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Des chercheurs de l’Université d’État du Michigan ont révélé

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Université d'État du Michigan Berkeley Walker Professeur adjoint

Photo: Professeur adjoint Berkeley Walker de l’Université d’État du Michigan
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Crédit : Jörg Müller

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Points forts:

  • Dans un nouvel article publié dans la revue Plantes naturellesLes chercheurs de MSU expliquent qu’une augmentation du carbone atmosphérique peut affecter la façon dont les plantes produisent des protéines et d’autres nutriments.
  • Des niveaux élevés de dioxyde de carbone, qui contribuent à créer le réchauffement climatique, se sont avérés affecter la façon dont les plantes métabolisent le carbone, y compris le processus connu pour fabriquer des acides aminés, les éléments constitutifs des protéines.
  • Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires pour comprendre pleinement l’effet final sur la teneur en protéines végétales, les chercheurs ont présenté une nouvelle façon d’explorer le métabolisme des plantes dans un environnement changeant.

EAST LANSING, Michigan – Une nouvelle étude menée par des chercheurs de la Michigan State University confirme que nous avons encore beaucoup à apprendre sur le fonctionnement des plantes – et leur valeur nutritive – à mesure que davantage de carbone pénètre dans l’atmosphère.

Le même flux de carbone contribue au changement climatique, et cela signifie que ce nouveau travail publié dans la revue Plantes naturellesEt le Cela peut révéler une manière inattendue dont ce phénomène mondial remodèle la nature et nos vies.

« Ce que nous constatons, c’est qu’il existe un lien entre le changement climatique et la nutrition », a-t-il déclaré. Marcheur de BerkeleyIl est professeur adjoint à Département de biologie végétale Son équipe de recherche est l’auteur du nouveau rapport. « C’est quelque chose que nous ne savions pas que nous allions examiner lorsque nous avons commencé. »

Bien que des niveaux élevés de dioxyde de carbone peuvent être bénéfiques pour la photosynthèse, Walker W son labo ont également montré que l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone pouvait manipuler d’autres processus métaboliques chez les plantes. Ces processus moins connus pourraient également avoir des implications pour d’autres fonctions, telles que la production de protéines.

« Les plantes aiment le dioxyde de carbone. a déclaré Walker, qui travaille à Collège des sciences naturelles et MSU – Département de l’énergie Laboratoire de recherche sur les plantes. « Mais que se passe-t-il si vous obtenez une plante plus grosse avec moins de protéines ? Elle sera en fait moins nutritive. »

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Walker a déclaré qu’il est trop tôt pour dire avec certitude si les plantes seront confrontées à un avenir pauvre en protéines. Mais la nouvelle recherche soulève des questions surprenantes sur la façon dont les plantes synthétisent et métabolisent les acides aminés – les éléments constitutifs des protéines – avec plus de dioxyde de carbone autour.

Le premier auteur du rapport et chercheur postdoctoral, Xinyu Fu, a déclaré que plus nous travaillerons dur pour répondre à ces questions maintenant, mieux nous serons préparés pour faire face à l’avenir.

« Plus nous en savons sur la façon dont les plantes utilisent différentes voies métaboliques dans des environnements fluctuants, mieux nous pouvons trouver des moyens de manipuler le flux métabolique et, finalement, de concevoir des plantes pour qu’elles soient plus efficaces et nutritives », a déclaré Fu.

Si les plantes ne réussissent pas au début, alors il y a photorespiration

Les bases de la photosynthèse sont notoirement simples : les plantes absorbent l’eau et le dioxyde de carbone de leur environnement et, grâce à la force de la lumière du soleil, convertissent ces ingrédients en sucre et en oxygène.

Mais parfois, ce processus commence à mal tourner. L’enzyme responsable de la collecte du dioxyde de carbone peut à la place s’accrocher aux molécules d’oxygène.

Cela produit un sous-produit, a déclaré Walker, qui, s’il n’est pas contrôlé, étoufferait essentiellement la plante. Mais heureusement, les plantes ont développé un processus appelé photorespiration qui élimine le sous-produit nocif et permet à l’enzyme d’effectuer une autre oscillation dans le processus de photosynthèse.

La photorespiration n’est pas aussi populaire que la photosynthèse, et parfois elle a mauvaise réputation car elle aspire du carbone et de l’énergie qui pourraient être utilisés pour fabriquer de la nourriture. Inefficace Bien que cela puisse être le cas, la photorespiration est préférable à l’alternative.

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« C’est une sorte de recyclage », a déclaré Walker. « Ce serait bien si nous n’en avions pas besoin, mais tant que nous produisons des déchets, autant les utiliser. »

Pour faire son travail, la photorespiration incorpore du carbone dans d’autres molécules ou métabolites, dont certains sont des acides aminés, précurseurs de protéines.

« Donc, la photorespiration n’est pas seulement un cycle ascendant, c’est probablement un cycle ascendant », a déclaré Walker.

Il y a une raison pour laquelle Walker a utilisé « peut être » au lieu de « est » dans sa déclaration. La photorespiration recèle encore quelques mystères, et le sort de ses métabolites en fait partie.

Espionnage métabolique

En ce qui concerne l’endroit où aboutissent les acides aminés produits par la photorespiration, une théorie bien établie est qu’ils sont restés dans une boucle fermée. Cela signifie que les métabolites fabriqués dans le processus sont limités à une sélection d’organites et de processus biochimiques.

Maintenant, les chercheurs de MSU ont montré que ce n’est pas toujours le cas. En particulier, ils ont montré que les acides aminés glycine et sérine sont capables d’échapper aux limites de cette boucle fermée.

Qu’adviendra-t-il éventuellement des véhicules est une question de longue date qui pourrait devenir de plus en plus importante à mesure que les niveaux de dioxyde de carbone augmentent.

