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homme-végétal

On ignore souvent (…) que l’électricité de l'air dans la forêt et son état d'ionisation se distinguent clairement de l'air d'espaces ouverts et spécialement de celui des villes, sujet déjà abordé par le forestier français Georges Plaisance dans son livre "Forêt et santé" (1985). Ceci s'explique probablement par un phénomène analogue à celui qui fut découvert par Alessandro Volta: aux alentours d'une chute d'eau, une charge électrique négative, liée à une ionisation de l'air, se crée par la pulvérisation des gouttes d'eau (effet Lenard, selon le nom du chercheur allemand qui approfondit et démontra les mécanismes de ce phénomène). Les chercheurs parlent de " triboélectricité ", produite par le frottement de deux matériaux, provoquant une charge ou une décharge électrique par transfert d'électrons. Un tel phénomène a lieu en particulier au niveau des feuilles d'arbres et des aiguilles de conifères lors de décharges électriques de pointe par temps de brume ou en cas d'orage, selon les travaux de Jean-Pascal Barra et de ses collègues du Laboratoire de physique des gaz et des plasmas du CNRS. Au cours de l'année, l'atmosphère des forêts se charge de quantités variables d'ions positifs et négatifs de différentes tailles. La part d'ions négatifs par rapport aux ions positifs est néanmoins en général excédentaire dans les milieux forestiers étudiés. (...) Il est aujourd'hui clairement établi qu'une atmosphère est bénéfique pour la santé lorsqu'une ionisation négative prédomine. (…) Les célèbres vents du désert comme le khamsin d'Égypte ou le shirav d'Israël, dont la surcharge en ions positifs est reconnue comme perturbant la santé physique et l'état psychique des habitants qui y sont sensibles, offrent un contraste extrême avec l'air forestier.

Pour renouer avec le thème de la chronobiologie, mentionnons par ailleurs que l'ionisation de l'air varie en fonction du cycle lunaire, un excès d'ions positifs étant observé lors de la pleine Lune, particulièrement en hiver. À l'inverse, des essais de germination en laboratoire, portant sur une durée de trois ans, ont permis de constater qu'une atmosphère enrichie artificiellement en ions négatifs rendait les plantes plus sensibles aux influences lunaires, alors que la production d'ions positifs éliminait une telle périodicité.

Le phénomène naturel d'ionisation négative de l'air était mis à contribution autrefois par les sanatoriums - établissements de cure pour le traitement de la tuberculose et d'autres maladies chroniques - placés en milieu forestier. Le même phénomène est mis à profit par l'appareil mis au point par René Jacquier (" Bol d'air Jacquier "), qui active des extraits de résine de pin. On a pu prouver expérimentalement que des inhalations brèves mais régulières ne génèrent pas de stress oxydant (nommé aussi stress oxydatif), mais semblent effectivement produire un effet antioxydant global bénéfique.

Une recherche récente menée par une équipe autrichienne sur l’ " impact psychophysiologique des qualités atmosphériques d'un paysage " s'est basée sur une série de mesures au niveau des systèmes nerveux végétatif et cardiovasculaire, en utilisant des méthodes psychométriques. L’application d'une telle procédure permet de confirmer mais aussi de nuancer ce que l'on pensait savoir jusqu'alors. Les résultats prouvent que l'atmosphère qui émane d'un cadre particulier - par exemple d'une petite forêt, comparativement à une chute d'eau ou à un pierrier - peut avoir sur l'homme des répercussions à la fois physiques et psychiques quantifiables, dans le sens d'un effet clairement apaisant.

(Encadré) Les bienfaits d'une ionisation négative de l’air :

Des essais en laboratoire ont montré qu'un air chargé en ions majoritairement négatifs (NAI, negative air ions) modifie les taux de sérotonine, une hormone fonctionnant comme neurotransmetteur et impliquée dans le cycle circadien, dans l'hémostase et dans divers désordres psychiatriques tels que le stress, l'anxiété, les phobies ou la dépression. Des effets positifs ont été observés sur la récupération après l'effort, sur la qualité du sommeil et sur la capacité d'apprentissage, par une régulation de la pression sanguine et de la fréquence cardiaque. Les maux de tête et les symptômes de stress en sont fortement réduits.

Auteur: Zürcher Ernst

Info: Les arbres, entre visible et invisible. Pp 186-188

[ végétaux matrice ] [ équilibre organique ] [ symbiose ]

 

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Ajouté à la BD par miguel

strates biologiques

Les chemins aléatoires de l'évolution mènent à un même endroit

Une étude statistique massive suggère que le résultat final de l’évolution – la forme physique – est prévisible.

(Photo  : Différentes souches de levure cultivées dans des conditions identiques développent des mutations différentes, mais parviennent finalement à des limites évolutives similaires.)

