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Les fluctuations rapides des niveaux d’oxygène ont coïncidé avec la première extinction massive de la Terre

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Une nouvelle étude menée par des chercheurs de la Florida State University montre que les changements rapides des niveaux d’oxygène marin peuvent avoir joué un rôle important dans la conduite de la première extinction massive de la planète.

Il y a environ 443 millions d’années, la vie sur Terre traversait l’extinction massive de l’Ordovicien supérieur, ou LOME, qui a anéanti environ 85 % des espèces marines. Les scientifiques étudient depuis longtemps cette extinction massive et continuent d’enquêter sur ses causes possibles, telles que la réduction de la perte d’habitat dans un monde qui se refroidit rapidement ou des conditions de faible teneur en oxygène persistante dans les océans.

En mesurant les isotopes de l’élément thallium – qui montre une sensibilité particulière aux changements d’oxygène dans l’ancien environnement marin – l’équipe de recherche a découvert que les schémas précédemment documentés de cette extinction massive coïncidaient avec une chute initiale rapide des niveaux d’oxygène marin suivie d’un déclin rapide . Une augmentation de l’oxygène. Leurs travaux ont été publiés en ligne dans la revue La science avance.

« Les paléontologues ont remarqué que plusieurs groupes d’organismes, tels que les graptolites et les brachiopodes, ont commencé à décliner très tôt dans cette période d’extinction massive, mais nous n’avions pas vraiment de preuves solides d’une signature écologique ou climatique pour corréler aussi tôt », a déclaré le chercheur. « Ces amas ont régressé vers un certain mécanisme », co-auteur Seth Young, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre, des océans et de l’atmosphère. « Cet article peut directement relier cette phase précoce de l’extinction aux changements d’oxygène. Nous constatons un changement significatif dans les isotopes du thallium en même temps que ces organismes commencent leur descente régulière vers l’étape principale de l’événement d’extinction de masse. »

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Cette diminution de l’oxygène a été immédiatement suivie d’une augmentation. Ce déplacement rapide de l’oxygène a coïncidé avec la première extinction de masse classique et la croissance significative des calottes glaciaires sur l’antarctique antique.

« La perturbation des niveaux d’oxygène dans les eaux océaniques est vraiment ce qui semble avoir été un problème majeur pour les organismes vivant à la fin de l’Ordovicien à l’époque, qui ont peut-être été adaptés pour faire face à des conditions d’oxygène initialement plus faibles ou vice versa », a déclaré Young. . « Le fait que les niveaux d’oxygène dans les océans adjacents aux continents changent d’avant en arrière sur de courtes échelles de temps géologiques (quelques centaines de milliers d’années) semble être préjudiciable à ces écosystèmes marins. »

L’extinction de l’Ordovicien supérieur a été l’une des cinq extinctions de masse majeures de l’histoire de la Terre, et la seule dont les scientifiques sont convaincus qu’elle s’est produite dans des conditions dites de « maison de glace », dans lesquelles il existe de vastes calottes glaciaires à la surface de la Terre. La Terre connaît actuellement des conditions de glacière et une perte de biodiversité, faisant de cette ancienne extinction de masse un analogue important des conditions actuelles, tout en essayant de comprendre l’avenir de la Terre alors que notre climat continue de se réchauffer et que les calottes glaciaires se retirent.

Des recherches antérieures sur les conditions environnementales entourant le LOME ont utilisé des preuves dans le calcaire provenant d’endroits plus oxygénés, mais cette étude a utilisé des schistes déposés dans des eaux anoxiques plus profondes, qui enregistrent différents marqueurs géochimiques, permettant aux chercheurs de tirer des conclusions sur les conditions marines mondiales. , et non aux conditions locales.

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« La découverte de l’expansion initiale des conditions de faible teneur en oxygène à l’échelle mondiale coïncidant avec les premiers stades du déclin des animaux marins aide à brosser un tableau plus clair de ce qui se passait avec cet événement d’extinction », a déclaré l’auteur principal Neven Kozik. Professeur assistant invité à l’Occidental College et ancien doctorant à la Virginia State University.

