épigénétique

De la biologie quantique dans la photosynthèse ? La biologie actuelle en est-elle au stade où était la physique classique avant la découverte de la physique quantique ? Certains le soupçonnent depuis quelques années, et une publication récente dans Nature Communications vient d'apporter de l'eau à leur moulin. Il y aurait bien des processus quantiques derrière l'efficacité de la photosynthèse.

(On note Ψ la fameuse fonction d'onde décrivant les amplitudes de probabilité en mécanique quantique depuis les travaux de Schrödinger sur sa célèbre équation. On a de nouvelles raisons de penser que la vie exploite les lois de la mécanique quantique pour rendre certains processus plus efficaces, en particulier la photosynthèse. © Engel Group, University of Chicago - En commentaire de la photo d'une feuille au soleil)

C'est un fait bien établi que l'existence des atomes, des molécules et des liaisons chimiques ne sont pas compréhensibles en dehors des lois de la mécanique quantique. En ce sens, la physique et la chimie d'un bloc de métal ou d'une cellule sont quantiques. Mais on sait bien que le comportement de ces objets ne manifeste pas directement la nature quantique de la matière, ils font partie du monde de la physique classique. Cependant, certains phénomènes comme la supraconductivité ou la superfluidité débordent du domaine quantique d'ordinaire réservé à la microphysique pour entrer dans le monde à notre échelle. Lorsque la nécessité de la physique quantique s'est révélée aux physiciens explorant la matière et la lumière, ce fut essentiellement avec deux phénomènes qui semblaient au départ être de simples anomalies bien localisées dans l'univers de la physique classique : le rayonnement du corps noir et l'effet photoélectrique. Nous savons aujourd'hui qu'ils étaient la pointe émergée du monde quantique et que, fondamentalement, le réel est fort différent de la vision du monde bâtie par les fondateurs de la science classique comme Galilée, Descartes et Newton.

La biologie quantique pour expliquer la photosynthèse
De nos jours, les biologistes qui réfléchissent sur le fonctionnement des cellules, de l'ADN ou des neurones considèrent que ces objets sont majoritairement décrits par les lois de la physique classique. Il n'est pas nécessaire d'utiliser l'équation de Schrödinger ou les amplitudes de probabilités qu'elle gouverne pour comprendre l'origine de la vie, les mutations, l'évolution ou l'apparition de la conscience dans un cerveau. Pourtant, ces dernières années, quelques résultats expérimentaux en biologie, notamment sur la photosynthèse, semblaient défier les lois de la physique classique.

Il était et il est encore bien trop tôt pour savoir si la photosynthèse finira par être, pour une éventuelle biologie quantique, ce que le rayonnement du corps noir a été pour la physique quantique. Toutefois, Alexandra Olaya-Castro et Edward O'Reilly, des chercheurs du célèbre University College de Londres, viennent de publier dans Nature Communications un article, également disponible en accès libre sur arxiv, dans lequel ils affirment que des macromolécules biologiques utilisent bel et bien des processus quantiques pour effectuer de la photosynthèse. Jusqu'à présent, le doute planait sur l'inadéquation des processus classiques pour décrire le comportement de chromophores attachés à des protéines qu'utilisent les cellules végétales pour capter et transporter l'énergie lumineuse.

Selon les deux physiciens, certains des états de vibrations moléculaires des chromophores facilitent le transfert d'énergie lors du processus de photosynthèse et contribuent à son efficacité. Ainsi, lorsque deux chromophores vibrent, il arrive que certaines énergies associées à ces vibrations collectives des deux molécules soient telles qu'elles correspondent à des transitions entre deux niveaux d'énergie électronique des molécules. Un phénomène de résonance se produit et un transfert d'énergie en découle entre les deux chromophores.

Distributions de probabilités quantiques négatives
Or, si le processus était purement classique, les mouvements et les positions des atomes dans les chromophores seraient toujours décrits par des distributions de probabilités positives. Alexandra Olaya-Castro et Edward O'Reilly ont découvert qu'il fallait employer des distributions négatives. C'est une signature indiscutable de l'occurrence de processus quantiques. Mieux, il s'agit dans le cas présent de la manifestation d'une superposition d'états quantiques à température ambiante assistant un transfert cohérent d'énergie. On retrouve ces vibrations collectives de macromolécules dans d'autres processus biologiques comme le transfert d'électrons dans les centres de réaction des systèmes photosynthétiques, le changement de structure d'un chromophore lors de l'absorption de photons (comme dans les phénomènes associés à la vision). Selon les chercheurs, il est donc plausible que des phénomènes quantiques assistant des processus biologiques que l'on croyait classiques soient assez répandus. Si tel est le cas, on peut s'attendre à découvrir d'autres manifestations hautement non triviales de la mécanique quantique en biologie. Cela n'aurait certainement pas surpris Werner Heisenberg, et encore moins Niels Bohr qui, il y a déjà plus de 60 ans, prédisaient que l'on pourrait bien rencontrer des limites de la physique classique avec les systèmes vivants.

Auteur: Internet

Info: https://www.futura-sciences.com/. Laurent Sacco. 20- 01-2014

[ biophysique ]

machine-homme

- (Q) Comment définir et expliquer les mot "vie" ?

- (R) La vie est un phénomène complexe et multiforme qui englobe les caractéristiques, les processus et les activités associés aux organismes vivants. Bien qu'il n'existe pas de définition universellement acceptée de la vie, celle-ci peut être comprise de manière générale comme l'état d'être vivant, présentant certaines propriétés et certains comportements fondamentaux.

Les principales caractéristiques de la vie sont les suivantes

L'organisation : Les organismes vivants sont hautement organisés, constitués de cellules ou de structures cellulaires qui remplissent des fonctions spécifiques. Ils ont une structure hiérarchique, des cellules aux tissus, aux organes et aux systèmes d'organes.

Métabolisme : La vie implique la capacité d'acquérir et d'utiliser de l'énergie par le biais de divers processus métaboliques, tels que la respiration, la photosynthèse ou d'autres réactions biochimiques. Les organismes utilisent l'énergie pour maintenir leur environnement interne, croître, se reproduire et répondre aux stimuli.

Croissance et développement : Les organismes vivants ont la capacité de croître et de se développer, augmentant leur taille et leur complexité au fil du temps. Ils subissent des processus tels que la division cellulaire, la différenciation et la maturation.

Reproduction : La vie implique la capacité de se reproduire et de transmettre l'information génétique d'une génération à l'autre. La reproduction peut se faire par voie sexuée ou asexuée et assure la pérennité d'une espèce.

Réponse aux stimuli : les organismes vivants peuvent percevoir les changements dans leur environnement et y répondre, en adoptant des comportements qui leur permettent de survivre, de trouver des ressources, d'éviter les menaces et de s'adapter à des conditions changeantes.

Homéostasie : La vie implique le maintien d'une stabilité et d'un équilibre internes par le biais de divers mécanismes de régulation. Les organismes peuvent réguler leurs conditions internes, telles que la température, le pH et les niveaux de nutriments, afin de garantir un fonctionnement optimal.

Bien que ces caractéristiques fournissent un cadre général, il est important de reconnaître que la vie présente une diversité et une complexité considérables au sein des différentes espèces et écosystèmes. La vie peut exister sous différentes formes, des micro-organismes aux plantes, en passant par les animaux et les êtres humains, chacun ayant ses propres adaptations et caractéristiques.

L'étude de la vie est un vaste domaine appelé biologie, qui explore les mécanismes, les processus et la diversité des organismes vivants. Les scientifiques continuent d'étudier et d'approfondir leur compréhension de la nature fondamentale de la vie et de ses origines, cherchant à démêler les complexités de ce phénomène remarquable.

- (Q) D'accord, merci. Donc pour préciser un peu la question, où est la frontière entre minéral et  végétal. ou entre organique et inorganique ?

- (R) La frontière entre les domaines minéral (inorganique) et végétal (organique), ou entre la matière organique et inorganique, n'est pas toujours évidente, car il peut y avoir des chevauchements et des ambiguïtés. La distinction réside principalement dans la composition, la structure et les propriétés caractéristiques des substances concernées.

