Les biologistes affirment que les dinosaures pourraient avoir utilisé les plumes de leurs membres antérieurs et de leur queue pour traquer et poursuivre leurs proies.
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(A) Caudipteryx reconstruit par Christoph Hendricks. Utilisé selon les termes de la licence d'attribution Creative Commons (CC BY-SA 3.0). Détails de la licence : [https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en]. (B) Robopteryx, un mime morphologique de Caudipteryx, positionné devant une sauterelle dans le champ (marqué par une flèche rouge). (c) La sauterelle testée dans les expériences. Crédit : Image de Caudipteryx (A) par Christoph Hendricks. Utilisé selon les termes de la licence d'attribution Creative Commons (CC BY-SA 3.0). Photo (B) de PG Jablonski, Photo (C) de Jinseok Park.
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(A) Caudipteryx reconstruit par Christoph Hendricks. Utilisé selon les termes de la licence d'attribution Creative Commons (CC BY-SA 3.0). Détails de la licence : [https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en]. (B) Robopteryx, un mime morphologique de Caudipteryx, positionné devant une sauterelle dans le champ (marqué par une flèche rouge). (c) La sauterelle testée dans les expériences. Crédit : Image de Caudipteryx (A) par Christoph Hendricks. Utilisé selon les termes de la licence d'attribution Creative Commons (CC BY-SA 3.0). Photo (B) de PG Jablonski, Photo (C) de Jinseok Park.
Quelle est l’origine des ailes et des queues chez les oiseaux ? C’est l’une des principales questions de l’évolution animale. Il est admis depuis longtemps que son évolution a commencé chez les dinosaures à plumes.
Certains de ces dinosaures avaient des plumes sur la queue et de petites plumes ressemblant à des ailes sur leurs membres antérieurs. Ces petites structures en forme d'ailes appelées « ailes primitives » sont constituées de plumes spéciales appelées plumes d'ailes – les plumes résistantes que l'on trouve dans les ailes et les queues des oiseaux.
La forme ancienne de ces plumes est apparue pour la première fois chez les dinosaures au cours de la période jurassique, et ces dinosaures, appelés penaraptorans, avaient des ailes rudimentaires constituées de plumes d'ailes. Cependant, on sait que ces ailes initiales étaient trop petites pour le vol propulsé. Parce que nous ne pouvons pas voyager dans le temps pour observer leur comportement, ce que les dinosaures ont fait et comment ils se sont comportés reste sans réponse.
Les différentes fonctions des ailes primaires et des plumes de la queue chez les ancêtres des oiseaux ont été étudiées depuis que John Harold Ostrom a proposé pour la première fois l'idée. il y a 50 ans Les ailes principales étaient utilisées pour frapper les insectes proies par les petits prédateurs. Les dinosaures vivent sur terre et traquent leurs proies. Cependant, la manière dont les petites « proto-ailes » et les queues à plumes des ancêtres des oiseaux dinosaures ont aidé leur vie n'a pas été résolue.
une Nouvelle coopération scientifique Avec une équipe de biologistes de terrain, d'écologistes intégrateurs (Piotr J. Jablonski, Sang Im Lee, Jinseok Park, Sang Eun Bang et Jungmun Ha), de paléontologues (Young Nam Lee, Minyoung Son) et de roboticiens (Hyungpil Moon et Jeongyeol Park) Une nouvelle idée : « l’hypothèse du suivi séquentiel ». Leur article a été publié dans Rapports scientifiques.
Ce film montre trois manières différentes par lesquelles les dinosaures proto-ailés pouvaient chasser leurs proies grâce à des affichages visuels pour une poursuite ultérieure. Premièrement, la sauterelle saute/s'envole en réponse à l'expansion des membres antérieurs de Robotperyx avec des protons. Deuxièmement, la sauterelle saute/s'envole en réponse au pliage de ses membres antérieurs à l'aide de protowings. Troisièmement, la sauterelle s'enfuit en réponse aux mouvements ascendants de la queue. Crédit : Le film est réalisé par Jinsook Park, Minyoung Son, Jeong Yeol Park, Sang Eun Bang, Jungmun Ha, Hyungpil Moon, Yoong Nam Lee, Sang Im Lee, Piotr Ji Jablonski. Parties du film supplémentaire pour l'article « Escape Behaviors in Prey and the Evolution of Wing Feathers in Dinosaurs » par les auteurs mentionnés ci-dessus dans Rapports scientifiques est ce que je: 10.1038/s41598-023-50225-x
Le nom de l’hypothèse donne une idée de son contenu. Certains oiseaux utilisent une stratégie de recherche de nourriture de « poursuite en continu », en utilisant les ailes et/ou la largeur de la queue pour repérer visuellement les proies cachées et poursuivre les proies en streaming (par ex. Moqueur du Nord, vidéos Linzi). L’hypothèse suggère que les petits dinosaures proto-ailés utilisaient une stratégie similaire.
