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Ce poisson peut voir avec sa peau

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Ce poisson peut voir avec sa peau

Les chercheurs ont découvert que les porcs possèdent dans leur peau une protéine unique, sensible à la lumière, qui leur permet de changer de couleur. L’étude indique que ces poissons peuvent surveiller les changements de couleur de leur peau, ce qui pourrait leur permettre de s’adapter plus efficacement à leur environnement.

Les chercheurs pensent désormais savoir pourquoi.

Il y a plusieurs années, lors d’un voyage de chasse dans les Keys de Floride, la biologiste Lori Schweckert s’est retrouvée confrontée à des changements inhabituellement rapides. Elle attrape un poisson corail au museau pointu appelé cochon et le pose sur le pont de son bateau. Cependant, lorsque j’ai décidé plus tard de l’emmener dans la glacière, j’ai remarqué un phénomène étrange : sa peau avait pris la même couleur et le même motif que le pont du bateau.

Le cochon est un poisson commun dans l’océan Atlantique occidental, de la Caroline du Nord au Brésil, et est connu pour sa peau décolorée. le classer Il peut passer du blanc au brun tacheté en passant par le brun rougeâtre en quelques millisecondes pour se fondre dans le corail, le sable ou les rochers.

Cependant, Schweckert a été surpris car ce poisson-cochon a continué à se camoufler même s’il n’était plus en vie. Cela l’a amenée à se demander : le poisson-cochon peut-il détecter la lumière en utilisant uniquement sa peau, indépendamment de ses yeux et de son cerveau ?

« Cela m’a ouvert tout un champ », a déclaré Schweckert.

Dans les années qui ont suivi, Schweckert a commencé des recherches sur la physiologie de la « vision cutanée » en tant que chercheur postdoctoral à l’Université Duke et à l’Université internationale de Floride. En 2018, Sonky Johnson, biologiste à Schweckert et Duke, a publié un article Stade Les porcs semblent porter un gène pour une protéine sensible à la lumière appelée opsine qui est activée dans leur peau et ce gène diffère des gènes d’opsine trouvés dans leurs yeux.

Poisson cochon changeant de couleur

Un poisson de récif au museau pointu appelé poisson-cochon peut passer du blanc au brun marbré en passant par le rougeâtre en fonction de son environnement. Crédit : Photos fournies par Dean Kimberly et Laurie Schweckert

D’autres animaux aux couleurs changeantes, des poulpes aux geckos, produisent également des opsines sensibles à la lumière dans leur peau. Mais on ne sait pas exactement comment ils l’utilisent pour changer de couleur.

« Quand nous l’avons trouvé dans le poisson-cochon, j’ai regardé Sonky et j’ai demandé : ‘Pourquoi y a-t-il un photodétecteur dans la peau ?' » a déclaré Schweckert, maintenant professeur adjoint à l’Université de Caroline du Nord à Wilmington.

Une hypothèse est que la peau sensible à la lumière aide les animaux à assimiler leur environnement. Mais les nouvelles découvertes suggèrent une autre possibilité, « qu’ils pourraient l’utiliser pour se voir », a déclaré Schweckert. Dans une étude récemment publiée dans la revue Communications naturellesSchweckert, Johnson et leurs collègues se sont associés pour examiner de plus près la peau du porc.

Les chercheurs ont prélevé des morceaux de peau sur différentes parties du corps du poisson et les ont photographiés au microscope.

De près, la peau de porc ressemble à une peinture pointilliste. Chaque point de couleur est une cellule spécialisée appelée chromatophore qui contient des granules de pigment pouvant être rouges, jaunes ou noirs. C’est le mouvement de ces granules pigmentaires qui change la couleur de la peau. À mesure que les granules se propagent dans la cellule, la couleur apparaît plus foncée. Lorsqu’elles se regroupent dans un petit endroit difficile à voir, la cellule devient plus transparente.

Ensuite, les chercheurs ont utilisé une technique appelée immunomarquage pour localiser les protéines opsine dans la peau. Ils ont découvert que chez le porc, les opsines ne sont pas produites dans les chromatophores décolorés. Au lieu de cela, les opsines résident dans d’autres cellules juste en dessous d’elles.

Les images au microscope électronique à transmission ont révélé un type de cellule jusqu’alors inconnu, juste en dessous des chromatophores, qui était rempli de protéine opsine. Cela signifie que la lumière frappant la peau doit d’abord traverser les chromatophores remplis de pigments avant d’atteindre la couche photosensible, a expliqué Schweckert.