Dans le contexte de la géologie et de la chimie, les minéraux sont des substances inorganiques naturelles dont la composition chimique et la structure cristalline sont définies. Le quartz, le feldspath et la calcite sont des exemples de minéraux. Les minéraux sont généralement formés par des processus géologiques et n'ont pas les structures moléculaires complexes que l'on trouve dans les organismes vivants.

D'autre part, le terme "végétal" fait généralement référence à la matière organique associée aux plantes ou à la vie végétale. Les plantes sont des organismes vivants qui possèdent des structures cellulaires complexes et réalisent divers processus physiologiques. Elles sont classées dans le règne des Plantae et présentent des caractéristiques telles que la photosynthèse, la croissance, la reproduction et les réponses aux stimuli.

La matière organique désigne généralement les substances qui contiennent du carbone et qui proviennent d'organismes vivants ou de leurs restes. Les composés organiques, tels que les glucides, les protéines, les lipides et les acides nucléiques, sont les éléments constitutifs de la vie et sont présents dans les organismes vivants.

La frontière entre le minéral et le végétal ou entre la matière organique et la matière inorganique peut s'estomper dans certains cas. Par exemple, certains composés organiques, comme certains carbonates, peuvent se trouver à la fois dans les organismes vivants et dans les minéraux. En outre, les minéraux peuvent interagir avec la matière organique, par exemple lors de la formation de fossiles ou de l'absorption de minéraux par les plantes.

Il est important de noter que la classification et la compréhension de ces frontières sont principalement basées sur des catégorisations scientifiques et peuvent varier en fonction du contexte et de la perspective. Différents domaines scientifiques, tels que la géologie, la chimie et la biologie, peuvent aborder ces frontières différemment en fonction de leurs cadres respectifs et de leurs intérêts de recherche.

Auteur: chatGPT4

Info: 18 mai 2023. Ici l'I.A. qui donne les réponses peut être considérée comme un promptuaire, un résumé

[ question-réponse ] [ compendium ]

origine de la vie

Pouvons-nous créer les molécules de la vie ? 

Des chercheurs de l’Université de Floride exploitent toute la puissance du supercalculateur HiPerGator pour montrer que des molécules peuvent se former naturellement dans le bon environnement.

Les manuels de biologie de base vous diront que toute vie sur Terre est constituée de quatre types de molécules : les protéines, les glucides, les lipides et les acides nucléiques. Et chaque groupe est vital pour tout organisme vivant.  

Mais quoi si les humains pouvaient réellement montrer que ces " molécules de la vie ", telles que les acides aminés et les bases de l’ADN, peuvent se former naturellement dans le bon environnement ?  Des chercheurs de l’Université de Floride utilisent HiPerGator – le superordinateur le plus rapide de l’enseignement supérieur américain – pour tester cette expérience.

HiPerGator – avec ses modèles d’IA et sa vaste capacité d’unités de traitement graphique, ou GPU (processeurs spécialisés conçus pour accélérer les rendus graphiques) – transforme le jeu de la recherche moléculaire. Jusqu'à il y a dix ans, mener des recherches sur l'évolution et les interactions de vastes collections d'atomes et de molécules ne pouvait se faire qu'à l'aide de simples expériences de simulation informatique ; la puissance de calcul nécessaire pour gérer les ensembles de données n’était tout simplement pas disponible.

C'est maintenant le cas, grâce à HiPerGator. À l'aide de ce supercalculateur, UF Ph.D. L'étudiant Jinze Xue (du Roitberg Computational Chemistry Group) a pu mener une expérience à grande échelle sur la chimie de la Terre pendant les vacances d'hiver 2023. Xue a utilisé plus de 1 000 GPU A100 sur HiPerGator et a réalisé une expérience de dynamique moléculaire sur 22 millions d'atomes qui a identifié 12 acides aminés, trois bases nucléiques, un acide gras et deux dipeptides. La découverte de molécules plus grosses,  qui n’aurait pas été possible dans des systèmes informatiques plus petits, a constitué une réussite importante.

" Nos précédents succès nous ont permis d'utiliser l'apprentissage automatique et l'IA pour calculer les énergies et les forces sur les systèmes moléculaires, avec des résultats identiques à ceux de la chimie quantique de haut niveau mais environ 1 million de fois plus rapides ", a déclaré Adrian Roitberg, Ph.D. , professeur au département de chimie de l'UF qui utilise l'apprentissage automatique pour étudier les réactions chimiques depuis six ans. " Ces questions ont déjà été posées mais, en raison de limitations informatiques, les calculs précédents utilisaient un petit nombre d’atomes et ne pouvaient pas explorer la plage de temps nécessaire pour obtenir des résultats. Mais avec HiPerGator, nous pouvons le faire. "

Erik Deumens, Ph.D., directeur principal d'UFIT Research Computing, a expliqué comment l'utilisation complète d'HiPerGator a été possible.

" HiPerGator a la capacité unique d'exécuter de très grands calculs (‘hero) qui utilisent la machine entière, avec le potentiel de conduire à des percées scientifiques et scientifiques ", a déclaré Deumens. " Lorsque nous avons découvert le travail effectué par le groupe du Dr Roitberg, , nous l'avons approché pour essayer un run 'héros' avec le code qu'il a développé. "

L’émergence de l’IA et des GPU puissants pourra permettre de réaliser de telles simulations scientifiques gourmandes en données – des calculs que les scientifiques ne pouvaient imaginer il y a seulement quelques années. 

"En utilisant des méthodes d'apprentissage automatique, nous avons créé une simulation en utilisant l'ensemble complet de GPU HiPerGator", a déclaré Roitberg. " Nous avons pu observer en temps réel la formation de presque tous les acides aminés (alanine, glycine, etc.) et de nombreuses molécules très complexes. C’était très excitant à vivre.

Ce projet fait partie d'un effort continu visant à découvrir comment des molécules complexes peuvent se former à partir d'éléments de base et à rendre le processus automatique grâce à de grandes simulations informatiques. Roitberg et son groupe de recherche ont passé de nombreuses heures à travailler avec les membres de l'UFIT. Ying Zhang, responsable du support IA d'UFIT, a dirigé l'expérience. 

" Ying a constitué une équipe composée du personnel de Research Computing et du personnel de NVIDIA pour aider à faire évoluer les calculs, fournir des conseils et une aide inestimables et accélérer l'analyse des données au point où les analyses ont été effectuées en seulement sept heures (au lieu des  heures  jours que nous pensions initialement que cela prendrait) ", a déclaré Roitberg. " Nous nous sommes rencontrés chaque semaine, de la conception initiale aux résultats finaux, dans le cadre d’une collaboration très fructueuse. "

Les résultats, et le peu de temps avec lequel HiPerGator a pu les fournir, ont été révolutionnaires, rapprochant les chercheurs de la réponse aux questions sur la formation des molécules complexes. Et le fait que Roitberg ait pu exécuter ce calcul montre que l'UF a la capacité de prendre en charge des " exécutions de héro " ou des " moonshot calculations " qui font avancer les projets scientifiques, d'ingénierie et universitaires.

"C'est une excellente opportunité pour les professeurs de l'UF", a déclaré Roitberg. " Avoir HiPerGator en interne – avec un personnel incroyable prêt à aller au-delà des attentes pour aider les chercheurs à produire une science révolutionnaire comme celle-ci – est quelque chose qui rend mes collègues non-UF très jaloux. "

Auteur: Internet

Info: https://news.ufl.edu/2024/02/molecules-of-life/ *Les travaux de calcul informatique qui nécessitent plus de 256 nœuds sont définis comme travaux de "héro". ** Moonshot projects : projet ambitieux, exploratoire et novateur, entrepris sans garantie de rentabilité ou d'avantages à court terme et, peut-être, sans une étude complète des risques et des avantages potentiels.

microbiologie

Comment le microbiome* influence notre santé 

Nous ne sommes jamais seuls. En plus des 30 000 milliards de cellules humaines, notre corps abrite quelque 39 000 milliards de microbes – bactéries, champignons et protozoaires qui vivent dans nos intestins, nos poumons, notre bouche, notre nez, notre peau et ailleurs dans tout le corps. Les ensembles d’organismes présents dans et sur notre corps, le " microbiote ", font partie d’habitats microbiens plus larges, ou " microbiomes ", qui englobent tous les génomes viraux et cellulaires, les protéines codées et d’autres molécules dans leur environnement local. (Cependant,  il existe une certaine ambiguïté  dans les définitions, de sorte que l'utilisation des termes varie souvent.)

