évolution

La matière vivante est la force géologique la plus puissante.

Auteur: Vernadsky Vladimir

Info:

[ source ] [ panpsychisme ] [ biominéralisation ] [ silicates ] [ calcaires ]

panpsychisme

Avec un cristal, nous avons la preuve évidente de l'existence d'un principe de vie formateur, et bien que nous ne puissions pas comprendre la vie d'un cristal, c'est néanmoins un être vivant.

Auteur: Tesla Nikola

Info: David Hatcher Childress (2000). "The Tesla Papers", p.27, Adventures Unlimited Press

[ biominéralisation ]

panpsychisme

Tous les êtres circulent les uns dans les autres. Tout est en un flux perpétuel. Tout animal est plus ou moins homme, tout minéral est plus ou moins plante, toute plante est plus ou moins animal. Il n'y a qu'un seul individu, c'est le Tout. Naître, vivre et passer, c'est changer de forme.

Auteur: Diderot Denis

Info:

[ biominéralisation ]

paléozoologie

Le paresseux terrestre de Harlan (Paramylodon harlani) mesurait 2 mètres de hauteur, pesait 1,6 tonne et possédait une particularité très intéressante : il avait également de petits os dans la peau, ou ossicules cutanés. Ces petits os étaient profondément insérés sous la peau autour du cou, des épaules et du dos et pouvaient lui servir d'armure contre ses prédateurs. Ils n'étaient cependant pas reliés au squelette principal.

Auteur: Rotureau Brice

Info: Histoire naturelle des paresseux

[ curiosité ] [ mammifère éteint ] [ biominéralisation ]

minéraux

Les épaisses couche de craie (carbonate de calcium) qui constituent ces falaises, soumises à l'érosion éolienne et marine, sont des roches calcaires formées par l'apparition de biominéraux. Les organismes vivant fabriquent en effet une grande variété de structure en carbonate de calcium, variété qui se reflète dans l'importante diversité des calcaires : calcaire récifal urgonien de Provence, compact et qui prend un beau poli ; craie plus friable qui a donné son nom au crétacé ; calcaire grossier lutécien dont on a bâti Paris et dans lequel on trouve des coquilles encore intactes, etc...

Auteur: Guyon Étienne

Info: Matière et matériaux. De quoi est fait le monde ?, p 42, en commentaire d'une photo des falaises d'Etretat

[ évolution ] [ biominéralisation ]

monades

Où se situe la frontière entre minéral et vivant ? Quelques pistes sont apportées par Lynn Margulis, certains panpsychistes et d'autres. La réponse ne sera pas donnée ici. Il est seulement question via cette rubrique de présenter quelques recherches affinées des "Fils de la pensée" afin de tenter de circonscrire l'idée de créature, au sens d'une entité qui se reproduit avec, semble-t'il, projet de s'extraire, tant que faire se peut, du minéral. Beaucoup de termes sont usités quand on s'essaie à cerner le "vivant" : monères, homéomérie, bactéries, êtres, microbes, individu, spécimen... bref toutes unités d'une race ou d'une espèce, celle(s), en bleu, constituant une recherche FLP précisée.

Auteur: Mg

Info:

[ délimitation ] [ biominéralisation ]

minéraux

La biominéralisation est le processus physiologique qui permet aux organismes vivants d’élaborer une structure minérale, le biominéral. Un biominéral se distingue de son équivalent purement minéral par la présence de molécules organiques qui lui confèrent des propriétés spécifiques telles qu’une meilleure résistance à la fracture. Parmi les nombreux biominéraux on peut citer quelques exemples comme les os et les dents des animaux, la coquille des mollusques mais aussi le squelette des coraux. En construisant leur squelette, les coraux édifient les récifs coralliens qui sont responsables, avec les coccolithophores et les foraminifères, de la majorité des dépôts calcaires à la surface du globe. Dans la mesure où le biominéral formé chez les coraux est du carbonate de calcium, on parle également de calcification pour décrire le processus.

Les équipes de Physiologie/Biochimie et Ecophysiologie coralliennes du Centre Scientifique de Monaco développent des recherches centrées sur la biominéralisation des coraux et ses interactions avec notre environnement. Le choix de cette thématique est justifié par le rôle majeur joué par la calcification dans le contrôle du climat et dans le modelage des paysages géologiques. La calcification est en effet, avec la respiration et la photosynthèse, l'un des mécanismes qui contrôlent la concentration en gaz carbonique (CO2), important gaz à effet de serre dans notre atmosphère. D'autre part, les squelettes des coraux constituent des enregistrements des conditions physico-chimiques (température, concentration en CO2, nutriments) qui prévalaient au moment de leur dépôt, et à ce titre on les qualifie d'archives environnementales. La lecture de ces archives par les paléoclimatologistes, au même titre que celles incluses dans les glaces polaires et dans les cernes des arbres, devrait permettre une meilleure prévision de l'évolution de notre climat. 

