sciences

Le plus ancien village d'agriculteurs de toutes les îles méditerranéennes vient d'être découvert à Chypre par une équipe d'archéologues français impliquant notamment le CNRS, le Muséum national d'Histoire naturelle, l'INRAP, l'EHESS et l'Université de Toulouse II, le Mirail. On pensait jusqu'à présent qu'en raison de son insularité, Chypre avait été atteinte par les premières sociétés agricoles néolithiques, mille ans après la naissance de l'agriculture au Proche-Orient (aux alentours de 9 500/9 400 avant J-C). La découverte de Klimonas, village daté de presque 9000 ans avant J.-C, prouve au contraire que ces premières sociétés agricoles ont migré peu de temps après les débuts de l'agriculture depuis le continent proche-oriental. Elles ont apporté à Chypre le blé, mais aussi des chiens et des chats. Ces résultats illustrent aussi la maîtrise précoce de la navigation de ces populations. Ils sont publiés par la revue Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).
Les villageois sédentaires du Néolithique ancien ont commencé à cultiver des céréales sauvages au Proche-Orient, aux alentours de 9 500 av. J.-C. De récentes découvertes ont montré que l'île de Chypre était alors fréquentée par des groupes humains, mais les premières traces attestant de la culture des céréales et de la construction de villages n'étaient jusqu'à présent pas antérieures à 8 400 av. J.-C. Les résultats récents des fouilles archéologiques de Klimonas démontrent que de véritables communautés villageoises étaient installées à Chypre entre 9 100 et 8 600 ans avant J-C. En effet, les archéologues ont trouvé sur le site les restes d'un bâtiment collectif en terre crue de 10 mètres de diamètre, semi-enterré, qui devait servir à rassembler les récoltes communes et autour duquel se regroupaient des constructions domestiques. A l'intérieur, les archéologues ont mis au jour quelques offrandes votives comme des flèches en silex ou des perles de pierre verte. Des restes très abondants d'objets (éclats de silex, outils en pierre, parures de coquillages...) ont été également découverts dans ce village. Ces outils de pierre et les constructions fabriquées par ces villageois ressemblent à ceux que l'on trouve sur les sites néolithiques contemporains du proche continent. Des restes de graines carbonisées de plantes locales et de céréales introduites depuis les côtes levantines (comme "l'amidonnier", l'un des premiers blés introduits du Proche-Orient) ont été également retrouvés à Klimonas.
L'analyse des ossements retrouvés sur le site permet de savoir que la viande consommée par ces populations provenait de la chasse d'un petit sanglier chypriote indigène (seul grand gibier présent sur l'île à cette époque) et que des chats et des petits chiens domestiques avaient été introduits depuis le continent. Ces découvertes montrent que ces premières sociétés agricoles ont migré depuis le continent peu après les débuts de l'agriculture et ces déplacements à grande distance au tout début du Néolithique témoignent de leur maîtrise de la navigation.
Le site de Klimonas est fouillé jusqu'à la fin du mois de mai 2012 et fera l'objet d'une nouvelle campagne de fouilles en 2013. Ces travaux impliquant plusieurs laboratoires de recherche (1) ont été financés par le CNRS, le projet européen Le CHE, le Muséum national d'Histoire naturelle, l'INRAP, le ministère des Affaires étrangères et européennes et l'Ecole française d'Athènes.

Auteur: Internet

Info:

[ historique ] [ être humain ]

discours scientifique

Toutefois, le problème reste entier d’expliquer, à partir de l’ordre solide de l’ADN et des protéines, l’ordre macroscopique non-solide et semi-fluide de l’être vivant. Là encore, des hypothèses, des analogies et surtout une espèce de "pensée magique" vont servir à évacuer le problème, en attendant les progrès futurs de la biologie moléculaire. L’idée de "programme génétique" et le recours à la notion d’information vont servir à mettre de côté cette difficulté. Rappelons comment le biologiste américain Ernst Mayr (1904-2005) énonce pour la première fois cette idée en une seule phrase dans un article scientifique :