Bien que le microbiome soit récemment devenu un sujet brûlant en raison de son importance potentielle pour notre santé, ce n'est pas un concept nouveau. Certains font remonter ses origines au XVIIe siècle, lorsque le microbiologiste néerlandais Antonie van Leeuwenhoek a décrit pour la première fois de minuscules organismes qu'il avait prélevés dans sa bouche et observés sous un microscope artisanal. Tout au long des années 1900 et au début des années 2000, un certain nombre de découvertes ont attiré l'attention des gens sur les microbes vivant à l'intérieur de nous, mais ce domaine a reçu une attention accrue en 2007 lorsque les National Institutes of Health ont lancé le projet sur le microbiome humain. Depuis lors, les scientifiques ont catalogué de manière de plus en plus détaillée la biodiversité microbienne du corps humain. Ils ont découvert que les microbiomes sont distincts dans tout le corps : la composition microbienne de l’intestin, par exemple, est très différente de celle de la bouche. Ils en sont également venus à reconnaître qu’il n’existe pas de microbiome " ​​normal ". Au contraire, comme pour les empreintes digitales, chacun abrite une sélection unique d’espèces et de souches microbiennes.

Ces microbes jouent de nombreux rôles, depuis la protection contre les agents pathogènes et le réglage de nos réponses immunitaires jusqu'à la digestion des aliments et la synthèse des nutriments. Pour cette raison, lorsqu’un microbiome est désorganisé – par exemple à cause d’une mauvaise alimentation, de maladies infectieuses, de médicaments ou de facteurs environnementaux – cela peut avoir un effet d’entraînement sur notre santé. Des microbiomes malsains ont été associés au cancer, aux maladies cardiaques et pulmonaires, à l’inflammation et aux maladies inflammatoires de l’intestin. On pense même que les microbes régulent l’axe intestin-cerveau, une autoroute de communication qui relie le cerveau au système nerveux entérique, qui contrôle les intestins. Aujourd’hui, la médecine cible de plus en plus les microbiomes pour traiter diverses maladies. Par exemple, les greffes fécales contenant un microbiote sain sont parfois utilisées pour traiter des infections bactériennes graves du côlon.

Malgré une accélération de la recherche sur le microbiome au cours des dernières décennies, qui a donné naissance à de nouvelles technologies génomiques puissantes, de nombreuses questions fondamentales restent sans réponse complète. Comment acquérons-nous le microbiote et comment la communauté évolue-t-elle tout au long de notre vie ? Quel est l’impact des différents environnements et modes de vie sur le microbiome ? Comment le microbiome peut-il provoquer ou être utilisé pour traiter des maladies ? Ces questions et bien d’autres alimentent la recherche biologique et nous aident à mieux comprendre qui et ce qui fait de nous ce que nous sommes.

Quoi de neuf et remarquable

D’où vient notre microbiome ? Plusieurs études réalisées au cours de la dernière année ont donné des indications. Les bébés acquièrent la plupart de leurs microbes de leur mère à la naissance et dans les mois qui suivent. Mais il s’avère que les mères ne partagent pas seulement des organismes microbiens avec leurs bébés, elles partagent également des gènes microbiens. Dans une étude de 2022 publiée dans Cell , des scientifiques ont révélé que de courtes séquences d'ADN appelées éléments mobiles peuvent passer des bactéries de la mère aux bactéries du bébé, même des mois après la naissance. Comme je l'ai déjà signalé dans  Quanta , il est probable que ces gènes pourraient aider à développer un microbiome intestinal plus performant chez le bébé, ce qui pourrait à son tour développer davantage son système immunitaire.

La transmission ne se produit pas seulement à la naissance. En fait, les microbiomes sont incroyablement dynamiques et peuvent changer radicalement au cours de la vie d’une personne. Dans un article de Quanta publié l’année dernière, j’ai rendu compte de l’analyse mondiale la plus complète de la transmission du microbiome à ce jour. À l’aide de nouveaux outils génomiques, une équipe de biologistes italiens a retracé plus de 800 000 souches de microbes entre familles, colocataires, voisins et villages dans 20 pays. Ils ont découvert que les microbes sautent beaucoup entre les personnes, en particulier entre les conjoints et les colocataires, qui passent beaucoup de temps ensemble. Ces résultats suggèrent que certaines maladies qui ne sont pas considérées comme contagieuses pourraient avoir un aspect contagieux si elles impliquent le microbiome. Cependant, cette idée est spéculative et sera sûrement débattue et étudiée dans les années à venir.

Les connaissances sur la manière dont nous acquérons le microbiome et son impact sur notre corps ne proviennent pas uniquement d’études réalisées sur des humains. D’autres animaux possèdent également des microbiomes essentiels à leur santé et à leur développement – ​​et plusieurs études récentes ont établi des liens entre les microbes intestinaux et le cerveau. En 2019, Quanta a signalé que le comportement de peur diffère entre les souris ayant des microbiomes différents, et en 2022, nous avons rendu compte de la manière dont les microbiomes influencent les compétences sociales et la structure cérébrale du poisson zèbre.

Auteur: Internet

Info: https://www.quantamagazine.org/ - 11 03 2024 - Yasemin Saplakogku. *Pour préciser : Le terme microbiote est suivi du nom de l'environnement dans lequel il se trouve. Par exemple, le « microbiote intestinal » fait référence au microbiote présent dans les voies intestinales. Le microbiome fait référence à l'ensemble des gènes hébergés par des micro-organismes, ce que l'on appelle le théâtre d'activité.

[ orchestre invisible du corps ] [ Des bactéries aux organes ]

bon sens

L'utilisation d'armes biologiques était déjà interdite par le protocole de Genève de 1925, un traité international que les États-Unis n'avaient jamais ratifié. C'est alors que Matthew Meselson rédigea un document intitulé "Les États-Unis et le protocole de Genève", dans lequel il expliquait pourquoi ils devaient le faire. Meselson connaissait Henry Kissinger, qui a transmis son document au président Nixon et, à la fin de 1969, ce dernier renonçait aux armes biologiques.

Vint ensuite la question des toxines - poisons dérivés d'organismes vivants. Certains conseillers de Nixon estimaient que les États-Unis devaient renoncer à l'utilisation de toxines d'origine naturelle, mais conserver le droit d'utiliser des versions artificielles des mêmes substances. C'est un autre document de Meselson, "What Policy for Toxins", qui conduisit Nixon à rejeter cette distinction arbitraire et à renoncer à l'utilisation de toutes les armes à toxines.

Sur les conseils de Meselson, Nixon soumis à nouveau le protocole de Genève à l'approbation du Sénat. Mais il alla également allé au-delà des termes du protocole - qui interdit uniquement l'utilisation d'armes biologiques - pour renoncer à la recherche biologique offensive elle-même. Les stocks de substances biologiques offensives, comme l'anthrax que Meselson avait découvert à Fort Detrick, furent détruits.

Une fois que les États-Unis eurent adopté cette politique plus stricte, Meselson se tourna vers la scène mondiale. Lui et ses pairs voulaient un accord international plus fort que le protocole de Genève, un accord qui interdirait le stockage et la recherche offensive en plus de l'utilisation et prévoirait un système de vérification. Leurs efforts aboutirent à la Convention sur les armes biologiques, signée en 1972 et toujours en vigueur aujourd'hui.

"Grâce en grande partie au travail inlassable du professeur Matthew Meselson, le monde s'est réuni et a interdit les armes biologiques, garantissant ainsi que la science toujours plus puissante de la biologie aide l'humanité au lieu de lui nuire. Pour cela, il mérite la profonde gratitude de l'humanité", déclara l'ancien secrétaire général des Nations unies, Ban Ki-Moon.

M. Meselson déclara que la guerre biologique "pourrait effacer la distinction entre la guerre et la paix". Les autres formes de guerre ont un début et une fin - on sait clairement ce qui relève de la guerre et ce qui n'en relève pas. Une guerre biologique serait différente : "On ne sait pas ce qui se passe, ou alors on sait ce qui se passe mais ça se passe sans cesse."

Et les conséquences de la guerre biologique pourraient même être plus importantes que la destruction de masse ; les attaques via l'ADN pourraient modifier fondamentalement l'humanité. La FLI rend hommage à Matthew Meselson pour ses efforts visant à protéger non seulement la vie humaine mais aussi la définition même de l'humanité.

