coévolution

Ce livre est sans aucun doute celui qui traite de la création de niches, tendance des organismes à modifier leur environnement local à leur avantage. La première moitié s'adresse à tout lecteur intéressé par le sujet, quel que soit l'angle sous lequel il l'aborde : son omniprésence, ses exemples dans tous les règnes, son origine, sa signification évolutive pour les espèces, y compris les autres espèces. La seconde moitié pose des questions aux expérimentateurs désireux de tester les répercussions du phénomène sur l'évolution. Le lien avec les activités culturelles humaines (constructeurs de niches lourdes) est également exploré, car l'équipe d'auteurs comprend des spécialistes de ce sujet. En ces temps passionnants pour la biologie et la théorie de l'évolution, ce livre marque une nouvelle orientation audacieuse qui ouvre la porte à l'évolution par le biais de l'environnement.

Auteur: Internet

Info: A propos de Niche Construction : The Neglected Process in Evolution (MPB-37), (Monographs in Population Biology) by F. John Odling-Smee, Kevin N Laland, Marcus N., Feldman (2003) Paperback. Amazon review September 10, 2006

[ résumé ] [ post-darwinisme ] [ corps-esprit ] [ anthropologie ]

évolutionnisme

Aujourd'hui, nous savons que le transfert horizontal de gènes est une force évolutive puissante dans le monde microbien, bien documentée dans les archives phylogénétiques, et dont l'importance écologique commence seulement à être pleinement comprise. Stimulée par les progrès de la technologie génomique, l'écologie microbienne offre de nouvelles perspectives sur le fonctionnement de la biosphère, exigeant une synthèse avec le processus évolutif et obligeant la biologie évolutive à s'intéresser à la question. Le pouvoir du transfert horizontal de gènes est si grand qu'il est difficile de comprendre pourquoi le monde eucaryote tournerait le dos à une source aussi merveilleuse de nouveauté et d'innovation génétiques. La réponse passionnante, qui fait éclater des décennies de préjugés dogmatiques, est que ce n'est pas le cas. Il existe aujourd'hui des preuves irréfutables du transfert horizontal de gènes chez les eucaryotes, non seulement chez les plantes, les protistes et les champignons, mais aussi chez les animaux (y compris les mammifères). Les implications évolutives n'ont pas encore été étudiées, mais nous sommes convaincus qu'une théorie pleinement élaborée du processus évolutif est nécessaire pour relever correctement les défis posés initialement par la microbiologie.

Auteur: Woese Carl

Info: How the Microbial World Saved Evolution from the Scylla of Molecular Biology and the Charybdis of the Modern Synthesis", Microbiology and Molecular Biology Reviews - 2009, avec Nigel Goldenfeld.

[ transversal ]

néguentropie

Un organisme vivant est un réseau multiple de réactions chimiques. On ne peut guère douter que les premiers proto-organismes élaborèrent de façon aléatoire ces réseaux de réactions, dans les mers des premiers âges, ni que les mutations aient continué de modifier, de façon aléatoire aussi, les réseaux métaboliques vivants. Le substrat initial de l’évolution est donc probablement le comportement de réseaux de réactions s’assemblant de façon aléatoire. La question fondamentale est de savoir si, pendant deux billions d’années de lutte pour la survie, il y a eu sélection dans la myriade de réseaux des réactions désordonnées à l’intérieur des réseaux métaboliques – rares et improbables, c’est-à-dire non aléatoires et ordonnés – qui sont les seuls à se comporter avec la stabilité nécessaire à la vie. Ou, au contraire, les organismes vivants sont-ils apparentés aux automates construits de façon aléatoire, dont le comportement caractéristique reflète la construction aléatoire, quelle que soit la façon dont la sélection choisit les formes de survie… Les réseaux importants, assemblés de façon aléatoire, à partir d’éléments binaires, se comportent avec simplicité, stabilité et ordre. Il semble peu plausible que la nature n’ait pas utilisé des systèmes aussi probables et sûrs, pour engendrer l’évolution et protéger sa descendance.