Les co-auteurs de cet article sont le doctorant Sean Newby et le professeur adjoint Jeremy Owens de la Florida State University. ancien boursier postdoctoral à la FSU et actuel professeur adjoint au Theodore College de Charleston; Mu Liu et Daizhao Chen de l’Académie chinoise des sciences ; Emma Hammerlund de l’Université de Lund ; et David Bond de l’Université de Hull.

Cette recherche a été soutenue par la National Science Foundation, l’American Chemical Society, la Sloan Research Foundation et la Geological Society of America.

Origine de l’histoire :

Matériaux Introduction de Université d’État de Floride. Original de Bill Willock. Remarque : Le contenu peut être modifié par le style et la longueur.

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Les neurones sensoriels jouent un rôle central dans la coordination de la réparation et de la régénération des tissus

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Des chercheurs de l’Université Monash et de l’Université d’Osaka ont dévoilé une découverte révolutionnaire concernant le rôle central des neurones sensoriels dans la régulation de la réparation et de la régénération des tissus, ce qui est très prometteur pour les patients souffrant d’une mauvaise cicatrisation des tissus et de diabète.

En collaboration avec le professeur Shizuo Akira de l'Union internationale de recherche sur le cancer, une équipe de recherche dirigée par le professeur agrégé Mikael Martino de l'université Monash, qui a également occupé un poste à plusieurs postes à l'université d'Osaka, a publié une avancée majeure dans la médecine régénérative. .. nature.

Leurs recherches mettent en évidence l’interaction complexe entre les systèmes nerveux et immunitaire, ainsi que l’implication essentielle des neurones sensoriels dans la réparation et la régénération des tissus. Alors que les neurones sensoriels nociceptifs sont principalement associés à la sensation de douleur, leur contribution à la régénération tissulaire n’était pas claire jusqu’à présent. Grâce à leurs recherches, l’équipe a démontré que la suppression d’un sous-type spécifique de neurones sensoriels contenant le canal ionique Nav1.8 altère considérablement la réparation des plaies cutanées et la régénération musculaire après une blessure. En outre, ils ont révélé que les terminaisons de ces neurones sensoriels s’étendent jusqu’à la peau et aux tissus musculaires blessés et communiquent avec les cellules immunitaires via le peptide neuronal lié au gène de la calcitonine (CGRP) pendant le processus de guérison. Ce neuropeptide joue un rôle crucial en influençant les cellules immunitaires pour faciliter la guérison des tissus après une blessure. Dans des modèles précliniques, tels que des souris dépourvues de neurones sensoriels et des souris diabétiques dont les neurones périphériques sont endommagés, une version technique du CGRP a été utilisée, conçue pour améliorer son efficacité, accélérer la cicatrisation des plaies et favoriser la régénération musculaire.

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Ces résultats sont très prometteurs pour la médecine régénérative, en particulier dans le traitement des tissus mal cicatrisés, couramment observés dans des pathologies telles que le diabète. En regardant vers l’avenir, l’équipe vise à développer des thérapies innovantes ciblant les causes sous-jacentes d’une mauvaise réparation tissulaire en exploitant les interactions neuro-immunes.

L'Université Monash est l'un des partenaires mondiaux de connaissances de l'Université d'Osaka, un partenariat stratégique visant à développer des programmes de recherche et d'enseignement durables et de haute qualité qui peuvent contribuer à résoudre les problèmes mondiaux. L'auteur principal, Mikael Martino, un fervent défenseur de la collaboration entre les deux universités, a souligné l'importance des relations interinstitutionnelles solides et du système de nomination mutuelle pour permettre aux chercheurs internationaux comme lui de collaborer efficacement avec les universitaires de l'Université d'Osaka.

source:

Référence du magazine :

Lu, Y.-Z., et autres. (2024). Les neurones sensoriels CGRP favorisent la guérison des tissus via les neutrophiles et les macrophages. nature. est ce que je.org/10.1038/s41586-024-07237-y.

