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Comment les plantes ont-elles évolué pour prendre différentes formes et tailles ? Nous avons cartographié un milliard d’années d’histoire végétale pour le découvrir

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Comment les plantes ont-elles évolué pour prendre différentes formes et tailles ?  Nous avons cartographié un milliard d’années d’histoire végétale pour le découvrir

Des minuscules mousses aux fleurs colorées et aux grands arbres. Crédit : Philip Donoghue/James Clarke

Les plantes vont des simples algues et papillons d’étang unicellulaires aux mousses, fougères et arbres massifs. Les paléontologues comme nous débattent depuis longtemps de la manière dont une telle diversité de formes et de tailles a émergé, et de la question de savoir si les plantes sont passées d’algues à des formes multicellulaires et tridimensionnelles lors d’une floraison progressive ou d’une grande explosion.


Pour répondre à cette question, les scientifiques se sont tournés vers les archives fossiles. À partir de ces exemples mieux conservés, tels que les trilobites, les ammonites et les oursins, ils ont toujours conclu que la diversité des conceptions biologiques du groupe a été atteinte au cours des premières périodes de son histoire évolutive.

Cela a conduit à l’hypothèse selon laquelle leurs lignées évolutives Une plus grande capacité à innover tôt Après cette première étape d’abondance, ils s’en tiennent à ce qu’ils connaissent. Cela s’applique également à nous : tous les différents mammifères placentaires ont évolué à partir d’un ancêtre commun avec une rapidité surprenante. En est-il de même pour le règne végétal ?

Dans notre Nouvelle étudeNous avons cherché à répondre à cette question en recherchant des caractères spécifiques dans chaque grand groupe végétal. Ces traits allaient des caractéristiques de base des plantes – telles que la présence de racines, de feuilles ou de fleurs – à des détails infimes décrivant la diversité et l’ornementation de chaque grain de pollen. Au total, nous avons collecté des données sur 548 traits provenant de plus de 400 plantes vivantes et fossiles, représentant plus de 130 000 observations individuelles.

Nous avons ensuite analysé toutes ces données, regroupant les usines en fonction de leurs similitudes et différences globales, toutes cartographiées dans ce qui pourrait être considéré comme un « espace de conception ». Puisque nous connaissons les relations évolutives entre les espèces, nous pouvons également prédire les traits de leurs ancêtres communs éteints et inclure également ces ancêtres hypothétiques dans l’espace de conception.

Par exemple, nous ne trouverons jamais de fossiles des ancêtres d’une plante à fleurs, mais nous savons, grâce à ses plus proches descendants vivants, qu’elle était bisexuelle, radialement symétrique et avait plus de cinq Les carpelles sont disposés en spirale (la partie reproductrice femelle qui porte l’œuf) de la fleur. Ensemble, les points de données provenant d’espèces vivantes, de fossiles et d’ancêtres prédits révèlent comment la vie végétale a parcouru l’espace de conception au cours de l’histoire évolutive et à travers les temps géologiques.

Nous nous attendions à ce que les plantes à fleurs dominent l’espace de conception car elles représentent plus de 80 % des espèces végétales, mais ce n’est pas le cas. En fait, les bryophytes vivantes – comme les mousses, les hépatiques et les hornworts – atteignent presque autant de diversité dans leurs formes corporelles.

Cela n’est peut-être pas tout à fait surprenant étant donné que les trois variétés de plantes à mousse font leur propre travail depuis plus de trois fois plus longtemps que les plantes à fleurs. Malgré leur petite taille, même les humbles algues sont extraordinairement complexes et diversifiées lorsqu’elles sont observées au microscope.

Les relations évolutives véhiculées par les généalogies ramifiées dans le diagramme ci-dessus montrent qu’il existe, en général, une structure dans l’occupation de l’espace de conception : à mesure que de nouveaux groupes émergent, ils s’étendent vers de nouveaux territoires. Cependant, il existe également des preuves de convergence, certains groupes tels que les gymnospermes vivants (conifères et conifères) et les plantes à fleurs se rapprochant les uns des autres plutôt que de leur ancêtre commun.

