Cette semaine marque le 10e anniversaire de la première grande enquête sur la diversité microbienne dans le corps humain, publiée dans tempérer la nature par le consortium Human Microbiome Project (HMP), dont j’étais membre.
Avant cela, les microbiologistes avaient appris que le corps abritait une grande masse de micro-organismes – un mélange enivrant de bactéries, ainsi que des archées, des champignons et des virus, répartis sur la peau, la bouche et les intestins – ensemble surnommé le microbiome. Mais jusqu’en 2012, il nous en manquait un inventaire.
En fait, cet inventaire – un indicateur de 10 billions de cellules appartenant à des milliers d’espèces, pesant au total 200 grammes par personne – est encore incomplet. Il est temps de s’appuyer sur ces premiers travaux (Consortium du projet sur le microbiome humain tempérer la nature486, 207-214; 2012), et le renouvellement du projet de représenter l’humanité dans toute sa complexité.
Il a fallu tellement de temps pour y parvenir tôt, et le rythme des changements au cours des 10 dernières années a été stupéfiant. Ce n’est qu’une fois que les technologies de séquençage génétique à haut débit – d’abord développées pour examiner le génome humain – seront bon marché et suffisamment faciles à utiliser, que le HMP pourra démarrer.
Après son lancement en 2007, le consortium a séquencé l’ADN de microbes trouvés dans et sur 242 personnes de deux villes américaines – Boston, Massachusetts et Houston, Texas, sélectionnées pour leur proximité avec les deux principaux centres de séquençage de l’époque, le MIT et Harvard. Université près de Boston et le College of Baylor Medicine à Houston. Nos activités ont été financées par le National Institutes of Health Joint Fund des États-Unis, et le projet a attiré des experts universitaires en bioinformatique pour le microbiome pour travailler sur les données après que nous les ayons générées.
Le résultat a été le premier catalogue complet d’un microbiome humain américain intact : une liste complète des gènes présents dans le microbiome intestinal. Le HMP a montré que les organismes cellulaires de l’intestin se composent de milliers d’espèces, avec une empreinte génétique 150 fois plus grande que le génome humain. En fin de compte, cette abondance a conduit les biologistes à considérer le microbiome comme un « second génome » acquis écologiquement, caché dans l’hôte humain.
Dix ans plus tard, nous en savons beaucoup. Le microbiome est essentiel au bon fonctionnement de notre corps, et est essentiel pour digérer les aliments et repousser les agents pathogènes. Des expériences sur des souris ont montré que la composition du microbiome affecte les niveaux d’engagement social et d’anxiété. Les maladies courantes telles que les maladies cardiovasculaires et l’obésité sont associées à des microbiomes distincts. La façon dont les enfants acquièrent leur microbiome – et ce qui influence le développement du microbiome – devient également plus claire.
(Compte tenu de l’importance des microbes pour notre santé, je trouve toujours surprenant que nous assumions autant de fonctions pour de nombreux organismes que nous ramassons dans notre environnement, dès la naissance.)
Nous avons aussi beaucoup de questions académiques sans réponse. D’où vient le microbiome dans l’évolution humaine ? En quoi les microbes humains diffèrent-ils de ceux des primates, des mammifères ou des animaux en général ? Comment le microbiome se transmet-il d’une personne à une autre ? Et que signifient les changements de régimes et de modes de vie stériles pour la santé à long terme du microbiome ?
Cette première analyse il y a dix ans, recrutant des personnes dans seulement deux villes américaines, a lamentablement échoué à saisir la véritable diversité du microbiome humain. Nous savons maintenant que les habitants d’Europe et d’Amérique du Nord ont des microbiomes moins diversifiés que les habitants des régions moins industrialisées – mais on sait très peu de choses sur les différences entre les groupes d’humains.
Et on en sait encore moins sur de nombreux autres animaux qui eux-mêmes contiennent des masses. Nous savons que les microbes des animaux captifs diffèrent de ceux des animaux vivant à l’état sauvage, de la même manière que les microbes humains industriels diffèrent des microbes non industriels. Mais la plupart de ce que nous savons sur les microbes animaux provient d’études sur des animaux en captivité. Alors que nous perdons la diversité animale en raison du changement global rapide, nous perdons également la diversité du microbiome.