Cette hypothèse trouve ses racines dans des années d'études détaillées sur le terrain de plusieurs espèces d'oiseaux insectivores, menées par le co-auteur de la présente étude, Piotr Jablonski et ses collaborateurs, ainsi que Ron Mumme et ses collaborateurs. [for example, the Painted redstart, the Slate-throated whitestart, the Spectacled Whitestart, and the Hooded warbler].
Des études sur ces oiseaux ont révélé que l'affichage d'un plumage contrasté (souvent avec des taches noires et blanches) sur les ailes et la queue fait fuir leurs proies et augmente ainsi leur efficacité de recherche de nourriture, car les oiseaux poursuivent et capturent des proies en fuite.
La neurobiologie derrière cette relation a également été étudiée. Piotr Jablonski et Nicholas Strausfeld, deux grands experts du système nerveux des arthropodes, ont suggéré queNeurones spéciaux chez les insectes Il est activé par Propriétés simples Des parades floquées réalisées par des oiseaux qui chassent les insectes.
Robopteryx effraie les sauterelles et les fait fuir en réponse à une stimulation visuelle provenant du pliage et de l'écartement des membres antérieurs équipés d'ailes rudimentaires, et en réponse aux mouvements de la queue. La vidéo montre les mouvements du robot ralentissant 12 fois. Source de l'image : Film réalisé par : Jinsuk Park, Minyoung Son, Jeong Yeol Park, Sang Eun Bang, Jungmun Ha, Hyungpil Moon, Yeoung Nam Lee, Sang Im Lee, Piotr J. Jablonski – auteurs de l'article « Escape Behaviors in Prey and Evolution » de Plumes d'ailes chez les dinosaures » publié dans Rapports scientifiquesDOI : 10.1038/s41598-023-50225-x
L'hypothèse du suivi du flux a été mentionnée pour la première fois par Piotr Jablonski et ses collaborateurs lors de la conférence de recherche Gordon de 2005 sur « Neuroéthologie : comportement, évolution et neurobiologie » présidée par N. Strausfeld. Depuis, l'idée a été développée et présentée dans Congrès Ornithologique International 2018Et en Assemblée annuelle 2023 de la Society for Integrative Biology.
« Après avoir mené des études approfondies sur le terrain sur les oiseaux et approfondi l'examen des neurones de leurs proies, j'ai essayé sans succès pendant des années de convaincre les organismes de financement et les évaluateurs de subventions sceptiques en Pologne, aux États-Unis et en Corée de soutenir des études évaluant cette hypothèse concernant les premiers dinosaures penaraptorans », commente l'ornithologue de terrain Piotr Jablonski. .
« En fin de compte, le financement fourni par l'Université nationale de Séoul nous a permis de commencer notre recherche collaborative et de la compléter avec un financement supplémentaire. Finalement, après avoir fait face à de multiples refus de la part des comités de rédaction de 11 revues, chacune refusant d'accepter le processus standard d'évaluation par les pairs. pour cet article, nous avons finalement trouvé une revue qui a permis une évaluation par les pairs de nos résultats, ce qui a conduit à ceci Édition« , ajoute Piotr Jablonski.
« Nous avons choisi Caudipteryx comme représentant des premiers dinosaures Pennaraptoran », explique le paléontologue Yuong-Nam Lee. Spécialisé dans les fossiles de dinosaures et co-auteur de l'étude.
Equipe de robotique dirigée par Hyungpil Moon, Expert en robotiqueIl a construit un robot nommé « Robopteryx » dont la morphologie ressemble à Caudipteryx. Dans le même temps, l’équipe de biologie a mené un examen complet de la diversité des parades d’ailes et de queue utilisées par les oiseaux chasseurs de flux existants pour stimuler visuellement la fuite de leurs proies.