Comment les plantes ont-elles évolué pour prendre différentes formes et tailles ?  Nous avons cartographié un milliard d'années d'histoire végétale pour le découvrir

Les deux axes résument la variation de conception anatomique entre les plantes. Les points colorés représentent des groupes vivants tandis que les points noirs représentent des groupes éteints connus uniquement à partir des fossiles. Les lignes reliant ces groupes représentent les relations évolutives entre les groupes vivants et fossiles, ainsi que leurs ancêtres, qui sont déduites de la modélisation évolutive. (Les chlorophytes et les charophytes sont des plantes marines et d’eau douce tandis que les autres groupes sont des plantes terrestres. Les angiospermes sont des plantes à fleurs.) Crédit : Philip Donoghue et al/ Plantes naturelles

Cependant, il est clair qu’une partie de ce qui distingue les différents groupes dans l’espace du design est le résultat de l’extinction. Cela est évident si l’on considère la répartition des espèces fossiles (points noirs) qui se produit souvent parmi les groupes d’espèces vivantes (points colorés).

Alors, comment s’est développée la diversité du plan corporel végétal ?

En général, le modèle général est celui d’une exploration progressive de nouveaux modèles résultant d’innovations habituellement associées à la reproduction, telles que l’embryon, la spore, la graine et la fleur. Celles-ci représentent des solutions évolutives aux défis environnementaux auxquels sont confrontées les plantes dans leur occupation progressive de niches de plus en plus sèches et difficiles à la surface de la Terre. Par exemple, l’innovation des semences a permis aux plantes qui les portent de se reproduire même en l’absence d’eau.

Au fil des temps géologiques, ces expansions se produisent par impulsions épisodiques, liées à l’émergence de ces innovations reproductives. L’évolution anatomique des plantes semble être motivée par une combinaison de potentiel génomique et d’opportunités environnementales.

La variation végétale suggère que le big bang a été un fiasco

Rien de tout cela ne correspond aux attentes selon lesquelles les lignées évolutives commencent de manière innovante avant d’être épuisées. Au lieu de cela, les formes fondamentales des plantes semblent avoir émergé hiérarchiquement tout au long de l’histoire de l’évolution, développant la structure anatomique héritée de leurs ancêtres. Il n’a pas perdu sa capacité à créer plus d’un milliard d’années ou plus au cours de sa durée de vie évolutive.

Cela différencie-t-il les plantes des animaux, dont les études constituent la base pour prédire l’innovation et l’épuisement précoces de l’évolution ? jamais. Nos études similaires chez les animaux et les champignons montrent que lorsque ces règnes multicellulaires sont étudiés dans leur intégralité, ils présentent tous un modèle de diversité anatomique augmentant de manière tangentielle. Les dynasties individuelles pourraient bientôt s’épuiser, mais dans l’ensemble, les royaumes continuent d’innover.

Cela suggère un modèle général d’innovation évolutive dans les règnes multicellulaires, et suggère également que les animaux, les champignons et les plantes ont encore beaucoup de jus évolutif dans leurs réservoirs. Espérons que nous soyons toujours là pour voir quelle innovation émergera ensuite.

Plus d’information:
James W. Clark et al., L’évolution de la variation phénotypique dans le règne végétal, Plantes naturelles (2023). est ce que je: 10.1038/s41477-023-01513-x

Introduction à la conversation

Cet article est republié à partir de Conversation Sous licence Creative Commons. Lis le L’article original.Conversation

la citation: Comment les plantes ont-elles évolué pour prendre toutes les différentes formes et tailles ? Nous avons cartographié un milliard d’années d’histoire végétale pour le découvrir (9 septembre 2023) Récupéré le 9 septembre 2023 sur https://phys.org/news/2023-09-evolve-sizes-billion-years-history.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

L’Agence spatiale européenne a laissé les internautes impressionnés après avoir partagé vendredi un aperçu du « mystérieux » système stellaire Mira HM Sge. L’étoile symbiotique est située à 3 400 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et se compose d’une géante rouge et de sa compagne naine blanche. L’Agence spatiale européenne l’a qualifié de « danse cosmique du feu et de la glace », alors que l’étoile devenait de plus en plus chaude et plus sombre.