"Le code ADN, entièrement propre à l’individu et pourtant spécifique à l’espèce de chaque zygote (la cellule-œuf fertilisée), qui contrôle le développement du système nerveux central et périphérique, des organes des sens, des hormones, de la physiologie et de la morphologie de l’organisme, est le programme de l’ordinateur comportemental de l’individu." [“Cause and effect in biology”, Science, vol. 134, no. 3489, novembre 1961]

Comment peut-on passer si rapidement de l’idée de code génétique (qui assurément existe) à l’idée de contrôle du développement de l’organisme (qui se manifeste parfois), puis, sans plus de transition, à l’idée de programme déterminant toutes les manifestations de l’individu (de la protéine jusqu’au comportement) ? Ernst Mayr ne le précise nulle part, ni dans cet article ni ailleurs, bien que selon lui l’existence de ce programme soit la caractéristique la plus remarquable des êtres vivants. Pourtant, les notions de code, de régulation et de programme n’ont aucun lien nécessaire : c’est un peu comme si l’on prétendait que, puisqu’une locomotive à vapeur suit des rails et qu’elle est équipée d’un régulateur à boules qui maintient constante la pression dans la chaudière, elle serait "programmée" pour faire le trajet Paris-Marseille et retour en un jour ! Pour les physiciens, la génétique, l’information, le codage, la forme et la composition des molécules, leur combinatoire, leur mode d’assemblage, etc., étaient des aspects bien plus aisément formalisables en termes mathématiques et manipulables sous forme "mécanique" que la stéréochimie et la thermodynamique propre à la réactivité des molécules et à leur rôle à l’intérieur de la cellule vivante. Ces entités, plus stables et déterminées que les processus dynamiques à l’œuvre dans le métabolisme de la cellule vivante, sont mieux adaptés à la nouvelle science qui prétend alors unifier sciences naturelles et sciences sociales : la cybernétique, science de l’"information et de la régulation dans le vivant et la machine".

Le père de la cybernétique, Norbert Wiener, qui est encore moins limité par son objet d’étude, va dès 1954 pousser à l’extrême la métaphore de la communication en considérant l’organisme comme un message : "L’organisme s’oppose au chaos, à la désintégration, à la mort, comme le message s’oppose au bruit".

Le message ne s’oppose pas au bruit, car le fait qu’il soit ou non porteur de signification est toujours relatif à l’interprétation qu’en fait un sujet. Or, la cybernétique évacue le sujet, sa sensibilité propre et son activité autonome en relation avec le milieu, au profit du message qui est sensé porter en lui-même toute sa signification : l’origine du fétichisme de l’information, qui perdure encore de nos jours, se situe dans cette confusion..

Auteur: PMO Pièces et main-d'oeuvre

Info: https://www.piecesetmaindoeuvre.com/IMG/pdf/louart_euge_nisme.pdf

[ pseudo-objectivité ]