Dans son laboratoire du quatrième étage de l'Université Harvard, Michael Desai a créé des centaines de mondes identiques afin d'observer l'évolution à l'œuvre. Chacun de ses environnements méticuleusement contrôlés abrite une souche distincte de levure de boulangerie. Toutes les 12 heures, les assistants robots de Desai arrachent la levure à la croissance la plus rapide de chaque monde – sélectionnant celle qui est la plus apte à vivre – et jettent le reste. Desai surveille ensuite les souches à mesure qu'elles évoluent au cours de 500 générations. Son expérience, que d'autres scientifiques considèrent comme d'une ampleur sans précédent, cherche à mieux comprendre une question qui préoccupe depuis longtemps les biologistes : si nous pouvions recommencer le monde, la vie évoluerait-elle de la même manière ?

De nombreux biologistes affirment que ce ne serait pas le cas et que des mutations fortuites au début du parcours évolutif d’une espèce influenceraient profondément son destin. "Si vous rejouez le déroulement du vivant, vous pourriez avoir une mutation initiale qui vous emmènera dans une direction totalement différente", a déclaré Desai, paraphrasant une idée avancée pour la première fois par le biologiste Stephen Jay Gould dans les années 1980.

Les cellules de levure de Desai remettent en question cette croyance. Selon les résultats publiés dans Science en juin, toutes les variétés de levures de Desai ont atteint à peu près le même point final d'évolution (tel que mesuré par leur capacité à se développer dans des conditions de laboratoire spécifiques), quel que soit le chemin génétique précis emprunté par chaque souche. C'est comme si 100 taxis de la ville de New York acceptaient d'emprunter des autoroutes distinctes dans une course vers l'océan Pacifique et que 50 heures plus tard, ils convergeaient tous vers la jetée de Santa Monica.

Les résultats suggèrent également un décalage entre l’évolution au niveau génétique et au niveau de l’organisme dans son ensemble. Les mutations génétiques se produisent pour la plupart de manière aléatoire, mais la somme de ces changements sans but crée d’une manière ou d’une autre un modèle prévisible. Cette distinction pourrait s’avérer précieuse, dans la mesure où de nombreuses recherches en génétique se sont concentrées sur l’impact des mutations dans des gènes individuels. Par exemple, les chercheurs se demandent souvent comment une seule mutation pourrait affecter la tolérance d’un microbe aux toxines ou le risque de maladie d’un humain. Mais si les découvertes de Desai s'avèrent valables pour d'autres organismes, elles pourraient suggérer qu'il est tout aussi important d'examiner comment un grand nombre de changements génétiques individuels fonctionnent de concert au fil du temps.

"En biologie évolutive, il existe une sorte de tension entre penser à chaque gène individuellement et la possibilité pour l'évolution de modifier l'organisme dans son ensemble", a déclaré Michael Travisano, biologiste à l'université du Minnesota. "Toute la biologie s'est concentrée sur l'importance des gènes individuels au cours des 30 dernières années, mais le grand message à retenir de cette étude est que ce n'est pas nécessairement important". 

La principale force de l’expérience de Desai réside dans sa taille sans précédent, qui a été qualifiée d’« audacieuse » par d’autres spécialistes du domaine. La conception de l'expérience est ancrée dans le parcours de son créateur ; Desai a suivi une formation de physicien et, depuis qu'il a lancé son laboratoire il y a quatre ans, il a appliqué une perspective statistique à la biologie. Il a imaginé des moyens d'utiliser des robots pour manipuler avec précision des centaines de lignées de levure afin de pouvoir mener des expériences évolutives à grande échelle de manière quantitative. Les scientifiques étudient depuis longtemps l’évolution génétique des microbes, mais jusqu’à récemment, il n’était possible d’examiner que quelques souches à la fois. L'équipe de Desai, en revanche, a analysé 640 lignées de levure qui avaient toutes évolué à partir d'une seule cellule parent. L'approche a permis à l'équipe d'analyser statistiquement l'évolution.

"C'est l'approche physicienne de l'évolution, réduisant tout aux conditions les plus simples possibles", a déclaré Joshua Plotkin, biologiste évolutionniste à l'Université de Pennsylvanie qui n'a pas participé à la recherche mais a travaillé avec l'un des auteurs. "Ce qui pourrait permettre de définir la part du hasard dans l'évolution, quelle est la part du point de départ et la part du bruit de mesure."