« La matière saigne de la géante rouge et tombe sur la naine, la rendant extrêmement brillante. Ce système a éclaté pour la première fois sous forme de nova en 1975. La brume rouge témoigne des vents stellaires. Son profil sur le site Web de la NASA indique que la nébuleuse est d’environ un quart de celle-ci. une année optique.

Le pont gazeux reliant actuellement l’étoile géante à la naine blanche devrait s’étendre sur environ 3,2 milliards de kilomètres.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « explosion semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois. Cependant, contrairement à la plupart des novae, elle ne s’est pas éteinte au cours des décennies suivantes. Des observations récentes suggèrent que le système est devenu plus chaud, mais qu’il s’est paradoxalement légèrement atténué.

« Grâce à Hubble et au télescope SOFIA, à la retraite, nous avons résolu l’énigme ensemble. Les données ultraviolettes de Hubble révèlent des températures torrides autour de la naine blanche, tandis que SOFIA a détecté de l’eau s’écoulant à des vitesses incroyables, suggérant… « Il y a un disque de matière en rotation. « .

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Les données UV de Hubble indiquent que la température estimée de la naine blanche et du disque d’accrétion est passée de moins de 220 000 degrés Celsius en 1989 à plus de 250 000 degrés Celsius.

L’équipe de la NASA a également utilisé le télescope volant SOFIA, aujourd’hui retiré, pour détecter l’eau, les gaz et la poussière circulant dans et autour du système. Les données spectroscopiques infrarouges montrent que l’étoile géante, qui produit de grandes quantités de poussière, a retrouvé son comportement normal deux ans seulement après l’explosion, mais qu’elle est devenue plus faible ces dernières années. SOFIA a aidé les astronomes à voir l’eau se déplacer à environ 28 kilomètres par seconde, ce qui, selon eux, est la vitesse du disque d’accrétion sifflant autour de la naine blanche.

(Avec la contribution des agences)

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Trois lancements de missiles spéciaux à surveiller

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Trois lancements de missiles spéciaux à surveiller

Avez-vous vu le lancement du Starship de SpaceX plus tôt ce mois-ci ? Si cela a aiguisé votre appétit pour des lancements de fusées plus avancés, alors vous avez de la chance car cet été verra trois autres lancements de grande envergure.

Attendez-vous à une rare sortie de la fusée Falcon Heavy de SpaceX, au lancement de la première nouvelle fusée et à une tentative d’envoyer des astronautes plus loin dans l’espace que jamais depuis les missions Apollo de la NASA au début des années 1970.

Voici tout ce que vous devez savoir – et les dates de votre agenda.

Mardi 25 juin : Rare lancement et atterrissage tandem

Mission : SpaceX Falcon Heavy lance le satellite GOES-U de la NOAA.

Où regarder : SpaceX site Web ou Chaîne Youtube.

La dixième fusée SpaceX Falcon Heavy sera lancée aujourd’hui depuis le Kennedy Space Center en Floride, mettant en orbite un satellite météorologique NASA/NOAA GOES-U. GOES-U est unique en ce sens qu’il dispose d’un coronographe qui image mystérieusement l’atmosphère extérieure la plus chaude du Soleil, aidant ainsi les physiciens solaires à prédire avec plus de précision la météo spatiale.

Falcon Heavy est un lanceur lourd partiellement réutilisable, et le point culminant sera de voir ses deux propulseurs atterrir côte à côte sur deux plateformes côte à côte.

La NASA et SpaceX visent une fenêtre de lancement de deux heures qui s’ouvrira à 17 h 16 HNE le mardi 25 juin, mais gardez un œil sur SpaceX se nourrit de X Pour un timing précis.

Mardi 9 juillet : Une nouvelle fusée puissante décolle pour la première fois dans le ciel

Mission : Lancer pour la première fois la nouvelle fusée géante en Europe.

Où regarder : Agence spatiale européenne site Web ou Chaîne Youtube.

L’Agence spatiale européenne a confirmé le premier lancement de la sonde Ariane 6 depuis le port spatial européen en Guyane française.