sauvegarde

Stocker 360 TO pendant 13,8 milliards d'années ? C'est possible
Des chercheurs de l'Université de Southampton ont mis au point un procédé pour enregistrer jusqu'à 360 To de données sur un disque en verre de la taille d'une pièce de monnaie. Les données stockées sur ce support pourraient être accessibles pendant 13,8 milliards d'années.
La préservation et la transmission des connaissances est une problématique qui a préoccupé l'humain depuis la nuit des temps. La création humaine est fragile, elle s'altère avec le temps et sa survie est soumise aux aléas des guerres et des catastrophes naturelles.
Récemment, le conflit en Syrie a conduit à la destruction d'une partie incroyable du patrimoine mondial, mais l'humanité a connu des pertes massives à toutes les époques. Lors du séisme de 1755 à Lisbonne, plus de 70 000 volumes de la bibliothèque royale furent perdus à jamais, ainsi que des centaines de peintures majeures. Aujourd'hui, la conservation des oeuvres d'art demande de nombreux efforts aux institutions, mais c'est une course perdue d'avance dans la mesure ou le temps aura forcément raison des supports physiques.
La numérisation des oeuvres est une solution pour faire face à l'altération ; cependant, les supports numériques ne sont pas épargnés par les affres du temps. Ils sont sujets aux griffes et, exposées à l'humidité et à la chaleur, les données finissent par être corrompues. Mais des chercheurs de l'Université de Southampton, en collaboration avec l'université technique d'Eindhoven ont mis au point un procédé de stockage qui aurait une durée de vie virtuellement illimitée.
En encodant l'information au sein de nanostructures contenues dans du verre, les chercheurs ont réussi à stocker 360 To sur un disque pas plus gros qu'une pièce de monnaie. À titre de comparaison, c'est 3 000 fois plus qu'un Blu-ray qui peut stocker jusqu'à 128 Go de données - de quoi ravir tous les adeptes de téléchargement légal.
Mais en plus de proposer un stockage colossal, le support de stockage conçu par les chercheurs devrait toujours être accessible dans 13,8 milliards d'années ; à condition d'être conservé à une température inférieure à 190 degrés. On ne sera cependant pas là pour vérifier si leurs estimations étaient correctes.
Un cristal de mémoire
"C'est très excitant de savoir que nous avons créé une technologie capable de préserver les documents et les informations afin de pouvoir les transmettre aux générations futures" s'enthousiasme le professeur Peter Kazanky dans un communiqué de l'université, avant de rajouter que "cette technologie a le potentiel de sécuriser les dernières traces de notre civilisation : tout ce que nous avons appris ne sera pas perdu".
Pour réaliser cette prouesse, les chercheurs ont utilisé un laser femtoseconde afin d'enregistrer et de récupérer des informations stockées sur le support en cinq dimensions. Les variations dans l'orientation, la taille et la position du laser sur les axes x, y et z, changent la manière dont se réfléchit la lumière sur le support. Ces modifications peuvent être interprétées pour obtenir des informations.
Comparé au cristal mémoire utilisé dans Superman, cette nouvelle technologie a déjà été utilisée pour créer des copies éternelles de la Bible du roi Jacques, le traité Opticks d'Isaac Newton et La Déclaration Universelle des Droits de l'Homme.

Auteur: Piraina Alexis

Info: 18 février 2016, Sciences

[ préservation ] [ postérité ]

rationnel-irrationnel

Les présupposés de la sociologie de la connaissance n’eussent jamais intimidé longtemps les ethnologues, si les épistémologues n’avaient élevé au rang d’un principe fondateur cette même asymétrie entre les vraies sciences et les fausses. Seules ces dernières - les sciences "périmées" - peuvent se lier au contexte social. Quant aux sciences "sanctionnées", elles ne deviennent scientifiques que parce qu’elles s’arrachent justement à tout contexte, à toute trace de contamination, à toute évidence première et qu’elles échappent même à leur propre passé. Telle est la différence, pour Bachelard et ses disciples, entre l’histoire et l’histoire des sciences. La première peut être symétrique, mais peu importe puisqu’elle ne traite jamais de science ; la seconde ne doit jamais l’être afin que la coupure épistémologique demeure totale.

Un seul exemple suffira pour montrer jusqu’où peut mener le rejet de toute anthropologie symétrique. Lorsque Canguilhem distingue les idéologies scientifiques des vraies sciences, il affirme non seulement qu’il est impossible d’étudier Darwin - le savant - et Diderot - l’idéologue - dans les mêmes termes, mais qu’il doit être impossible de les mettre dans le même sac. "La séparation de l’idéologie et de la science doit empêcher de mettre en continuité dans une histoire des sciences quelques éléments d’une idéologie apparemment conservés et la construction scientifique qui a destitué l’idéologie : par exemple à chercher dans le Rêve de d'Alembert des anticipations de L'Origine des espèces" (*p. 45). N’est scientifique que ce qui rompt pour toujours avec l’idéologie. En suivant un tel principe, il est difficile en effet de suivre les quasi-objets dans leurs tenants et aboutissants. Une fois passés entre les mains de l’épistémologue, toutes leurs racines seront arrachées. Il ne restera plus que l’objet excisé de tout le réseau qui lui donnait sens. Mais pourquoi parler même de Diderot et de Spencer, pourquoi s’intéresser à l’erreur ? Parce que sans elle le vrai brillerait d’un éclat trop éblouissant ! "L’entrelacement de l’idéologie et de la science doit empêcher de réduire l’histoire d’une science à la platitude d’un historique, c’est-à-dire d’un tableau sans ombres de relief" (p. 45). Le faux est le faire-valoir du vrai. Ce que Racine faisait pour le Roi Soleil sous le beau nom d’historien, Canguilhem le fait pour Darwin, sous l’étiquette, également usurpée, d’historien des sciences.