Les plantes déclinent lorsque plus de dioxyde de carbone est disponible, a déclaré Walker, de sorte que les scientifiques devront étudier plus en profondeur comment les plantes produisent et utilisent ces acides aminés en général.

Pour l’instant, cependant, lui et son équipe sont ravis d’être parvenus à cette conclusion, ce qui n’était pas une mince affaire. Il s’agissait d’alimenter les plantes avec un type spécial de dioxyde de carbone dans lequel les atomes de carbone contiennent un neutron de plus que le carbone normalement présent dans l’atmosphère.

Le neutron est une particule subatomique et, en tant que telle, a une très petite masse. Si vous prenez un trombone, coupez-le en un billion de morceaux, puis coupez l’un de ces morceaux en un autre billion de morceaux, le plus petit morceau aura à peu près la même masse qu’un neutron.

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Mais la collaboration MSU disposait des outils et de l’expertise nécessaires pour mesurer cette subtile différence de masse. Ces mesures, ainsi que la modélisation informatique, ont permis aux chercheurs de suivre ce carbone légèrement gras et de voir comment les plantes l’intègrent à différents stades du métabolisme lorsque les conditions favorisent la photorespiration.

« Cette nouvelle technique a permis une meilleure compréhension quantitative des voies métaboliques importantes chez les plantes », a déclaré Fu. « Avec la nouvelle approche de flux, nous commençons à révéler l’état dynamique des voies métaboliques et à comprendre le métabolisme comme un système complet. »

« J’ai dit que mon laboratoire pouvait le faire sur ma candidature, mais je n’étais pas tout à fait sûr que cela fonctionnerait », a déclaré Walker, qui a rejoint MSU en 2018. , qui comprend également l’étudiant diplômé Luke Gregory et le professeur agrégé Shaun Wise.

Mais d’autres collègues de MSU ont également aidé, y compris l’éminent professeur de premier cycle Thomas SharkeyM Colline Yair Shahar Et l’équipe de Spectrométrie de masse et métabolomique de base.

« Venir à MSU a permis que cela se produise », a déclaré Walker.

Ce travail a été soutenu par le US Department of Energy, Office of Science, avec des contributions du MSU Institute for Possible Research Online, du Great Lakes Bioenergy Research Center et de la National Science Foundation.

Écrit par Matt Davenport

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MSU fait progresser le bien commun avec une volonté hors du commun depuis plus de 165 ans. L’une des principales universités de recherche au monde, MSU repousse les limites de la découverte pour créer un monde meilleur, plus sûr et plus sain pour tous tout en offrant des opportunités qui changent la vie d’une communauté universitaire diversifiée et inclusive à travers plus de 200 programmes d’études en 17 degrés. octroyer des collèges.

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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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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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Le framework CUISINES pour les projets de comparaison de modèles exoplanétaires, version 1.0

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Le framework CUISINES pour les projets de comparaison de modèles exoplanétaires, version 1.0

Illustration de la conception expérimentale générale du CREME exoMIP (Tsigaridis et al. en préparation), comme exemple de la façon dont l’exoMIP peut être structuré pour permettre une large participation communautaire. — Ph.EP astronomique

Alors que le télescope spatial James Webb commence à renvoyer des observations, il est plus important que jamais que les modèles climatiques exoplanétaires soient capables de prédire de manière cohérente et correcte l’observabilité des exoplanètes, de récupérer leurs données et d’interpréter les environnements planétaires à partir de ces données.

Les comparaisons entre modèles jouent un rôle crucial dans ce contexte, surtout à l’heure où peu de données sont disponibles pour valider les prédictions des modèles. Le groupe de travail CUISINES du Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) de la NASA soutient une approche systématique pour évaluer les performances des modèles d’exoplanètes et fournit ici un cadre pour mener des projets d’intercomparaison de modèles d’exoplanètes organisés par la communauté (exoMIP).

Le cadre CUISINES adapte spécifiquement les pratiques de la communauté climatique terrestre pour répondre aux besoins des chercheurs exoplanétaires, y compris une gamme de types de modèles, de cibles planétaires et d’études spatiales paramétriques. Son objectif est d’aider les chercheurs à travailler collectivement, équitablement et ouvertement pour atteindre des objectifs communs.

Le cadre CUISINES repose sur cinq principes : 1) Définir à l’avance la ou les questions de recherche que exoMIP vise à aborder. 2) Créer une conception pilote qui maximise la participation de la communauté et en faire la publicité largement. 3) Planifiez un calendrier de projet qui permet à tous les membres d’exoMIP de participer pleinement. 4) Créer des produits de données à partir des résultats du modèle pour une comparaison directe avec les observations. 5) Créez un plan de gestion des données applicable aujourd’hui et évolutif à l’avenir.

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Au cours des premières années de son existence, CUISINES fournit déjà un soutien logistique à 10 exoMIP et continuera à organiser des ateliers annuels pour approfondir les commentaires de la communauté et présenter de nouvelles idées d’exoMIP.

Linda E. Sohl, Thomas J. Fuchez, Sean Domagal-Goldman, Duncan A. Christie, Russell Detrick, Jacob Haque-Misra, C.E. Harman, Nicholas Iero, Nathan J. Mayne, Costas Tsigarides, Geronimo L. Villanueva, Ambre V. Jeune, Guillaume Chaverot

Commentaires : 14 pages, deux numéros
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP) ; Instruments et méthodes astrophysiques (astro-ph.IM)
Citer comme : arXiv:2406.09275 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2406.09275v1 [astro-ph.EP] pour cette version)
Date de soumission
Qui : Linda Suhl
[v1] Jeudi 13 juin 2024, 16:14:22 UTC (903 Ko)
https://arxiv.org/abs/2406.09275
Astrobiologie

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