Auteur: Kauffman Stuart Alan

Info: “Metabolic stability and epigenesis in randomly constructed Genetics nets”, Journal of Theoretical Biology, n°22, pp. 437-467; 1969

[ réseaux génétiques ] [ question ] [ tâtonnement syntropique ]

théorie endosymbiotique

Des gènes "étrangers", issus de micro-organismes ayant cohabité avec nos lointains ancêtres sont présents dans notre ADN, révèle une étude publiée le 13 mars 2015 dans la revue Genome Biology. En d’autres termes, nos gènes ne sont pas seulement hérités de nos ancêtres : ils proviennent aussi d’organismes vivants très différents de notre espèce, qui nous ont été transmis au cours de notre évolution. Un résultat d’autant plus surprenant que ces travaux révèlent que ces gènes issus de ces micro-organismes, loin de jouer un rôle anecdotique, ont des fonctions cruciales dans le fonctionnement de notre organisme. En effet, ils sont notamment impliqués dans le métabolisme des lipides […] et dans les processus de défense immunitaire. Quels sont ces micro-organismes qui nous ont transmis ces gènes ? Il s’agit essentiellement de bactéries et de protistes (des organismes généralement unicellulaires comme les micro-algues et les protozoaires). Comment ces gènes ont-ils bien pu pénétrer dans notre génome ? Par un processus appelé "transfert horizontal de gènes" (HGT pour horizontal gene transfer en anglais). Un processus déjà connu pour être à l’œuvre chez certains animaux simples, comme le ver nématode dont le génome possède des gènes issus de plantes et de micro-organismes. […] Or, ces nouveaux travaux montrent que, loin de concerner des animaux très simples comme le ver nématode, le transfert horizontal de gènes concerne aussi en réalité très probablement… la plupart des êtres vivants complexes, dont les primates et l’homme.

Auteur: Anonyme

Info: Dans "Les magiciens du nouveau siècle", page 153

[ mutations génétiques ]

biologie moléculaire

Mon propre raisonnement (et celui de nombreux collègues) repose sur deux principes généraux que j'appellerai l'hypothèse de la séquence et le dogme central. Les preuves directes en faveur de ces deux principes sont négligeables, mais j'ai trouvé qu'ils étaient d'une grande aide pour comprendre ces problèmes très complexes. Je les présente ici dans l'espoir que d'autres puissent les utiliser de la même manière. Leur nature spéculative est soulignée par leurs noms. Il est utile d'essayer de construire une théorie utile sans les utiliser. On finit généralement dans le désert. 

L'hypothèse de la séquence : Ce fut déjà été mentionné à plusieurs reprises. Dans sa forme la plus simple, elle suppose que la spécificité d'un fragment d'acide nucléique est exprimée uniquement par la séquence de ses bases, et que cette séquence est un code simple pour la séquence d'acides aminés d'une protéine spécifique... (l'information génétique contenue dans l'ADN est traduite en instructions pour la fabrication de protéines.)

Le dogme central : Il stipule qu'une fois que l'information a été transmise au niveau des protéines, il est impossible de la récupérer. Plus précisément, le transfert d'information d'acide nucléique à acide nucléique ou d'acide nucléique à protéine peut être possible, mais le transfert de protéine à protéine ou de protéine à acide nucléique est impossible. L'information signifie ici la détermination précise de la séquence, que ce soit des bases dans l'acide nucléique ou des résidus d'acides aminés dans la protéine. (Les protéines ne peuvent pas modifier leur propre séquence génétique et elles dépendent de l'ADN pour leur instruction.).

Ce n'est pas universellement admis - par exemple, Sir Macfarlane Burnet ne soutient pas cette vue - mais de nombreux chercheurs pensent maintenant de cette manière. Pour autant que je sache, cela n'a pas été explicitement formulé auparavant.

Auteur: Crick Francis Harry Compton

Info: On Protein Synthesis', Symposia of the Society for Experimental Biology: The Biological Replication of Macromolecules, 1958, 12, 152-3.