Le principe de symétrie rétablit, au contraire, la continuité, l’historicité et, disons-le, la justice. Bloor est l’anti-Canguilhem, de même que Serres est l’anti-Bachelard, ce qui explique d’ailleurs l’incompréhension totale en France de la sociologie des sciences comme de l’anthropologie de Serres (Bowker et Latour, 1987). "Il n’est de pur mythe que l’idée d’une science pure de tout mythe", écrit celui-ci lorsqu’il rompt avec l'épistémologie (Serres, 1974, p. 259). Pour lui comme pour les historiens des sciences proprement dits, Diderot, Darwin, Malthus et Spencer doivent s’expliquer selon les mêmes principes et les mêmes causes ; si vous souhaitez rendre compte de la croyance dans les soucoupes volantes, vérifiez si vos explications peuvent être employées, symétriquement, pour les trous noirs (Lagrange, 1990) ; si vous attaquez la parapsychologie, êtes-vous capables d’utiliser les mêmes facteurs pour la psychologie (Collins et Pinch, 1991) ? Si vous analysez les succès de Pasteur, les mêmes termes vous permettront-ils de rendre compte de ses échecs ?

Auteur: Latour Bruno

Info: Nous ne sommes pas modernes, pp 60-61. *Canguilhem, Études d'histoire et de philosophie des sciences concernant les vivants et la vie (1968) 7e rééd. Vrin, Paris, 1990

[ historique ] [ religions ]

ontologie linguistique

En 1867, Charles Sanders Peirce, alors âgé de vingt-huit ans, publie On a New List of Categories (1.545-1.559). Dans ce texte étonnant, il esquisse le fondement métaphysique d'une philosophique séméiotique et il entreprend l'élaboration d'une définition et d'une classification scientifique des signes. Le texte commence par une étude de la substance et de l'être et Peirce y formule l'hypothèse de l'existence des trois catégories fondamentales de l'être, qu'il nommera ultérieurement Priméité, Secondéité et Tiercéité, et grâce auxquelles il définit le representamen.

Un representamen est une relation triadique dans laquelle un fondement est relié à un objet par le biais d'un interprétant. La définition peircéenne du representamen est intentionnellement formelle et générale. Peirce prétendait alors que la sémiotique était une science de base et qu'elle constituait le fondement de la logique, de la psychologie et de la sociologie. Dans ses écrits ultérieurs, il a indiqué qu'il préférait utiliser le mot "signe" pour désigner les representamen dont la pensée et l'action humaines sont les interprétants. Comme il existe trois types de representamen ou de relations-signe, il s'ensuit qu'il existe trois sciences séméiotiques subsidiaires. Premièrement la grammaire formelle qui est l'étude des fondements des signes étudié en eux-mêmes et indépendamment de leurs relations avec leurs objets ou leurs interprétants. Deuxièmement la logique ou critique qui est l'étude de la relation des signes à leurs objets. Troisièmement la rhétorique formelle qui est l'étude de la relation des signes et de leurs interprétants.

Peirce a repris ces termes à la philosophie grecque et à la philosophie médiévale, mais il est évident qu'il a anticipé sur la syntaxe, la sémantique et la pragmatique. C'est également dans cet article de 1867 que Peirce a introduit la tripartition des signes en "indice", "icône" et "symbole". Il tient la séméiotique pour une science première par rapport à la logique et il considère qu'elle constitue une base pour la logique des termes, des propositions et des arguments. La séméiotique fonde également les trois formes de raisonnement qu'on utilise dans les sciences : hypothèse, déduction et induction. A la même époque que cet article sur les catégories, Peirce a écrit et publié toute une série d'articles particulièrement brillants dans lesquels il a développé sa théorie de manière plus détaillée, et dégagé plus complètement ses applications à l'étude de la logique, de l'histoire et de la méthodologie des sciences.