Les chercheurs ont compilé des liens vers des clips illustrant cette diversité parmi les oiseaux (voir Matériel supplémentaire dans Leur papier(Et quelques autres liens vers des exemples ci-dessous).
Equipé de neuf moteurs, Robopteryx a été programmé pour imiter les mouvements des membres antérieurs et de la queue des oiseaux qui parcourent le sol à la recherche de nourriture, comme Robopteryx. Le plus grand coureur de route (Kat Avila) ou Merle des broussailles à queue rousse (Nature Never Dies), dans le cadre de contraintes anatomiques déterminées à partir de la littérature paléontologique par Minyoung Soon, expert en anatomie des dinosaures du Crétacé.
Jinsuk Park (premier auteur de l'article et ornithologue de terrain spécialisé dans… Régime alimentaire et nourriture pour oiseauxUne équipe de biologistes de terrain a mené des tests sur Robopteryx pour observer les réponses comportementales des sauterelles terrestres, qui appartiennent à l'ordre ancien des Orthoptères qui coexistaient probablement avec les dinosaures pennaraptorans.
Les résultats ont révélé que les sauterelles fuyaient plus fréquemment lorsque des protowings étaient présents sur les membres antérieurs, par rapport aux parades sans protowings. De plus, les sauterelles s’enfuyaient plus souvent lorsque leurs ailes primaires présentaient des taches blanches que lorsqu’elles étaient noires. De plus, les sauterelles fuyaient plus fréquemment lorsque les plumes de la queue étaient présentes, en particulier lorsque la surface des plumes de la queue était grande.
Parce que les interactions de circuits neuronaux simples impliqués dans la fuite des proies des insectes sont cruciales pour comprendre l'évolution de la stratégie de poursuite du flux chez les oiseaux, les chercheurs ont décidé de comparer les réponses neuronales des sauterelles avec les manifestations virtuelles des dinosaures.
«J'ai créé une animation par ordinateur (exemples dans le matériel supplémentaire pour papier) a imité les démonstrations virtuelles données par Caudipteryx et les a montrées aux sauterelles en laboratoire », explique Jinsuk Park.
«J'en ai utilisé des bon marché et facilement disponibles équipement « Pour enregistrer les réponses neuronales », ajoute Jinsuk. Les chercheurs ont découvert que les réactivités neuronales, en particulier les cadences de tir maximales, étaient plus élevées en réponse aux animations avec des proto-ailes qu'à celles sans elles.
Sur la base des résultats, les chercheurs affirment que les proies des dinosaures étaient plus susceptibles de s'échapper lorsqu'il y avait des proto-ailes faites de plumes, en particulier près de l'extrémité des membres antérieurs et selon des motifs contrastés, et lorsque les plumes de la queue, en particulier chez les dinosaures, étaient présentes. Beaucoup d'espace, utilisé lors des affichages virtuels.
« Nous suggérons que l'utilisation de plumes pour repousser les proies pourrait augmenter la fréquence de poursuite après avoir échappé à une proie, amplifiant ainsi l'importance des ailes et des queues primaires dans les manœuvres pour une poursuite réussie. Cela pourrait conduire au développement de plumes plus grandes et plus rigides, car cela permettrait permettre des activités plus agressives. » Des affichages de flux optiques plus réussis et plus clairs », résume Sang Im Lee, écologiste intégrateur et membre de l’équipe de recherche, qui a déjà étudié Le rôle des oiseaux Ola Dans les manœuvres aériennes effectuées par des oiseaux en vol.
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Ces graphiques montrent que plus de la moitié des participants ont déclaré avoir été témoins de cas d’intimidation et de harcèlement, tandis que les personnes handicapées ont davantage subi ce comportement indésirable que les personnes non handicapées. Crédit : Société royale d’astronomie, CC BY
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Ces graphiques montrent que plus de la moitié des participants ont déclaré avoir été témoins de cas d’intimidation et de harcèlement, tandis que les personnes handicapées ont davantage subi ce comportement indésirable que les personnes non handicapées. Crédit : Société royale d’astronomie, CC BY
Une action urgente est nécessaire pour résoudre le problème « pernicieux » et systémique du harcèlement dans le monde de l’astronomie et de la géophysique. un rapport Avertir.