Pour en savoir plus, il faudra un nouveau consortium, échantillonnant des milliers de personnes et d’animaux. Nous avons besoin de biologistes de la faune et de scientifiques du microbiome travaillant côte à côte, avec des équipes du monde entier. Il y a dix ans, l’analyse était si nouvelle et si difficile que nous n’avons pas beaucoup réfléchi à l’obtention des échantillons. Désormais, l’obtention d’échantillons provenant de sources mondiales devrait guider le processus.
Certains peuvent se demander pourquoi nous avons besoin d’un nouveau consortium massif et coûteux alors que les données affluent déjà – une étude à la fois, menée par des laboratoires travaillant seuls. Mais l’industrialisation progresse rapidement et les forces économiques modernes ont le potentiel d’éradiquer la diversité microbienne plus rapidement que ce que l’on peut observer.
Un nouveau consortium permettrait aux scientifiques de compléter enfin la carte du microbiome. C’est comme un recensement humain : n’attendez pas que les villes individuelles rapportent leur nombre d’habitants ; Vous faites un effort concerté pour le faire de manière cohérente et rapide avant que cela ne change.
Une nouvelle analyse approfondie de la diversité du microbiome humain et du microbiome vertébré plus large placera enfin nos données sur les espèces dans le contexte de l’arbre de la vie. Ce n’est qu’alors que nous pourrons vraiment étendre l’étiquette « humain » au microbiome.
La production de céramiques et d’alliages à point de fusion extrêmement élevé pour les applications de moteurs et de corps de fusée nécessite souvent des températures non seulement très élevées, mais également parfaitement soutenues et uniformes. Un nouveau réacteur prétend pouvoir répondre à ces normes strictes grâce à une configuration à base de fibre de carbone qui produit du plasma avec des températures allant jusqu’à 8 000 K sur plusieurs centimètres cubes et qui est également stable pendant 10 minutes.
Le plasma stable, familier des enseignes au néon et des téléviseurs, exploite des pressions extrêmement basses, où la tension appliquée enlève les électrons du gaz, qui se précipitent ensuite vers l’électrode positive. Cependant, la faible masse des électrons signifie que même à des vitesses élevées, ils n’ont pas l’impulsion nécessaire pour influencer les réactions chimiques. Comme la vitesse des ions restants change peu, la température du gaz lui-même reste basse.
Pour générer un plasma à haute température, des pressions plus élevées sont nécessaires, de sorte que les collisions entre ions étroitement emballés augmentent leur vitesse. À l’aide d’une pointe pointue autour de laquelle focaliser un champ électrique, des filaments de plasma peuvent être créés à la pression atmosphérique en fournissant un chemin privilégié aux électrons – le principe derrière les paratonnerres. Cependant, ici, la température n’augmente que sur la longueur du filament. La différence de température entre les filaments du plasma et le gaz environnant rend ce plasma très instable.
« Ce que nous faisons ici, c’est une combinaison des deux », explique Liangping Hu, de l’Université du Maryland. « Nous avons des pointes donc nous avons une température élevée, mais elles se soutiennent donc nous avons de la stabilité. »
Les chercheurs ont utilisé des fibres de carbone de chaque côté d’une cavité à plasma à pression atmosphérique. Certaines fibres de carbone tissées dans le feutre sont naturellement plates tandis que d’autres tiennent debout. Ces faisceaux de fibres courtes et droites sont essentiels à la stabilité du plasma, fournissant efficacement un réseau de paratonnerres afin que les filaments de plasma de chacun d’eux convergent, donnant une température très uniforme et élevée.
