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La bioluminescence a évolué 300 millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait

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La bioluminescence a évolué 300 millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait
Corail de bambou brillant (photo : Expédition Bioluminescence 2009NOAA/REL)

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Une nouvelle étude suggère que la bioluminescence chez les animaux a évolué il y a au moins 540 millions d’années, soit environ 300 millions d’années plus tôt que ce qui avait été enregistré précédemment.

L’étude menée par des scientifiques de Musée national d’histoire naturelle Smithsonian Il a été suggéré que ce trait a d’abord évolué dans une sous-classe d’anthozoaires – la classe qui contient des coraux et des anémones – connue sous le nom d’octocorallia, qui comprend tous les coraux mous, les coraux bleus et les pennatules.

La bioluminescence – dans laquelle les organismes produisent de la lumière par des réactions chimiques – a évolué au moins indépendamment 94 fois dans la natureIl est utilisé dans un large éventail de comportements, allant de la communication et de la parade nuptiale au camouflage et à la chasse. On le trouve dans un large éventail d’espèces marines et terrestres, depuis les bactéries, champignons et insectes jusqu’aux dinoflagellés, poissons et méduses.

Jusqu’à présent, le plus ancien exemple connu de bioluminescence chez les animaux marins se situerait il y a environ 267 millions d’années chez les palourdes, petits crustacés répandus – dont environ 13 000 espèces – dans les eaux du monde. Mais où et quand ce phénomène est apparu reste entouré de mystère.

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Des polypes bioluminescents illuminent les branches d'une espèce de corail bambou
Un type de bambou corail bioluminescent (image: Expédition Bioluminescence 2009NOAA/REL)

« Nous voulions connaître le moment de l’origine de la bioluminescence », a déclaré Danielle DeLeo, auteur principal de l’étude. « Les coraux originaux sont l’un des groupes d’animaux les plus anciens de la planète connus pour leur bioluminescence. » « Alors, la question était : quand ont-ils développé cette capacité ?

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L’équipe a commencé le processus en utilisant un arbre évolutif détaillé pour les huit coraux, composé de données génétiques de 185 espèces vivantes différentes, précédemment publié par Andrea Quattrini et Catherine McFadden, deux des co-auteurs de la nouvelle étude. En comparant les huit fossiles de coraux de structure similaire provenant d’époques connues avec des spécimens plus récents, l’équipe a pu déterminer le moment où les espèces ont divergé et se sont divisées en branches distinctes du registre évolutif.

Les scientifiques ont utilisé cette comparaison pour effectuer une « reconstruction de l’état ancestral », un processus par lequel les caractéristiques connues des espèces vivantes peuvent être extrapolées dans le temps pour retrouver leurs ancêtres communs.

« Si nous savons que ces huit espèces de coraux vivant aujourd’hui sont bioluminescentes, nous pouvons utiliser les statistiques pour déduire si leurs ancêtres étaient très susceptibles d’être bioluminescents ou non », a déclaré Quattrini. « Plus il y a d’espèces vivantes ayant un trait commun, plus il est probable qu’en remontant le temps, ces ancêtres auraient probablement eu ce trait également. »

Un type de corail Iridogorgia présenté dans son état naturel et la lumière émanant de ses polypes
Type de EriduGéorgie Le corail montre la lumière émise par les polypes (Image : Noé Bioluminescence et vision des fonds marins 2015)

La méthodologie établie a révélé que l’ancêtre commun le plus récent des huit coraux était lui-même bioluminescent, plaçant l’origine du phénomène il y a environ 542 millions d’années au début du Cambrien, période de l’histoire de la Terre où la vie multicellulaire commençait déjà à s’implanter. .

Après avoir déterminé la période pendant laquelle la bioluminescence a probablement évolué, la question suivante que se posent les scientifiques est la suivante : Pourquoi Évolué. À quoi servait-il chez les polypes coloniaux aveugles ? Pourquoi a-t-il évolué chez d’autres espèces non apparentées ? Pourrait-il avoir évolué encore plus tôt, chez les ancêtres des huit coraux ?