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Les récifs artificiels conçus par les ingénieurs du MIT pourraient protéger la vie marine et réduire les dégâts causés par les tempêtes

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Les magnifiques récifs coralliens noueux qui entourent les îles tropicales servent de refuge marin et de tampon naturel contre les mers agitées. Mais à mesure que les effets du changement climatique s’aggravent et que les récifs coralliens s’effondrent dans le monde entier, et que les événements météorologiques extrêmes deviennent plus fréquents, les communautés côtières deviennent de plus en plus vulnérables aux fréquentes inondations et à l’érosion.

L’équipe du MIT espère désormais fortifier les côtes avec des récifs « architecturaux » – des structures marines durables conçues pour imiter les effets des récifs coralliens naturels sur la résistance aux vagues tout en fournissant des enclaves aux poissons et autres espèces marines.

La conception du récif de l'équipe se concentre sur une structure cylindrique entourée de quatre segments en forme de gouvernail. Les ingénieurs ont découvert que lorsque cette structure résiste à une vague, elle brise efficacement la vague en jets turbulents qui finissent par dissiper la majeure partie de l’énergie totale des vagues. L’équipe a calculé que la nouvelle conception pourrait réduire l’énergie des vagues autant que les récifs artificiels existants, en utilisant dix fois moins de matériaux.

Les chercheurs prévoient de fabriquer chaque structure cylindrique à partir de ciment durable, qu'ils mouleront en un motif de « voxels » qui pourront être assemblés automatiquement et fourniront des enclaves aux poissons à explorer et à d'autres espèces marines où s'installer. Les cylindres peuvent être reliés pour former un long mur semi-perméable que les ingénieurs peuvent ériger le long du rivage, à environ 800 mètres du rivage. Sur la base des premières expériences de l'équipe avec des prototypes à l'échelle du laboratoire, les coraux artificiels peuvent réduire l'énergie des vagues entrantes de plus de 95 %.

«Ce sera comme un long brise-lames», déclare Michael Triantafilou, professeur Henry L. et Grace Doherty de sciences et de génie océaniques au Département de génie mécanique. « Si les vagues atteignent 6 mètres de haut en direction de la structure du récif, elles finiront par avoir moins d'un mètre de haut de l'autre côté. Cela tue donc l'effet des vagues, ce qui pourrait empêcher l'érosion et les inondations. »

Les détails de la conception des coraux artificiels sont rapportés aujourd'hui dans une étude parue dans la revue en libre accès. Association PNAS. Les co-auteurs du MIT Triantafyllou sont Edvard Ronglan SM '23 ; les étudiants diplômés Alfonso Parra Rubio, José del Huella Ferrandes et Erik Strand ; Les chercheuses Patricia Maria Stazato et Carolina Bastidas ; Professeur Neil Gershenfeld, directeur du Centre pour les atomes et les pièces ; Avec Alexis Oliveira da Silva de l'Institut Polytechnique de Paris, Dexia Fan de Westlake University et Jeffrey Geyer Jr. de Scinetics, Inc.

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Profitez des perturbations

Certaines régions ont déjà créé des récifs coralliens artificiels pour protéger leurs côtes des tempêtes envahissantes. Ces structures sont généralement des navires coulés, des plates-formes pétrolières et gazières abandonnées et même des formations assemblées de béton, de métal, de pneus et de pierre. Cependant, il existe actuellement des variations dans les types de récifs artificiels existants et il n’existe aucune norme concernant la géométrie de ces structures. De plus, les conceptions déployées ont tendance à avoir une faible dissipation des ondes par unité de volume de matériau utilisé. Cela signifie qu’il faut une énorme quantité de matériaux pour décomposer suffisamment d’énergie des vagues afin de protéger adéquatement les communautés côtières.

Au lieu de cela, l’équipe du MIT a cherché des moyens de concevoir des récifs artificiels qui dissiperaient efficacement l’énergie des vagues en utilisant moins de matériaux, tout en offrant un refuge aux poissons vivant le long de tout littoral vulnérable.