Selon l'astronome Lord Martin Rees, "Matt Meselson est un grand scientifique - et l'un des rares à s'être profondément engagé pour que le monde soit à l'abri des menaces biologiques. Il s'agit là d'un défi aussi important que le contrôle des armes nucléaires - et bien plus difficile à relever. Ses efforts soutenus et dévoués méritent pleinement une plus large reconnaissance."

Le 9 avril 2022, le Dr Matthew Meselson a reçu le prix Future of Life, d'une valeur de 50 000 dollars, lors d'une cérémonie organisée dans le cadre de la conférence sur les affaires mondiales de l'université de Boulder. Le Dr Meselson a été l'une des forces motrices de la Convention sur les armes biologiques de 1972, une interdiction internationale qui a empêché l'une des formes de guerre les plus inhumaines que connaisse l'humanité. Le 9 avril a marqué la veille du 47e anniversaire de la convention.

La longue carrière de M. Meselson est jalonnée de moments forts : la confirmation de l'hypothèse de Watson et Crick sur la structure de l'ADN, la résolution du mystère de l'anthrax de Sverdlovsk, l'arrêt de l'utilisation de l'agent orange au Viêt Nam. Mais c'est surtout son travail sur les armes biologiques qui fait de lui un héros international.

"Par son travail aux États-Unis et au niveau international, Matt Meselson a été l'un des principaux précurseurs de la convention sur les armes biologiques de 1972", a déclaré Daniel Feakes, chef de l'unité de soutien à la mise en œuvre de la convention sur les armes biologiques. "Le traité interdit les armes biologiques et compte aujourd'hui 182 États membres. Depuis lors, il n'a cessé d'être le gardien de la BWC. L'avertissement qu'il a lancé en 2000 sur le potentiel d'exploitation hostile de la biologie a préfiguré bon nombre des avancées technologiques dont nous sommes aujourd'hui témoins dans les sciences de la vie et les réponses qui ont été adoptées depuis."

M. Meselson a commencé à s'intéresser aux armes biologiques dans les années 60, alors qu'il travaillait pour l'Agence américaine de contrôle des armements et du désarmement. C'est lors d'une visite de Fort Detrick, où les États-Unis fabriquaient alors de l'anthrax, qu'il a appris ce qu'il en éltait du développement des armes biologiques : elles étaient moins chères que les armes nucléaires. M. Meselson fut frappé, dit-il, par l'illogisme de ce raisonnement : diminuer le coût de production des ADM serait un risque évident pour la sécurité nationale.

"Aujourd'hui, la biotechnologie est une force du bien dans le monde, associée au fait de sauver plutôt que de prendre des vies, parce que Matthew Meselson a contribué à tracer une ligne rouge claire entre les utilisations acceptables et inacceptables de la biologie", ajoute Max Tegmark, professeur au MIT et président de la FLI. "C'est une source d'inspiration pour ceux qui veulent tracer une ligne rouge similaire entre les utilisations acceptables et inacceptables de l'intelligence artificielle et interdire les armes autonomes létales".

Auteur: Internet

Info: https://futureoflife.org/2019/04/09

[ sagesse ] [ responsabilité scientifique ] [ savants responsables ] [ gratitude ]

univers sons

Le son est-il le système nerveux du cosmos ?
Il existe un moyen de rendre les sons visibles. On appelle "cymatique" cette science énigmatique, qui puise ses racines dans l'histoire de l'univers. Quelle est la nature de l'onde sonore? Que sait-on vraiment de son pouvoir sur nous?
Allemagne, 18ème siècle. Ernst Chladni est un mathématicien doué et discret. L'homme est aussi musicien et sa passion pour le violon va le conduire à une découverte extraordinaire. Saupoudrant de sable un disque de cuivre, il en frotta le bord avec son archet. La plaque se mit à vibrer et le sable à se déplacer, dessinant d'authentiques formes géométriques. "Qu'on juge de mon étonnement voyant ce que personne n'avait encore vu", dira plus tard son ami et philosophe Lichtenberg, auteur de travaux sur l'électricité statique.
Dans les années soixante, le physicien Hans Jenny sera le premier à révéler ce phénomène oublié. Grâce à l'évolution de l'électronique, il prolonge les recherches et fait varier les supports. Il invente le tonoscope, petit appareil tubulaire assorti d'une membrane sur laquelle on aura versé de la poudre, qui permet de créer des formes étonnantes avec le son de sa voix. Plus d'un siècle après les premières expériences, Jenny livre des observations d'une grande précision sur la nature du son, et invente une nouvelle science : la cymatique. Du grec 'vague', la cymatique étudie l'interaction du son et de la matière. Les outils de mesure acoustique modernes ont permis d'étudier ces modulations spontanées : dans l'eau par exemple, un son grave produit un cercle entouré d'anneaux ; un son aïgu accroît le nombre d'anneaux concentriques. Soumise au rythme des oscillations, la variété de formes générées semble sans limite. Hans Jenny parlera de "modèle dynamique mais ordonné" Quel pouvoir autonome renferme l'onde sonore ?
Toute activité produit du bruit. Du plus retentissant au plus subtil, il est trace du mouvement. Christian Hugonnet, ingénieur acousticien et fondateur de la Semaine du Son, décrit un enchaînement simple : "l'action entraîne la vibration de l'air qui va déplacer des molécules, se choquant les unes aux autres comme pour se transmettre un message". Avant d'être une manifestation audible, le son se caractérise par un changement moléculaire, sur une surface donnée et en un temps donné. Dans cette équation, nul besoin d'oreille pour considérer qu'il y a dynamique sonore. C'est la fréquence de l'onde qui va diriger toute l'énergie. "Dans l'expérience avec le sable, les grains s'agglutinent là où la fréquence est haute", détaille le spécialiste. La propriété d'un corps à entrer en résonance avec le flux d'énergie va créer la forme. La matière prend la forme de l'énergie qui lui est adressée.
Le son primordial
Spirales, polygones, stries... ces marques sont souvent analogues à celles déjà présentes dans la nature. "J'ai constaté qu'une plaque elliptique soumise à des vibrations sonores reproduit les figures qu'on trouve sur la carapace d'une tortue", constate le photographe Alexander Lauterwasser. Une morphogenèse fondée sur la transmission de codes génétiques nécessaires à la formation des masses et à leur différenciation, et qui révèle un processus harmonieux dans l'ADN terrestre. Dès lors, est-il possible que les formes animales et végétales qui nous entourent – et la matière vivante dans son ensemble – soient elles-mêmes le résultat de vibrations, comme le rapportent de nombreuses traditions ?
Bien avant ces découvertes scientifiques, les cultures traditionnelles du monde entier ont développé leur récit mythologique de la création de l'univers. La voix et le souffle y sont féconds. "Au commencement était le verbe, dit l'Evangile. Les textes celtes sacrés évoquent Trois Cris qui firent éclater l'Oeuf du Monde", rapporte le Docteur Alain Boudet, enseignant et conférencier. "Chez les hindous et les bouddhistes, le principe structurant du chaos d'origine est le mantra Om et les Mayas parlent du chant des Dieux comme du système nerveux de l'univers". Une cosmogonie universelle, portée par des figures archétypales semblables aux formations cymatiques, telles que les mandalas. Ces mystérieuses corrélations entre figures naturelles et symboliques renverraient à une intuition de la forme, perdue avec le temps : "Cette géométrie originelle est en nous. Nous l'avons oubliée à mesure que le mental s'est imposé", raconte Alain Boudet. Dans son ouvrage Cymatics, le pionnier Hans Jenny conclut à la puissance fondamentale et génératrice de la vibration. Sa périodicité soutient la bipolarité de la vie : le mouvement et la forme. La vibration comme source de toute chose : un constat, mais aussi une opportunité de reconsidérer le monde dans lequel nous évoluons.
Echos d'avenir
Pythagore disait : "L'homme possède toutes les valeurs du cosmos". L'auteur du célèbre théorème de géométrie a développé le principe de microcosme, reliant l'organisme humain à l'organisation de l'univers. L'influence du son invite désormais à une nouvelle écoute du vivant. "La biorésonance nous renseigne sur la fréquence optimale de nos organes", explique Andreas Freund, physicien quantique. Au Tibet, les bols chantants sont reconnus pour leurs vertus. Leurs tonalités spécifiques communiquent avec la matière cristalline de notre corps : les os, les tissus et l'eau qui nous compose à 70%. Plus le son est grave, plus l'on travaillera la zone racine du corps. Comme la cymatique, notre résonance cellulaire trace un chemin pour la vibration, réharmonisant notre énergie interne. Un processus identique aux diapasons thérapeutiques employés depuis des siècles en Europe, dont les fréquences en hertz sont réglées pour des actions cibles. Mais pour masser nos entrailles, quel meilleur instrument que la voix ? Le chant harmonique des traditions chamaniques, aussi appelé chant diphonique dans nos conservatoires de musique, est une technique vocale sur deux notes simultanées, par un positionnement de la langue et des lèvres. Curiosité ou évidence biologique, ce son très apaisant ressemble à celui des vents solaires.
La vague de l'action contient à la fois l'intention et son empreinte. "Le son in-forme. Il est porteur d'information", nous dit Andreas Freund. Une attention portée aux messages de la nature, qui permet aujourd'hui de décrypter jusqu'au langage par ultrasons des dauphins ou la sensibilité des plantes. La dimension vibratoire du son sert de modèle dans une recherche de cohérence et d'alignement. Ses explorations scientifiques, artistiques et spirituelles offrent les clés d'une autre conscience de l'homme et de son environnement, vers une nouvelle signature écologique.

