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Les crabes ne sont pas les seules choses que l’évolution continue de faire. Un expert explique. : AlerteScience
Charles Darwin croyait que l’évolution créaitLes plus belles formes sont infiniesC’est une sensation agréable, mais cela n’explique pas pourquoi l’évolution continue à produire des crabes.
Les scientifiques se sont longtemps demandé s’il était là Les limites de ce que l’évolution peut faire Ou si Darwin avait eu la bonne idée. La vérité se situe peut-être quelque part entre les deux.
Bien qu’il ne semble pas y avoir de limite supérieure au nombre d’espèces pouvant évoluer, il peut y avoir des restrictions sur le nombre de formes de base vers lesquelles une espèce peut évoluer. L’évolution des créatures ressemblant à des crabes en est peut-être l’un des meilleurs exemples, car elles n’ont pas évolué une seule fois, mais cinq fois au moins.
Les crabes appartiennent à un groupe de crustacés appelés décapode – littéralement « dix pieds », car ils ont cinq paires de pattes qui marchent.
Certains décapodes, comme les homards et les crevettes, ont un abdomen épais et musclé, qui est la plus grande partie de l’animal que nous mangeons. D’un mouvement rapide de l’abdomen du homard, il peut se lancer en arrière et échapper aux prédateurs.
les crabes, en revanche, Vous avez le ventre compressé, caché sous une poitrine et une carapace aplaties mais élargies. Cela leur permet de se déplacer dans les crevasses des rochers pour se protéger. L’évolution a trouvé cette solution à maintes reprises parce qu’elle fonctionne si bien dans des circonstances similaires.
Cinq groupes de « crabes »
Le groupe le plus important est celui des crabes brachyure (vrai homard) y compris le crabe comestible et le crabe bleu de l’Atlantique. Ils avaient un ancêtre qui était aussi en forme de homard. Certaines espèces ont évolué « à l’envers » et ont de nouveau redressé leur estomac. L’autre grand groupe est celui des anomura (faux crabes), avec un ancêtre qui ressemble beaucoup à un crabe.
Cependant, au moins quatre groupes d’Anomura – Crabe épongeEt le Crabe en porcelaineEt le Roi des crabes et australien Crabe poilu Ils ont indépendamment évolué en une forme de crabe de la même manière que les vrais crabes. Comme les vrais crabes, leurs corps compacts sont plus défensifs et ils peuvent se déplacer latéralement plus rapidement.
Cela signifie que les « crabes » ne sont pas un véritable groupe biologique. C’est un groupe de branches de l’arbre décapode qui ont évolué pour se ressembler.
Mais les crabes ne font pas exception.
Quelque chose de similaire s’est produit dans l’évolution des oiseaux à partir des oiseaux dinosaures. Les plumes ont peut-être évolué initialement pour être isolantes, pour attirer les partenaires, pour protéger les œufs et peut-être aussi pour servir de « filets » pour attraper une proie. Après des millions d’années, les plumes se sont étirées et rationalisées pour le vol.
Les paléontologues ne sont pas d’accord sur les détails, mais tous les oiseaux modernes (néoaves) ont évolué à partir de Ancêtres terrestres Après l’extinction massive qui a anéanti les autres dinosaures.
Cependant, les ailes à plumes et le vol ont également évolué plus tôt dans d’autres groupes de dinosaures, y compris troodontidés et dromaeosaures. Certains, comme Microraptor, ont quatre ailes.
Redémarrer la barre de vie
Malheureusement, nous ne pouvons pas faire d’expériences évolutives pour voir si les mêmes choses continuent de se produire, car cela prendrait des centaines de millions d’années.
Mais l’histoire de la vie a fait quelque chose de semblable pour nous, lorsque des lignées étroitement liées évoluent et se diversifient sur différents continents. Dans de nombreux cas, ces lignées ancestrales ont maintes et maintes fois proposé des solutions identiques ou presque identiques aux problèmes.
L’un des meilleurs exemples est notre groupe, les Mammifères.
Il existe deux grands groupes de mammifères vivants. placentaires (y compris nous) et marsupiaux (mammifères embryonnaires qui donnent naissance à de minuscules jeunes vivants). Les deux groupes ont évolué à partir du même ancêtre commun il y a 100 millions d’annéesprincipalement des marsupiaux en Australie et dans les Amériques et des placentaires ailleurs.
Cet isolement a conduit à deux processus « d’expérimentation » presque indépendants pour voir ce qui pouvait être fait avec le plan corporel des mammifères. Il existe des versions marsupiales et placentaires des taupes, des souris, des fourmiliers, des planeurs et des chats. Il y avait même un loup marsupial (tigre de Tasmanie, Il a disparu en 1936), dont le crâne et les dents correspondent au placenta d’un coyote avec des détails étonnants.