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540 millions d’années, c’est un long chemin à parcourir. Les yeux et d’autres organes sensibles à la lumière ont déjà évolué et sont présents dans les premiers organismes du Cambrien tels que les trilobites, ce qui, selon les scientifiques, rend plausible l’idée que la bioluminescence soit utilisée comme forme de communication entre les anthozoaires et d’autres créatures, peut-être comme moyen de défense. mécanisme.

Un type de plume marine qui émet de la lumière à partir de la base de chaque polype
parapluie s. Une plume marine émet de la lumière depuis la base de chaque polype (Image : NOAA Bioluminescence et vision des fonds marins 2015)

L’équipe souligne également des études antérieures suggérant que la réaction chimique à l’origine de la bioluminescence pourrait avoir évolué comme un mécanisme permettant d’éliminer l’excès d’oxygène – qui peut être toxique pour la vie marine en quantité suffisante – et que la lumière résultante a été récupérée comme moyen de communication. . À un stade ultérieur du développement des organismes.

Quelles que soient ses origines, le fait que la bioluminescence existe depuis si longtemps suggère qu’elle a un objectif évolutif réussi. DeLeo a déclaré qu’elle et certains des co-auteurs de l’étude travaillaient actuellement sur une « comptabilité complète » du nombre d’environ 3 000 espèces de coraux bioluminescents qui ont perdu cette caractéristique.

Ils espèrent que le test permettra de mieux comprendre comment et quand la bioluminescence a évolué pour la première fois, ajoutant qu’il est possible que de futures études déterminent qu’elle est en réalité plus ancienne.


L’article « Evolution of bioluminescence in Anthozoa with a focus on Octocoralia » de Daniel M. DeLeo, Manabu Bishō-Uehara, Stephen H. D. Haddock, Catherine S. Macfadyen et Andrea M. Quattrini est publié sous licence en libre accès dans Actes de la Royal Society B.

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Les singularités des trous noirs défient la physique De nouvelles recherches pourraient enfin s’en débarrasser.

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Les singularités des trous noirs défient la physique De nouvelles recherches pourraient enfin s’en débarrasser.

trous noirs Ils font partie des objets les plus mystérieux de l’univers, capables de déformer si violemment le tissu spatial qui les entoure que même la lumière ne peut échapper à leur emprise gravitationnelle. Mais il s’avère qu’une grande partie de ce que les scientifiques savent de ces objets mystérieux est peut-être erronée.

Selon une nouvelle étude publiée en avril dans la revue Examen physique dLes trous noirs peuvent en réalité être des entités célestes totalement différentes, appelées gravistars.

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Une enzyme végétale moderne s’associe à une protéine étonnamment ancienne

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Des scientifiques du laboratoire national de Brookhaven du ministère américain de l’Énergie ont découvert que la protéine responsable de la synthèse d’une substance végétale clé a évolué beaucoup plus tôt que prévu. Cette nouvelle recherche a exploré l’origine et l’évolution de la machinerie biochimique qui produit la lignine, un composant structurel des parois cellulaires végétales qui a des implications majeures pour l’industrie de l’énergie propre.

Lorsque les premières plantes terrestres ont émergé des milieux aquatiques, elles ont dû s’adapter pour survivre.

« L’émergence de la lignine, qui fournit un support structurel aux plantes, a été un événement évolutif clé qui a permis aux plantes de survivre dans le nouvel environnement terrestre », a déclaré Zhang Jun Liu, scientifique principal au département de biologie de Brookhaven.

Comprendre comment les plantes développent des mécanismes de protection qui leur permettent de survivre dans de nouveaux environnements est essentiel alors qu’elles font face aux défis posés aujourd’hui par le changement climatique. Mais la lignine présente également un grand intérêt pour les chercheurs à la recherche d’options énergétiques propres. Cette matière végétale résistante peut être transformée en bioproduits précieux. La lignine est la seule source renouvelable de composés aromatiques, chimiquement similaires aux molécules présentes dans le carburéacteur conventionnel et pouvant être utilisée comme carburant « direct » par les compagnies aériennes.