Auteur: De La Reberdiere Lucile

Info: https://www.inrees.com/articles/cymatique-son-systeme-nerveux-cosmos/

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âme

Panpsychisme, l'esprit des pierres La plupart pense que tous les humains sont conscients, ainsi que beaucoup d'animaux. Certains, comme les grands singes, semblent même être timides comme nous. D'autres, comme les chiens et les chats, les porcs, manquent d'un sens de l'ego mais ils semblent éprouver les états intérieurs de plaisir, etc... Pour les créatures plus petites, comme des moustiques, nous ne sommes pas aussi sûrs et n'avons pas de scrupules pour les massacrer. Quant aux plantes, elles n'ont évidemment pas d'esprit, excepté dans des contes de fées. Et encore moins les choses non vivantes comme les tables et les pierres. Les Atomes Mentaux "Si l'évolution fonctionne en douceur, une certaines forme de conscience doit être présente à l'origine même des choses. On constate que les philosophes évolutionnistes commencent à en poser le principe. Chaque atome de la galaxie, supposent-ils, doit avoir eu un atome original de conscience lié avec lui. Les atomes mentaux... sont alors fondu en de plus grandes consciences : nous-mêmes et peut-être chez nos camarade-animaux." James William, Principes de Psychologie 1890 Tout paraît de bon sens. Mais le bon sens n'a pas toujours été un si bon guide pour comprendre le monde et sa partie la plus récalcitrante à notre compréhension à l'heure actuelle est bien la conscience elle-même. Comment les processus électrochimiques de notre cerveau, peuvent-ils exister et donner ce jeu en technicolor de la conscience, avec ses transports de joie, ses coups d'angoisse et autres moments de contentement doux alternant avec l'ennui ?... Voici peut-être une des dernières frontières des sciences. Elle nourrit les énergies intellectuelles de la communauté scientifique, les psychologues, philosophes, physiciens, informaticiens et aussi, de temps en temps, le Dalai Lama. Ceci amène certains à une hypothèse un peu folle. Peut-être, disent-ils, que l'esprit n'est pas limité aux cerveaux de quelques animaux. Peut-être est-il partout, présent dans chaque atome, des électrons et neutrinos jusqu'aux galaxies, sans exclure les choses de taille moyenne comme un verre de l'eau ou une plante en pot. Il n'aurait donc pas soudainement surgi quand quelques particules physiques sur une certaine planète se sont retrouvées, après évolution, dans la bonne configuration. Mais plutôt : il y a une conscience dans le cosmos depuis toujours. Cette doctrine que la substance du monde est fondamentalement esprit s'appelle panpsychisme. Il y a quelques décennies, le philosophe américain Thomas Nagel a montré que c'était une conséquence logique de quelques faits raisonnables. D'abord, nos cerveaux se composent de particules matérielles. Ensuite ces particules, dans certains arrangements, produisent des pensées et des sentiments subjectifs. Troisièmement, les propriétés physiques ne peuvent expliquer en elles-mêmes la subjectivité. (Comment l'ineffable expérience qui consiste à goûter une fraise pourrait-elle résulter en équations physiques ?) Nagel a donc théorisé que les propriétés d'un système complexe comme le cerveau ne surgissent pas simplement dans l'existence à partir de nulle part. Elles doivent dériver des propriétés des constituants de ce système. Ces constituants doivent par conséquent avoir eux-mêmes des propriétés subjectives - propriétés qui, dans les bonnes combinaisons, s'ajoutent jusqu'à donner nos pensées et sentiments intérieurs. Et comme les électrons, les protons et les neutrons constituant nos cerveaux ne sont pas différent de ceux qui constituent le reste du cosmos l'univers entier doit donc se composer d'infimes morceaux de conscience. Nagel n'est pas allé jusqu'au panpsychisme, mais aujourd'hui il peut constater quelque qui ressemble à une mode. Le philosophe australien David Chalmers et le physicien Roger Penrose d'Oxford ont parlé de lui. Dans le livre récent "La conscience et sa place dans la nature," le philosophe britannique Galen Strawson défend le panpsychisme contre de nombreuses critiques. Comment se pourrait-il, demandent les sceptiques, que des morceaux d'esprit poussière, avec des états mentaux vraisemblablement simples, se combinent-ils pour former le genres d'expériences mentales compliquées que nous autres humains vivons ? Après tout, quand on rassemble un groupe de personnes dans une salle, leurs différents esprits ne forment pas un esprit collectif simple. (Quoique!) Ensuite il y a le fait incommode qu'on ne peut pas scientifiquement tester cette affirmation qui, par exemple, dirait que la lune a un fonctionnement mental. (Et cela s'applique aussi aux gens - comment pourrez-vous démontrer que vos camarades de bureau de ne sont pas des robots sans connaissance, comme le commandant Data sur "Star Trek" ?) Il y a aussi cette idée un peu pernicieuse : si quelque chose comme un photon peut avoir des proto-émotions, proto-croyances et proto-désirs. Que pourrait alors être le contenu du désir d'un photon?.. Devenir un quark, ironise un anti panpsychisme. Il est plus facile de parodier le Panpsychisme que le réfuter. Mais même si cette recherche de compréhension de la conscience s'avère être un cul-de-sac, cela pourra éventuellement nous aider à nous élever au-dessus de nos pensées conventionnelles de la perspective cosmique. Nous sommes des êtres biologiques. Nous existons parce que nous sommes des autos réplications de nous-mêmes. Nous détectons et agissons sur l'information de notre environnement de sorte que nos réplications continuent. En tant que sous-produits, nous avons développé des cerveaux qui, nous voulons voir comme les choses les plus complexes de l'univers. Mais pensons à la matière brute. Prenez un rocher. Il ne semble pas faire grand-chose, en tout cas pour ce qui est d'animer nos perceptions. Mais à un nano niveau il se compose d'un nombre inimaginable d'atomes reliés par des liaisons chimiques flexibles, ondoyantes et s'agitant ensembles à des cadences que même notre ordinateur géant le plus rapide pourra envier pour encore longtemps. Et ils ne 'agitent pas au hasard. Les intestins du rocher "voient" l'univers entier au moyen de signaux gravitationnels et électromagnétiques qu'ils reçoivent sans interruption. Un tel système pourrait être regardé comme un processeur polyvalent d'informations, dont la dynamique intérieure pourrait refléter n'importe quelle séquence des états mentaux que nos cerveaux traversent. Et là où il y a de l'information, dit le panpsychisme, il y a de la conscience. Ainsi le slogan de David Chalmers, "l'expérience est information de l'intérieur; la physique est information de l'extérieur." Mais le rocher ne se démène pas lui-même comme résultat de toute cette "réflexion". Pourquoi le devrait-il ? Son existence, à la différence de la nôtre, ne dépend pas d'une lutte pour la survie et la reproduction. Il est indifférent à la perspective d'être pulvérisé. Etant poète on pourrait voir le rocher comme un être purement contemplatif. Et on pourrait dessiner cette morale que l'univers est, et a toujours été, saturé d'esprit. Même si nous autres snobs darwiniens reproducteurs retardataires sommes trop fermés pour le réaliser.