Gros plan de peau de porc

Vue au microscope, la peau d’un poisson-cochon ressemble à du pointillisme. Chaque point de couleur est une cellule spécialisée contenant des granules pigmentaires qui peuvent être rouges, jaunes ou noires. Les granules de pigment peuvent être étalés ou s’agglutiner étroitement dans la cellule, rendant la couleur plus foncée ou plus transparente. Crédit : Laurie Schweckert, Université de Caroline du Nord à Wilmington

Les chercheurs estiment que les molécules d’opsine présentes dans la peau du porc sont les plus sensibles à la lumière bleue. Il se trouve que c’est la longueur d’onde de la lumière que les granules pigmentaires des chromatophores des poissons absorbent le mieux. Les résultats indiquent que les opsines photosensibles chez les poissons agissent un peu comme un film polaroïd interne, capturant les changements de lumière capables de filtrer à travers les cellules remplies de pigments au-dessus de l’endroit où les granules de pigment s’agrègent ou se diffusent.

« Les animaux peuvent prendre une photo de l’intérieur de leur peau », a déclaré Johnson. « D’une certaine manière, ils peuvent dire à l’animal à quoi ressemble sa peau, car ils ne peuvent pas se pencher pour le regarder. »

« Pour être clair, nous ne disons pas que la peau de porc fonctionne comme un œil », a ajouté Schweckert. Les yeux font plus que détecter la lumière, ils créent des images. « Nous n’avons aucune preuve suggérant que c’est ce qui se passe dans leur peau », a déclaré Schweckert.

Il s’agit plutôt d’un mécanisme de rétroaction sensorielle qui permet au poisson-cochon de surveiller sa peau à mesure qu’elle change de couleur et de l’ajuster pour qu’elle corresponde à ce qu’il voit avec ses yeux.

« On dirait qu’ils regardent leur couleur changer », a déclaré Schweckert.

Les chercheurs affirment que ces travaux sont importants car ils pourraient ouvrir la voie à de nouvelles technologies de retour sensoriel pour des dispositifs tels que des membres robotiques et des voitures autonomes qui doivent ajuster leurs propres performances sans s’appuyer uniquement sur la vue ou sur l’image d’une caméra.

« La rétroaction sensorielle est l’une des astuces que la technologie essaie encore de comprendre », a déclaré Johnson. « Cette étude est une dissection fine d’un nouveau système de rétroaction sensorielle. »

« Si vous n’avez pas de miroir et que vous ne pouvez pas plier le cou, comment savoir si vous êtes correctement habillé ? » Schweikert a déclaré. « Pour nous, cela n’a peut-être pas d’importance », a-t-elle ajouté. Mais pour les créatures qui utilisent leurs capacités de changement de couleur pour se cacher des prédateurs, avertir leurs rivaux ou attirer des partenaires, « cela pourrait être une question de vie ou de mort ».

Référence : « Filtrage dynamique de la lumière sur les opsines cutanées en tant que système de rétroaction sensorielle dans le changement de couleur du poisson » par Laurian E. Schweckert, Laura E. Page, Lydia F. Naughton, Jacob R. Bolin, Benjamin R. Wheeler, Michael S. Grace Heather D. Bracken-Grissom et Sonky Johnson, 22 août 2023, disponible ici. Communications naturelles.
est ce que je: 10.1038/s41467-023-40166-4

L’étude a été co-écrite par des chercheurs du Florida Institute of Technology, de la Florida International University et de l’Air Force Research Laboratory. Le soutien financier est venu de l’Université Duke, de l’Université internationale de Floride, du Marine Biological Laboratory et de la National Science Foundation.

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Ingénieur – Des « mégaclusters » de satellites pourraient mettre en péril la reconstitution du trou d’ozone

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Ingénieur – Des « mégaclusters » de satellites pourraient mettre en péril la reconstitution du trou d’ozone

Le Protocole de Montréal de 1987 a réglementé avec succès les CFC nocifs pour la couche d’ozone afin de protéger la couche d’ozone, réduisant ainsi le trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique, et une reprise est attendue dans les 50 prochaines années.

Cependant, de nouvelles recherches de Université de Californie du Sud Ecole d’Ingénieurs de Viterbi Il a montré que ces oxydes ont été multipliés par huit entre 2016 et 2022 et continueront de s’accumuler à mesure que le nombre de satellites en orbite terrestre basse (LEO) augmentera, mettant ainsi la couche d’ozone en danger dans les décennies à venir.

