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Pourquoi beaucoup d'insectes communs ont-ils évolué avec une taille si fine ?

Pourquoi beaucoup d'insectes communs ont-ils évolué avec une taille si fine ?



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Quelque chose qui n'a pas tout à fait de sens pour moi, c'est pourquoi beaucoup d'insectes comme les fourmis, les abeilles et les guêpes ont un si petit pétiole lorsqu'il relie de nombreux organes principaux au reste de leur corps à partir d'un abdomen soudainement beaucoup plus large.

Normalement, d'un point de vue technique, vous n'augmentez pas la largeur d'un porte-à-faux à partir d'un joint car le couple appliqué à un joint augmente déjà avec la longueur d'un segment en surplomb, donc augmenter la largeur ne ferait que multiplier le couple de ce joint ou segment opposé doit s'équilibrer.

Cela pourrait avoir quelque chose à voir avec le fait que les fourmis sont si petites que le couple important n'est pas un problème proportionnellement à la taille de leur corps, mais si ce n'était pas le cas, alors pourquoi leurs jambes deviennent-elles aussi plus minces alors qu'elles mesurent plus la longueur de leur corps ?


Cette taille fine est appelée pétiole (alias taille de guêpe).

Combien de fois le pétiole a-t-il évolué ?

Pourquoi beaucoup d'insectes communs ont-ils évolué avec une taille si fine ?

La lecture de cette question donne l'impression que vous supposez que plusieurs lignées ont développé ce pétiole indépendamment. Ce serait mal. Le pétiole n'a évolué qu'une seule fois et toutes les espèces qui ont un pétiole aujourd'hui (fourmis, abeilles, guêpes,…) sont les descendantes de cette lignée qui a fait évoluer ce pétiole.

Le taxon de toutes ces espèces ayant un pétiole est appelé Apocrita, qui est un sous-ordre des hyménoptères. Vous pouvez en apprendre beaucoup plus sur la phylogénie de ces taxons dans Rasnttsyn et Haichun (2010).

Pourquoi a-t-il évolué ?

La première lignée qui a développé ce trait était des parasites (ou même des parasitoïdes à l'époque, je ne suis pas sûr). Cette lignée pondait ses œufs dans un tronc d'arbre (ou peut-être déjà dans d'autres larves d'insectes s'ils étaient déjà des parasitoïdes). La constriction qu'est le pétiole a permis à ces individus d'avoir une plus grande maniabilité pour déposer leurs œufs avec précision (Peters et al., 2017 ; Wilhelmsen et al., 2010).

L'évolution de ce pétiole a grandement affecté l'évolution future et la diversification d'Apocrita en tant que choses comme les piqûres et peut-être même l'eusocialité. De Peters et al., (2017)

L'évolution de la taille de la guêpe, un rétrécissement entre le premier et le deuxième segment abdominal améliorant considérablement la maniabilité de la partie arrière de l'abdomen, y compris l'ovipositeur, a été une innovation majeure dans l'évolution des Hyménoptères qui a sans aucun doute contribué à la diversification rapide d'Apocrita.


Les insectes Apocrita (c'est-à-dire le clade contenant les abeilles, les guêpes et les fourmis) sont censés avoir développé une taille fine car cela leur donne plus de flexibilité pour manœuvrer leur abdomen. La plupart des Apocrita sont des parasitoïdes et ils ont besoin de cette flexibilité pour parasiter leurs hôtes. Les autres ont évolué d'un aiguillon : le pétiole peut leur servir de levier pour mieux se défendre contre leurs ennemis naturels.

Ainsi, s'il est vrai que cette taille fine apporte des contraintes physiologiques (par exemple pour le transit alimentaire ou le couple nécessaire pour déplacer l'abdomen), ces inconvénients sont très probablement dépassés par l'avantage adaptatif apporté par la maniabilité accrue du métasome (qui porte le l'ovipositeur/le dard).

Vous pouvez trouver plus d'informations sur l'évolution du pétiole ici et ici.


Des ancres mécaniques spécialisées relient les exosquelettes des arthropodes aux muscles et aux cellules tendineuses. Il existe un réseau complexe de constituants matriciels interconnectés, de jonctions et d'éléments cytosquelettiques associés. Les fibres à base d'actine F utilisées comme tendons fusionnent avec des structures à base de myosine qui sont utilisées pour la contraction musculaire.