En plus de son intérêt dans le domaine des sciences environnementales, la biominéralisation est également un processus clé dans de nombreux autres domaines : santé humaine (processus d'ostéogenèse, chirurgie orthopédique...), chimie des matériaux (biomatériaux et nanotechnologies). Enfin certains biominéraux présentent une haute valeur économique et culturelle, comme le squelette axial du corail rouge ou les perles des huîtres.

Auteur: Internet

Info: https://www.centrescientifique.mc/fr/article/biologie-marine-fr/biomineralisation

[ spécificité ]

matière

Une bactérie qui fabrique des minéraux dans ses cellules
Une nouvelle espèce de bactérie photosynthétique vient d'être mise en évidence: elle est capable de contrôler la formation de minéraux (carbonates de calcium, magnésium, baryum, strontium), à l'intérieur même de son organisme. Publiée dans Science le 27 avril 2012, une étude qui révèle l'existence de ce nouveau type de biominéralisation dont le mécanisme est encore inconnu. Cette découverte a d'importantes implications pour l'interprétation du registre fossile ancien.
Les cyanobactéries focalisent depuis longtemps l'attention des scientifiques. Capables de photosynthèse, ces micro-organismes ont joué un rôle majeur dans l'histoire de la Terre, conduisant notamment à l'oxygénation de l'atmosphère. Certaines cyanobactéries sont capables de former des carbonates de calcium à l'extérieur de leur cellule, notamment celles associées aux stromatolites, des roches carbonées qui datent d'environ 3,5 milliards d'années et comptent parmi les plus anciennes traces de vie sur Terre. Des cyanobactéries fossiles pourraient donc se retrouver au sein de ce type de formation. Pourtant, les premières cyanobactéries fossiles datent seulement de 700 millions d'années bien après le début de l'oxygénation de la Terre qui remonterait à 2,3 milliards d'années. Pourquoi un tel laps de temps ?
Une équipe française vient peut-être d'apporter une réponse. Dans des stromatolites recueillis dans un lac de cratère mexicain et cultivés au laboratoire, les scientifiques ont mis en évidence une nouvelle espèce de cyanobactérie, Candidatus Gloeomargarita lithophora. Ce micro-organisme est issu d'une lignée qui a divergé précocement chez les cyanobactéries. Sa principale caractéristique: grâce à un mécanisme de biominéralisation encore inconnu, cette cyanobactérie fabrique des nanoparticules de carbonate de calcium intracellulaires, d'environ 270 nanomètres. Si l'on connaissait l'existence de cyanobactéries capables de former du carbonate de calcium extracellulaire au sein des stromatolites, c'est la première fois que l'on révèle une formation à l'intérieur de la cellule. Autre particularité de cette nouvelle espèce: elle accumule le strontium et le baryum pour l'incorporer aux carbonates.
Cette découverte a d'importantes implications pour l'interprétation du registre fossile ancien. En effet, si les cyanobactéries associées aux stromatolites formaient des carbonates à l'intérieur de leurs cellules et non pas à l'extérieur, elles n'auraient pas été préservées dans le registre fossile et pourraient expliquer le laps de temps entre leur apparition (il y a au moins 2,3 milliards d'années) et les plus vieux fossiles retrouvés (il y a 700 millions d'années). Reste désormais à découvrir pourquoi et comment cette cyanobactérie fabrique ce carbonate de calcium.

Auteur: Internet

Info: 21 avril 2012, An Early-Branching Microbialite Cyanobacterium Forms Intracellular Carbonates, E. Couradeau, K. Benzerara, E. Gérard, D. Moreira, S.Bernard, G. E. Brown Jr.

[ historique ] [ biologie ]

animal-minéral

Des progrès dans la compréhension de la biominéralisation par une nouvelle microscopie X

Chez les organismes vivants, les processus de biominéralisation régulent la croissance des tissus minéralisés, tels que les dents, les os, les coquilles… Ces procédés restent fascinants à étudier pour une meilleure compréhension du monde naturel qui nous entoure et de sa diversité, d'autant plus que ces recherches peuvent contribuer à l'élaboration de procédés biomimétiques pour la réalisation de nouveaux matériaux.

Une équipe interdisciplinaire française, à laquelle participe l'équipe du LIONS de l'UMR NIMBE, s'est intéressée à la bio-formation du carbonate de calcium, dont la structure complexe est encore largement incomprise. La texture complexe de matériaux naturels, observés auprès du synchrotron de l'ESRF par une méthode originale de diffraction de rayons X développée par l'Institut Frenel, est décrite et les résultats publiés dans la revue "Nature Materials". Un point de départ pour comprendre l'élaboration de ce composé, et définir les conditions physiques, chimiques et biologiques nécessaires pour produire de façon synthétique ce type de biominéraux.