« N'oubliez pas que les récifs coralliens naturels n'existent que dans les eaux tropicales », explique Triantafilou, directeur du MIT Sea Grant Program. « Nous ne pourrions pas avoir ces récifs, par exemple, dans le Massachusetts. Mais les récifs conçus ne dépendent pas de la température, ils peuvent donc être placés dans n'importe quelle eau, protégeant ainsi davantage de zones côtières. »

Ce nouvel effort est le résultat d'une collaboration entre des chercheurs du MIT Sea Grant, qui ont développé la conception hydrodynamique de la structure du récif, et des chercheurs du Center for Parts and Atoms (CBA), qui ont travaillé pour rendre la structure modulaire et facile à fabriquer. sur site. . La conception du récif corallien par l'équipe est née de deux problèmes apparemment sans rapport. Les chercheurs de l’ABC développaient des structures cellulaires ultralégères pour l’industrie aérospatiale, tandis que les chercheurs de Sea Grant évaluaient les performances des obturateurs anti-éruption dans les structures pétrolières offshore – des vannes cylindriques utilisées pour sceller les puits de pétrole et de gaz et empêcher leurs fuites.

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Les tests de l'équipe ont montré que la disposition cylindrique de la structure génère une traînée importante. En d’autres termes, la structure semble particulièrement efficace pour dissiper les flux de pétrole et de gaz de grande puissance. Le même agencement, se demandaient-ils, pourrait-il dissiper un autre type d’écoulement, dans les vagues océaniques ?

Les chercheurs ont commencé à manipuler la structure globale dans les simulations d’écoulement d’eau, en ajustant leurs dimensions et en ajoutant des éléments spécifiques pour voir si et comment les vagues changeaient lorsqu’elles frappaient chaque conception de simulation. Ce processus itératif a finalement abouti à une géométrie raffinée : un cylindre vertical entouré de quatre longues bandes, chacune reliée au cylindre de manière à laisser de la place à l'eau pour s'écouler à travers la structure résultante. Ils ont découvert que cette configuration réfractait essentiellement toute énergie de vague entrante, provoquant l’enroulement de parties du flux induit par les vagues sur les côtés au lieu de s’effondrer vers l’avant.

« Nous profitons de ces turbulences et de ces jets puissants pour finalement dissiper l'énergie des vagues », explique Ferrandis.

Résistez aux tempêtes

Une fois que les chercheurs ont identifié la structure idéale pour la dissipation des vagues, ils ont fabriqué une version en laboratoire du récif corallien, façonnée à partir d’une série de structures cylindriques, qu’ils ont imprimées en 3D à partir de plastique. Chaque cylindre d'essai mesure environ 1 pied de large et 4 pieds de long. Ils ont assemblé un certain nombre de cylindres, chacun espacé d'environ un pied, pour former une structure en forme de clôture, puis l'ont descendu dans un réservoir à vagues au MIT. Ils ont ensuite généré des vagues de différentes hauteurs et les ont mesurées avant et après avoir traversé le récif artificiel.

« Nous avons vu les vagues diminuer considérablement, à mesure que les récifs coralliens détruisaient leur énergie », explique Triantafilou.

L'équipe a également étudié la possibilité de rendre les structures plus poreuses et plus adaptées à la pêche. Ils ont découvert qu’au lieu de fabriquer chaque structure à partir d’une feuille de plastique solide, ils pouvaient utiliser un type de ciment moins coûteux et plus durable.

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« Nous avons travaillé avec des biologistes pour tester le ciment que nous avons l'intention d'utiliser. Il est sans danger pour la pêche et prêt à l'emploi », ajoute-t-il.

Ils ont identifié un modèle idéal de microstructures dans lesquelles le ciment peut être façonné, afin de fabriquer des récifs coralliens tout en créant des enclaves dans lesquelles les poissons peuvent vivre. Cette géométrie de voxel ressemble à des cartons d'œufs individuels, empilés bout à bout, et semble n'avoir aucun effet sur la capacité globale de dissipation des ondes de la structure.

« Ces axes maintiennent toujours une grande traînée tout en permettant au poisson de se déplacer », explique Ferrandis.

L’équipe fabrique actuellement des structures de voxels en ciment et les assemble dans des récifs conçus à l’échelle du laboratoire, qu’elle testera dans différentes conditions de vagues. Ils envisagent que la conception du voxel pourrait être modulaire, évolutive à n’importe quelle taille souhaitée et facile à transporter et à installer dans divers endroits extérieurs. « Nous simulons actuellement les modèles marins réels et testons le fonctionnement de ces modèles lorsque nous devrons éventuellement les déployer », explique Anjali Sinha, une étudiante diplômée du MIT qui a récemment rejoint le groupe.