Il a également appliqué cette séméiotique à la psychologie et à la théorie des sociétés. L'homme est un signe. En fait l'homme est un signe extérieur, un signe dans le monde. Le corps de l'homme et ses actions constituent le médium matériel de l'homme-signe, tout comme l'encre et les sons constituent le médium matériel du langage. Les sensations et les émotions sont des "mots constitutionnels" (2.426, 5.291). Pendant les six années qui suivirent, Peirce en vint à penser que l'homme est un dialogue de signes, dans lequel le doute pose les questions tandis que les actions et les croyances sont les interprétants. Ces croyances et ces actions seront ultérieurement traduites en une conversation avec la société des signes. Peirce a esquissé une théorie de l'éthique dans laquelle ce sont des normes séméiotiques qui régissent la communauté en expansion où cette conversation a lieu.

Auteur: Savan David

Info: La séméiotique de Charles S. Peirce. https://www.persee.fr/doc/lgge_0458-726x_1980_num_14_58_1844. Les références entre parenthèses qui suivent les citations renvoient au volume et au numéro de paragraphe des Collected Papers de Peirce, sélectionnés et présentés par Paul Weiss et Charles Hartsone, et publiés par Harvard University Press en 8 volumes, 1932- 1954. Trad : F. Peraldi

[ communication ] [ pouvoir sémantique ] [ sémiotique ]

microbiologie

Les bactéries prennent des décisions basées sur des souvenirs générationnels

Elles choisissent de pulluler en fonction de ce qui est arrivé à leurs arrière-grands-parents.

Même les organismes sans cerveau peuvent se souvenir de leur passé : les scientifiques ont découvert que la bactérie Escherichia coli forme son propre type de mémoire suite à son exposition aux nutriments. Ils transmettent ces souvenirs aux générations futures, ce qui peut les aider à échapper aux antibiotiques, a rapporté l'équipe de recherche dans les Actes de la National Academy of Sciences USA .

" Nous considérons généralement les microbes comme des organismes unicellulaires [qui] font chacun leur propre travail ", explique George O'Toole, microbiologiste au Dartmouth College, qui étudie les structures bactériennes appelées biofilms. En réalité, les bactéries survivent souvent en travaillant ensemble. Tout comme les abeilles qui déménagent leur ruche, les colonies de bactéries à la recherche d’un habitat permanent se déplacent souvent sous forme d’unités collectives appelées essaims.

Ces essaims peuvent mieux résister à l’exposition aux antibiotiques en raison de leur densité cellulaire élevée, ce qui les rend particulièrement intéressants pour les microbiologistes tels que Souvik Bhattacharyya de l’Université du Texas à Austin. Il étudiait le comportement d’essaimage d’ E. coli lorsqu’il a observé ce qu’il appelle des " modèles de colonies étranges " qu’il n’avait jamais vus auparavant. En isolant des bactéries individuelles, lui et ses collègues ont découvert que les cellules se comportaient différemment en fonction de leur expérience passée. Les cellules bactériennes des colonies qui avaient déjà essaimé étaient plus enclines à essaimer à nouveau que celles qui ne l'avaient pas fait, et leur progéniture a emboîté le pas pendant au moins quatre générations, soit environ deux heures.

En modifiant le génome d'E. coli , les scientifiques ont découvert que cette capacité repose sur deux gènes qui contrôlent ensemble l'absorption et la régulation du fer. Les cellules présentant de faibles niveaux de cet important nutriment bactérien semblaient prédisposées à former des essaims mobiles. Les chercheurs soupçonnent que ces essaims pourraient alors rechercher de nouveaux emplacements présentant des niveaux de fer idéaux, explique Bhattacharyya.

Des recherches antérieures ont montré que certaines bactéries peuvent se souvenir et transmettre à leur progéniture des détails de leur environnement physique, tels que l'existence d'une surface stable, explique O'Toole, mais cette étude suggère que les bactéries peuvent également se souvenir de la présence de nutriments. Les bactéries, dont certaines se reproduisent plusieurs fois par heure, utilisent ces détails pour déterminer l'adéquation à long terme d'un emplacement et peuvent même s'installer ensemble dans des biofilms, qui sont plus permanents.