La Royal Astronomical Society (RAS) a publié aujourd’hui une liste de recommandations pour résoudre ce problème, après avoir constaté que de tels comportements coercitifs et harcelants sont répandus dans les deux sciences.
Une enquête menée par l’association a montré que les personnes handicapées, les femmes, les noirs, les minorités ethniques et les personnes issues de la communauté LGBTQ+ sont plus vulnérables au harcèlement et au harcèlement que les hommes, les blancs, les hétérosexuels et les personnes non handicapées.
L’étude a également révélé que les deux tiers (65 %) des participants ayant signalé des plaintes estimaient que leurs préoccupations n’étaient pas suffisamment prises en compte.
Parmi les principales conclusions du rapport Stark figurent :
Les astronomes et géophysiciens handicapés issus de groupes ethniques noirs et minoritaires sont 40 % plus susceptibles d’être victimes d’intimidation que leurs collègues non handicapés et blancs.
Les femmes et les personnes non binaires de ce domaine sont 50 % plus susceptibles d’être victimes d’intimidation et de harcèlement que les hommes.
50 % des astronomes et géophysiciens lesbiens, gays, bisexuels et transgenres ont été victimes d’intimidation au cours des 24 mois précédant l’enquête, et 12 % des astronomes bisexuels ont déclaré avoir été victimes d’intimidation au moins une fois par semaine.
Ceux qui se trouvent à des étapes instables de leur carrière, par exemple les étudiants et ceux qui travaillent sous contrat temporaire, sont plus vulnérables au harcèlement et aux brimades.
En réponse, la RAS appelle à l’introduction de politiques, de procédures et de garanties plus efficaces en matière d’intimidation et de harcèlement pour protéger tous les collègues, soutenir les étudiants et garantir que chacun puisse réaliser son potentiel et travailler dans un environnement sûr et épanouissant, quelle que soit son origine. .
Les propositions de l’association se concentrent sur trois domaines critiques : la prévention, le signalement et la responsabilité.
Une liste détaillée de recommandations destinées aux individus, aux gestionnaires, aux lieux de travail et aux organisations est disponible dans le rapport. Ils incluent la nécessité d’un meilleur soutien pour permettre aux individus d’agir, de signaler ou de divulguer un préjudice lorsque celui-ci se produit, ainsi que de procédures claires et transparentes pour signaler les plaintes.
La RAS espère qu’en mettant en œuvre ces recommandations – y compris en agissant au bénéfice de la société elle-même – les domaines de l’astronomie et de la géophysique pourront progresser vers un lieu de travail plus sûr et plus inclusif.
Le Comité de la RAS sur la diversité en astronomie et géophysique a commandé l’enquête, qui a ensuite été réalisée par la responsable de l’éducation communautaire, de la sensibilisation et de la diversité, le Dr Sheila Kanani, puis par la responsable de la diversité de la RAS, le Dr Aine O’Brien.
Avant cette étude, aucune donnée n’avait été collectée montrant l’ampleur des brimades et du harcèlement parmi les astronomes et géophysiciens.
Le Dr Al Kanani a déclaré : « La publication du rapport est un rappel brutal et opportun des problèmes d’intimidation et de harcèlement auxquels nous sommes confrontés dans notre secteur et plus largement.
« C’est bien de disposer de données de base pour étayer le travail que nous effectuons. Ce qui découle de l’analyse des données est un ensemble de recommandations destinées aux individus, aux organisations et aux universités. C’est là que le travail commence réellement ! »
« Nous espérons que les universités souscriront à nos recommandations en temps utile. En plus de ces recommandations, nous avons également publié un ensemble d’actions pour la RAS, afin de démontrer notre engagement à faire de notre secteur un meilleur endroit pour notre personnel, nos pairs et collègues. »
Le professeur Mike Lockwood, président de la RAS, a déclaré : « Les preuves contenues dans ce rapport sont un signal d’alarme pour tous les acteurs du monde de l’astronomie et de la géophysique.
« La première étape pour résoudre tout problème est de reconnaître qu’il existe un problème et de rassembler des preuves de son ampleur et de sa nature. Maintenant que nous l’avons fait, il est clair que le problème est à la fois insidieux et systémique.