«Nous avons eu de la chance», déclare Ji-Cheng Zhao, également du Maryland. Monde de la chimie, qui met en valeur l’excellente conductivité thermique de la fibre de carbone, qui évacue efficacement la chaleur. « Même si la température du plasma est de 8 000 degrés Celsius, nous ne brûlons pas la pointe comme un fou : nous pouvons garder le plasma allumé pendant 10 minutes. »
Comme il le souligne, les gens savent depuis longtemps que les conseils sont utiles lors de la création de plasma. Les scientifiques ont également tenté de créer des sous-structures dans l’espoir de produire l’effet que l’équipe américaine a désormais obtenu. Cependant, force est de constater qu’aucun d’entre eux n’a tenté d’utiliser le carbone, qui s’est avéré être l’élément magique. Le carbone retient beaucoup moins étroitement les électrons que les métaux, de sorte que le potentiel d’émission est plus faible et qu’il présente l’une des températures de fusion les plus élevées parmi les matériaux connus – même si le carbone doit être brûlé à des températures de plasma extrêmement élevées, il survit grâce à sa chaleur élevée. Livraison. Même les longues fibres rebelles perpendiculaires à la surface du feutre jouent un rôle utile lors du démarrage du plasma. « L’essentiel est d’utiliser ces matrices de carbone », explique Hu. « Cela a pratiquement résolu tous les problèmes. »
Lakshminarayana Rao de l’Institut indien des sciences, qui a également étudié les moyens d’exploiter le plasma mais n’a pas participé à ces recherches, a souligné l’utilité de ce développement. « Les plasmas thermiques ont une densité d’énergie élevée qui facilite les processus et le traitement des matériaux à des températures extrêmement élevées, conduisant à l’invention et aux tests de nouveaux matériaux. »
Les chercheurs ont déjà utilisé cette configuration pour fabriquer du carbonitrure de hafnium – « le matériau au point de fusion le plus élevé prévu à partir des premiers principes », souligne Zhao, et donc utile pour divers moteurs hautes performances et même des fusées. Les chercheurs ont également pu activer et désactiver le plasma, ce qui leur a permis d’exploiter cette configuration pour fabriquer un verre amorphe d’oxyde de magnésium, malgré son point de fusion très élevé de 2 850 degrés Celsius.
Ils étudient actuellement si le réacteur pourrait être utilisé pour détruire ce que l’on appelle les « produits chimiques éternels » ou PFAS. Bien que la taille de leur réacteur soit limitée par l’alimentation électrique du laboratoire, les chercheurs pensent qu’avec plus de puissance, ils pourraient l’augmenter de plusieurs centimètres carrés de largeur et de plusieurs dizaines de millimètres de profondeur.
Il est seul dans le système solaire externe gelé. Le samedi 9 décembre, la comète la plus célèbre de tous les temps, 1P/Halley, franchit une étape importante dans son voyage de 75 ans à travers le système solaire, atteignant l’apogée, ou le point le plus éloigné du soleil.
Comète maintenant
On pourrait dire que décembre 2023 marque le point médian entre la fin de 1986 et la prochaine apparition de la comète en 2061.
Personne n’a vu la comète de Halley depuis Le très grand télescope de l’Observatoire européen austral Elle a été photographiée il y a une génération, en 2003. À cette époque, elle mesurait 28 unités astronomiques (UA) à une magnitude de +28.
Le moment exact de l’apogée se produit à 1h00 Temps universel (TU) le 9 décembre (20h00 HNE le vendredi soir 8). À ce stade, la comète de Halley se trouvera à 35,14 unités astronomiques (environ 3,3 milliards de milles ou 5,3 milliards de kilomètres) du Soleil.
Cela place la comète en dehors de l’orbite de Neptune, brillant à une magnitude de +35 dans la constellation méridionale de l’Hydre. La comète se déplacera également à sa vitesse la plus lente, à 0,91 kilomètre par seconde, ou 2 000 milles par heure, par rapport au Soleil.
L’emplacement actuel de la comète de Halley dans le ciel. (stellarium)
Cela place la comète hors de portée des grands télescopes amateurs ou même professionnels. Au moment de la rédaction de cet article, la NASA n’avait pas annoncé son intention d’imager Halley à son apogée avec Hubble ou le télescope spatial James Webb. Il y aurait certainement peu d’avantages scientifiques à cela, si ce n’est de pousser les télescopes spatiaux dans leurs retranchements.