Les microbes autres que E. coli se souviennent probablement aussi de l'exposition au fer, dit O'Toole. " Je serais vraiment choqué si [ces résultats] ne tenaient pas également dans d'autres bugs." Il espère que les recherches futures examineront au niveau cellulaire comment les bactéries traduisent la détection du fer en différents comportements.

Étant donné que les bactéries sont plus difficiles à tuer lorsqu’elles forment des structures plus grandes, comprendre pourquoi elles le font pourrait éventuellement conduire à de nouvelles approches pour lutter contre les infections tenaces. Cette recherche offre l'opportunité de développer de nouveaux traitements contre les infections, dit O'Toole, d'autant plus cruciale que les antibiotiques deviennent de moins en moins efficaces pour tuer ces microbes,



 

Auteur: Internet

Info: https://www.scientificamerican.com/, Allison Parshall, 29 JANVIER 2024

[ atavismes ] [ adaptation ] [ transgénérationnel ] [ procaryotes ]

nature

Le rôle écologique des espèces rares est unique
De nombreuses espèces rares jouent un rôle écologique unique, et sont, de ce fait, irremplaçables, même dans les écosystèmes les plus diversifiés de la planète. C'est ce que vient de montrer une équipe internationale menée par des chercheurs du CNRS, de l'Université Montpellier 2, de l'INRA, de l'EPHE et de l'IRD. À partir de données issues de trois écosystèmes très différents (récifs coralliens, prairies alpines et forêts tropicales), les scientifiques ont découvert que les fonctions écologiques uniques (comme une résilience exceptionnelle au feu et à la sécheresse) sont majoritairement portées par les espèces rares et sont donc particulièrement vulnérables à l'érosion de la biodiversité. Ces fonctions pourraient s'avérer cruciales pour le fonctionnement des écosystèmes en cas de changements environnementaux majeurs. Publiés le 28 mai 2013 dans la revue Plos Biology, ces travaux montrent que la sauvegarde de la biodiversité dans son ensemble est capitale pour la résilience et la survie des écosystèmes.
Les milieux où la biodiversité est élevée sont caractérisés par un grand nombre d'espèces rares, c'est-à-dire qui présentent une faible abondance locale ou une aire de distribution limitée. Leur importance fonctionnelle est souvent perçue comme secondaire: elles sont considérées comme ayant une influence mineure sur le fonctionnement des écosystèmes et comme n'offrant qu'une "assurance" écologique en cas de disparition d'espèces plus communes. Les travaux publiés dans Plos Biology viennent réfuter cette idée.
Les chercheurs se sont intéressés aux traits fonctionnels d'un très grand nombre d'espèces d'animaux et de plantes. Ces traits permettent, en écologie, de décrire une espèce: est-ce un animal carnivore ou herbivore, diurne ou nocturne, fouisseur ou volant ? Est-ce une plante résistante ou non à la sécheresse, cherchant ou pas la lumière directe, préférant les sols acides ou basiques ? L'ensemble des traits fonctionnels d'une espèce sous-tendent sa fonction écologique.
Les scientifiques ont ensuite testé l'hypothèse selon laquelle les espèces rares assureraient des fonctions originales dans les écosystèmes. Pour cela, ils ont croisé les informations biologiques et biogéographiques de 846 espèces de poissons de récifs coralliens, 2 979 espèces de plantes alpines et 662 espèces d'arbres tropicaux originaires de Guyane. Leur hypothèse s'est révélée juste: les espèces qui présentent des combinaisons exceptionnelles de traits fonctionnels et qui, par conséquent, jouent un rôle écologique unique, sont majoritairement des espèces rares.
Trois exemples permettent d'illustrer leurs résultats: la murène géante javanaise (Gymnothorax javanicus) se nourrit la nuit de poissons et invertébrés cachés dans les labyrinthes coralliens. Elle permet ainsi l'élimination de proies, souvent fragilisées, inaccessibles aux autres prédateurs. Le saxifrage pyramidal (Saxifraga cotyledon), une plante alpine, constitue quant à lui une ressource unique pour les pollinisateurs des parois rocheuses. La sapotacée Pouteria maxima, arbre massif de la forêt tropicale de Guyane, présente une exceptionnelle résilience au feu et à la sécheresse, ce qui permet la recolonisation par la forêt d'espaces dévastés par le feu. Ces espèces rares n'ont que peu d'équivalents fonctionnels dans leurs écosystèmes respectifs.
Portées par des espèces vulnérables, les fonctions uniques pourraient disparaître alors qu'elles peuvent s'avérer importantes pour le fonctionnement des écosystèmes en cas de changements environnementaux majeurs et déterminer leur résistance aux perturbations. Ainsi, ce travail souligne l'importance de la conservation des espèces rares et la nécessité de mener de nouvelles expérimentations permettant de tester explicitement l'influence de la rareté sur les processus écologiques.