« Cela nécessite un changement culturel urgent au sein des organisations, des institutions et des individus eux-mêmes pour remédier à la situation actuellement inacceptable. »
L’ancienne présidente de la RAS, le professeur Emma Bunce, qui a joué un rôle déterminant dans l’enquête, a ajouté : « Les conclusions présentées dans ce rapport sont sombres et plaident en faveur du changement.
« RAS s’engage à soutenir notre communauté et nous soutenons fermement la poursuite des recherches sur cette question dans le secteur scientifique au sens large et la mise en œuvre de politiques et de procédures sur le lieu de travail qui apportent un changement positif. »
Ces graphiques montrent que les personnes gays, lesbiennes et bisexuelles ont été plus victimes d’intimidation et de harcèlement que les personnes hétérosexuelles, tandis que les répondants noirs ont également été plus confrontés à ce comportement indésirable que leurs pairs blancs. Crédit : Société royale d’astronomie, CC BY
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Ces graphiques montrent que les personnes gays, lesbiennes et bisexuelles ont été plus victimes d’intimidation et de harcèlement que les personnes hétérosexuelles, tandis que les répondants noirs ont également été plus confrontés à ce comportement indésirable que leurs pairs blancs. Crédit : Société royale d’astronomie, CC BY
Les objectifs du rapport sur l’intimidation et le harcèlement étaient les suivants :
Capturer les expériences et les perspectives de la communauté de l’astronomie et de la géophysique concernant l’intimidation et le harcèlement, ainsi que la culture et les politiques du lieu de travail ;
Comprendre quelles communautés sont susceptibles d’être affectées négativement/de manière disproportionnée par ces problèmes ;
Créez un ensemble de données robuste comme point de départ et de référence pour les modifications dans les champs.
L’enquête, menée en 2020, a révélé que 44 % des 661 participants dans le monde avaient subi une forme d’intimidation et de harcèlement sur le lieu de travail au cours des 24 mois précédents.
Elle a également montré qu’il n’existe pas un seul groupe démographique, un seul stade de carrière ou un seul cheminement de carrière qui n’ait été victime d’une forme d’intimidation ou de harcèlement sur le lieu de travail.
Cependant, de nombreuses communautés marginalisées ont souffert bien plus que leurs collègues.
Les femmes et les personnes non binaires étaient plus susceptibles d’être victimes d’intimidation que les hommes, avec 61 % des participants non binaires et hétérosexuels et 59 % des femmes déclarant avoir été victimes d’intimidation et de harcèlement, contre 33 % des hommes.
Les résultats suggèrent que les efforts de plusieurs initiatives axées sur les femmes en astronomie et en géophysique – telles que le projet Femmes et filles en astronomie de l’Union astronomique internationale, et les récompenses spécifiquement destinées aux femmes dans notre domaine, notamment la médaille Caroline Herschel de la RAS – ont été contrebalancées. En raison des énormes difficultés supplémentaires sur le lieu de travail auxquelles de nombreuses femmes sont confrontées.
Il souligne également que ces initiatives ne représentent pas des collègues non binaires et de genre fluide.
Le rapport révèle que les participants handicapés étaient 40 % plus susceptibles d’être victimes d’intimidation et de harcèlement sur le lieu de travail que leurs collègues non handicapés.
Au cours des deux années précédant l’enquête, 61 % des participants handicapés ont été exposés à l’intimidation et au harcèlement, contre 44 % des participants non handicapés.
Le rapport note également que les astronomes et géophysiciens de la communauté LGBTQ+ sont plus susceptibles d’être victimes d’intimidation sur leur lieu de travail que leurs homologues hétérosexuels, avec 50 % des répondants gays ou lesbiennes ayant été victimes d’intimidation au cours des deux années précédant l’enquête, et 53 % des répondants bi, contre 43 % des répondants.
De plus, l’enquête a révélé que les participants LGBTQ+ étaient plus souvent victimes d’intimidation et de harcèlement, 12 % des participants bisexuels étant victimes d’intimidation au moins une fois par semaine, contre 4 % des participants hétérosexuels/hétérosexuels.
On ne peut pas dire si ces brimades visaient leur sexualité, car les personnes ayant participé à l’enquête n’ont pas été interrogées sur la nature des brimades et du harcèlement dont elles ont été victimes.