[ irréversible mécanisme ] [ sens temporel ]

biophysique

En résumé, nous avons réexaminé les aspects quantiques de la récolte de lumière dans la photosynthèse. Il est apparu clairement, à partir de considérations de base, qu'il n'y a pas d'équivalence entre la quanticité des processus et les cohérences observées dans les expériences de spectroscopie femtoseconde. Même la question très fondamentale de savoir si les cohérences non stationnaires des systèmes photosynthétiques peuvent être excitées par la lumière du soleil n'a pas encore été totalement clarifiée. Quelle que soit la configuration la préparation de l'état, la dynamique sera régie par les couplages associés du système et son interaction avec son environnement (bath)*. En outre, les affirmations concernant la persistance de ces cohérences dans les expériences femtoseconde ont été réévaluées de manière critique. En particulier, l'analyse détaillée d'un système  exemplaire utilisée en biologie quantique - le complexe FMO** - montre sans ambiguïté l'absence de cohérence interexcitonnelle de longue durée sur les échelles de temps pertinentes dans ce système, à la fois aux températures cryogéniques et physiologiques. Au contraire, il est devenu évident que les signaux oscillants à longue durée de vie proviennent de modes vibratoires principalement issu de l'état électronique fondamental. Des analyses de données plus avancées et des traitements théoriques utilisant une paramétrisation réaliste de l'environnement modélisé (bath) sont nécessaires pour identifier clairement les signaux de cohérence. La discussion approfondie sur l'attribution antérieure de ces signatures spectrales, qui se développe dans la communauté depuis une décennie, souligne cette nécessité.

Le principal résultat positif de ce travail est l'amélioration des méthodes théoriques et expérimentales qui ont conduit à une meilleure compréhension des interactions système-bath responsables de la décohérence et de la dissipation dans les structures biologiques. La nature ne produit pas le bain (bath) pour éviter la décohérence des processus fonctionnels directs ; une telle approche ne serait certainement pas robuste. La nature, plutôt qu'essayer d'éviter la dissipation, l'exploite spécifiquement avec l'ingénierie des énergies sur site via le couplage excitonique* pour le transport direct de l'énergie. Le rôle des paramètres thermodynamiques dans le pilotage des fonctions biologiques est bien apprécié à d'autres niveaux. Ici, nous voyons que ce principe s'applique même aux processus de transfert d'énergie impliqués dans la photosynthèse qui se produisent sur des échelles de temps probablement plus rapides. La physique de base de la thermalisation étant utilisée pour imprimer une direction. Ce concept simple, maîtrisé par la nature dans toutes les dimensions temporelles et spatiales pertinentes, est une véritable merveille de la biologie. 

Auteur: Internet

Info: https://advances.sciencemag.org, 3 avril 2020. "Quantum biology revisited. Conclusions". By Jianshu Cao, Richard J. Cogdell, David F. Coker, Hong-Guang Duan, Jürgen Hauer, Ulrich Kleinekathöfer, Thomas L. C. Jansen, Tomáš Mančal, R. J. Dwayne Miller, Jennifer P. Ogilvie, Valentyn I. Prokhorenko, Thomas Renger, Howe-Siang Tan, Roel Tempelaar, Michael Thorwart, Sebastian Westenhof, Donatas Zigmantas. *En physique, un système quantique ouvert est un système de quantique qui interagit avec un système quantique externe (bath). En général, ces interactions modifient considérablement la dynamique du système et entraînent une dissipation quantique, de sorte que les informations contenues dans le système sont perdues pour son environnement. Comme aucun système quantique n'est complètement isolé de son environnement, il est important de développer un tel cadre théorique pour traiter ces interactions afin d'améliorer la compréhension des systèmes quantiques. **Complexe Fenna-Matthews-Olson : complexe hydrosoluble, a été le premier complexe pigment-protéine à être analysé par spectroscopie aux rayons X ***Un exciton est une quasi-particule que l'on peut voir comme une paire électron-trou liée par des forces de Coulomb. Une analogie consiste à comparer l'électron et le trou respectivement à l'électron et au proton d'un atome d'hydrogène. Ce phénomène se produit dans les semi-conducteurs et les isolants. Mise en forme Mg

[ anabolisme ] [ épigénétique ] [ hyper-complexité ]

adaptation animale

Dans les abysses, des poissons absorbent 99,5% de la lumière entrante 

Dans les profondeurs océaniques, que les photons peinent à percer, les poissons ont développé toutes sortes de ressources pour les aider à se nourrir. Certains, par exemple, sont devenus experts en camouflage.