À l’avenir, l’équipe espère travailler avec des villes balnéaires du Massachusetts pour tester les structures à une échelle pilote.

« Ces structures de test ne seront pas petites », souligne Triantafilou. « Il fera environ un mile de long, environ 5 mètres de haut, et coûtera environ 6 millions de dollars par mile. Ce n'est donc pas bon marché. Mais cela pourrait éviter des milliards de dollars de dégâts causés par les tempêtes. Et avec le changement climatique, la protection des côtes va devenir un gros problème. »

Ces travaux ont été financés en partie par la Defense Advanced Research Projects Agency des États-Unis.

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Le tricératops semble avoir développé des structures sociales complexes • Earth.com

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Le tricératops semble avoir développé des structures sociales complexes • Earth.com

Les fans de Jurassic Park se souviennent peut-être de la scène emblématique dans laquelle le Dr Alan Grant et les enfants rencontrent un Triceratops malade, un géant doux et social du monde préhistorique.

Ces dinosaures herbivores, avec leurs têtes massives à trois cornes et leurs attributs protecteurs, captivent depuis longtemps notre imagination.

Mais ces créatures impressionnantes parcouraient-elles seules la Terre, ou les Triceratops avaient-ils une structure sociale complexe, comme semble le suggérer Spielberg ?

Nouvelle recherche de Centre de biodiversité naturelle Aux Pays-Bas, il existe des preuves alléchantes selon lesquelles ces géants du Crétacé étaient peut-être plus que de simples vagabonds solitaires.

Comportement social des fossiles de Triceratops

La découverte commence avec une équipe de paléontologues dirigée par Jimmy de Rooij. En 2013, l'équipe s'est aventurée dans le Wyoming dans l'espoir d'observer le dinosaure. Au lieu de cela, ils ont décroché le jackpot de la paléontologie en trouvant un trésor de fossiles de Triceratops.

Ce qui a commencé comme une expédition de routine s'est transformé en un projet qui a duré une décennie. Plus de 1 200 os et fragments ont émergé du site de fouilles, qui ont été soigneusement retirés et analysés.

Il ne s’agissait pas seulement de trouver des fossiles fascinants, il s’agissait de reconstituer la vie (et la mort) de ces créatures fascinantes.

Caractéristiques du tricératops

Les principales découvertes qui ont conduit de Rooij et son équipe à l’hypothèse du troupeau comprennent :

Croissance lente et régulière

« Les matériaux sont de très bonne qualité. Cela nous a permis de montrer que ces Triceratops grandissaient très lentement, par exemple. »

Semblables aux cernes des arbres, les schémas de croissance piégés dans les os fossilisés révèlent que le Triceratops n’a probablement pas atteint sa taille maximale avant de nombreuses années.

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Cette période de développement prolongée indique des structures sociales dans lesquelles les adultes sont susceptibles de prendre soin et de protéger les plus jeunes.

Marais d'agonie

Les fossiles ont été rassemblés à l’intérieur d’une fine couche de roche, sans aucune autre espèce présente. Ce tricératops malchanceux s'est peut-être noyé dans un marais – une mort massive tragique mais révélatrice, gardant ses restes ensemble.

Dents et récits de voyage

« Les recherches sur les propriétés physiques et chimiques de centaines de dents de Triceratops suggèrent la présence d'une migration – la même présence pour les cinq dinosaures », a expliqué De Rooij.

Comme de petites capsules temporelles, la composition chimique de leurs dents suggère que le groupe entier se déplaçait ensemble à la recherche de nourriture ou peut-être se déplaçait de façon saisonnière vers de meilleurs endroits.

Comportement social du Triceratops

Bien qu’il ne s’agisse pas d’une preuve concluante, les preuves suggèrent fortement que les Triceratops ont formé des groupes pour diverses raisons. La force du nombre peut fournir une protection contre les prédateurs.