« Les plantes modernes contiennent trois types de lignine, mais la plupart des premières plantes contenant de la lignine n’en avaient que deux. La lignine « la plus récente » est appelée syringyl-lignine, ou S-lignine », a expliqué Liu. La lignine a évolué relativement récemment avec les plantes à fleurs et est structurellement moins complexe que les autres composants de la lignine. Ses applications industrielles potentielles, en particulier, ont attiré l’attention des scientifiques car la S-lignine est relativement facile à décomposer en composés aromatiques simples.

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La nouvelle étude a été récemment publiée dans Cellule de plante, s’appuie sur des années de recherche axées sur la lignine et les molécules responsables de sa synthèse. En 2019, Liu et ses collègues ont découvert l’existence d’un type spécifique de cytochrome c B5 La protéine CB5D est indispensable à la production de S-lignine, mais pas à d’autres types anciens de lignine.

« Le caractère unique du rôle du CB5D dans la synthèse de la S-lignine a suscité notre intérêt », a noté Liu. « Par conséquent, nous avons été inspirés pour explorer davantage son origine et son évolution. »

Travail d’équipe enzymatique

Dans une étude précédente, l’équipe de Liu a découvert que CB5D avait un partenariat spécial avec une enzyme appelée ferulate 5-hydroxylase (F5H). Ensemble, ces molécules synthétisent la précieuse S-lignine.

Les scientifiques savaient que l’évolution du F5H dans les plantes à fleurs conduisait à la production de S-lignine. Par conséquent, ils s’attendaient à constater que CB5D co-évoluait avec F5H.

Pour explorer leur hypothèse, les scientifiques ont effectué des analyses génétiques pour trouver d’autres espèces végétales dont l’ADN contient des gènes similaires aux gènes modernes. CB5D Le gène, qui sert d’instructions pour l’assemblage de la protéine CB5D. Ils ont identifié 21 espèces, allant de l’ancienne à l’évolution moderne. Les scientifiques ont ensuite synthétisé ces gènes et les ont exprimés individuellement dans des espèces végétales modernes qui avaient été génétiquement modifiées pour en manquer… CB5D Le gène.

« Sans le CB5D « La plante ne produit qu’une petite quantité de S-lignine », a déclaré Xianhai Zhao, chercheur postdoctoral à Brookhaven et auteur principal du nouvel article. « Mais si cette fonction est restaurée avec l’expression de l’un des gènes apparentés, alors nous savons que les gènes fonctionnent de manière similaire aux gènes modernes. CB5D « Le gène. »

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Les scientifiques ont découvert qu’un gène provenant d’une espèce d’algue verte qui a évolué pour devenir une première plante terrestre il y a plus de 500 millions d’années a recréé la lignine S dans la plante moderne. Cela suggère que le gène présente une fonction de type CB5D. Les scientifiques ont également découvert que cette fonction restait conservée dans de nombreuses premières plantes terrestres, telles que les hépatiques et les mousses.

« Cela signifie que le CB5D a évolué des millions d’années plus tôt que prévu », a expliqué Liu. « Il a été très surprenant de constater qu’un accepteur d’électrons moderne tel que F5H s’est associé à une protéine ancienne pour développer un nouveau mécanisme biochimique qui assemble la structure avancée de la lignine. »

Travail d’équipe scientifique et prochaines étapes

le CB5DLe gène et son homologue plus ancien ont des séquences et des fonctions d’ADN similaires. Mais les scientifiques voulaient confirmer que la protéine CB5D d’espèces anciennes, comme l’hépatique, était exprimée dans les mêmes structures subcellulaires que la CB5D moderne.

Ainsi, ils ont utilisé la microscopie confocale au Center for Functional Nanomaterials, un établissement utilisateur du DOE Office of Science du Brookhaven Laboratory, pour confirmer que c’était le cas.

Après avoir découvert d’anciens gènes codant pour des protéines similaires à la protéine CB5D moderne en termes de synthèse de la S-lignine dans les plantes modernes et de localisation cellulaire, l’équipe a voulu en savoir plus sur la fonction ancienne de cette protéine et sur la façon dont elle a changé ou s’est développée au fil du temps.