La compréhension en sciences des matériaux, paléoclimatologie et sciences de l’environnement des phénomènes de biominéralisation ouvrent des perspectives fascinantes et attirent nombre de chercheurs. Le carbonate de calcium en est une bonne illustration : les théories issues de la cristallisation classique ne peuvent expliquer la formation des structures biominérales calcaires extrêmement complexes, telles que celles observées chez l’oursin ou l’huître perlière par exemple. La formation de ce constituant majeur de la croute terrestre reste ainsi encore largement incomprise.

L’étude, menée par une équipe interdisciplinaire française et publiée dans la revue Nature Materials, exploite une nouvelle microscopie en rayons X permettant de révéler les spécificités structurales du biominéral. Elle conduit à l’identification de modèles probables de biominéralisation.

L’approche développée par cette équipe est motivée par une contradiction apparente : tandis que les espèces vivantes capables de cristalliser le carbonate de calcium produisent une remarquable diversité architecturale aux échelles macro et micrométriques, à l’échelle sub-micrométrique, la structure biominérale se caractérise au contraire, par l'observation constante d'une même structure granulaire et cristalline. Par conséquent, une description des caractéristiques cristallines à cette échelle "mésométrique", c'est-à-dire, à l’échelle de quelques granules (50-500 nm), est une clé pour construire des scénarios réalistes de biominéralisation. C’est également une difficulté majeure pour la microscopie, puisqu’aucune des approches expérimentales actuellement utilisées (électroniques, X ou visibles) n’est capable d’y accéder.

Grâce à la nouvelle approche de microscopie X en synchrotron, la ptychographie de Bragg, développée en 2011 par l’Institut Fresnel, il a été possible de révéler les détails tridimensionnels de l'organisation méso-cristalline des prismes de calcite, les unités minérales constituant l’extérieur de la coquille de l’huître perlière. Bien que ces prismes soient habituellement décrits comme des mono-cristaux "parfaits", il a été possible de mettre en évidence l'existence de grands domaines cristallins d’iso-orientations et d’iso-déformations, légèrement différents les uns des autres. Ces résultats entièrement originaux plaident en faveur de chemins de cristallisation non classiques, comme la fusion partielle d’un ensemble de nanoparticules primaires ou l’existence de précurseurs de type liquides.

Ce résultat a été obtenu dans cadre d’un programme de recherche à 4 ans financé par l’ANR (ANR-11-BS20-0005). Il constitue le point de départ d’un projet ERC Consolidator (#724881), qui a pour objectif d’établir les conditions physiques, chimiques et biologiques nécessaires pour produire des biominéraux synthétiques à la demande.

Auteur: Internet

Info: Réf :  F. Mastropietro, P. Godard, M. Burghammer, C. Chevallard, J. Daillant, J. Duboisset, M. Allain, P. Guenoun, J. Nouet, V. Chamard, Revealing crystalline domains in a mollusc shell “single-crystalline” prism, Nature Materials (2017). Communiqué CNRS/INSIS : "Une nouvelle microscopie éclaire la formation des biominéraux", 1er sept 2017

[ évolution ] [ niveaux intermédiaires ] [ méta-moteur ]

palier évolutif

L’explosion cambrienne déclenchée par plusieurs transgressions marines ?

Il y a 542 millions d'années apparaissaient, durant une période de quelques dizaines de millions d'années seulement, les grandes lignées d'animaux multicellulaires, comme les vertébrés et les arthropodes. Les lignées végétales et bactériennes se sont elles aussi diversifiées. 

Quel fut le déclencheur de cet événement planétaire ? 

La libération massive d'ions dans les océans, due à une érosion devenue intense, affirme une équipe américaine. Les organismes marins auraient utilisé ces polluants pour fabriquer des squelettes et des coquilles, une invention qui leur fut très profitable.

Les premières formes de vie seraient apparues sur Terre il y a 3,5 milliards d'années. Curieusement, ces êtres restèrent en grande majorité unicellulaires (vivant parfois en colonies) jusqu'à l'explosion cambrienne survenue il y a seulement 542 millions d'années. Cet événement vit alors naître de nombreux organismes pluricellulaires et des structures biominérales (par exemple des coquillages) en seulement quelques millions d'années, preuve d'une accélération soudaine de l'évolution (comme en témoignent par exemple les schistes de Burgess). Mais quel fut le facteur déclenchant ? Cette question taraude de nombreux scientifiques depuis longtemps car peu d'hypothèses convaincantes ont été apportées.