Les tendons peuvent traverser des zones relativement minces de l'insecte avec un effet de levier massif. Nous pensons aux robots et aux humains comme utilisant des os et des articulations métalliques avec des pivots et des moteurs, lorsque les muscles des arthropodes déplacent l'exosquelette plutôt que les os intérieurs.

La constriction de l'exosquelette au niveau de l'articulation abdomen-thorax des arachnides et des fourmis démontre la force relative des exosquelettes d'insectes, le matériau de l'exosquelette est si léger et puissant par rapport à la taille pour permettre la petite forme tout en conservant une résistance suffisante.

Les articulations abdomen-thorax, qui peuvent être de plusieurs segments, sont un peu plus fortes que les jambes. Ils sont moins susceptibles d'y être endommagés que sur leurs jambes. L'abdomen et le thorax sont des conteneurs pour tous les organes internes, ce qui est différent d'un membre mécanique, ils sont donc plus gros.

La taille fine permet de nombreux comportements des arthropodes comme le tissage, la piqûre, le creusement, le lissage, les symbioses, c'est un domaine complexe.

Si les humains peuvent changer les muscles rotatifs basés sur les aimants et utiliser la mécanique basée sur les tendons, ils peuvent probablement développer des machines très cool pour l'avenir. voici la comparaison conçue par l'homme pour la locomtion des arthropodes : https://www.youtube.com/watch?v=Vi1hwdWUHvU https://www.youtube.com/watch?v=eYFYSYmv4v4

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2555930/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3335404/


Vous avez donc entendu dire que les poissons ne sont pas un groupe monophylétique ? Vous avez entendu parler de la carcinisation, le processus par lequel les arthropodes océaniques évoluent de manière convergente en crabes ? Vous dites que vous l'obtenez maintenant? S'asseoir. S'asseoir. Tais-toi. Ecoutez. Vous ne savez encore rien.

Les « arbres » ne constituent pas une catégorie phylogénétique cohérente. Sur l'arbre évolutif des plantes, les arbres sont régulièrement entrecoupés de choses qui sont absolument, 100% pas des arbres. Cela signifie que, par exemple, soit :

  • L'ancêtre commun de l'érable et du mûrier n'était pas un arbre.
  • L'ancêtre commun d'une ortie et d'un fraisier était un arbre.
  • Et cela est vrai pour la plupart des arbres ou non-arbres auxquels vous pouvez penser.

Je pensais avoir une bonne idée de cela, mais la situation est bien pire que ce que j'aurais pu imaginer.

CLIQUEZ POUR AGRANDIR. Arbre phylogénétique partiel de diverses plantes. TLDR : Le bronzage, c'est définitivement 100 % d'arbres. Le jaune ressemble à un arbre. Le vert n'est pas à 100% un arbre. Provenant principalement de Wikipédia.

J'ai appris après avoir fait ce tableau que les fougères arborescentes existent (h/t seebs), ce qui, je pense, ne fait qu'accentuer davantage mon propos. Aussi, h/t kithpendragon sur LW pour des suggestions sur l'augmentation de l'accessibilité du graphique.


À propos des fougères

Les fougères sont l'un des plus anciens groupes de plantes sur Terre, avec des archives fossiles remontant au Dévonien moyen (il y a 383-393 millions d'années) (Taylor, Taylor et Krings, 2009). Les estimations récentes du temps de divergence suggèrent qu'elles pourraient être encore plus anciennes, ayant peut-être évolué pour la première fois depuis 430 millions d'années (Testo et Sundue, 2016). Cependant, malgré l'âge vénérable du groupe dans son ensemble, la plupart des premières fougères ont depuis disparu. Des groupes comme les Rhacophytales, qui étaient peut-être parmi les premiers géniteurs de fougères, les anciennes fougères arborescentes Pseudosporochnales et Tempskya, et les petits Stauroptéridés ressemblant à des buissons ont tous disparu depuis longtemps. La diversité des fougères que nous voyons aujourd'hui a évolué relativement récemment dans le temps géologique, beaucoup d'entre elles au cours des 70 derniers millions d'années seulement.