Leur analyse a montré que la protéine de type CB5D est apparue dans les algues aquatiques avant qu’elles ne pénètrent dans l’environnement terrestre. Parce qu’elle est conservée dans les premières plantes terrestres, cette protéine remplit probablement une ou plusieurs fonctions essentielles.

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« Les plantes anciennes comme l’hépatique ne contenaient pas de lignine », a déclaré Zhao. « Si la protéine CB5D n’était pas responsable de la production de la S-lignine, que faisait-elle ? »

« C’est la beauté de la recherche », a déclaré Liu. « Répondre à une question mène à des questions plus intéressantes qui attendent d’être explorées. »

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Un changement « urgent » est nécessaire pour lutter contre le harcèlement en astronomie et en géophysique

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Un changement « urgent » est nécessaire pour lutter contre le harcèlement en astronomie et en géophysique

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Ces graphiques montrent que plus de la moitié des participants ont déclaré avoir été témoins de cas d’intimidation et de harcèlement, tandis que les personnes handicapées ont davantage subi ce comportement indésirable que les personnes non handicapées. Crédit : Société royale d’astronomie, CC BY

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Ces graphiques montrent que plus de la moitié des participants ont déclaré avoir été témoins de cas d’intimidation et de harcèlement, tandis que les personnes handicapées ont davantage subi ce comportement indésirable que les personnes non handicapées. Crédit : Société royale d’astronomie, CC BY

Une action urgente est nécessaire pour résoudre le problème « pernicieux » et systémique du harcèlement dans le monde de l’astronomie et de la géophysique. un rapport Avertir.

La Royal Astronomical Society (RAS) a publié aujourd’hui une liste de recommandations pour résoudre ce problème, après avoir constaté que de tels comportements coercitifs et harcelants sont répandus dans les deux sciences.

Une enquête menée par l’association a montré que les personnes handicapées, les femmes, les noirs, les minorités ethniques et les personnes issues de la communauté LGBTQ+ sont plus vulnérables au harcèlement et au harcèlement que les hommes, les blancs, les hétérosexuels et les personnes non handicapées.

L’étude a également révélé que les deux tiers (65 %) des participants ayant signalé des plaintes estimaient que leurs préoccupations n’étaient pas suffisamment prises en compte.

Parmi les principales conclusions du rapport Stark figurent :

  • Les astronomes et géophysiciens handicapés issus de groupes ethniques noirs et minoritaires sont 40 % plus susceptibles d’être victimes d’intimidation que leurs collègues non handicapés et blancs.
  • Les femmes et les personnes non binaires de ce domaine sont 50 % plus susceptibles d’être victimes d’intimidation et de harcèlement que les hommes.
  • 50 % des astronomes et géophysiciens lesbiens, gays, bisexuels et transgenres ont été victimes d’intimidation au cours des 24 mois précédant l’enquête, et 12 % des astronomes bisexuels ont déclaré avoir été victimes d’intimidation au moins une fois par semaine.
  • Ceux qui se trouvent à des étapes instables de leur carrière, par exemple les étudiants et ceux qui travaillent sous contrat temporaire, sont plus vulnérables au harcèlement et aux brimades.

En réponse, la RAS appelle à l’introduction de politiques, de procédures et de garanties plus efficaces en matière d’intimidation et de harcèlement pour protéger tous les collègues, soutenir les étudiants et garantir que chacun puisse réaliser son potentiel et travailler dans un environnement sûr et épanouissant, quelle que soit son origine. .

Les propositions de l’association se concentrent sur trois domaines critiques : la prévention, le signalement et la responsabilité.

Une liste détaillée de recommandations destinées aux individus, aux gestionnaires, aux lieux de travail et aux organisations est disponible dans le rapport. Ils incluent la nécessité d’un meilleur soutien pour permettre aux individus d’agir, de signaler ou de divulguer un préjudice lorsque celui-ci se produit, ainsi que de procédures claires et transparentes pour signaler les plaintes.

