ego

Pourtant, la complexité de tout cela fait pâle figure en comparaison des schémas de traitement de l'information dans votre cerveau. Vos quelque 100 milliards de neurones génèrent en permanence des signaux électriques ("firing"), ce qui implique le brassage de milliards de billions d'atomes, notamment des ions de sodium, de potassium et de calcium. Les trajectoires de ces atomes constituent un tressage extrêmement élaboré à travers l'espace-temps, entrelacement complexe qui correspond au stockage et au traitement de l'information d'une manière qui donne lieu, d'une façon ou d'une autre, à notre sensation familière de conscience de soi. La communauté scientifique s'accorde largement à dire que nous ne comprenons toujours pas comment cela fonctionne, et il est donc juste de dire que nous autres humains ne comprenons pas encore bien ce que nous sommes. Cependant, dans les grandes lignes, on pourrait dire ceci : Nous sommes un modèle dans l'espace-temps. Un modèle mathématique. Plus précisément, nous sommes une tresse complexe au sein de l'espace-temps - en fait, l'une des tresses les plus élaborées que l'on connaisse.

Auteur: Tegmark Max

Info: Life Is A Braid In Spacetime http://nautil.us/issue/9/time/life-is-a-braid-in-spacetime

[ moi ] [ je ]

univers

Il est une raison fondamentale pour laquelle nous regardons le ciel avec émerveillement et nostalgie - pour la même raison que nous restons, heure après heure, à contempler la houle lointaine de l'océan. Il y a quelque chose comme une sagesse ancienne, encodée et rangée dans notre ADN, qui connaît son point d'origine aussi sûrement qu'un saumon connaît sa crique. Intellectuellement, nous ne voulons peut-être pas y retourner, mais les gènes le savent et aspirent à leurs origines, à leur maison dans les profondeurs salées. Mais si les mers sont notre source immédiate, la source avant-dernière est certainement le ciel... La vérité spectaculaire - et c'est quelque chose que votre ADN connaît depuis toujours - c'est que les atomes mêmes de votre corps - le fer, le calcium, le phosphore, le carbone, l'azote, l'oxygène, et ainsi de suite - ont été initialement forgés dans des étoiles mortes depuis longtemps. C'est pourquoi, lorsque vous êtes dehors sous un ciel de campagne sans lune, vous ressentez un tiraillement ineffable dans vos entrailles. Nous sommes des étoiles. Continuez à regarder vers le haut.

Auteur: Waxman Gerald D.

Info: Astronomical Tidbits: A Layperson's Guide to Astronomy

[ océanique ] [ hiérarchie ]

apprenti sorcier

Alors que des millions de personnes manifestent à travers le monde pour dénoncer l'inaction des gouvernements face au réchauffement climatique, des chercheurs et chercheuses en géo-ingénierie de l'université Harvard pensent tenir une solution pour endiguer le phénomène. Leur idée: charger des avions de répandre dans l'atmosphère des solutions chimiques capables de réduire la température globale, à l'image du dioxyde de soufre dont les particules réfléchissent les rayons du soleil et les renvoient vers l'espace. Après avoir travaillé sur ordinateur, par simulation, l'équipe d'Harvard pourrait être la première à tenter l'expérience en conditions réelles.

Au dioxyde de soufre, très efficace mais potentiellement néfaste pour notre santé, les scientifiques pourraient préférer le carbonate de calcium. Toujours en attente d'autorisation officielle, ils projettent de relâcher un ballon rempli de cet ingrédient –déjà présent dans nos dentifrices– dans la stratosphère pour en observer l'impact sur la température atmosphérique. D'après les scientifiques, la géo-ingénierie menée à une échelle internationale pourrait permettre de diviser par deux l'augmentation de la température mondiale. Ce qui aurait pour conséquence de réduire les inondations, les sécheresses, les ouragans, la fonte des glace ou encore la montée des eaux. Seule 0,5% de la surface du globe pourrait être exposée à une augmentation des phénomènes liés au réchauffement climatique.

Auteur: Slate.fr

Info: http://www.slate.fr/story/174759/plan-completement-fou-refroidir-planete

[ effets secondaires ] [ manipulation chimique ]

architecture

Le secret de la longévité du béton romain percé par des scientifiques.

Il est connu que les constructions érigées par les Romains il y a 2000 ans et plus résistent extrêmement bien aux outrages du temps. Une équipe de scientifiques avec participation suisse est parvenue à percer le secret de la longévité du béton romain.