Il existe pour la même époque une autre grande curiosité, mais cette fois d'ordre géologique, clairement observable dans le Grand Canyon. L'analyse des couches stratigraphiques de cette région révèle l'histoire de la Terre sur près de 2 milliards d'années, ou presque, car il reste plusieurs discordances chronologiques. Ainsi, il n'y a pas de trace de roches datant de l'époque de l'explosion cambrienne. Des sédiments âgés de 525 millions d'années reposent directement sur des roches métamorphiques de 1.740 millions d'années et des couches sédimentaires inclinées âgées de 1.200 à 740 millions d'années. Des roches sédimentaires "jeunes" provenant de mers peu profondes recouvrent donc de "vieilles" roches sans aucune continuité logique. Mais une question se pose : a-t-on vraiment perdu des informations sur l'évolution de la Terre pendant 215 millions d'années à cause de cette inconformité géologique ?

Il semble bien que non. Selon Shanan Peters de l'université de Wisconsin-Madison, cette absence de données géologiques permettrait d'expliquer le mécanisme déclencheur de l'explosion cambrienne. Les résultats obtenus par l'équipe de ce chercheur sont présentés dans la revue Nature. L'inconformité résulterait d'une succession d'événements géologiques ayant causé la libération massive d'ions dans les océans. Les animaux se seraient adaptés en synthétisant des cristaux pour se débarrasser de ces éléments potentiellement néfastes, donnant ainsi naissance à la biominéralisation. Cette dernière changea alors radicalement le cours de l’évolution, tant les avantages qu'elle apporte sont nombreux.

(Illustration - Le Grand Canyon s'étend sur 450 km de long et possède une profondeur moyenne de 1.300 mètres. Les strates visibles permettent littéralement de lire l'histoire géologique du continent nord-américain - L’explosion cambrienne serait liée à un trop plein d'ions)

Ces explications font suite à l'analyse des propriétés géochimiques de plus de 20.000 échantillons de roches prélevés en Amérique du Nord.

Au début du Cambrien, les mers seraient montées et descendues à plusieurs reprises, en érodant à chaque fois les substrats rencontrés et mettant ainsi à nu d'anciennes roches provenant directement des profondeurs de la croûte terrestre. Cette succession de transgressions marines explique donc la disparition de plusieurs couches stratigraphiques. Exposées à l'air et à l'eau, les roches crustales auraient réagi chimiquement, libérant dans les océans de grandes quantités d'ions calcium, potassium, fer et silice. La chimie de l'eau fut alors profondément modifiée.

Un dernier retour des mers il y a 525 millions d'années provoqua le dépôt de sédiments plus jeunes. De nombreuses traces géologiques confirment ces événements - couches de glauconite et d'autres roches particulièrement riches en potassium, fer et silice.

(ici un schéma montre la brutale accélération de l'évolution au Cambrien avec apparition de beaucoup de genres d'espèces vivantes - diversité.

Des minerais pour évacuer le trop plein d’ions

Chaque organisme vivant maintient un équilibre ionique avec le milieu. L'arrivée massive d'ions dans l'environnement marin a dû profondément perturber cette balance. Plusieurs espèces se seraient mises à stocker leurs excédents en ions calcium, potassium, fer et silice sous forme de minerais afin de rétablir l'équilibre. Cette stratégie a deux avantages : les effets des particules chargées sont limités et elles ne sont pas rejetées dans le milieu où elles pourraient à nouveau jouer un rôle néfaste.  

Voilà pourquoi les trois biominéraux majoritairement présents au sein des organismes vivants seraient apparus lors de l'explosion cambrienne. Le phosphate de calcium est le constituant principal de nos os et dents. Le carbonate de calcium entre quant à lui dans la biosynthèse des coquilles d'invertébrés. Et le dioxyde de silicium est utilisé par les radiolaires, du zooplancton, pour synthétiser leur "squelette" siliceux.

Les avantages évolutifs procurés par ces minéraux sont conséquents puisqu'ils sont utilisés pour la conception de coquilles et d'épines (rôle de protection), de squelettes (rôle de soutien) et de griffes ou dents (rôle dans la prédation). Leur apparition permet de mieux comprendre le changement soudain du cours de l'évolution. 

Ce que certains qualifiaient de "trou" dans les enregistrements de l'histoire de la Terre se révèle en réalité être une source d'information d'une valeur inestimable. La "grande inconformité" (en anglais Great Unconformity) révèle ainsi un mécanisme probable du déclenchement de l'explosion radiative du Cambrien.

Auteur: Internet

Info: Quentin Mauguit, Futura-sciences.com, 24/04/2012

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