Les chercheurs ont expliqué que sur 8 100 objets en orbite terrestre basse, 6 000 sont des satellites Starlink lancés au cours des dernières années et que la demande d’une couverture Internet mondiale entraîne une augmentation rapide du lancement d’essaims de petits satellites de communication.

SpaceX est le leader de ce projet, avec l’autorisation de lancer 12 000 satellites Starlink supplémentaires et jusqu’à 42 000 satellites prévus. Amazon et d’autres sociétés dans le monde envisagent également de créer des constellations allant de 3 000 à 13 000 satellites, ajoutent les auteurs de l’étude.

Les satellites Internet ont une durée de vie d’environ cinq ans seulement, les entreprises doivent donc lancer des satellites de remplacement pour maintenir le service Internet, ce qui poursuit un cycle d’obsolescence programmée et de contamination imprévue, ont indiqué les chercheurs.

Les oxydes d’aluminium déclenchent des réactions chimiques qui détruisent l’ozone stratosphérique, qui protège la Terre des rayons ultraviolets. Les oxydes ne réagissent pas chimiquement avec les molécules d’ozone, mais conduisent plutôt à des réactions destructrices entre l’ozone et le chlore, conduisant à l’appauvrissement de la couche d’ozone.

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Étant donné que les oxydes d’aluminium ne sont pas consommés dans ces réactions chimiques, ils peuvent continuer à détruire molécule après molécule d’ozone pendant des décennies à mesure qu’ils dérivent dans la stratosphère, ont indiqué les chercheurs.

« Ce n’est que ces dernières années que les gens ont commencé à penser que cela pourrait devenir un problème », a déclaré Joseph Wang, chercheur en astronautique à l’Université de Californie du Sud et auteur correspondant de l’étude, dans un communiqué. « Nous avons été l’une des premières équipes à considérer les implications de ces faits. »

Puisqu’il est impossible de collecter des données sur des engins spatiaux en feu, des études antérieures ont utilisé des analyses de micrométéorites pour estimer la contamination potentielle. Cependant, les chercheurs ont indiqué que les micrométéorites contiennent très peu d’aluminium, un métal qui représente 15 à 40 % de la masse de la plupart des satellites. Ces estimations ne s’appliquent donc pas bien aux nouveaux satellites.

Au lieu de cela, les chercheurs ont modélisé la composition chimique et les liaisons au sein des matériaux satellites lors de leurs interactions aux niveaux moléculaire et atomique. Les résultats ont permis aux chercheurs de comprendre comment la matière change avec différents apports d’énergie.

L’étude a été financée par NASAIl a été constaté qu’en 2022, la rentrée des satellites a augmenté la quantité d’aluminium dans l’atmosphère de 29,5 % au-dessus des niveaux normaux.

La modélisation a montré qu’un satellite typique de 250 kg avec 30 pour cent de sa masse d’aluminium générerait environ 30 kg de nanoparticules d’oxyde d’aluminium (taille de 1 à 100 nanomètres) lors de la rentrée. La plupart de ces particules sont générées dans la mésosphère, entre 50 et 85 kilomètres (30 à 50 miles) au-dessus de la surface de la Terre.

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L’équipe a ensuite calculé que, en fonction de la taille des particules, il faudrait jusqu’à 30 ans pour que les oxydes d’aluminium dérivent jusqu’aux hauteurs stratosphériques, où se trouvent 90 % de l’ozone troposphérique.

Les chercheurs estiment qu’au moment où les constellations de satellites actuellement prévues seront achevées, 912 tonnes d’aluminium tomberont sur Terre chaque année. Cela libérerait environ 360 tonnes d’oxydes d’aluminium par an dans l’atmosphère, soit une augmentation de 646 % par rapport aux niveaux naturels.

L’étude a été publiée dans la revue en libre accès AGU Lettres de recherche géophysiqueentièrement lisible ici.

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Des chercheurs de l’Université de Californie du Sud ont prouvé que le noyau terrestre perdait de la vitesse.

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Des chercheurs de l’Université de Californie du Sud ont prouvé que le noyau terrestre perdait de la vitesse.

Le noyau interne a commencé à ralentir vers 2010, se déplaçant plus lentement que la surface de la Terre. Crédit : Université de Californie du Sud

Une nouvelle étude fournit des preuves claires que le noyau interne de la Terre a commencé à ralentir vers 2010.