Les chercheurs se sont penchés sur des échantillons d'un mur en béton de l'époque romaine vieux de 2000 ans provenant du site archéologique de Priverno, près de Rome. Les analyses effectuées notamment aux rayons X ont montré que le béton avait été mélangé à chaud avec adjonction de chaux vive.

Le résultat est la présence de gros agrégats de chaux qui, en présence d'eau, fonctionnent comme source de calcium et remplissent les espaces vides. Le calcium réagit aussi avec un autre additif utilisé par les Romains, la pouzzolane, une roche volcanique, créant des structures cristallines qui deviennent de plus en plus dures avec le temps.

Autoguérison

Le béton s'en trouve ainsi renforcé. Les agrégats de chaux réagissant avec l'eau qui s'infiltre par d'éventuelles fissures lui confèrent une capacité d'autoguérison, et ce sur des millénaires, selon les auteurs, qui affirment avoir mis au point leur propre recette de béton durable sur la base de ces recherches.

Des chercheurs de l'institut de mécanique des matériaux IMM SA à Grancia (TI) ont également contribué à cette étude publiée dans la revue Science Advances.

Auteur: Internet

Info: https://www.rts.ch/info/sciences-tech, 7 janv. 2022

[ ciment ] [ historique ]

homme-végétal

- Alors, comment la plante fait-elle pour décider? ai-je demandé.

Trewavas a répondu qu'il avait réfléchi de nombreuses années à la question. En 1990, ses collègues et lui avaient fait une percée. Ils étaient en train d'étudier comment les plantes percevaient les signaux et transmettaient l'information en interne. A l'aide de manipulations génétiques, les chercheurs ont introduit une protéine, dans des plants de tabac, qui les faisait luire quand le niveau de calcium augmentait à l'intérieur des cellules. Ils avaient émis l'hypothèse que l'altération de la concentration cellulaire en calcium était l'un des principaux moyens par lequel les plantes percevaient les évènements extérieurs. A leur grande surprise, ils avaient découvert que les plants de tabac réagissaient instantanément au toucher. Bien que le tabac ne soit pas connu pour cette sensibilité, une petite caresse suffisait à provoquer, chez les plantes modifiées, une émission de lumière induite par l'augmentation de calcium dans leurs cellules. Trewavas était ébloui par la réaction: "Sa vitesse était telle qu'elle était à la limite de ce que nous pouvons mesurer. Alors que je vous ai dit que les plantes ne réagissent qu'en termes de mois et d'années, dans ce cas-ci, elles répondaient en quelques millièmes de secondes à un signal dont nous savions qu'il aurait plus tard un effet morphologique. Quand on touche une plante régulièrement, sa croissance ralentit et la plante devient plus épaisse."

Trewavas savait que les neurones humains, eux aussi, montraient une augmentation du calcium interne lorsqu'ils transmettaient de l'information. Ayant constaté la vitesse à laquelle les plantes réagissaient au toucher, il avait commencé à penser à leur intelligence. Bien que les plantes n'aient pas de neurones, s'était-il dit, leurs cellules utilisent un système de signalisation du même type, de sorte qu'elles ont peut-être la capacité de calculer et de prendre des décisions.

Auteur: Narby Jeremy

Info:

[ interaction ]

biophysique

Un simple électron à l'origine de l'adaptation des bactéries
Une équipe de l'IBS a déterminé la structure d'une metalloprotéine présente chez les bactéries et explique par là-même comment ses gènes sont bavards... ou muets !

Si le Vivant est composé essentiellement de matière organique, une très grande quantité de processus naturels dépendent directement de facteurs inorganiques. Ainsi, près de 40 % des protéines ne fonctionnent que parce qu'elles fixent un ou plusieurs ions métalliques (sodium, magnésium, calcium, fer, zinc, cuivre, etc.). Ce sont les métalloprotéines. Ces protéines contiennent ainsi des agrégats inorganiques qui interviennent dans des réactions biosynthétiques et métaboliques d'une très grande importance pour la vie cellulaire. Par exemple, les agrégats fer-soufre [Fe-S], ubiquitaires chez les animaux, les plantes et les bactéries sont essentiels pour le transfert d'électrons (respiration, photosynthèse) ou la régulation de l'expression des gènes.

Des chercheurs de l'IBS se sont intéressés à la métalloprotéine bactérienne RsrR comportant un centre [2Fe-2S]. RsrR participe au contrôle de l'accès au génome de la cellule, permettant, ou non, l'expression de certains gènes. Ils ont déterminé sa structure cristalline grâce à des études de diffraction de rayons X. "Nous avons montré que RsrR a la particularité de moduler sa fixation sur l'ADN grâce à la réduction à un électron de son agrégat [2Fe-2S], explique Juan Carlos Fontecilla-Camps, chercheur à l'IBS. Cet agrégat est lié à RsrR par quatre résidus d'acides aminés (deux cystéines, un glutamate et une histidine), une coordination jusque-là jamais observée dans une protéine." Les scientifiques ont également constaté, suivant la forme cristalline de la protéine et son état d'oxydation, la rotation d'un autre résidu d'acide aminé (un tryptophane) qui pourrait être à l'origine de la modulation de sa fixation à l'ADN.

