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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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Le brouillard rencontre les montagnes des Salomon

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Le brouillard rencontre les montagnes des Salomon

Prise par un astronaute à bord de la Station spatiale internationale oblique – oblique Une photo des monts Salomon, au centre du Pakistan. Cette amplitude est due à la lente collision des plaques tectoniques indienne et eurasienne qui a commencé il y a environ 60 millions d'années. Les sommets s'élèvent à plus de 3 000 mètres (10 000 pieds) au-dessus du niveau de la mer dans la partie nord de la chaîne de montagnes, comme le montre cette image.

Les monts Salomon forment une barrière naturelle entre les plateaux à l'ouest et la vallée de l'Indus à l'est. Les vents soufflant de l'océan Indien et de la plaine inondable de l'Indus transportent l'humidité et les particules vers l'intérieur des terres, provoquant des inondations. Un mélange de brume, de brume et de nuages Se former du côté sous le vent de la chaîne de montagnes.

Les nuages ​​et le brouillard ne peuvent pas traverser les terrains montagneux de haute altitude. Flux forcé du terrain Au lieu de cela, des conduits d'air autour de la cuisinière. Cependant, un petit courant de vapeur peut être vu passer à travers des brèches dans la barrière près de la ville de Dana Sar, où il traverse une vallée de montagne.

Une caractéristique unique de la photographie des astronautes de la Terre est la capacité des membres de l'équipage à mettre en valeur les caractéristiques du paysage en prenant des photos de Attentes – Opinions Autre que le rectum (anadir). Cette photo profite de la vue oblique pour mettre en valeur la robustesse des monts Salomon en mettant en valeur les ombres créées par le terrain.

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Photo d'un astronaute ISS070-E-42565 Acquis le 17 décembre 2023 avec un appareil photo numérique Nikon D5 utilisant une focale de 460 mm. Il est fourni par l’installation d’observation de la Terre de l’équipage de la Station spatiale internationale et l’unité des sciences de la Terre et de télédétection du Johnson Space Center. La photo a été prise par l'un des membres Equipage d'expédition 70. L'image a été recadrée et améliorée pour améliorer le contraste, et les éléments de lentille ont été supprimés. le Programme de la Station spatiale internationale Accompagne le laboratoire dans le cadre de Laboratoire national de l'ISS Aider les astronautes à prendre des images de la Terre qui seront d'une grande valeur pour les scientifiques et le public, et rendre ces images librement accessibles sur Internet. Des photos supplémentaires prises par les astronautes et les astronautes peuvent être consultées sur NASA/JSC Portail pour les photographies de la Terre par les astronautes. Commentaire de Kadan Cummings, Jacobs, contrat JETS II à la NASA-JSC.

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Le satellite chinois Einstein Probe prend ses premières photos en orbite – Xinhua

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Le satellite chinois Einstein Probe prend ses premières photos en orbite – Xinhua
Cette image montre une vue prise par le télescope à rayons X à grand champ (WXT) pointé vers le centre de la Voie lactée pendant environ 40 000 secondes. (Centre national des sciences spatiales de l'Académie chinoise des sciences/communiqué via l'agence de presse Xinhua)

BEIJING, 27 avril 2020 (Xinhua) – Le satellite astronomique chinois Einstein Probe, envoyé dans l'espace en janvier de cette année, a capturé les premières images de découverte en orbite, qui ont été présentées lors d'un forum parallèle au Forum Zhongguancun 2024 à Pékin. Le samedi.

Inspiré par les fonctions des yeux de homard, l'EP utilise une nouvelle technologie de détection aux rayons X pour détecter de mystérieux phénomènes transitoires dans l'univers qui clignotent comme des feux d'artifice.

Depuis le lancement de la sonde le 9 janvier de cette année, des tests opérationnels ont été effectués, confirmant la fonctionnalité et les spécifications, a déclaré Yuan Weimin, chercheur principal de la mission EP et chercheur aux Observatoires astronomiques nationaux de l'Académie chinoise des sciences. Performances du satellite EP et de ses instruments scientifiques.

Pendant la phase d'exploitation, EP a détecté 17 transitoires de rayons X et 127 éruptions stellaires. Ces résultats ont guidé un groupe de télescopes au sol et dans l'espace lors d'observations ultérieures dans plusieurs bandes d'ondes, a déclaré Yuan.

Yuan a ajouté que l'analyse préliminaire des données de l'EP et d'autres télescopes a confirmé la capacité de l'EP à détecter diverses sources de rayons X et même de nouveaux types d'objets, ainsi que son rôle important dans la révélation de l'évolution de l'univers et de la structure de l'espace-temps.

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« Grâce à de grands efforts, notre équipe a rendu possible cette mission presque impossible », a déclaré Yuan.

Zhang Chen, chercheur principal adjoint à l'EP, a déclaré que la sonde avait pris des images aux rayons X de divers objets célestes pendant sa phase de fonctionnement. Ces observations ont démontré les capacités exceptionnelles des deux instruments scientifiques de l'EP : le télescope à rayons X à grand champ (WXT) pour observer un panorama du ciel en rayons X, et le télescope à rayons X de suivi (FXT) pour fournir une vue rapprochée du ciel aux rayons X. -Affiche et identifie les sources transitoires capturées par WXT.