Non seulement les formes du corps se développent indépendamment, mais aussi d’autres organes et structures. Les humains l’ont Yeux de caméra complexes Avec cristallin, iris et rétine. Les calmars et les poulpes, qui sont des mollusques étroitement apparentés aux escargots et aux palourdes, ont également développé des yeux de caméra avec les mêmes composants.
Les yeux en général peuvent même avoir évolué indépendamment 40 fois dans différents groupes d’animaux. Même les méduses-boîtes, qui n’ont pas de cerveau, ont des yeux avec des lentilles à la base de leurs quatre tentacules.
Plus on cherche, plus on trouve. Des structures telles que les mâchoires, les dents, les oreilles, les nageoires, les pattes et les ailes continuent d’évoluer indépendamment dans l’arbre de vie des animaux.
Récemment, les scientifiques ont découvert que la convergence se produit également au niveau moléculaire. Molécules d’opsine dans l’œil qui convertissent les photons de lumière en énergie chimique et permettent aux humains de voir Ressemblance étroite avec la méduse-boîteet a évolué de cette manière en parallèle.
Encore plus surprenant, des animaux aussi divers que les baleines et les chauves-souris ont une étonnante convergence de gènes qui Leur permettant de trouver l’écholocation.
L’humain est-il vraiment unique ?
Beaucoup de choses que nous aimons penser qui rendent les humains spéciaux ont été réinventées par l’évolution ailleurs. Les corvidés tels que les corbeaux et les corbeaux possèdent une intelligence de résolution de problèmes, ainsi que les hiboux, Des outils simples peuvent être utilisés.
Baleines et dauphins Il a des structures sociales complexesLeur gros cerveau leur a permis de développer le langage. Les dauphins utilisent des outils comme des éponges se couvrir le nez Alors qu’ils se nourrissent des fonds marins rocheux. Les pieuvres utilisent également des outils et Apprendre en regardant Que deviennent les autres pieuvres ?
Si les choses continuent d’évoluer de manière similaire ici sur Terre, il est possible qu’elles suivent également une voie connexe si la vie évoluait ailleurs dans l’univers. peut le signifier Les extraterrestres ont l’air moins exotiques Et plus compétent que prévu.
Matthieu WellsProfesseur de paléobiologie évolutive au Milner Center for Evolution. Université de Bath
Cet article a été republié de Conversation Sous licence Creative Commons. Lis le L’article d’origine.
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La « Main de Dieu » capturée par un télescope chilien offre un aperçu de la majesté cosmique
Le handball fantomatique de Dieu capturé par la caméra à énergie sombre (DECam) | Image : CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA
Dans leur quête incessante pour percer les mystères de l’univers, les astronomes ont réalisé une nouvelle avancée majeure avec une découverte étonnante réalisée par un nouveau télescope au Chili. La dernière merveille de l’exploration cosmique se présente sous la forme d’une image si captivante qu’elle a été surnommée la « Main de Dieu ». Ce spectacle céleste, officiellement connu sous le nom de CG 4, est une boule cométaire située à environ 1 300 années-lumière dans la constellation de Puppis.
La caméra à énergie sombre (DECam), montée sur le Victor M. Le Blanco de 4 mètres de diamètre de l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo est l’instrument responsable de cette capture remarquable. L’image révèle une structure inquiétante, éthérée, semblable à une main, s’étendant à travers la Voie lactée, ses « doigts » composés de nuages denses de gaz et de poussière.
Les globules comètes comme CG 4 sont des phénomènes astronomiques intéressants caractérisés par des nuages denses et isolés entourés de matière chaude et ionisée. Malgré leur nom, ces structures n’ont rien à voir avec les comètes, mais tirent leur surnom de leur apparence comète, contenant souvent un excès de matière ressemblant à la queue d’une comète. La queue de CG 4 s’étend sur environ huit années-lumière, tandis que la main elle-même mesure 1,5 années-lumière.
Les mécanismes de formation des globules cométaires restent un sujet de débat scientifique, avec des hypothèses allant des effets sculpteurs des vents stellaires à l’influence des explosions de supernova. Les images comme celles capturées par DECam jouent un rôle central dans l’élucidation des processus derrière ces formations mystérieuses, aidant ainsi les astronomes dans leur quête de compréhension.
Les capacités uniques de DECam le rendent exceptionnellement bien adapté à l’observation d’objets célestes faibles. Équipé d’un filtre alpha à hydrogène, il peut imager l’hydrogène ionisé, pénétrant dans la poussière cosmique qui obscurcit souvent de minuscules formations telles que les globules cométaires. Les images qui en résultent présentent non seulement un intérêt scientifique, mais possèdent également une beauté captivante qui enflamme l’imagination.