Le rapport note également que les astronomes et géophysiciens issus d’origines ethniques noires, asiatiques et minoritaires sont plus vulnérables à l’intimidation et au harcèlement que leurs pairs blancs, avec 50 % des participants asiatiques et 51 % des participants noirs, mixtes et d’autres origines ethniques déclarant avoir été victimes d’intimidation. dans les deux pays. ans avant la réalisation de l’enquête, contre 43 % des répondants blancs.
Les participants noirs, mixtes et d’autres origines étaient également plus susceptibles d’être victimes d’intimidation et de harcèlement fréquents. 14 % de ces personnes interrogées ont déclaré avoir subi une forme d’abus au moins une fois par semaine, et 3 % supplémentaires chaque jour.
Cela se compare à 4 % et 1 % des participants blancs.
Selon le rapport, non seulement l’intimidation et le harcèlement sont systémiques et endémiques en astronomie et en géophysique, mais ils ne sont pas non plus traités efficacement.
Un tiers des personnes interrogées ont déclaré qu’elles ne pensaient pas que leur employeur avait pris des mesures adéquates pour prévenir l’intimidation, le harcèlement ou les comportements indésirables au travail.
Ils ont cité des procédures de signalement peu claires, ont déclaré que les relations de supervision rendaient difficile la dénonciation et ont ajouté que ceux qui occupent des positions de pouvoir et d’influence sont considérés comme « invincibles » et restent impunis.
La RAS reconnaît son rôle dans la défense de l’égalité d’accès à l’astronomie et à la géophysique pour tous, mais ne peut pas modifier directement les politiques et procédures des lieux de travail et des organisations dans ce domaine.
Cependant, la Société espère qu’en donnant la parole aux expériences de ses pairs et collègues, les universités, les conseils de recherche et d’autres lieux de travail du secteur amélioreront ainsi les pratiques de travail.
Plus d’information:
Rapport sur l’intimidation et le harcèlement : ras.ac.uk/sites/default/files/2024-05/Final%20RAS%20Intimidation%20et%20Harassment%20Report_digital_2024.pdf
La mission ExoMars Rosalind Franklin est propulsée par la technologie de la NASA, suite aux changements apportés à la mission après que l’Agence spatiale européenne a rompu ses liens avec l’agence spatiale russe Roscosmos.
La NASA et l’Agence spatiale européenne (ESA) renforcent leurs liens avec un nouvel accord sur la mission européenne du rover sur Mars.
La mission ExoMars Rosalind Franklin verra l’Agence spatiale européenne lancer un rover en 2028 vers la planète rouge. Cette mission d’exploration vise à rechercher la vie passée et présente sur Mars.
L’ESA et la NASA ont signé un protocole d’accord pour actualiser la participation de la NASA à la mission. La principale mise à jour est que l’agence américaine fournira des unités de chauffage légères à radio-isotopes pour le véhicule.
« Cet accord crucial renforce nos efforts de collaboration pour le programme ExoMars et garantit que le rover Rosalind Franklin posera ses roues sur le sol martien en 2030 », a déclaré Daniel Neuenschwander, directeur de l’exploration humaine et robotique de l’ESA.
« Ensemble, nous ouvrons de nouvelles frontières dans notre quête pour percer les secrets de Mars. Nous démontrons notre engagement en faveur de l’exploration spatiale pionnière et du développement des connaissances humaines. »
Il y a deux ans, la mission ExoMars a été bouleversée après que l’Agence spatiale européenne a interrompu sa coopération avec la société russe Roscosmos à la suite de l’invasion de l’Ukraine par ce pays. En conséquence, l’ESA et l’industrie européenne ont remodelé la mission grâce à de nouvelles synergies et partenariats.
Un investissement de 360 millions d’euros a été obtenu en 2022 pour relancer la mission, et la mission ExoMars a son plan actuel pour un lancement en 2028.
« Les capacités de forage uniques du rover Rosalind Franklin et du laboratoire d’échantillonnage à bord sont d’une valeur scientifique exceptionnelle dans la recherche par l’humanité de preuves d’une vie passée sur Mars », a déclaré Nicola Fox, administratrice associée de la NASA. « La NASA soutient la mission de Rosalind Franklin visant à poursuivre le partenariat solide entre les États-Unis et l’Europe pour explorer l’inconnu dans notre système solaire et au-delà. »
En 2019, l’Agence spatiale européenne a décidé de donner au rover ExoMars le nom de la chimiste britannique et cristallographe aux rayons X Rosalind Franklin, considérée comme la femme qui a déverrouillé la structure de l’ADN.