Aujourd'hui, les fougères sont le deuxième groupe de plantes vasculaires le plus diversifié sur Terre, dépassées en nombre seulement par les plantes à fleurs. Avec environ 10 500 espèces vivantes (PPG 1), les fougères sont 4 à 1 fois plus nombreuses que les plantes vasculaires non florifères restantes (lycophytes et gymnospermes). Comment les fougères sont-elles devenues si diverses et quels sont les secrets de leur succès ? Quels traits ont-ils en commun et en quoi sont-ils différents des autres groupes de plantes ? Ce qui suit est une brève introduction sur la biologie des fougères, en commençant par le début, avec la façon dont les fougères sont originaires et ont évolué pour devenir les plantes que nous voyons dans le présent, en notant particulièrement certains des groupes qui se sont éteints en cours de route. Il existe des sections distinctes qui couvrent des sujets allant de la morphologie des fougères, des relations phylogénétiques et du cycle de vie des fougères, ainsi que le rôle important que jouent les gamétophytes dans la biologie des fougères.

DES CARACTÉRISTIQUES DÉRIVÉES PARTAGÉES

Figure 1. Structure de la stèle de plantes à graines et de fougères, avec des parents éteints, adaptée de Kenrick et Crane, 1997. La position du protoxylème est indiquée par des cercles et des lignes à l'intérieur de la stèle. Les cercles vides indiquent les lacunes du protoxylème.

Figure 2. Caractéristiques anatomiques sélectionnées des fougères. L'espèce représentée est Polypodium remotum Desv., illustré dans Garden Ferns (1862) par William Hooker.

Figure 3. Sporanges regroupés en sore. Avec l'aimable autorisation de Rogelio Moreno.

En partie à cause de leur âge considérable, les fougères contiennent une grande diversité, avec certains groupes qui ne ressemblent en rien aux représentants les plus communs que nous associons habituellement aux fougères. Il n'y a donc qu'un seul trait anatomique qui les unit, trait discret qui oblige à observer le développement du tissu vasculaire dans la tige. Selon Kenrick et Crane (1997), le protoxylème du mésarque (dérivé au milieu) (protoxylème = les cellules conductrices d'eau qui sont les premières à se développer dans une tige en développement, résultat de la croissance primaire) chez les fougères est confiné aux lobes de le brin de xylème (Fig. 1). Ceci est opposé à la condition des plantes à graines dans lesquelles le protoxylème se développe également à travers les points médians et le centre du brin de xylème dans un faisceau vasculaire donné. Heureusement, d'autres groupes subdivisés au sein des fougères ont des traits communs qui sont plus faciles à observer.

La plupart des fougères ont rhizomes, tiges souterraines à partir desquelles les feuilles sont produites (Figure 2). De nombreuses fougères ont de longs rhizomes rampants qui forment des réseaux complexes sous terre, et bien que les feuilles puissent sénescencer et tomber en raison de l'âge ou du froid, ces rhizomes peuvent persister indéfiniment, envoyant de nouvelles feuilles année après année. Une feuille entière est appelée une fronde, tandis que d'autres subdivisions sont appelées pennes (première division), qui poussent le long de la tige principale (appelée rachis dans les fougères), et pinnules (divisions ultérieures). La partie du rachis sans pennes est appelée la pied (pétiole), qui s'attache directement au rhizome. La plupart des frondes de fougère ont également une vernation circinée, dans laquelle la nouvelle croissance est étroitement enroulée dans une spirale fractale, qui se déploie progressivement au fur et à mesure que la feuille se développe, protégeant le méristème. Ce curling forme la crosse de fougère familière à l'extrémité des nouvelles frondes. Les fougères se reproduisent par des spores, qui sont généralement produites au bas (côté abaxial) des feuilles par des structures spécialisées appelées sporanges. Les sporanges peuvent se développer en grappes appelées sores, qui peuvent être circulaires (Figure 3), en rangées distinctes, ou peuvent même couvrir toute la face inférieure d'une feuille (sore acrostichoïde) et sont parfois protégés par une structure en porte-à-faux appelée indusie. D'autres espèces ont une dimorphie fronde stérile/fertile, dans laquelle les spores sont produites sur certaines feuilles seulement et pas sur d'autres.