La « Main de Dieu » immortalisée par DECam n’est pas seulement un spectacle visuel mais aussi une région d’une grande importance pour l’activité stellaire. La tête sphérique de la comète, éclairée par la lumière d’une étoile proche, révèle des détails complexes sur sa structure et sa composition. Pendant ce temps, sa queue allongée fait partie de la Grande Nébuleuse, une nébuleuse en émission située à environ 1 400 années-lumière.
La nébuleuse de la gomme, où se trouve la main de Dieu, est une vaste étendue de régions de formation d’étoiles. On pense que cette nébuleuse, qui s’étend selon un angle de 35 degrés, est le vestige d’une ancienne explosion de supernova et continue de s’étendre et de se développer sur des millions d’années.
L’image « Main de Dieu » capturée par DECam sert de passerelle vers la dynamique en cours au sein de la nébuleuse de la Gomme. Les données collectées à partir de ces images contribuent de manière significative à notre compréhension des processus de formation des étoiles et de la dynamique complexe des environnements nébulaires, améliorant ainsi l’exploration de l’univers par l’humanité.
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Des vortex électroniques ont été découverts dans le graphène
Lorsqu’un conducteur électrique ordinaire – tel qu’un fil métallique – est connecté à une batterie, les électrons du conducteur sont accélérés par le champ électrique généré par la batterie. Lorsqu’ils se déplacent, les électrons entrent fréquemment en collision avec des atomes d’impuretés ou des lacunes dans le réseau cristallin du fil, convertissant une partie de leur énergie cinétique en vibrations du réseau. L’énergie perdue au cours de ce processus se transforme en chaleur qui peut être ressentie, par exemple, en touchant une ampoule à incandescence.
Alors que les collisions avec les impuretés du réseau se produisent fréquemment, les collisions entre électrons sont beaucoup plus rares. Cependant, la situation change lorsque le graphène, une seule couche d’atomes de carbone disposés dans un réseau en nid d’abeilles, est utilisé à la place d’un fil de fer ou de cuivre ordinaire. Dans le graphène, les collisions d’impuretés sont rares et les collisions entre électrons jouent le rôle principal. Dans ce cas, les électrons se comportent comme un fluide visqueux. Par conséquent, des phénomènes d’écoulement bien connus, tels que des tourbillons, devraient se produire dans la couche de graphène.
Dans un rapport publié dans la revue scientifique Science, des chercheurs de l’ETH Zurich du groupe de Christian Degen ont pu pour la première fois détecter directement des vortex électroniques dans le graphène, à l’aide d’un capteur de champ magnétique à haute résolution.
Microscope à détection quantique haute sensibilité
Les vortex se sont formés en petits disques circulaires, que Degen et ses collègues ont attachés pendant le processus de fabrication à un ruban de graphène conducteur d’à peine un micromètre de large. Les disques avaient différents diamètres allant de 1,2 à 3 µm. Les calculs théoriques indiquent que des vortex électroniques devraient se former dans les disques plus petits, mais pas dans les disques plus grands.
Pour rendre les vortex visibles, les chercheurs ont mesuré de petits champs magnétiques produits par les électrons circulant dans le graphène. À cette fin, ils ont utilisé un capteur de champ magnétique quantique constitué d’un centre dit de lacune d’azote (NV) intégré dans la pointe d’une aiguille en diamant. Étant un défaut atomique, le centre NV se comporte comme un objet quantique dont les niveaux d’énergie dépendent d’un champ magnétique externe. À l’aide de faisceaux laser et d’impulsions micro-ondes, les états quantiques du centre peuvent être préparés de manière à être le plus sensible possible aux champs magnétiques. En lisant les états quantiques avec un laser, les chercheurs ont pu déterminer très précisément l’intensité de ces champs.
« Grâce aux petites dimensions de l’aiguille en diamant et à la faible distance de la couche de graphène – environ 70 nanomètres seulement – nous avons pu rendre visibles les courants électroniques avec une résolution inférieure à une centaine de nanomètres », explique Marius Palm, ancien chercheur. scientifique. Doctorant chez Degen Group. Cette résolution est suffisante pour voir les tourbillons.
Sens d’écoulement inversé
Dans leurs mesures, les chercheurs ont remarqué un signe distinctif des tourbillons attendus dans les disques plus petits : une inversion de la direction du flux. Alors que dans le transport normal (diffus) des électrons, les électrons dans la bande et le disque circulent dans la même direction, dans le cas d’un vortex, le sens du flux à l’intérieur du disque est inversé. Comme le prédisaient les calculs, aucun tourbillon n’a pu être observé dans les disques les plus grands.