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L’extrait de vanille est l’un des composés aromatiques les plus utilisés dans les produits alimentaires et cosmétiques. L’arôme agréable et sucré de cette saveur classique est conféré par le composé chimique « vanilline » présent dans les gousses des plants de vanille appartenant à la famille des orchidées. Dans les plantes, la vanilline est synthétisée en convertissant l’acide férulique par une enzyme – VpVAN. Cependant, la biosynthèse in vitro de la vanilline à partir de VpVAN d’origine végétale ne produit que de très petites quantités de vanilline et n’est donc pas commercialement pratique. De plus, bien que les extraits de vanille d’origine chimique soient disponibles à bas prix, ils n’ont pas la saveur de l’extrait de vanille naturel, et ce dernier reste très demandé. De plus, les limitations climatiques imposées à la culture des plants de vanille et le rendement relativement faible obtenu par plant ont conduit à une diminution de l’offre et à une hausse des prix de l’extrait naturel de vanille.
Face à ces défis, le professeur Toshiki Furuya du Département de biosciences appliquées de la Faculté des sciences et technologies de l’Université des sciences de Tokyo et ses étudiants diplômés Shizuka Fujimaki et Satsuki Sakamoto ont réussi à développer une enzyme qui génère de la vanilline à partir de plantes. acide férulique. « L’acide férulique, la matière première, est un composé qui peut être obtenu en abondance à partir de déchets agricoles tels que le son de riz et le son de blé. La vanilline est produite simplement en mélangeant l’acide férulique avec l’enzyme développée à température ambiante. méthode simple et respectueuse de l’environnement. » Pour produire des composés aromatiques », explique le professeur Furuya. Leur étude a été publiée le 10 mai 2024 dans Microbiologie appliquée et environnementale.
Les chercheurs ont utilisé des techniques de génie génétique pour modifier la structure moléculaire de l’enzyme Ado. Ado est à l’origine une enzyme oxydase qui ajoute un atome d’oxygène au substrat – l’isoeugénol. Dans son état originel, il n’a pas la capacité de convertir l’acide férulique en vanilline. Grâce à l’analyse de modélisation structurelle, les chercheurs ont pu prédire les modifications des acides aminés dans l’Ado qui permettraient son interaction avec l’acide férulique. Dans cette optique, ils ont mené une série d’expériences en remplaçant les résidus d’acides aminés phénylalanine et valine à des positions spécifiques de la structure Ado par divers autres acides aminés. Ils ont continué à examiner la capacité de conversion de l’acide férulique de diverses protéines mutantes modifiées.
Après de nombreux essais et erreurs, ils ont découvert que la protéine mutante dans laquelle seuls trois résidus phénylalanine et valine étaient remplacés par de la tyrosine et de l’arginine, réagissait de manière stable avec l’acide férulique et montrait une activité de conversion élevée. Notamment, l’enzyme modifiée ne nécessitait aucun cofacteur pour la conversion, contrairement à d’autres oxydases, et produisait de la vanilline à l’échelle d’un gramme par litre de solution réactionnelle, avec une efficacité catalytique et une affinité supérieures à celles de l’enzyme de type sauvage. La réaction nécessite uniquement de mélanger l’enzyme, l’acide férulique et l’air (oxygène moléculaire) à température ambiante, ce qui en fait un processus simple, durable et économiquement évolutif. En outre, l’enzyme développée au niveau moléculaire a également montré une activité de conversion en acide coumarique et en acide sinapique, des composés obtenus à partir de la dégradation de la lignine – un déchet agricole courant.
À ce jour, aucune enzyme microbienne ou végétale n’a démontré la capacité de convertir l’acide férulique en vanilline à l’échelle industrielle. Par conséquent, l’enzyme développée dans la présente étude présente un grand potentiel pour permettre la production commerciale et économique de vanilline naturelle.
Expliquant les implications à long terme de leurs recherches, le professeur Furuya déclare : « Exploiter le potentiel des micro-organismes et des enzymes pour extraire des composés précieux dans des conditions modérées à partir de ressources végétales renouvelables offre actuellement une approche durable pour réduire l’empreinte environnementale. société, nos efforts de recherche sont axés sur la mise en œuvre réelle de la production de vanilline grâce à l’utilisation de l’enzyme nouvellement développée.