Ces travaux jettent les bases structurales pour comprendre comment un effecteur aussi petit qu'un électron va pouvoir induire des changements structuraux responsables d'une réponse adaptée de la bactérie à son environnement. Internet,

Auteur: Internet

Info: https://www.techno-science.net, Adrien le 15/02/2019, source CEA

[ évolution ]

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 ]

être humain

Les humains ont perdu 20% de densité osseuse dans leurs membres inférieurs depuis l'avènement de l'agriculture il y a 12 000 années
On explique ce phénomène par une plus grande sédentarité liée à ce mode de subsistance. Jusque là et depuis des millions d'années, les hommes et leurs ancêtres survivaient de chasse et de cueillette, des activités requérant une activité physique beaucoup plus intense.
Les chasseurs-cueilleurs qui vivaient encore il y 7 000 ans avaient des os et des articulations (hanches, genoux et chevilles) aussi solides que l'homme de Neandertal, un cousin disparu il y a 28 000 ans ou même les chimpanzés, un lointain parent.
En comparaison, les "agriculteurs" qui vivaient dans les mêmes régions depuis 6 000 ans ont des os nettement moins denses et plus fragiles.
Pour cette étude, les auteurs ont utilisé des scanners pour mesurer la densité osseuse de la partie spongieuse des os chez 59 humains modernes, 229 primates comme des chimpanzés ainsi que sur des ossements fossilisés d'hominidés dont l'Australopithecus africanus (-3,3 à -2,1 millions d'années), le Paranthropus robustus (-1,2 millions d'années) et des Néandertaliens (-250 000 à -28 000 ans).
Les résultats montrent que seuls les humains modernes récents ont une faible densité des os spongieux qui est particulièrement prononcée dans les articulations des membres inférieurs (hanches, genoux et chevilles). "Ce changement anatomique tardif dans notre évolution paraît bien avoir résulté de la transition d'une vie nomade à un mode de subsistance plus sédentaire", concluent les chercheurs. "D'autres facteurs pourraient aussi expliquer ces différences de densité osseuse entre les premiers agriculteurs et les chasseurs-cueilleurs", relève Timothy Ryan, professeur adjoint d'anthropologie à l'Université de Pennsylvanie, autre co-auteur de cette découverte. "La quantité de céréales cultivée dans le régime alimentaire des agriculteurs ainsi que de possibles carences de calcium pourraient avoir contribué à réduire la masse osseuse mais il apparaît toutefois que l'aspect biomécanique de l'abandon des activités de chasse et de cueillette a joué une plus grande part", précise-t-il.
NOS ANCÊTRES ÉTAIENT PLUS ACTIFS
Cette recherche fournit un contexte anthropologique aux pathologies osseuses des populations contemporaines comme l'ostéoporose, une fragilisation des os fréquente chez les personnes vieillissantes qui résulte en partie du manque d'activité physique notamment la marche.
Pour Colin Shaw, professeur à l'Université de Cambridge (Royaume-Uni) et également co-auteur de l'étude, "les humains contemporains vivent dans un environnement culturel et technologique incompatible avec leur adaptation résultant de l'évolution. [...] Il y a sept millions d'années d'évolution des hominidés qui les a adapté pour l'action et l'activité physique nécessaire à leur survie mais depuis seulement une centaine d'années nous sommes dangereusement sédentaires", explique-t-il, ajoutant : "nous n'avons pas évolué pour être assis dans une voiture ou à un bureau".
Pour ces chercheurs, faire beaucoup d'exercice physique à partir d'un très jeune âge doit permettre de parvenir à une résistance osseusse maximum vers trente ans. Ceci permet de maintenir une plus grande densité des os malgré l'affaiblissement inévitable qui se produit avec l'âge, selon eux. La prochaine étape de cette recherche, explique le professeur Shaw, sera d'analyser à la lumière de ces travaux les différents types de mouvements du corps qui ont permis à nos ancêtres de parvenir à une telle solidité osseuse en étudiant notamment les coureurs de marathon de l'extrême de l'Himalaya au désert de Namibie.

Auteur: Internet

Info: AFP décembre 2014

[ dégénérescence ]

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

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