DES RELATIONS

Figure 4. Sporange individuel avec marquage sélectif. Avec l'aimable autorisation de Rogelio Moreno.

Figure 5. Phylogénie actuellement acceptée des fougères, selon le Pteridophyte Phyogeny Group (PPG 1).

D'une manière générale, les fougères peuvent être divisées en deux groupes, les eusporangiates et les leptosporangiates, la plupart de la diversité se produisant dans ces derniers. Ces termes font référence à la façon dont les sporanges se développent et mûrissent. Chez les eusporangiés, un sporange donné se développe à partir de plusieurs cellules initiales à la surface des tiges ou des feuilles et se compose de plusieurs couches cellulaires aux premiers stades de développement. Chaque sporange peut produire plusieurs centaines de spores. En revanche, les leptosporanges proviennent d'une seule cellule initiale, qui produit une capsule pédonculée qui n'a qu'une couche cellulaire d'épaisseur. Ces sporanges ont également une rangée de cellules creuses disposées le long des deux tiers de la surface supérieure qui se remplissent d'eau (figure 4). Les fines cellules membraneuses sont hautement perméables, permettant facilement à l'eau de s'évaporer. Cela provoque une tension dans la colonne d'eau à l'intérieur, forçant l'eau restante à se contracter, ce qui amène l'anneau à ouvrir lentement le sporange à paroi mince, exposant les spores à l'intérieur. Mais à un moment donné, la tension dans la colonne devient plus forte que les propriétés d'adhérence de l'eau, et la colonne se brise, ce qui jette les spores à grande vitesse dans le milieu environnant.

Les eusporangiées sont composées de prêles (Equisetales), de fougères fouet (Psilotales), de lunes (Ophioglossales) et de fougères marattioïdes, qui comptent au total environ 255 espèces (PPG 1) (Figure 5). Les relations exactes des trois premiers groupes étaient pendant longtemps inconnues, il n'était pas clair s'ils représentaient de vraies fougères ou étaient en fait les derniers vestiges d'anciens groupes de plantes entièrement séparés des fougères. Pour cette raison, ces groupes étaient souvent appelés les alliés des fougères. Des travaux moléculaires récents, cependant, ont démontré que les fougères fouet (Psilotales) et les lunes (Ophioglossales) sont sans équivoque des fougères et que les prêles sont sœurs de toutes les autres espèces du clade des fougères (Knie et al., 2014 Rothfels et al. 2015). . De nombreux chercheurs utilisent désormais le terme « monilophyte » pour englober tous ces groupes, y compris tous les clades eusporangiées et leptosporangiées.

Les leptosporangiates contiennent l'essentiel de la diversité des fougères, comprenant quelque 10 323 espèces, regroupées en 44 familles (PPG 1). La plupart des fougères leptosporangiées, ainsi que tous les eusporangiates, sont homospores, ce qui signifie que chaque espèce produit des spores d'une seule taille. Les fougères aquatiques de l'ordre des Salviniales sont la seule exception à cette règle, ayant des spores hétérosporées. Dans cette condition, une seule plante produit à la fois de petites microspores, qui développent des gamétophytes mâles, et quelques mégaspores beaucoup plus grosses, qui se développent en gamétophytes femelles endosporiques. Alors que les gamétophytes de la plupart des espèces ouvrent l'enveloppe des spores lors de la germination, devenant indépendants et photosynthétiques, les gamétophytes femelles des espèces hétérosporeuses sont retenues dans la mégaspore et dépendent des lipides et des glucides stockés pour leur nutrition. Il est probable que la rétention du gamétophyte femelle dans une lignée hétérosporée de plantes ait conduit à l'évolution des premières graines.

HISTOIRE ÉVOLUTIONNAIRE

Tableau 1. Liste des fougères et parents éteints avec leurs dates d'enregistrement fossile associées. Les groupes qui existent encore sont marqués comme « présents » (tiré de Taylor, Taylor et Kring, 2009).