Auteur: http://www.techno-science.net

Info: 30 mai 2013

[ survie ] [ harmonie ] [ sciences ] [ niches ]

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 ]

microbiote

Le plus grand écosystème microbien du monde découvert sous la croûte terrestre
Des millions d’espèces microbiennes ont été découvertes par un conglomérat de 1 200 scientifiques, composé de géologues, de chimistes, de physiciens et de microbiologistes originaires de 52 pays. Leurs travaux ont été publiés lundi 10 décembre à l’occasion du sommet américain de géophysique à Washington. Pendant 10 ans, ils ont réalisé des centaines de forages, parfois à 5 kilomètres de profondeur sous la croûte terrestre et sous la mer. Ils y ont découvert un monde insoupçonné qui comprend des membres des trois domaines biologiques : les bactéries, les archées et les eucaryotes. Cette découverte vient questionner nos certitudes sur la formation de la vie sur Terre et ailleurs.

Une population aussi diversifiée que celle d'Amazonie
Nous sommes près de 7 milliards d’êtres humains mais nous ne représentons qu’une toute petite partie de la vie sur Terre. L’écosystème découvert par les scientifiques atteint un volume de près de deux fois celui de nos océans et un poids équivalent à une vingtaine de milliards de tonnes, soit beaucoup plus que le poids total de l’humanité. Sa diversité est comparable à celle de l’Amazonie. Ces millions de microbes "vivent partout dans les sédiments" explique Fumio Inagaki de l'agence japonaise pour les sciences marines et de la terre. "Ce sont de nouvelles branches dans l'arbre de la vie qui existent sur Terre depuis des milliards d'années, sans qu’on ne les ait jamais remarquées" ajoute Karen Lloyd de l'université du Tennessee. Une grande partie de la vie se trouverait donc à l'intérieur de la Terre plutôt qu'à sa surface et ces microbes "souterrains" représentent, selon les scientifiques, 70 % de la totalité de ces populations.

Un monde à part
Une telle découverte est souvent accompagnée de son lot d’énigmes et cette biosphère remet en cause de nombreuses certitudes que nous avons sur la vie. Ces microbes sont en effet très différents de leurs cousins vivant en surface. Ils vivent dans des milieux extrêmes très sombres et très chauds. "Leur source d'énergie n'est pas le Soleil et la photosynthèse. Ici, ce qui fait démarrer leurs communautés, c'est la chimiosynthèse. Ils tirent leur énergie des roches qui s'altèrent" explique Bénédicte Menez, responsable de l'équipe géomicrobiologie à l'Institut de Physique du Globe de Paris.

Leur rapport au temps est également différent. Alors qu’à la surface, nous dépendons de cycles relativement rapides, réglés sur le Soleil et sur la Lune, ces organismes souterrains font partie de cycles lents à l'échelles des temps géologiques, et ne dépendent pas de notre étoile. Certaines espèces vivent en effet depuis des milliers d’années et sont à peine en mouvement, excepté en cas de déplacement des plaques tectoniques ou d’éruptions. Les scientifiques ne comprennent pas leur mécanisme de survie à long terme : "Ils sont là et attendent…" conclut un scientifique.

La découverte de cette biosphère pose la question même de l'origine de la vie sur Terre : la vie a-t-elle commencé dans les profondeurs de la Terre pour ensuite migrer vers le Soleil, ou a-t-elle commencé à la surface pour ensuite migrer vers le bas ? Et comment ces microbes survivent-ils au manque de nutriments et aux conditions extrêmes ? Pour Robert Hazen, minéralogiste à la Carnegie Institution for Science, si "la vie sur Terre peut être si différente de ce à quoi nous sommes habitués, quelle étrangeté pourrait nous attendre en cherchant la vie dans d'autres mondes ?"