Université de Californie du Sud Les scientifiques ont découvert que le noyau interne de la Terre ralentit par rapport à la surface de la planète, un phénomène qui a commencé vers 2010 après des décennies de tendance inverse. Ce changement majeur a été révélé par l’analyse de données sismiques détaillées provenant de tremblements de terre et d’essais nucléaires. La décélération est affectée par la dynamique du noyau externe liquide environnant et par l’attraction gravitationnelle du manteau terrestre, ce qui peut légèrement affecter la rotation de la Terre.

Dynamique du noyau interne

Des scientifiques de l’Université de Californie du Sud ont prouvé que le noyau interne de la Terre reculait – ralentissait – par rapport à la surface de la planète, comme le montre une nouvelle étude publiée le 12 juin dans la revue nature.

La communauté scientifique débat depuis longtemps du mouvement du noyau interne, certaines études suggérant qu’il tourne plus vite que la surface de la Terre. Cependant, des recherches récentes de l’Université de Californie du Sud montrent de manière concluante qu’à partir de 2010 environ, le noyau interne a ralenti et se déplace désormais à un rythme plus lent que la surface de la planète.

« Quand j’ai vu pour la première fois les sismogrammes qui faisaient allusion à ce changement, j’ai été mystifié », a déclaré John Vidal, professeur de géosciences au doyen de l’USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences. « Mais lorsque nous avons trouvé vingt autres observations pointant vers le même schéma, la conclusion était inévitable. Le noyau interne avait ralenti pour la première fois depuis plusieurs décennies. D’autres scientifiques ont récemment plaidé en faveur de modèles similaires et différents, mais notre dernière étude fournit la solution la plus convaincante. »

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Déclin et ralentissement relatifs

Le noyau interne est dans un état d’inversion et de rétraction par rapport à la surface de la planète car il se déplace légèrement plus lentement au lieu de plus vite que le manteau terrestre pour la première fois depuis environ 40 ans. Par rapport à sa vitesse des décennies précédentes, le noyau interne ralentit.

Le noyau interne est une boule solide de fer et de nickel entourée d’un noyau externe de fer et de nickel liquides. D’environ la taille de la Lune, le noyau interne se trouve à plus de 3 000 milles sous nos pieds et présente un défi pour les chercheurs : il ne peut être ni visité ni vu. Les scientifiques doivent utiliser les ondes sismiques des tremblements de terre pour créer des visualisations du mouvement du noyau interne.

Une nouvelle approche de l’approche itérative

Vidal et Wei Wang, de l’Académie chinoise des sciences, ont utilisé des formes d’onde et des tremblements de terre répétés, contrairement à d’autres recherches. Les tremblements de terre répétés sont des événements sismiques qui se produisent au même endroit pour produire des sismogrammes identiques.

Dans cette étude, les chercheurs ont compilé et analysé les données sismiques enregistrées autour des îles Sandwich du Sud à partir de 121 tremblements de terre répétés survenus entre 1991 et 2023. Ils ont également utilisé les données de deux essais nucléaires soviétiques entre 1971 et 1974, ainsi que des essais répétés français et américains. Expériences nucléaires issues d’autres études du noyau interne.

Vidal a déclaré que le ralentissement de la vitesse du noyau interne était causé par le balancement du noyau externe de fer liquide qui l’entoure, qui génère le champ magnétique terrestre, en plus des forces gravitationnelles des zones denses du manteau rocheux sus-jacent.

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Impact sur la surface de la Terre

Les effets de ce changement dans le mouvement du noyau interne de la surface terrestre ne peuvent que faire l’objet de spéculations. Vidal a déclaré que le retrait du noyau interne pourrait modifier la durée d’une journée de quelques fractions de seconde : « Il est très difficile de remarquer que, de l’ordre d’un millième de seconde, il se perd presque dans le bruit des océans. et l’ambiance. »

Les futures recherches menées par les scientifiques de l’USC espèrent tracer plus en détail le chemin du noyau interne afin de révéler exactement pourquoi il change.

« La danse intérieure du cœur est peut-être plus vibrante que ce que nous connaissons jusqu’à présent », a déclaré Vidal.