Le Dévonien fut une période de changements majeurs pour la planète. Les ancêtres des algues vertes avaient migré de leurs environnements marins et d'eau douce vers la terre plus tôt à l'ère paléozoïque et ont commencé à développer des tiges et des racines pour permettre leur survie dans les conditions difficiles auxquelles ils étaient confrontés dans les environnements terrestres préhistoriques de la Terre. Ces premières plantes, cependant, n'ont pas eu de vraies feuilles pendant des millions d'années, possédant à la place des chloroplastes dans leurs tiges pour permettre la photosynthèse. Au Dévonien moyen et supérieur, cependant, lorsque les plantes ont commencé à se répandre dans les écosystèmes du monde, elles ont emprisonné une quantité importante de CO2 par l'enfouissement et l'altération de la roche nue, provoquant le refroidissement de la planète (Mora, Driese et Calarusso, 1996 ). Cela signifiait que les plantes pouvaient développer des structures plus grandes pour intercepter plus de lumière sans surchauffer, et c'est pendant ce temps que les premières feuilles commencent à apparaître (Beerling, Osborne et Chaloner, 2001). Alors que les feuilles ont probablement évolué plusieurs fois dans les plantes terrestres, les premiers ancêtres des fougères ont été parmi les premiers à les posséder.

Certaines espèces de fougères existantes ont des feuilles extrêmement petites et spécialisées (prêles) ou même pas de feuilles du tout (fougères à fouet), mais il existe des preuves suggérant que cela n'a pas toujours été le cas pour ces groupes. Certains des ancêtres des prêles modernes, le Calamites, a atteint la taille d'arbres et avait des feuilles avec des faisceaux vasculaires proéminents (Taylor, Taylor et Krings, 2009).

Alors que les fougères ont d'abord évolué au Dévonien, elles sont devenues l'un des groupes de plantes les plus dominants de la planète au Carbonifère (299-369 millions d'années). Poussant aux côtés des lycophytes géants des arbres (par exemple., Lépidodendron) dans de vastes marécages, les fougères ont prospéré et se sont diversifiées pendant plusieurs millions d'années. Les fougères leptosporangiées ont évolué pendant cette période et ont subi la première des trois radiations majeures, donnant naissance à plusieurs familles (Rothwell et Stokey, 2008).

Lorsque ces plantes sont mortes, elles ont coulé dans les marais anoxiques, où le manque d'oxygène empêchait les bactéries de dégrader les tissus morts. La croissance effrénée de ces marécages et leur enfouissement ultérieur ont créé la plupart des gisements de charbon et de gaz naturel dont nous disposons aujourd'hui. Chaque fois que vous conduisez votre voiture, vous utilisez des fougères fossilisées pour atteindre votre destination.

À la fin du Carbonifère, la plupart des premières familles de leptosporanges à avoir évolué se sont progressivement éteintes. Au moins une lignée a survécu, cependant, pour donner naissance au deuxième rayonnement majeur des fougères leptosporangiées, qui a commencé à la fin du Permien (

250 millions d'années) (Rothwell et Stokey, 2008). Certains des fossiles les plus anciens de cette diversification sont des Osumundales, qui comprennent des espèces telles que la fougère cannelle (Osmundastrum cinnamomeum) et la fougère royale (Osmunda regalis) (voir tableau 1 pour la liste des familles et leurs âges). La plupart des groupes qui ont évolué pendant cette période ont survécu jusqu'à nos jours, et bien qu'ils contiennent une quantité modeste de diversité, le troisième et dernier rayonnement a de loin donné naissance à la plus grande masse d'espèces de fougères.

Environ 135 millions d'années, au cours du Crétacé, un petit groupe de plantes a évolué qui allait rapidement et radicalement changer les écosystèmes de la planète. Originaires des tropiques, les plantes à fleurs (angiospermes) se sont rapidement diversifiées et se sont propagées dans toutes les grandes parties du globe, entraînant l'extinction de plusieurs groupes de plantes et réduisant considérablement la diversité des autres. Les fougères leptosporangiées semblent être le seul groupe de plantes vasculaires à prospérer aux côtés des angiospermes, plutôt que d'être marginalisées (Schuettpelz et Pryer, 2009). L'avènement d'immenses forêts tropicales dominées par les angiospermes dans les tropiques a ouvert de nouveaux environnements que les fougères ont pu exploiter et se diversifier avec succès, ce qui a conduit au troisième rayonnement des fougères leptosporangiées. Par conséquent, la plupart des espèces de fougères poussent aujourd'hui sous les tropiques. Le Costa Rica, par exemple, est plus petit que l'État de Virginie-Occidentale et compte pourtant près de 3 fois plus d'espèces de fougères que l'ensemble des États-Unis continentaux et du Canada réunis.