« Grâce à notre capteur très sensible et à notre haute résolution spatiale, nous n’avons même pas eu besoin de refroidir le graphène et avons pu réaliser des expériences à température ambiante », explique Palm. De plus, lui et ses collègues ont découvert non seulement des vortex électroniques, mais également des vortex formés par des porteurs de trous. En appliquant une tension sous le graphène, ils ont modifié le nombre d’électrons libres de telle manière que le flux de courant n’était plus transporté par les électrons, mais par les électrons manquants, également appelés trous. Ce n’est qu’au point de neutralité de charge, où se trouve une petite concentration équilibrée d’électrons et de trous, que les vortex ont complètement disparu.
« À l’heure actuelle, la détection des vortex électroniques constitue une recherche fondamentale, et de nombreuses questions restent encore en suspens », explique Palm. Par exemple, les chercheurs doivent encore savoir comment les collisions d’électrons avec les limites du graphène affectent le modèle d’écoulement et quels effets se produisent dans les structures plus petites. La nouvelle méthode de détection utilisée par les chercheurs de l’ETH permet également d’examiner de plus près de nombreux autres effets exotiques de transfert d’électrons dans des structures microscopiques – des phénomènes qui se produisent à des échelles de longueur allant de plusieurs dizaines de nanomètres à quelques micromètres.
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La recherche sur la structure des centromères donne de nouvelles informations sur les mécanismes des erreurs de ségrégation chromosomique
Des chercheurs du groupe COPS, en collaboration avec des chercheurs de l’Université d’Édimbourg, ont fait une nouvelle découverte surprenante dans la structure du centromère, la structure impliquée pour garantir que les chromosomes se séparent correctement lorsqu’une cellule se divise. Des erreurs dans la ségrégation des chromosomes peuvent entraîner la mort cellulaire et le développement d’un cancer. Les chercheurs ont découvert que le centromère se compose de deux sous-domaines. Cette découverte fondamentale a des implications importantes pour le processus de ségrégation des chromosomes et fournit de nouveaux mécanismes sous-jacents aux divisions défectueuses des cellules cancéreuses. La recherche a été publiée dans cellule Le 13 maioui 2024.
Notre corps est constitué de milliards de cellules, dont la plupart ont une durée de vie limitée et doivent donc se reproduire pour remplacer les vieilles cellules. Ce processus de reproduction est appelé division cellulaire ou mitose. Lors de la mitose, la cellule mère duplique ses chromosomes afin de transmettre le matériel génétique aux cellules filles. Les paires de chromosomes identiques qui en résultent, les chromatides sœurs, sont maintenues ensemble par une structure appelée centromère. Les chromatides sœurs doivent ensuite être divisées à parts égales entre les deux cellules filles pour garantir que chaque cellule fille est une copie exacte de la cellule mère. Si des erreurs se produisent lors de la ségrégation, une cellule fille aura trop de chromosomes, tandis que l’autre en aura trop peu. Cela peut conduire à la mort cellulaire ou au développement d’un cancer.
Le rôle du centromère
Le centromère est une partie du chromosome qui joue un rôle essentiel dans la ségrégation des chromosomes pendant la mitose. Le processus de division des chromatides sœurs sur les cellules est dirigé par l’interaction entre les centromères et les structures appelées microtubules du fuseau. Ces microtubules fusiformes sont responsables du désassemblage des chromatides et ainsi de la séparation des chromatides sœurs. « Si l’attachement du centromère aux microtubules du fuseau ne se produit pas correctement, cela conduit à des erreurs de ségrégation chromosomique fréquemment observées dans le cancer », explique Carlos Sacristan Lopez, premier auteur de cette étude. Comprendre la structure des centromères peut contribuer à mieux comprendre la fonction des centromères et son rôle dans la mauvaise ségrégation des chromosomes.
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Pour étudier la structure du centromère, les chercheurs ont utilisé une combinaison de techniques d’imagerie et de séquençage. L’imagerie par microscopie à super-résolution a été réalisée à l’Institut Hubrecht, tandis que le groupe de Bill Earnshaw effectuait le séquençage. Cette collaboration a conduit à une nouvelle découverte surprenante dans la structure du centromère. On pensait auparavant qu’il s’agissait d’une structure compacte attachée à des microtubules multi-fuseaux, mais il s’est avéré que le centromère était constitué de deux sous-domaines. « C’était une découverte très surprenante, car les sous-domaines lient les microtubules indépendamment les uns des autres », explique Carlos. Cependant, pour former les bonnes associations, ils doivent rester étroitement liés. Cependant, dans les cellules cancéreuses, on observe souvent que les sous-domaines ne sont pas associés, conduisant à de fausses associations et à des erreurs de ségrégation chromosomique.
Cette découverte passionnante et très fondamentale contribue à notre compréhension de l’origine des erreurs de ségrégation chromosomique qui apparaissent fréquemment dans le cancer.
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