À l’instar des oiseaux de paradis, dont les plumes absorbent 99,95% de la lumière, et du Vantablack, cet objet créé par l’Homme capable d’en absorber autant, plusieurs espèces de poissons évoluant en eaux profondes ont développé une peau ultra-noire, capable d’absorber le moindre photon disponible (ou presque). Des chercheurs du Smithsonian Museum et de l’Université Duke (États-Unis) en ont répertorié une quinzaine. Ils détaillent leurs travaux dans la revue Current Biology.

Karen Osoborn, zoologiste au Smithsonian Museum, a d’abord été intriguée par ces poissons naturellement sombres après avoir essayé d’en photographier quelques-uns capturés dans des filets. Elle s’est alors très vite rendu compte que la grande majorité de leurs caractéristiques anatomiques étaient impossibles à isoler. "Peu importe comment vous configurez la caméra ou l’éclairage, ils aspirent simplement toute la lumière", explique-t-elle.

Des analyses en laboratoire ont finalement révélé pourquoi. La biologiste a découvert que de la mélanine – un pigment qui protège la peau humaine en absorbant 99,9% du rayonnement UV solaire – était présente en abondance dans la peau des spécimens étudiés. Mais pas que.

Ces pigments étaient également compactés dans des compartiments cellulaires, eux-mêmes rassemblés de manière très étroite. En outre, la taille, la forme et la disposition de ces cellules les amènent à diriger toute la lumière restante vers d’autres compartiments.

Grâce à cette approche, la plupart des poissons étudiés étaient capables d’absorber environ 99,5% des photons entrants.

"Si vous voulez vous fondre dans la noirceur infinie de votre environnement, aspirer chaque photon qui vous frappe est une excellente façon de procéder, explique Karen Osoborn. Ce qu’ils ont fait, c’est créer un piège à lumière super efficace. La lumière ne rebondit pas, et ne traverse pas. Elle pénètre simplement dans cette couche, puis disparaît".

Et ça marche !

Des modélisations informatiques ont en effet suggéré que cette capacité à réfléchir une quantité infime de lumière peut réduire de six fois la distance à laquelle ces prédateurs peuvent être repérés par leurs proies. Certains, notamment, sont des prédateurs d’embuscade qui ont développé des leurres bioluminescents. Les chercheurs soupçonnent ainsi que cette peau ultra-noire permet de les rendre invisibles à leur propre lumière.

Fait intéressant, les chercheurs ont même isolé une peau ultra-noire autour de l’intestin de l’une des espèces, nommée Cyclothone acclinidens. Selon eux, ce poisson aurait évolué ainsi pour absorber la lumière émise par ses proies bioluminescentes ingérées.

Auteur: Internet

Info: https://sciencepost.fr/, Brice Louvet, rédacteur sciences, 17 juillet 2020

[ obscurité totale ]

chiroptères

Une mutation génétique clé, nocive pour l'homme, semble avoir ouvert le ciel aux chauves-souris.

Les chauves-souris ont réalisé quelque chose qu'aucun autre mammifère n'a jamais fait : ces bêtes aux ailes de cuir ont évolué vers le vol motorisé grâce à des membranes spécialisées appelées patagia qui relient leurs membres et leurs doigts au reste de leur corps. Une nouvelle étude sur les embryons de chauve-souris publiée dans BMC Biology révèle une étape cruciale dans l'évolution de ces animaux autrefois terrestres vers le vol, qui pourrait impliquer un gène connu pour ses mutations néfastes chez l'homme.

Les paléontologues n'ont pas encore découvert de fossiles montrant une transition vers les premières chauves-souris volantes. L'aile de la chauve-souris est un amalgame fou d'éléments anatomiques dérivés et nouveaux", explique Karen Sears, biologiste à l'université de Californie à Los Angeles, auteur de l'étude. Le plagiopatagium, un patagium spécifique qui relie le côté du corps aux bras et aux jambes, en est l'un des éléments les plus importants. Ce tissu prend des formes variées selon les espèces de chauves-souris : il a tendance à être plus large chez les espèces frugivores et plus étroit chez celles qui chassent les insectes volants. Pour déterminer si ces formes proviennent d'une aile de chauve-souris ancestrale ou si elles ont évolué indépendamment, Mme Sears et ses collègues ont étudié l'embryologie de différentes espèces de chauves-souris et les gènes responsables du développement du tissu.