« J’ai jeté un coup d’œil rapide aux programmes HST et JWST approuvés et je n’en vois aucun qui envisage d’observer la comète de Halley, que ce soit par imagerie ou par spectroscopie. » Christine Bolam (Institut scientifique du télescope spatial de la NASA) a déclaré à Universe Today.
Une brève histoire de la comète de Halley
La comète de Halley a certainement marqué l’histoire. Sir Edmund Halley a remarqué pour la première fois les apparitions fréquentes de la comète en 1696 et a lié une apparition à une autre. Halley a prédit avec succès le retour de la comète qui porte aujourd’hui son nom en 1758, bien qu’il n’ait pas vécu assez longtemps pour la voir.
Le « 1P » dans son nom fait référence au fait que la comète de Halley a été la première comète périodique découverte. Les comètes périodiques ont des orbites inférieures à 200 ans. À ce jour, il existe 472 comètes périodiques connues. À mesure que les études du ciel s’approfondissent sur l’échelle de taille, nous découvrons des comètes périodiques de plus faible luminosité et, très probablement, nous avons trouvé toutes les « grandes » comètes.
Notes chinoises La comète de Halley Cela remonte à 467 avant JC. L’apparition de la comète en 1066 a été largement observée dans le monde entier. Son apparition a été considérée comme un présage précédant la mort du roi Harold II à la bataille d’Hastings et l’ascension de Guillaume le Conquérant au trône.
Une anecdote (peut-être apocryphe) affirme que le pape Callixte III « Disqualifié« La comète sert d’avertissement contre l’empiétement de l’Empire ottoman sur l’Europe de l’Est.
L’écrivain américain Mark Twain est également célèbre pour la comète de Halley. Twain est né en 1835 lors de l’apparition d’une comète, et Attendez-vous à ce que ça passe La prochaine comète apparaissant en 1910. (Alerte spoiler : c’est le cas.)
Apparitions modernes
En parlant de cela, l’attente pour la comète de Halley cette année-là a été éclipsée par l’une des plus grandes comètes du 20e siècle : Grande comète de 1910.
En fait, ceux qui se souviennent de la comète de Halley en 1910 ont peut-être vu la grande comète quelques mois plus tôt. La découverte de gaz cyanogène toxique dans la queue de la comète grâce à la spectroscopie moderne a déclenché la Grande Peur des Comètes de 1910.
Malheureusement, l’apparition de Halley en 1986 a été quelque peu décevante, apparaissant basse au sud à l’aube. Cependant, trois missions spatiales ont été envoyées à Halley, la toute première rencontre avec une comète. Ces véhicules étaient les Vega 1 et 2 de l’Union soviétique et le Gioto de l’Agence spatiale européenne.
Mission Giotto de l’ESA vers la comète de Halley. (Agence spatiale européenne)
Deux pluies de météores annuelles sont également associées à Halley : avril et mai, Eta Aquaridus et… Orionide d’octobre.
Assis à la surface de la comète de Halley ce week-end, le Soleil se lèvera à -19 degrés. C’est seulement environ 250 fois plus lumineux que la pleine lune.
La comète de Halley dans les années à venir
De notre point de vue terrestre, la comète passera les prochaines décennies dans la constellation de l’Hydre et du Canis Minor. La comète passera près de l’étoile brillante Procyon en 2050.
La comète de Halley atteindra ensuite son périhélie le 28 juillet 2061 et pourrait dépasser les magnitudes négatives dans les mois suivants. En septembre 2061, Halley apparaîtra basse au nord-ouest au crépuscule pour les observateurs de l’hémisphère Nord.
Maintenant, tout vient d’ici. La comète de Halley sera à nouveau récupérée au cours de la prochaine décennie, conduisant à son apparition en 2061. Voyons, d’ici là, je serai…
Les modules Zarya de fabrication russe (à gauche) et les modules Unity de fabrication américaine sont couplés.
Crédit : NASA
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