Le plan de Desai était de suivre les souches de levure à mesure qu'elles se développaient dans des conditions identiques, puis de comparer leurs niveaux de condition physique finaux, déterminés par la rapidité avec laquelle elles se développaient par rapport à leur souche ancestrale d'origine. L’équipe a utilisé des bras robotisés spécialement conçus pour transférer les colonies de levure vers une nouvelle maison toutes les 12 heures. Les colonies qui s’étaient le plus développées au cours de cette période passèrent au cycle suivant et le processus se répéta pendant 500 générations. Sergey Kryazhimskiy , chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Desai, passait parfois la nuit dans le laboratoire, analysant l'aptitude de chacune des 640 souches à trois moments différents. Les chercheurs ont ensuite pu comparer la variation de la condition physique entre les souches et découvrir si les capacités initiales d'une souche affectaient sa position finale. Ils ont également séquencé les génomes de 104 souches pour déterminer si les mutations précoces modifiaient les performances finales.

Des études antérieures ont indiqué que de petits changements au début du parcours évolutif peuvent conduire à de grandes différences plus tard, une idée connue sous le nom de contingence historique. Des études d'évolution à long terme sur la bactérie E. coli, par exemple, ont montré que les microbes peuvent parfois évoluer pour manger un nouveau type d'aliment, mais que des changements aussi importants ne se produisent que lorsque certaines mutations habilitantes se produisent en premier. Ces mutations précoces n’ont pas d’effet important en elles-mêmes, mais elles jettent les bases nécessaires pour des mutations ultérieures qui en auront.

Mais en raison de la petite échelle de ces études, Desai ne savait pas clairement si ces cas constituaient l'exception ou la règle. "Obtenez-vous généralement de grandes différences dans le potentiel évolutif qui surviennent au cours du cours naturel de l'évolution, ou l'évolution est-elle en grande partie prévisible?" il répond "Pour répondre à cette question, nous avions besoin de la grande échelle de notre expérience."

Comme dans les études précédentes, Desai a constaté que les mutations précoces influencent l'évolution future, en façonnant le chemin que prend la levure. Mais dans cette expérience, ce chemin n'a pas eu d'incidence sur la destination finale. "Ce type particulier de contingence rend en fait l'évolution de la forme physique  plus prévisible, et pas moins prévisible", a déclaré M. Desai.

Desai a montré que, tout comme une seule visite à la salle de sport profite plus à un amateur flappi par la TV qu'à un athlète, les microbes qui commençent par croître lentement tirent bien plus parti des mutations bénéfiques que leurs homologues plus en forme qui démarrent sur les chapeaux de roue. " Si vous êtes à la traîne au début à cause de la malchance, vous aurez tendance à aller mieux dans le futur ", a déclaré Desai. Il compare ce phénomène au principe économique des rendements décroissants - après un certain point, chaque unité d'effort supplémentaire aide de moins en moins.

Les scientifiques ne savent pas pourquoi toutes les voies génétiques chez la levure semblent arriver au même point final, une question que Desai et d'autres acteurs du domaine trouvent particulièrement intrigante. La levure a développé des mutations dans de nombreux gènes différents, et les scientifiques n'ont trouvé aucun lien évident entre eux. On ne sait donc pas exactement comment ces gènes interagissent dans la cellule, voire pas du tout. "Il existe peut-être une autre couche du métabolisme que personne ne maîtrise", a déclaré Vaughn Cooper, biologiste à l'Université du New Hampshire qui n'a pas participé à l'étude.

Il n’est pas non plus clair si les résultats soigneusement contrôlés de Desai sont applicables à des organismes plus complexes ou au monde réel chaotique, où l’organisme et son environnement changent constamment. "Dans le monde réel, les organismes réussissent dans différentes choses, en divisant l'environnement", a déclaré Travisano. Il prédit que les populations situées au sein de ces niches écologiques seraient toujours soumises à des rendements décroissants, en particulier à mesure qu'elles s'adaptent. Mais cela reste une question ouverte, a-t-il ajouté.

Cependant, certains éléments suggèrent que les organismes complexes peuvent également évoluer rapidement pour se ressembler davantage. Une étude publiée en mai a analysé des groupes de drosophiles génétiquement distinctes alors qu'elles s'adaptaient à un nouvel environnement. Malgré des trajectoires évolutives différentes, les groupes ont développé des similitudes dans des attributs tels que la fécondité et la taille du corps après seulement 22 générations. " Ainsi beaucoup de gens pensent à un gène pour un trait, une façon déterministe de résoudre des problèmes par l'évolution ", a déclaré David Reznick, biologiste à l'Université de Californie à Riverside. " Cela montre que ce n'est pas vrai ; on peut évoluer pour être mieux adapté à l'environnement de nombreuses façons. "





 

Auteur: Internet

Info: Quanta Magazine, Emily Singer, September 11, 2014

[ bio-mathématiques ] [ individu-collectif ] [ équilibre grégaire ] [ compensation mutationnelle ]

 
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