique.

D.- Luigi C. recourt en réforme contre ce prononcé. Il conclut au rejet de l'action en paternité dont il fait l'objet.

Nino et Fiorella F., qui plaident au bénéfice de l'assistance judiciaire gratuite, concluent au rejet du recours.

1. Le défendeur à l'action en paternité est présumé être le père de l'enfant lorsqu'il est établi qu'il a cohabité avec la mère durant la période critique (art. 314 al. 1 CC). Il a néanmoins la possibilité de renverser la présomption, en prouvant que sa paternité peut être exclue avec certitude ou avec une probabilité confinant à la certitude (RO 94 II 79/80 et arrêts cités).

Lorsqu'il n'est pas établi que le défendeur a cohabité avec la mère de l'enfant durant la période critique, ou lorsque la présomption de l'art. 314 al. 1 CC tombe en raison du comportement de la mère (art. 314 al. 2 et 315 CC), c'est à la partie instante à l'action en paternité de tenter d'établir que c'est bien le défendeur qui est le père de l'enfant (RO 98 II 263/264 et les arrêts cités). Cette preuve positive n'est, elle aussi, rapportée que si la paternité du défendeur à l'action peut être établie avec certitude ou avec une probabilité confinant à la certitude (RO 98 II 264 consid. 2). L'application du critère de la probabilité confinant à la certitude est une question de droit, soit de respect des exigences fédérales en matière de preuve; elle peut être revue par le Tribunal fédéral (RO 94 II 82).

Dans le cas particulier, il n'est pas établi que les parties aient cohabité durant la période critique. En l'absence de présomption de paternité, le bien-fondé de l'action dépend uniquement du point de savoir si l'intimée a rapporté à satisfaction de droit la preuve positive de la paternité du recourant.

2. a) Lorsqu'il appartient au défendeur à l'action en paternité d'établir qu'il ne peut être le père de l'enfant - hypothèse qui n'est pas en discussion dans le cas particulier -, il a la faculté de recourir à une expertise sérologique (ou expertise des sangs). Lors de l'administration d'une telle expertise, qui ne permet d'établir que la preuve négative de la paternité, la jurisprudence fédérale a considéré que l'on pouvait admettre avec une vraisemblance confinant à la certitude que le défendeur à l'action n'était pas le père de l'enfant si sa paternité pouvait être exclue avec 99,8% de chances (RO 94 II 85); un tel pourcentage implique en effet une marge d'incertitude de 1/500 au maximum, ou 0,2%.

b) Si les résultats de l'expertise sérologique ne sont pas concluants, ou s'il s'agit de faire la preuve positive de la paternité, les parties peuvent recourir à une expertise sérostatistique. Dans un cas comme dans l'autre, la preuve n'est rapportée que si l'on peut dire avec certitude ou avec une vraisemblance confinant à la certitude que le défendeur à l'action est - ou n'est pas - le père de l'enfant.

L'utilisation statistique des résultats de l'analyse des groupes sanguins et des facteurs sériques se fonde sur la répartition des différents caractères du sang dans la population par rapport à ceux que présentent les personnes à examiner. Sur la base de ces données, il est possible de calculer la probabilité de la paternité ou d'absence de paternité (RO 96 II 316 consid. 4). Actuellement, l'utilisation statistique de ces données se fait surtout selon la méthode d'Essen-Möller. Cette méthode prend en considération, outre la relation entre l'enfant et sa mère, celle qui existe entre la mère, son enfant et le père présumé, partant de l'a priori qu'en moyenne, en recherchant le père de l'enfant, on sera amené à examiner un nombre égal de fois un vrai et un faux père. En d'autres termes, cette méthode part d'une probabilité a priori de 50% en faveur de la paternité et de 50% contre celle-ci.

Se fondant sur une expertise du professeur Ritter, de Tübingen, le Tribunal fédéral a admis qu'un taux de vraisemblance de plus de 97%, selon cette méthode, permettait d'établir ou d'exclure la paternité avec une vraisemblance suffisante (RO 97 II 199; 98 II 262). Selon l'expert alors consulté, ce taux représente un degré de vraisemblance de 99,8% au moins, réduisant la marge d'incertitude à 0,2% au plus.

La méthode d'Essen-Möller a été l'objet de critiques dans la littérature la plus récente. Cela a conduit le Tribunal fédéral à ordonner, au cours de la présente instance, une nouvelle expertise, confiée aux professeurs E. Batschelet, de la Section de biomathématique de l'Institut de mathématiques de l'Université de Zurich, R. Bütler et A. Hässig, tous deux du Laboratoire central du Service de transfusion CRS, à Berne. Sans récuser la méthode Essen-Möller en soi, cette expertise établit que l'on ne peut admettre comme un principe général que le taux de vraisemblance de 97% selon cette méthode comporte une marge d'erreur n'excédant pas 0,2%. De l'avis des experts, en l'état des connaissances, seul un taux de 99,8% selon la méthode Essen-Möller correspond de façon certaine à une marge d'erreur maximale de 0,2% tolérée par une jurisprudence dont il n'y a pas lieu d'atténuer les exigences. Estimant devoir être prudente dans l'exploitation des données statistiques, la Cour se range aux conclusions fortement motivées des experts consultés. La paternité (ou l'absence de paternité) ne pourra donc être considérée comme établie avec une vraisemblance confinant à la certitude que si les résultats obtenus par l'expertise sérostatistique selon la méthode Essen-Möller atteignent un taux de vraisemblance de 99,8% au moins. Si ce chiffre n'est pas atteint, les parties ont alors la possibilité de recourir à une expertise anthropo-hérédobiologique.

En l'espèce, la vraisemblance de paternité, d'après la méthode d'Essen-Möller, atteint 98% selon les constatations de la cour cantonale. Les intimés n'ont dès lors pas établi à satisfaction de droit la preuve positive de la paternité du recourant. Le jugement cantonal, qui admet, sur la base de la jurisprudence antérieure, que cette preuve a été rapportée, doit être annulé et la cause renvoyée à l'autorité inférieure pour qu'elle rende une nouvelle décision, après avoir le cas échéant complété le dossier en ordonnant une expertise anthropo-hérédobiologique.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral:

Admet le recours, annule l'arrêt attaqué et renvoie la cause à l'autorité cantonale pour nouvelle décision dans le sens des considérants.