Les chercheurs ont constaté qu'au cours du développement, le plagiopatagium se développe sur le côté du corps du fœtus et fusionne avec ses membres. Ce schéma se retrouve chez toutes les espèces étudiées, ce qui indique l'existence d'une aile ancestrale. Une mutation dans un gène particulier appelé Ripk4 pourrait avoir permis ce changement.

L'évolution est imprévisible et le développement est souvent modifié d'une manière que nous ne pouvons pas anticiper ou que nous n'anticipons pas", explique M. Sears. Chez l'homme et la souris de laboratoire, les mutations de Ripk4 peuvent altérer la peau et créer, entre autres, des structures semblables au patagium et des fentes labiales. Environ la moitié des espèces de chauves-souris vivantes présentent des fentes palatines, une caractéristique qui pourrait être liée à l'écholocalisation des chauves-souris.

Selon Charles Feigin, biologiste à l'université de Melbourne, qui n'a pas participé à la nouvelle étude, ces résultats apportent une preuve importante de la manière dont les couches de peau fusionnent pour former la membrane de vol essentielle des chauves-souris. Cette fusion rend les ailes suffisamment résistantes pour permettre le vol motorisé, explique Feigin ; les membranes similaires, plus faibles, des autres mammifères aériens les limitent au vol plané. Une mutation fortuite pourrait avoir été la clé qui a ouvert le ciel aux chauves-souris.

Auteur: Internet

Info: https://www.scientificamerican.com, "Flight Secrets", octobre 2023, Riley Black

[ palier évolutif ] [ hasard ]

imagination

Quelle structure cérébrale est impliquée dans la compréhension visuelle de la causalité ? Aucune: c'est notre système visuel et non un mécanisme cognitif complexe qui nous permet de comprendre qu'un objet bouge à cause d'un autre objet (par exemple lorsqu'une boule de billard se déplace parce qu'une autre boule de billard l'a poussée). C'est ce que vient de découvrir une équipe internationale de chercheurs. A tout moment, nous réalisons des jugements visuels rapides de causalité - une balle renverse un verre sur une table -, de reconnaissance (entre par exemple une chose inerte ou vivante), ou de compréhension des intentions d'autrui. Ces raisonnements sont complexes, c'est pourquoi la plupart des scientifiques pensent que des structures cognitives importantes sont nécessaires pour les réaliser. D'un autre côté, ils se font tellement rapidement et sans effort, qu'ils pourraient finalement être "intuitifs". Les équipes de Patrick Cavanagh (Université Paris Descartes, CNRS), Rolfs, (Université Humboldt de Berlin), Michael Dambacher (Université de Constance) ont mis fin à cette question: la causalité peut être interprétée seulement par le système visuel. "Nous avons démontré que nos yeux peuvent évaluer rapidement une situation de cause à effet sans l'aide de notre système cognitif", explique Patrick Cavanagh, professeur dans le laboratoire de psychologie de la perception (Université Paris Descartes, CNRS, ENS). Deux composantes sont nécessaires pour définir une situation de causalité, par exemple une boule de billard en touche une autre qui se déplace ensuite. Les événements doivent se succéder rapidement et nécessitent généralement un contact. De plus, ils doivent être perçus comme un seul événement: plutôt que de voir un objet bouger puis s'arrêter et un autre objet se déplacer par lui-même, il y a une continuité du mouvement qui est transféré du premier objet au second. Pour tester comment le cerveau détermine la causalité, les scientifiques ont utilisé un procédé dit d'adaptation, souvent utilisé dans les études du mécanisme neuronal impliqué dans les facultés visuelles. Une expérience optique de ce type est bien connue: en fixant une tâche rouge, pendant quelques secondes, puis un mur blanc, on voit une tâche verte, l'oeil s'est "adapté" à la tâche rouge. Les chercheurs ont constaté qu'après une exposition répétée à des événements de causalité - ici collisions de deux objets - les épreuves test apparaissent comme ayant moins de lien de causalité. A l'inverse, l'adaptation avec des événements non-causals a eu peu d'effet. Cela indique que certains jugements de causalité seraient déterminés par le système visuel et ne feraient pas appel à des mécanismes cognitifs complexes. De plus, le test bouge quand les yeux bougent, exactement comme pour la tâche verte qui apparaît suite à l'exposition à une tâche rouge. Seul le processus visuel et non un mécanisme cognitif peut expliquer cette spécificité. "Il reste à distinguer les types de jugements qui demandent un processus cognitif particulier de ceux qui ne font appel qu'au système visuel" précise Martin Rolfs, professeur à l'Université Humboldt de Berlin.