Auteur: Holt Jim

Info: Fortean Times 18 Nov. 2007

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source du vivant

Comment les archées, la troisième forme de vie sur Terre, produisent de l'énergie

(photo : Un arbre phylogénétique à vraisemblance maximale non enraciné de la sous-unité catalytique (HydA) des hydrogénases [FeFe] et des hydrogénases hybrides. L'arbre a été construit sur la base de 3 677 séquences d'acides aminés en utilisant le modèle LG + C20 + R + F. Les nombres sur les branches indiquent les valeurs de support aLRT (test du rapport de vraisemblance approximatif) et bootstrap ultrarapide (entre parenthèses), chacune avec 1 000 répétitions. La barre d'échelle correspond au nombre de substitutions attendu par site. Les cercles colorés à l'extrémité indiquent des séquences d'eucaryotes et de groupes archéens majeurs. Toutes les autres séquences proviennent de bactéries)

Une équipe scientifique internationale a redéfini notre compréhension des archées, un ancêtre microbien de l'homme datant de deux milliards d'années, en montrant comment elles utilisent l'hydrogène gazeux.

Les résultats, publiés aujourd'hui dans Cell, expliquent comment ces minuscules formes de vie produisent de l'énergie en consommant et en produisant de l'hydrogène. Cette stratégie simple mais fiable leur a permis de prospérer dans certains des environnements les plus hostiles de la Terre depuis des milliards d'années.

L'article, dirigé par des scientifiques du Biomedicine Discovery Institute de l'Université Monash, dont le professeur Chris Greening, le professeur Jill Banfield et le Dr Bob Leung, réécrit le manuel de biologie fondamentale.

Le Dr Bob Leung a déclaré que cette découverte sur l'une des formes d'existence les plus anciennes de la Terre pourrait également aider à l'existence humaine, notamment en concevant de nouvelles façons d'utiliser l'hydrogène pour une future économie verte.

(Image : Résumé graphique évolutif)

" Les humains n’ont commencé que récemment à penser à l’utilisation de l’hydrogène comme source d’énergie, mais les archées le font depuis un milliard d’années. Les biotechnologues ont désormais la possibilité de s’inspirer de ces archées pour produire industriellement de l’hydrogène.

Tout en haut de la pyramide de la vie, il y a trois " domaines "de la vie : les eucaryotes (domaine des animaux,  plantes et champignons), les bactéries et les archées. Les archées sont des organismes unicellulaires qui peuvent vivre dans les environnements les plus extrêmes de la Terre. La théorie scientifique la plus largement acceptée suggère également que les eucaryotes, comme les humains, ont évolué à partir d’une très ancienne lignée d’archées fusionnant avec une cellule bactérienne par échange d’hydrogène gazeux.

"Notre découverte nous rapproche de la compréhension de la manière dont ce processus crucial a donné naissance à tous les eucaryotes, y compris les humains", explique Leung.

(image : description des nano-interactions à l'origine de la vie - Les hydrogénases [FeFe] et [NiFe] codées par les archées ont vraisemblablement formé des complexes uniques)  

L’équipe a analysé le génome de milliers d’archées à la recherche d’enzymes productrices d’hydrogène, puis a produit les enzymes en laboratoire pour étudier leurs caractéristiques. Ils ont découvert que certaines archées utilisent des types inhabituels d’enzymes appelées [FeFe]-hydrogénases.

Les archées qui produisent ces enzymes utilisant l'hydrogène ont été trouvées dans bon nombre des environnements les plus difficiles de la Terre, notamment les sources chaudes, les réservoirs de pétrole et les profondeurs des fonds marins.

On pensait jusque là que ces hydrogénases étaient limitées à seulement deux " domaines " de la vie : les eucaryotes et les bactéries. Ici, l’équipe a montré qu'on les trouve dans les archées pour la première fois et qu’elles sont remarquablement diverses dans leurs formes et leurs fonctions.

Non seulement les archées possèdent les plus petites enzymes utilisant l’hydrogène, mais elles possèdent également les enzymes les plus complexes qui usent de l’hydrogène, ce qui pourrait offrir des solutions rationalisées pour la production d’hydrogène biologique en milieu industriel.

Le professeur Chris Greening a déclaré que ces découvertes sur la manière dont les archées utilisent l'hydrogène ont des applications potentielles pour la transition vers une économie verte.

" L’industrie utilise actuellement de précieux catalyseurs chimiques pour utiliser l’hydrogène. Cependant, nous savons par la nature que le fonctionnement des catalyseurs biologiques peut être très efficace et résilient. Pouvons-nous les utiliser pour améliorer la façon dont nous utilisons l’hydrogène ? "

Avec leurs très anciennes origines et des applications potentielles en biotechnologie, les archées continuent de captiver les chercheurs et offrent des voies prometteuses pour de nouvelles découvertes et applications.

(Photo avec grande complexité de détails. La partie gauche de la figure montre un arbre phylogénomique de vraisemblance maximale (modèle LG + F + G4) basé sur les 15 protéines marqueurs ribosomiques concaténées des génomes archéens qui codent pour les hydrogénases [FeFe]. Les résultats sont présentés pour les 118 génomes (sur 130) qui sont complets à au moins 60 %, contaminés à moins de 5 % et contiennent au moins 75 % des 15 protéines synténiques. Les branches sont codées par couleur, codées en fonction du phylum respectif. Les cercles noirs indiquent des valeurs de support bootstrap supérieures à 80 %. La partie centrale montre la présence de gènes métaboliques clés (dans au moins un génome) impliqués dans différents processus métaboliques. Fixation du carbone : sous-unité bêta d'ATP-citrate lyase (AclB), sous-unité bêta d'acétyl-CoA synthase (AcsB), 4-hydroxybutyryl-CoA déshydratase/vinylacétyl-CoA-delta-isomérase (AbfD), monoxyde de carbone déshydrogénase/acétyl-CoA synthase ( CODH/ACS), sous-unité complexe delta (CdhD), sous-unité complexe CODH/ACS gamma (CdhE), sous-unité catalytique anaérobie CODH (CooS), ribulose-bisphosphate carboxylase de type II/III (RbcL II/II) et ribulose-bisphosphate de type III carboxylase (RbcL III); respiration : déshalogénase réductrice (RdhA), enzyme activatrice du formaldéhyde (Fae), sous-unité alpha du formate déshydrogénase (FdhA) et succinate déshydrogénase réversible et flavoprotéine fumarate réductase (SdhA/FrdA) ; Synthèse d'ATP : sous-unité alpha de l'ATP synthase (AtpA) et sous-unité bêta de l'ATP synthase (AtpB) ; fermentation : 2-oxoacide : ferrédoxine ou pyruvate : sous-unité alpha de ferrédoxine oxydoréductase (OorA/PorA), L-lactate déshydrogénase (Idh), acétyl-CoA synthétase formant l'ADP (AcdA), acétate kinase (Ack), phosphate acétyltransférase (Pta) , acétyl-CoA synthétase (Acs) et formiate C-acétyltransférase (PflD); dégradation des acides gras : acyl-CoA déshydrogénase (ACAD) ; dégradation des aromatiques : flavine prényltransférase (UbiX) ; métabolisme du soufre : soufre dioxygénase (Sdo), sulfate adenylyltransférase (Sat), adenylylsulfate kinase (CysC), sous-unité 1 de sulfate adenylyltransférase (CysN) et sous-unité A de sulfite réductase anaérobie (AsrA). La partie droite montre les divers environnements à partir desquels les génomes archéens ont été récupérés. Notez que le phylum QMZS01 a été classé comme Aenigmatarchaeota dans GTDB R06-RS207, tandis que la classe Thermoproteota EX4484-205 a été proposée comme Brockarchaeia. )

Les hydrogénases minimales et hybrides sont actives à partir des archées (Cell - accès libre).