Zhang a ajouté qu'EP poursuivrait ses activités d'étalonnage en orbite dans les mois à venir.

La mission EP fait partie d’une série de missions scientifiques spatiales dirigées par CAS. Il s'agit également d'une mission de coopération internationale avec la contribution de l'Agence spatiale européenne (ESA), de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) en Allemagne et de l'agence spatiale française CNES.

La mission vise à aider les scientifiques à capturer la première lumière des explosions de supernova, à rechercher et à localiser les signaux de rayons X accompagnant les événements d'ondes gravitationnelles, et à détecter les trous noirs dormants et d'autres corps célestes faibles, éphémères et variables dans les confins de l'univers.

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L'écran de communication laser de la NASA transmet des données à plus de 140 millions de kilomètres

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L'écran de communication laser de la NASA transmet des données à plus de 140 millions de kilomètres

La démonstration de la technologie Deep Space Optical Communications (DSOC) de la NASA, qui se déroule à bord du vaisseau spatial Psyche de la NASA, continue de battre des records. Bien que le vaisseau spatial ne repose pas sur les communications optiques pour envoyer des données, la nouvelle technologie a démontré sa capacité en envoyant une copie des données techniques à une distance de plus de 140 millions de miles (226 millions de kilomètres), soit 1,5 fois la distance entre la Terre et le Soleil. .

Il s’agit d’une réalisation record qui donne un aperçu de la manière dont les engins spatiaux utiliseront les communications optiques à l’avenir. Cette technologie pourrait permettre des communications à débit de données plus élevé pour des informations scientifiques complexes, ainsi que des images et des vidéos haute définition, le tout pour soutenir le prochain pas de géant de l'humanité : envoyer des humains sur Mars.

Le vaisseau spatial a été lancé le 13 octobre 2023 et est maintenant en route vers la principale ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter pour visiter l'astéroïde Psyché. Sa technologie de communication laser est conçue pour transmettre des données depuis l’espace lointain à des vitesses 10 à 100 fois plus rapides que les systèmes radiofréquences actuellement utilisés dans les missions dans l’espace lointain.

La démonstration de communications optiques de la NASA a montré qu'elle peut transmettre des données de test à un débit maximum de 267 mégabits par seconde (Mbps) à partir du laser de liaison descendante proche infrarouge de son émetteur-récepteur laser. Cette vitesse est comparable aux vitesses de téléchargement Internet haut débit, ce qui en fait un développement passionnant pour l’avenir des communications par satellite.

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Le 11 décembre 2023, la NASA a pu envoyer une vidéo ultra haute définition de 15 secondes vers la Terre à une distance de 19 millions de kilomètres, soit environ 80 fois la distance entre la Terre et la Lune. La vidéo, ainsi que d'autres données de test, y compris des versions numériques d'œuvres d'art inspirées de l'ASU, ont été téléchargées sur l'émetteur-récepteur laser de l'aviation avant le lancement de Psyché l'année dernière.

Le taux de transfert de données du vaisseau spatial diminuait considérablement à mesure qu'il s'éloignait. Lors du test du 8 avril, le vaisseau spatial a pu transmettre des données de test à un débit maximum de 25 Mbps, bien au-dessus de l'objectif minimum du projet de 1 Mbps.

Cette visualisation montre la position du vaisseau spatial Psyché le 8 avril lorsque l'émetteur-récepteur laser aéronautique DSOC a transmis des données à un débit de 25 mégabits par seconde sur une portée de 140 millions de miles vers une station de liaison descendante sur Terre. Source de l'image : NASA/JPL-Caltech

De plus, l'équipe du projet a testé avec succès le système de communication optique de l'émetteur-récepteur en envoyant une partie des mêmes données au télescope Hale de l'observatoire Palomar de Caltech, et en transmettant en même temps les données au Deep Space Network de la NASA via un canal radiofréquence.

Après le lancement de Psyché, l'affichage des communications visuelles a été utilisé pour la première fois pour relier des données préchargées, qui comprenaient des données célèbres. Vidéo du chat Taters. Depuis lors, le projet a démontré que l'émetteur-récepteur peut recevoir des données provenant d'un laser de liaison montante à haute énergie situé dans les installations du JPL à Table Mountain, près de Wrightwood, en Californie.

Lors d'une récente « expérience de transformation », le projet a pu envoyer des données à un émetteur-récepteur, puis le relier à la Terre la même nuit, réalisant ainsi un aller-retour allant jusqu'à 280 millions de miles (450 millions de kilomètres). Parallèlement aux données du test, l'expérience a également transféré des photos numériques des animaux de compagnie vers Psyché et vice versa. De plus, il met en corrélation de grandes quantités de données techniques pour la démonstration technologique afin d'étudier les caractéristiques de la liaison de communication optique.

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