Auteur: Internet

Info: https://www.nationalgeographic.fr, trad Arnaud Sacleux , nov 2019

[ énigme ]

interdépendance

Complexité des écosystèmes: un gage de résilience face au changement
Le fonctionnement d'un écosystème s'articule autour de relations de natures diverses entre une myriade d'espèces. Identifier de manière exhaustive ces interactions et le rôle qu'elles jouent dans le fonctionnement d'un écosystème demeure toutefois peu évident.
Dans une étude publiée récemment dans PLos Biology, une équipe internationale menée par deux chercheurs de l'Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM, CNRS / IRD / EPHE) et du Laboratoire Biométrie et Biologie Evolutive de Villeurbanne (CNRS / Université de Lyon) a pu étudier l'ensemble des relations trophiques* et non-trophiques entre les espèces présentes dans la zone de balancement des marées de la côte centrale du Chili.
Ce travail inédit, basé sur la modélisation mathématique des réseaux, montre que ces interactions sont fortement structurées selon une organisation qui assure la résilience de la communauté. Il confirme ainsi l'importance de prendre en compte la diversité des relations interspécifiques d'un écosystème pour prévoir ses réactions face à des perturbations de grande ampleur comme le changement climatique.
La plupart des travaux scientifiques qui s'intéressent au fonctionnement des milieux naturels se sont jusqu'ici focalisés sur les relations trophiques entre les espèces qui les composent. Or d'autres formes d'interactions comme le mutualisme ou la compétition pour l'espace semblent jouer un rôle tout aussi important. Ces relations non-trophiques sont pourtant rarement prises en compte dans les études portant sur les réseaux écologiques.
Avec l'aide des scientifiques chiliens du Center for Marine Conservation et du Center for Applied Ecology and Sustainability, qui analysent depuis plusieurs décennies les interactions entre les espèces qui peuplent la côte du centre du Chili, des chercheurs français et américains sont parvenus à visualiser pour la première fois un réseau écologique dans toute sa complexité. "En traitant l'importante masse de données collectée par nos collègues chiliens à l'aide de puissants outils de modélisation statistique des réseaux, nous avons pu dresser une cartographie précise des relations s'établissant entre les 106 espèces qui peuplent cette zone intertidale", détaille Sonia Kéfi, chercheuse en écologie à l'Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier et cosignataire de l'article.
Les scientifiques ont ainsi constaté que les interactions non-trophiques comme la compétition pour l'espace ou la création d'habitats étaient deux fois plus nombreuses que celles correspondant à la consommation directe d'autres organismes. L'équipe a ensuite réparti les 106 espèces impliquées dans ces interactions en différents groupes au sein desquels les espèces sont très proches sur le plan taxonomique. Chacun d'eux rassemblait des organismes entretenant le même genre de relations avec les autres êtres vivants de la zone de balancement des marées.
A partir de cette représentation simplifiée du fonctionnement de l'écosystème, les chercheurs ont élaboré un système dynamique simulant l'évolution de sa biomasse totale et de sa biodiversité en fonction de l'organisation initiale de ce réseau d'interactions. "Lorsque nous introduisions de l'aléatoire dans la structure du réseau, nous observions à chaque fois une diminution de ces deux variables au cours du temps, détaille Sonia Kéfi. La structuration observée dans la nature conduisait quant à elle au maintien de la biodiversité et à une biomasse totale élevée."
Les résultats de cette étude mettent ainsi en avant l'importance de la complexité des relations entre les espèces qui composent une communauté écologique. A l'avenir, ce genre de travaux devrait aider à mieux comprendre la réaction des écosystèmes face à des perturbations comme le changement climatique ou l'exploitation, par l'Homme, des ressources naturelles.

Auteur: Internet

Info: http://www.techno-science.net, Vie et Terre, Posté par Isabelle, Lundi 19/12/2016,*qui concerne la nutrition des organes et des tissus -

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