Auteur: Cowing Keith

Info: Communiqué de presse, Université Monash, 12 juin 2024

[ astrobiologie ] [ extrémophiles ]

sciences

36'000 sexes, mais à deux, c'est mieux pour les biologistes de l'évolution, le sexe est un mystère - et le binôme mâle-femelle un paradoxe. Explications sur l'origine des genres.
"L'émergence des genres reste un problème déroutant en biologie, lance Lukas Schärer, spécialiste de l'évolution de la reproduction à l'Université de Bâle. Nous ne comprenons pas encore tout à fait le sexe."
Car la présence de deux sexes amène un désavantage immédiat: elle réduit de moitié la probabilité de rencontrer un partenaire de reproduction. "Avoir deux genres n'est pas seulement une mauvaise stratégie; c'est la pire", renchérit Laurence Hurst, biologiste à l'Université de Bath (G.B.) et l'un des spécialistes mondiaux de l'évolution de la reproduction. Avec un seul genre - ou une multitude -, nous pourrions nous reproduire avec tout le monde.
La reproduction sexuée présente des avantages évidents sur le plan de l'évolution (voir encadré plus bas). Mais qui dit sexe ne dit pas forcément mâle et femelle: il est tout à fait possible de fusionner deux cellules similaires. "Il faut distinguer deux étapes, précise Laurence Hurst. D'abord, on doit pouvoir expliquer l'émergence de deux types de gamètes (les cellules reproductrices, ndlr) qui - tout en restant morphologiquement identiques - ne peuvent fusionner que l'un avec l'autre. Un deuxième niveau concerne leur différenciation en gamètes mâles et femelles, qui sont non seulement distincts, mais également différents." "Des théories existent, ajoute Lukas Schärer, mais leur démonstration univoque par des expériences fait encore défaut."
La faute aux mitochondries
Dans les années 1990, Laurence Hurst a proposé une piste pour élucider la première étape: un seul genre favoriserait des mutations potentiellement nuisibles. "En fusionnant, les gamètes ne combinent pas seulement les informations génétiques contenues dans leur noyau, mais partagent aussi leurs mitochondries (responsable de fournir la cellule en énergie, ndlr), explique le biologiste anglais. Comme celles-ci évoluent indépendamment du noyau, il n'est pas certain que les mitochondries dominantes, qui par exemple se reproduisent plus rapidement que les autres, s'avèrent également bénéfiques à la cellule et à l'individu."
Une solution à ce problème serait procurée par l'émergence de deux types de gamètes (appelés "+" et "-"), dont un seul est capable de transmettre ses mitochondries. On réduit ainsi les probabilités d'avoir des mutations mitochondriales délétères à la cellule. Afin de propager les types de mitochondries bénéfiques à l'individu, il y aurait un avantage évolutionniste à ce que seuls les différents types de gamètes puissent fusionner entre eux.
"Notre thèse est appuyée par des observations faites sur des protozoaires ciliés, poursuit Hurst. Ceux qui se reproduisent par fusion et mélangent leurs mitochondries ont deux genres alors que d'autres, qui ne font qu'échanger leur noyau sans partager leurs mitochondries, possèdent non pas deux mais des centaines de genres distincts. On observe le même phénomène chez les champignons: ils n'échangent que leur noyau, et certains possèdent jusqu'à 36'000 sexes." Avoir exactement deux sexes servirait ainsi à filtrer les mitochondries.
A quoi ressemble l'acte de chair lorsqu'on a plusieurs genres? "Les deux partenaires doivent être d'un genre différent, répond Lukas Schärer. Au niveau des probabilités, un nombre élevé de sexes se rapproche de l'absence de genre de plusieurs façons, car on peut se reproduire avec à peu près tout le monde. L'existence de genres protège les individus de l'auto-fertilisation, qui est dangereuse car elle expose souvent des mutations délétères." De nombreux sexes, donc, pour éviter la consanguinité.
La naissance du mâle
Mais pourquoi les + et les - se sont-ils ensuite différenciés en "mâles" et "femelles"? Dans les années 1970, le biologiste Geoff Parker a proposé un mécanisme évolutionniste. Des mutations ont changé la taille des cellules reproductives. Graduellement, deux types d'individus ont été sélectionnés, qui produisent soit des spermatozoïdes petits, nombreux et de valeur limitée, soit des oeufs gros, rares et précieux. Les premiers peuvent être produits en très grand nombre, ce qui augmente la probabilité de rencontre. Grâce à leur grande taille, les seconds ont davantage de chances d'être fécondés et peuvent fournir une grande quantité de matière au zigote (obtenu par la fusion des gamètes), ce qui améliore ses chances de survie. "L'évolution de l'anisogamie (des gamètes de tailles différentes, ndlr) a eu lieu plusieurs fois au cours de l'évolution et ceci de manière indépendante", rappelle Brian Charlesworth, professeur de biologie évolutionnaire à l'Université d'Edimbourg. "L'anisogamie a probablement moins de chance d'évoluer dans des espèces plus petites, car l'avantage procuré par un grand oeuf joue un rôle plus faible", note Lukas Schärer.
Reste encore la différentiation au niveau de l'individu: pourquoi la plupart des animaux comprennent des mâles et des femelles - au lieu de favoriser l'hermaphrodisme? Ce dernier s'accompagne du risque d'autofertilisation et des problèmes dus à la consanguinité, mais atténue la difficulté de trouver un partenaire. Cet avantage pourrait être un facteur déterminant chez les plantes: incapables de se déplacer, elles sont en grande majorité hermaphrodites. Au contraire des animaux, qui eux ont les moyens de partir chercher l'âme soeur.
Les bienfaits du sexe
Le but de la chair, c'est de mélanger pour mieux s'adapter. En combinant les gènes des deux parents, la reproduction sexuée permet de sélectionner les bonnes mutations et de purger les mauvaises. "Des expériences avec des levures modifiées pour se reproduire asexuellement ont montré qu'elle s'adaptent moins rapidement aux changements de l'environnement, détaille Laurence Hurst de l'Université de Bath (G.B.). On a pu observer que certaines espèces capables d'utiliser les deux modes de reproduction favorisent la voie sexuée lorsqu'elles se voient soumises à des pressions de l'environnement." Une fois le danger passé, elles retournent au sexe en solitaire - également favorisé lorsque la rencontre d'un partenaire s'avère trop difficile.
Le kamasutra de la Nature
Entre des bactéries échangeant du matériel génétique et des champignons possédant des milliers de sexes, la Nature ne montre aucun tabou. Les hermaphrodites simultanés tels que la majorité des plantes et escargots possèdent les appareils génitaux mâles et femelles, alors que les hermaphrodites séquentiels (certains poissons et crustacés) changent de sexe au cours du temps. Les êtres hétérogames (amibes sociales, micro-crustacés, algues) peuvent alterner entre reproduction asexuée et sexuée. On a observé que les femelles d'un certain nombre d'animaux (dont le dragon du Komodo et le requin marteau) peuvent parfois se passer de mâle pour se reproduire par parthénogenèse lorsque rencontrer l'âme soeur s'avère trop difficile. Les polyploïdes, eux, ne possèdent pas des paires de chromosomes comme la plupart des animaux sexués, mais de multiples copies: une espèce de salamandre n'a que des femelles possédant leurs chromosomes en triple. Elles se reproduisent par "cleptogénèse", en volant des spermatozoïdes de variétés voisines.
80 millions d'années sans sexe: un scandale évolutionnaire
Même si les premiers êtres vivants unicellulaires comme les bactéries se sont toujours reproduits de manière asexuée, "la plupart des êtres multicellulaires asexués ont évolué à partir d'espèces sexuées, note Brian Charlesworth de l'Université d'Edimbourg. Ils n'ont pas eu le temps de se diversifier et sont normalement d'origine récente." La découverte que des invertébrés aquatiques asexués appelés bdelloidés ont survécu quelque 80 millions d'années fut qualifiée de "scandale évolutionnaire" par le biologiste John Maynard Smith. Autre particularité, ces invertébrés pratiquent une forme d'hibernation: face à une pression environnementale, ils peuvent sécher et entrer en animation suspendue. En 2008, une étude d'Harvard apporte un élément de réponse: lorsqu'ils se réveillent, les bdelloidés incorporent l'ADN étranger se trouvant à proximité. Même pour les êtres asexués, le mélange des gènes semble incontournable pour survivre.

Auteur: Saraga Daniel

Info: Largeur.com, 25 mai 2011

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être humain

Qu’est-ce qui sépare vraiment l’humain de l’animal ?