Le nouveau lanceur lourd européen remplace Ariane 5 et dispose d’un étage supérieur rallumable, qui lui permettra de lancer plusieurs missions sur différentes orbites en un seul vol.

Vendredi 12 juillet : Polaris Dawn atteint 870 milles au-dessus de la Terre

Mission : SpaceX Falcon 9 lancera un équipage commercial de quatre astronautes privés dans l’espace à bord d’une capsule Dragon.

Où regarder : SpaceX site Web ou Chaîne Youtube.

Le programme Polaris est un partenariat avec SpaceX qui verra jusqu’à trois missions de vols spatiaux habités pour démontrer de nouvelles technologies. Elle est dirigée par Jared Isaacman, fondateur de Shift4 Payments, parti dans l’espace en tant que commandant de la mission SpaceX Inspiration4 en septembre 2021.

Cette première mission, « Polaris Dawn », verra le vaisseau spatial Dragon avec quatre astronautes (Isaacman, Scott Poteet, Sarah Gillies et Anna Menon) voler à 870 milles au-dessus de la Terre, le niveau le plus élevé depuis les missions Apollo sur la Lune.

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Récupère mes livres Observation des étoiles en 2024, Programme d’observation des étoiles pour débutants Et Quand aura lieu la prochaine éclipse ?

Je vous souhaite un ciel clair et des yeux écarquillés.

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Une source de cristaux liquides de paires de photons

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La conversion ascendante paramétrique spontanée (SPDC), en tant que source de photons intriqués, présente un grand intérêt pour la physique quantique et la technologie quantique, mais jusqu’à présent, elle ne peut être mise en œuvre que dans des matériaux solides. Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière (MPL) et de l’Institut Josef Stefan de Ljubljana, en Slovénie, ont démontré pour la première fois la SPDC dans un cristal liquide. Les résultats ont été récemment publiés dans natureouvrent la voie à une nouvelle génération de sources quantiques : efficaces et accordables par champs électriques.

Diviser un photon en deux est l’un des outils les plus utiles en photonique quantique. Il peut créer des paires de photons intriqués, des photons uniques, de la lumière compressée et des états photoniques encore plus complexes, essentiels aux technologies photoniques quantiques. Ce processus est connu sous le nom de conversion abaisseur automatique (SPDC).

Le SPDC est étroitement lié à la symétrie centrale. Il s’agit de la symétrie par rapport à un point – par exemple, un carré est symétrique au centre mais pas un triangle. Essentiellement, en divisant un photon en deux, le SPDC brise la symétrie centrale. Par conséquent, cela n’est possible que dans les cristaux dont la cellule primaire est asymétrique au centre. La SPDC ne peut pas se produire dans les liquides ou les gaz ordinaires, car ces matériaux sont isotropes.

Cependant, des chercheurs ont récemment découvert des cristaux liquides de structure différente, appelés cristaux liquides nématiques ferroélectriques. Bien qu’ils soient fluides, ces matériaux se caractérisent par une forte rupture de symétrie centrale. Leurs molécules sont allongées, asymétriques et surtout, elles peuvent être réorientées par un champ électrique externe. La réorientation des molécules modifie la polarisation des paires de photons générées, ainsi que le taux de génération. Avec un conditionnement approprié, un échantillon de ces matériaux peut constituer un dispositif extrêmement utile car ils produisent efficacement des paires de photons, peuvent être facilement réglés à l’aide d’un champ électrique et peuvent être intégrés dans des dispositifs plus complexes.

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À l’aide d’échantillons préparés à l’Institut Josef Stefan (Ljubljana, Slovénie) à partir de cristaux liquides nématiques ferroélectriques fabriqués par Merck Electronics KGaA, des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière ont appliqué pour la première fois la SPDC à un cristal liquide. . L’efficacité de génération de photons intriqués est aussi élevée que celle des meilleurs cristaux non linéaires, tels que le niobate de lithium, d’épaisseur similaire. En appliquant un champ électrique de quelques volts seulement, ils ont pu activer et désactiver la génération de paires de photons, ainsi que modifier les propriétés de polarisation de ces paires. Cette découverte marque le début d’une nouvelle génération de sources lumineuses quantiques : flexibles, accordables et efficaces.

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