La RAS espère qu’en mettant en œuvre ces recommandations – y compris en agissant au bénéfice de la société elle-même – les domaines de l’astronomie et de la géophysique pourront progresser vers un lieu de travail plus sûr et plus inclusif.

Le Comité de la RAS sur la diversité en astronomie et géophysique a commandé l’enquête, qui a ensuite été réalisée par la responsable de l’éducation communautaire, de la sensibilisation et de la diversité, le Dr Sheila Kanani, puis par la responsable de la diversité de la RAS, le Dr Aine O’Brien.

Avant cette étude, aucune donnée n’avait été collectée montrant l’ampleur des brimades et du harcèlement parmi les astronomes et géophysiciens.

Le Dr Al Kanani a déclaré : « La publication du rapport est un rappel brutal et opportun des problèmes d’intimidation et de harcèlement auxquels nous sommes confrontés dans notre secteur et plus largement.

« C’est bien de disposer de données de base pour étayer le travail que nous effectuons. Ce qui découle de l’analyse des données est un ensemble de recommandations destinées aux individus, aux organisations et aux universités. C’est là que le travail commence réellement ! »

« Nous espérons que les universités souscriront à nos recommandations en temps utile. En plus de ces recommandations, nous avons également publié un ensemble d’actions pour la RAS, afin de démontrer notre engagement à faire de notre secteur un meilleur endroit pour notre personnel, nos pairs et collègues. »

Le professeur Mike Lockwood, président de la RAS, a déclaré : « Les preuves contenues dans ce rapport sont un signal d’alarme pour tous les acteurs du monde de l’astronomie et de la géophysique.

« La première étape pour résoudre tout problème est de reconnaître qu’il existe un problème et de rassembler des preuves de son ampleur et de sa nature. Maintenant que nous l’avons fait, il est clair que le problème est à la fois insidieux et systémique.

« Cela nécessite un changement culturel urgent au sein des organisations, des institutions et des individus eux-mêmes pour remédier à la situation actuellement inacceptable. »

L’ancienne présidente de la RAS, le professeur Emma Bunce, qui a joué un rôle déterminant dans l’enquête, a ajouté : « Les conclusions présentées dans ce rapport sont sombres et plaident en faveur du changement.

« RAS s’engage à soutenir notre communauté et nous soutenons fermement la poursuite des recherches sur cette question dans le secteur scientifique au sens large et la mise en œuvre de politiques et de procédures sur le lieu de travail qui apportent un changement positif. »


Ces graphiques montrent que les personnes gays, lesbiennes et bisexuelles ont été plus victimes d’intimidation et de harcèlement que les personnes hétérosexuelles, tandis que les répondants noirs ont également été plus confrontés à ce comportement indésirable que leurs pairs blancs. Crédit : Société royale d’astronomie, CC BY

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Ces graphiques montrent que les personnes gays, lesbiennes et bisexuelles ont été plus victimes d’intimidation et de harcèlement que les personnes hétérosexuelles, tandis que les répondants noirs ont également été plus confrontés à ce comportement indésirable que leurs pairs blancs. Crédit : Société royale d’astronomie, CC BY

Les objectifs du rapport sur l’intimidation et le harcèlement étaient les suivants :

  • Capturer les expériences et les perspectives de la communauté de l’astronomie et de la géophysique concernant l’intimidation et le harcèlement, ainsi que la culture et les politiques du lieu de travail ;
  • Comprendre quelles communautés sont susceptibles d’être affectées négativement/de manière disproportionnée par ces problèmes ;
  • Créez un ensemble de données robuste comme point de départ et de référence pour les modifications dans les champs.

L’enquête, menée en 2020, a révélé que 44 % des 661 participants dans le monde avaient subi une forme d’intimidation et de harcèlement sur le lieu de travail au cours des 24 mois précédents.

Elle a également montré qu’il n’existe pas un seul groupe démographique, un seul stade de carrière ou un seul cheminement de carrière qui n’ait été victime d’une forme d’intimidation ou de harcèlement sur le lieu de travail.

Cependant, de nombreuses communautés marginalisées ont souffert bien plus que leurs collègues.