L’humain fait partie du groupe des primates. Dans cet article de The Conversation, on plonge toutefois dans les méandres de la classification du vivant.

En ces temps de crise de la biodiversité et de questionnements sur le vivant, la vieille question de la dualité homme-animal est, semble-t-il, toujours d’actualité. Même si le " vraiment " de la question laisse entendre qu’au fond la séparation n’est pas si profonde.

Sur le plan de la biologie, de la zoologie même, devrait-on préciser, le paradoxe a été levé depuis longtemps. L’homme est un animal. Il ne peut donc se séparer de lui-même.

La question n’est donc plus de nature scientifique, mais philosophique et sociologique. Il reste que pour la plupart d’entre nous la réponse scientifique importe peu tant les termes sont connotés. Affirmer que l’homme est un animal a peu de poids. L’affirmation serait-elle admise que la question deviendrait : qu’est-ce qui distingue l’humain des autres animaux ?

Une classification de l’humain parmi les primates

Depuis des siècles, les caractéristiques biologiques de l’humanité ont toutes été intégrées dans le panorama des traits des êtres vivants en général et des animaux en particulier. Et pourtant, l’homme s’est quasiment toujours singularisé par rapport au reste du monde vivant. Toute une tradition de réflexion philosophique et spirituelle s’oppose à la vision unitaire de la science biologique.

C’est là le grand problème que Linné au 1VIIIe siècle a cru résoudre définitivement. Dans son Systema Naturae dont la 10e édition datant de 1758 est considérée comme le point de départ de la nomenclature zoologique moderne, l’homme, genre Homo, est classé, parmi les animaux, dans l’ordre des Primates – les " premiers ", noblesse oblige –, mais en compagnie de trois autres genres : Simia (les singes), Lemur (les lémuriens incluant, pour Linné, le galéopithèque, un petit mammifère arboricole planeur d’Indonésie) et Vespertilio (les chauves-souris).

Ce choix est significatif et fait de Linné un pionnier qui, d’une certaine manière, dépassa les concepts de la majorité de ses successeurs du 1IXe siècle. De fait, en 1910, une fois la biologie devenue évolutionniste, l’anatomiste William K. Gregory nomma Archonta un groupe réunissant les primates (singes, lémuriens, homme), les chauves-souris (ordre des chiroptères), le galéopithèque (ordre des dermoptères) à quoi s’ajoutent des mammifères insectivores inconnus de Linné, les toupayes (mammifères arboricoles d’Asie).

L’homme était non seulement un membre des Primates, mais aussi un membre des Mammalia (tous ces termes sont dus à Carl Von Linné). On peut remonter la hiérarchie classificatoire et inclure l’homme dans les amniotes, dans les vertébrés, dans les animaux. Les animaux, c’est-à-dire dans les classifications le règne des Animalia, aujourd’hui appelé Metazoa (mot qui signifie la totalité des animaux) – les deux termes sont synonymes.

Le terme de Metazoa à la sonorité incontestablement scientifique ne heurte aucune oreille. Dire que l’homme est un métazoaire ne choque personne. Dire qu’il est un métazoaire parce qu’il est pluricellulaire et possède une protéine qui structure le lien entre les cellules – le collagène – est affaire de spécialistes et empêche invariablement toute percée philosophique. Aucune sensibilité là-dedans. Un animal, c’est autre chose, n’est-ce pas ?

D’autres ont voulu placer l’humain hors du règne animal

Linné à sa manière a été un révolutionnaire. Ses successeurs se sont attachés à défaire le regroupement des Primates. Le naturaliste français Armand de Quatrefages classa en 1861 l’homme seul dans le " règne humain ", caractérisé par " l’âme humaine " reprenant une suggestion émise plus de quarante ans auparavant par l’agronome lamarckien Charles-Hélion de Barbançois : classer l’homme dans un règne à part, le " règne moral ".

Quatrefages s’attacha autant à réfléchir à l’unité de l’espèce humaine qu’à analyser la singularité de ses composantes. Pour Quatrefages, en savant positiviste, c’est-à-dire qui s’en tient aux faits, la notion de Règne (la plus haute des catégories de la classification) s’impose à l’esprit humain : les caractères qui définissent l’homme sont évidents et ne sont liés à aucune hypothèse ou théorie.

L’âme humaine, différente de l’âme animale serait un pur fait d’observation. Auparavant, l’anatomiste allemand Johann Friedrich Blumenbach et l’anatomiste français Georges Cuvier opposèrent l’homme seul (ordre des Bimana) aux autres primates (ordre des Quadrumana). Le naturaliste allemand J. C. Illiger avait classé l’homme seul (seul à être debout) dans les Erecta, tandis que l’anatomiste britannique Richard Owen, adversaire résolu du darwinisme, en fit le seul représentant des Archencephala, introduction notable du cerveau comme spécificité humaine.

On peut remarquer toutefois qu’à l’exception de Quatrefages, tous les autres auteurs cités subordonnent l’espèce humaine au règne animal et à la classe des mammifères. On saisit bien la difficulté de ces anatomistes distingués qui, bien conscients des caractères morphologiques et physiologiques qui tout en intégrant parfaitement l’homme dans les mammifères, étaient tentés irrépressiblement, aussi en tant que croyants, de l’opposer au reste de la création.

" L’homme sage " — Homo sapiens

L’anatomiste, celui qui décide, c’est bien l’homme, Homo sapiens (" l’homme sage " que Linné n’a pas nommé comme tel par hasard). On aura donc compris que ces affirmations taxinomiques ont pour objet de placer l’Homo sapiens à part, en fonction de traits qui lui sont propres, du psychisme à la bipédie, et non d’identifier une séquence de caractères partagés par l’homme et différents animaux.

Que l’homme soit opposé au reste du règne animal ou bien à son plus proche parent animal revient au même. Un évolutionniste tel que Julian Huxley prit en 1957 l’exemple de la classification de l’homme pour illustrer sa conception du " grade évolutif ". L’activité intellectuelle de l’homme est telle qu’elle lui suffit pour concevoir une niche écologique sans précédent. Le cerveau humain situerait l’homme, seul, au niveau de la plus haute des catégories, le règne : le règne des Psychozoa.

On le sait, le plus proche parent vivant de l’homme (Homo) est le chimpanzé (Pan). Dans les années 1960, les premières classifications incluant les deux genres dans la famille des Hominidae firent scandale. Le tableau de famille était dégradé, gâché, détruit.

7 millions d’années d’évolution

La biologie moléculaire nous dit que l’homme et les chimpanzés sont presque identiques génétiquement parlant. Mais, c’est en pure perte : on reconnaît aisément un homme d’un chimpanzé. On devrait dire : on reconnaît aisément les deux animaux. La baleine bleue et la musaraigne aussi sont des animaux, et même des mammifères, certes bien distincts. Leurs différences sont infiniment plus grandes que celles qui séparent l’homme et le chimpanzé, mais elles ne sont pas importantes à nos yeux d’hommes sages. Philosophiquement parlant, ce ne sont pas elles qui nous concernent. L’anthropocentrisme est patent. En fait, après des centaines de millions d’années d’évolution animale, la lignée humaine et celle des chimpanzés se sont séparées il y a 7 millions d’années environ.

L’homme est pétri de caractères animaux depuis le liquide amniotique dans lequel baigne l’embryon rappelant les origines aquatiques des animaux jusqu’à l’éminence mentonnière qui fait saillie à l’avant de la mâchoire inférieure (la grande invention ostéologique des humains !) en passant par tous les traits de vertébrés, de tétrapodes, de mammifères et de primates. L’homme n’est qu’un animal comme les autres et différent de tous les autres comme le sont toutes les espèces animales les unes des autres.

Peut-on se contenter d’une telle affirmation ? Les mots du quotidien sont lourds de sens et de contresens. Le verbe persiste, tenace. Malgré l’idéologie et la perte des repères scientifiques, on n’aura pas la mauvaise grâce de s’en plaindre puisque le verbe, après tout, est l’une des caractéristiques d’Homo sapiens, au moins dans la nature actuelle. 

 

Auteur: Tassy Pascal

Info: https://www.numerama.com/, 31 12 2023

[ distinguo ] [ définition ] [ animal particulier ]