Ils se sont peut-être réunis au cours de longues migrations, en s'appuyant sur une connaissance collective des itinéraires et des ressources. Certains experts émettent même l’hypothèse qu’il pourrait y avoir des structures sociales complexes au sein du troupeau.

« Cela conduit bien sûr à toutes sortes de nouvelles questions. Dans quelle mesure exactement ce comportement social était-il complexe ? », a demandé De Rooij. « C'est un nouveau chapitre passionnant dans notre compréhension du comportement des dinosaures. »

Ont-ils partagé les tâches parentales ? S'engager dans des combats ludiques comme des petits éléphants ? Avaient-ils des dirigeants pour les guider ? Les possibilités sont passionnantes et inspirent un tout nouveau corps de recherche.

Découverte historique

L’impact de cette recherche est indéniable. Le professeur Anne Schulp, directrice de De Rooij, a déclaré : « Le Museum Naturalis, le musée national d'histoire naturelle des Pays-Bas, possède désormais le plus grand tricératops jamais découvert au monde, et Université d'Utrecht Il possède le premier Dr Triceratops aux Pays-Bas.

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Mais l'histoire ne s'arrête pas au laboratoire. En octobre, le Museo Naturalis dévoilera une exposition présentant le troupeau de Triceratops dans toute sa splendeur.

L'exposition vise à revivre leurs vies et leurs fins malheureuses, en donnant aux visiteurs un aperçu du monde social de ces anciens géants avant de se lancer dans un tour du monde.

Au-delà des caractéristiques sociales du Triceratops

Comme indiqué ci-dessus, Triceratops est un nom qui évoque des images de forêts anciennes et le rugissement tonitruant des dinosaures. Il fascine les chercheurs et les passionnés depuis plus d’un siècle.

Cette magnifique créature, dont le nom signifie « visage à trois cornes », parcourait la Terre il y a environ 68 à 66 millions d'années, à la fin du Crétacé.

Ses caractéristiques les plus remarquables étaient son grand crâne orné de deux cornes impressionnantes au-dessus des yeux et d'une plus petite sur le nez, ainsi que le volant massif du cou.

Première découverte

Les tricératops ont été découverts pour la première fois à la fin des années 1800 et sont rapidement devenus un sujet d'intrigue et d'étude. Les paléontologues ont découvert de nombreux fossiles, notamment en Amérique du Nord, où ce dinosaure prospérait autrefois. Au fil des années, ces découvertes ont mis en lumière la vie et les habitudes des Tricératops.

Il est intéressant de noter que le Triceratops était un herbivore. Il utilisait sa bouche à bec pour couper des feuilles et des plantes. Leurs dents sont disposées en groupes appelés trochanters et sont idéalement adaptées pour déchirer les matières végétales dures.

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Les scientifiques pensent que ce régime alimentaire a joué un rôle crucial dans sa grande taille, certains adultes atteignant des longueurs supérieures à 9 mètres et pesant jusqu'à 12 tonnes.

De plus, la structure des cornes et des volants suggère qu’ils n’étaient pas uniquement destinés au spectacle. Ils servaient probablement à plusieurs fins, notamment à se défendre contre des prédateurs comme le redoutable Tyrannosaurus rex.

De plus, ces caractéristiques peuvent avoir été utilisées dans des rituels d'accouplement ou pour établir une domination au sein de leurs troupeaux, indiquant une structure sociale complexe.

Implications du Triceratops en tant que créature sociale

Ces recherches ajoutent une touche fascinante à notre regard sur le monde préhistorique. Enfin, la découverte et l’étude en cours des fossiles de Triceratops ne consistent pas seulement à reconstituer les morceaux du passé.

Ils suscitent questions et curiosité sur la vie sur Terre, sa diversité et son évolution. Chaque os et chaque pièce raconte l’histoire d’un monde disparu depuis longtemps mais toujours profondément lié au nôtre.

Notre compréhension des dinosaures évolue constamment et de telles découvertes mettent en évidence des comportements et des relations bien plus complexes que nous ne l’aurions jamais imaginé.

Qui sait, ces images classiques de dinosaures avec lesquels nous avons grandi pourraient un jour montrer des troupeaux entiers errant à travers le paysage.

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