Les femmes et les personnes non binaires étaient plus susceptibles d’être victimes d’intimidation que les hommes, avec 61 % des participants non binaires et hétérosexuels et 59 % des femmes déclarant avoir été victimes d’intimidation et de harcèlement, contre 33 % des hommes.

Les résultats suggèrent que les efforts de plusieurs initiatives axées sur les femmes en astronomie et en géophysique – telles que le projet Femmes et filles en astronomie de l’Union astronomique internationale, et les récompenses spécifiquement destinées aux femmes dans notre domaine, notamment la médaille Caroline Herschel de la RAS – ont été contrebalancées. En raison des énormes difficultés supplémentaires sur le lieu de travail auxquelles de nombreuses femmes sont confrontées.

Il souligne également que ces initiatives ne représentent pas des collègues non binaires et de genre fluide.

Le rapport révèle que les participants handicapés étaient 40 % plus susceptibles d’être victimes d’intimidation et de harcèlement sur le lieu de travail que leurs collègues non handicapés.

Au cours des deux années précédant l’enquête, 61 % des participants handicapés ont été exposés à l’intimidation et au harcèlement, contre 44 % des participants non handicapés.

Le rapport note également que les astronomes et géophysiciens de la communauté LGBTQ+ sont plus susceptibles d’être victimes d’intimidation sur leur lieu de travail que leurs homologues hétérosexuels, avec 50 % des répondants gays ou lesbiennes ayant été victimes d’intimidation au cours des deux années précédant l’enquête, et 53 % des répondants bi, contre 43 % des répondants.

De plus, l’enquête a révélé que les participants LGBTQ+ étaient plus souvent victimes d’intimidation et de harcèlement, 12 % des participants bisexuels étant victimes d’intimidation au moins une fois par semaine, contre 4 % des participants hétérosexuels/hétérosexuels.

On ne peut pas dire si ces brimades visaient leur sexualité, car les personnes ayant participé à l’enquête n’ont pas été interrogées sur la nature des brimades et du harcèlement dont elles ont été victimes.

Le rapport note également que les astronomes et géophysiciens issus d’origines ethniques noires, asiatiques et minoritaires sont plus vulnérables à l’intimidation et au harcèlement que leurs pairs blancs, avec 50 % des participants asiatiques et 51 % des participants noirs, mixtes et d’autres origines ethniques déclarant avoir été victimes d’intimidation. dans les deux pays. ans avant la réalisation de l’enquête, contre 43 % des répondants blancs.

Les participants noirs, mixtes et d’autres origines étaient également plus susceptibles d’être victimes d’intimidation et de harcèlement fréquents. 14 % de ces personnes interrogées ont déclaré avoir subi une forme d’abus au moins une fois par semaine, et 3 % supplémentaires chaque jour.

Cela se compare à 4 % et 1 % des participants blancs.

Selon le rapport, non seulement l’intimidation et le harcèlement sont systémiques et endémiques en astronomie et en géophysique, mais ils ne sont pas non plus traités efficacement.

Un tiers des personnes interrogées ont déclaré qu’elles ne pensaient pas que leur employeur avait pris des mesures adéquates pour prévenir l’intimidation, le harcèlement ou les comportements indésirables au travail.

Ils ont cité des procédures de signalement peu claires, ont déclaré que les relations de supervision rendaient difficile la dénonciation et ont ajouté que ceux qui occupent des positions de pouvoir et d’influence sont considérés comme « invincibles » et restent impunis.

La RAS reconnaît son rôle dans la défense de l’égalité d’accès à l’astronomie et à la géophysique pour tous, mais ne peut pas modifier directement les politiques et procédures des lieux de travail et des organisations dans ce domaine.

Cependant, la Société espère qu’en donnant la parole aux expériences de ses pairs et collègues, les universités, les conseils de recherche et d’autres lieux de travail du secteur amélioreront ainsi les pratiques de travail.

Plus d’information:
Rapport sur l’intimidation et le harcèlement : ras.ac.uk/sites/default/files/2024-05/Final%20RAS%20Intimidation%20et%20Harassment%20Report_digital_2024.pdf

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