Auteur: Dambacher Michael

Info: Visual Adaptation of the Perception of Causality, current Biology, 10 January 2013. Ecrit avec Martin Rolfs et Patrick Cavanagh

[ réflexion ] [ penser ] [ sciences ]

évolution

La biologie des derniers oiseaux à dents révélée
Une collaboration internationale dirigée par des chercheurs de l'Institut de génomique fonctionnelle de Lyon, montre par imagerie synchrotron que les dents des derniers oiseaux à dents ont des caractéristiques proches de celles des dinosaures théropodes. Cette étude publiée dans la revue BMC Evolutionary Biology, confirme la parenté étroite entre oiseaux et dinosaures.
Les dents sont une véritable boîte noire qui enregistre au quotidien de nombreux traits de vie de l'animal qui les porte. Ainsi les dents de tous les vertébrés (Homme compris) renferment des informations clés sur le mode de vie, le régime alimentaire, ou encore les rythmes de croissance. Pour cette raison, les dents fossiles sont très prisées des paléontologues et l'étude de celles qui appartenaient à des animaux disparus sans laisser de descendance, permet de lever le voile sur des pans encore méconnus de l'histoire de la vie.
Les oiseaux actuels sont dépourvus de dents, mais leurs plus proches parents qui se sont éteints il y a environ 66 millions d'années, avaient des dents pointues et acérées qu'ils utilisaient pour saisir leurs proies, principalement des poissons. Ces oiseaux, qui se nomment Hesperornis et Ichthyornis, vivaient en Amérique du Nord au Crétacé supérieur aux côtés des derniers dinosaures. Les restes fossiles de ces oiseaux à dents sont extrêmement rares. C'est donc une opportunité exceptionnelle qui s'est présentée à Maïtena Dumont de pouvoir étudier, au sein d'une collaboration internationale pilotée par Antoine Louchart et Laurent Viriot à l'Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon, des dents isolées en utilisant une technique d'imagerie 3D de qualité exceptionnelle produite par l'ESRF (European Synchroton Radiation Facility) de Grenoble. La microtomographie à rayons-X Synchrotron permet de générer des volumes virtuels dont la forme et la structure interne sont fidèles dans les moindres détails à celles des dents fossiles. On peut ainsi se déplacer au sein de la dent virtuelle avec une résolution inférieure au micron, et ceci sans abimer le fossile d'origine.
Les résultats obtenus montrent que le remplacement de ces dents au cours de la vie et leur mode d'attachement et d'implantation dans les mâchoires, sont semblables à ce qu'on connaît chez les dinosaures théropodes, parmi lesquels se situent les ancêtres des oiseaux. La croissance des dents de ces oiseaux était rapide, plus rapide que chez certains reptiles ou certains mammifères actuels, ce qui peut être mis en relation avec des contraintes liées aux modes de prédation et d'alimentation. Enfin, les dents des deux oiseaux étudiés montrent une couche d'émail simplifiée et amincie, une tendance évolutive qui a vraisemblablement précédé la perte totale des dents.
Dans une étude précédente, Antoine Louchart et Laurent Viriot avaient souligné que la perte des dents chez les oiseaux actuels était un phénomène irréversible et que la fonction exercée par les dents autrefois est aujourd'hui remplie par leur bec corné et leur gésier musculeux. Seule la paléontologie est capable, grâce aux fossiles, de retracer les relations évolutives entre des animaux aujourd'hui disparus.

Auteur: Internet

Info: oct 2016, http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=15561

[ denture ] [ dentition ]