Référence : « Inner Core Retraction by Seismic Waveform Reflections » par Wei Wang, Jun E. Fidel, Guanying Pang, Keith D. Cooper et Ruyan Wang, 12 juin 2024, nature.
est ce que je: 10.1038/s41586-024-07536-4

Outre Vidal, les autres auteurs de l’étude comprennent Ruian Wang de l’Université de Californie du Sud Dornsife, Wei Wang de l’Académie chinoise des sciences, Guanying Pang de l’Université Cornell et Keith Cooper de l’Université de l’Utah.

Cette recherche a été soutenue par la National Science Foundation (EAR-2041892) et l’Institut de géologie et de géophysique de l’Académie chinoise des sciences (IGGCAS-201904 et IGGCAS-202204).

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Obtenez jusqu’à 90 % de précision dans le bruit

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Obtenez jusqu’à 90 % de précision dans le bruit

Une téléportation quantique de haute précision a été réalisée par une équipe de recherche utilisant une nouvelle technologie d’intrication hybride qui résiste au bruit ambiant, avec un taux de réussite proche de 90 %. Crédit : SciTechDaily.com

Les scientifiques ont fait progresser la téléportation quantique en atténuant les interférences sonores grâce à une nouvelle méthode impliquant l’intrication hybride, atteignant une précision de près de 90 % dans la téléportation des états quantiques, ce qui pourrait considérablement améliorer la communication quantique sécurisée.

Une équipe de recherche dirigée par l’académicien Guangkan Guo de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) relevant de l’Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec l’équipe de recherche de l’Université de Turku, en Finlande, a réussi à surmonter le bruit ambiant pour atteindre ce. Téléportation quantique de haute précision utilisant l’intrication hybride en plusieurs parties. Leurs découvertes ont été récemment publiées dans la revue Avancement de la science.

Surmonter les défis de la téléportation quantique

La téléportation quantique est un protocole crucial dans les communications quantiques, permettant la téléportation d’états quantiques inconnus grâce à l’utilisation de l’intrication quantique. Cependant, en raison de la nature fragile de l’intrication quantique, la téléportation quantique est très sensible au bruit. Réaliser une téléportation quantique de haute précision dans des environnements bruyants constitue un défi urgent.

Étapes de la téléportation quantique bruyante

Étapes de téléportation quantique bruyante. Crédit : Chow-de Liu et al.

Avancées dans la gestion du bruit quantique

Auparavant, pour résoudre le problème de la décohérence des systèmes quantiques ouverts dans un environnement bruyant, l’équipe de recherche a mis au point une méthode complète de régularisation. Photon Polarisation et fréquence, tirant parti de la conception avancée du chemin optique et des dispositifs de modulation spatiale de la lumière programmables. Cette approche leur a permis de créer un simulateur quantique de décohérence de phase entièrement contrôlable et de réaliser une téléportation quantique au-delà du bruit, en utilisant des effets de mémoire non locaux.

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Nouvelles technologies en téléportation quantique

Cependant, les effets de mémoire non locale nécessitent des ressources quantiques strictes telles que l’intrication environnementale, ce qui ne peut être réalisé en général. Sur la base de ces résultats, le présent travail présente une technique de transmission quantique plus polyvalente qui atténue efficacement le bruit ambiant.

En utilisant un simulateur quantique de décohérence de phase entièrement contrôlable, les chercheurs ont introduit des modifications de phase spécifiques dans l’environnement pour établir un état initial intriqué de photons à double polarisation et fréquence. Ces photons ont ensuite été distribués à deux stations utilisateur distinctes, chacune subissant une évolution de décohérence.

Conclusion et implications

En fin de compte, grâce à la communication classique, les chercheurs ont effectué des opérations unitaires appropriées sur les qubits récupérés pour récupérer l’état quantique transmis, atteignant une précision calculée de près de 90 %. Les états de polarisation ne violent jamais l’inégalité de Bell, ce qui suggère une téléportation quantique basée sur une non-localité quantique cachée.

Cette méthode offre une nouvelle façon de surmonter le bruit ambiant, différente des techniques traditionnelles telles que la séparation dynamique et les sous-espaces sans cohérence, et fait progresser la compréhension de la non-localité quantique.

Référence : « Surmonter le bruit dans la téléportation quantique à l’aide de l’enchevêtrement hybride multipart » par Zhao De Liu, Olli Siltanen, Tom Kossila, Rui Heng Miao, Chen Shi Ning, Chuanfeng Li, Guang Kan Ju et Jyrki Bello, 1er mai 2024, Avancement de la science.
est ce que je: 10.1126/sciadv.adj3435

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