CYCLE DE LA VIE

Figure 6. Cycle de vie des fougères, illustrant les différents modes de reproduction qui peuvent avoir lieu, à l'exclusion de la reproduction asexuée, telle que l'apomixie (d'après Sessa, Testo et Watkins, 2016).

Figure 7. Différentes morphologies de gamétophytes de fougère (d'après Pinson et al., 2017 et Paul K).

Dans toute la phylogénie des plantes terrestres, il existe un schéma d'augmentation de la complexité des sporophytes ainsi qu'une diminution associée de l'indépendance de la partie gamétophyte du cycle de vie. Les bryophytes, qui ont été les premières plantes à coloniser la terre, se développent comme des gamétophytes indépendants qui produisent des sporophytes nutritionnellement dépendants. Inversement, à l'opposé de la phylogénie des plantes terrestres, les plantes à graines ont des sporophytes dominants avec des gamétophytes dépendants qui ont été réduits à quelques cellules. Les fougères et les lycophytes, qui couvrent l'écart évolutif entre ces lignées, sont les seuls groupes de plantes dans lesquels le sporophyte et le gamétophyte sont complètement indépendants l'un de l'autre.

Chez les fougères, un sporophyte mature développera des spores haploïdes via le processus de méiose. Une fois que ces spores arrivent à maturité, elles sont dispersées dans le milieu environnant et finiront par germer en gamétophytes. Dans les fougères eusporangiées, les gamétophytes sont souterrains (à l'exception des fougères marattioïdes) et non photosynthétiques, obtenant des glucides à partir d'une relation symbiotique avec un champignon. Dans les fougères leptosporangiées homosporées, les gamétophytes poussent au-dessus du sol et sont photosynthétiques. Les gamétophytes peuvent soit continuer à produire des organes sexuels mâles (anthéridies) et femelles (archégones), soit les produire séparément. Les spermatozoïdes de toutes les fougères sont mobiles et possèdent plusieurs flagelles qui leur permettent de parcourir de courtes distances. De nombreuses fougères leptosporangiées ont de petits gamétophytes en forme de cœur (cordés) qui doivent donc se développer suffisamment près les uns des autres pour permettre aux spermatozoïdes de nager entre eux afin que le croisement se produise (bien que certaines fougères soient capables de s'autoféconder). Une fois que le spermatozoïde s'est uni à l'ovule, un nouveau sporophyte diploïde se développe directement à partir du tissu gamétophytique, après quoi le gamétophyte sénescent et/ou est englobé dans la nouvelle croissance (Figure 6).

Les gamétophytes en forme de cœur de la plupart des fougères leptosporangiées se trouvent souvent dans des zones récemment perturbées, car les spores enfouies dans le sol sont alors exposées et capables de germer avec peu de compétition environnante. Les gamétophytes se développent alors rapidement afin d'établir de nouveaux sporophtyes avant la prochaine perturbation (Watkins, Mack et Mulkey, 2007). Un grand pourcentage de fougères (

10 %), cependant, sont épiphytes, car ils se sont diversifiés dans la canopée des forêts dominées par les angiospermes du Crétacé (Schuettpelz et Pryer, 2009). La vie dans les canopées tropicales impose des contraintes totalement différentes sur la croissance des sporophytes et des gamétophytes, nécessitant que chaque étape du cycle de vie s'adapte pour survivre. Les canopées tropicales supportent une végétation dense, ce qui rend difficile l'établissement de nouvelles plantes et la concurrence pour les ressources disponibles limitées. Des tapis denses de bryophytes entravent également la croissance des tapis de gamétophytes nécessaires à l'allogamie. Les gamétophytes de nombreuses fougères épiphytes ont par conséquent une morphologie beaucoup plus ramifiée et disséquée que leurs homologues terrestres (en forme de ruban, filamenteux ou en forme de lanière), qui est capable d'une croissance méristématique continue (Figure 7) (Dassler et Farrar, 2001 ). Cela leur permet non seulement de rivaliser dans un réseau dense de croissance des bryophytes, mais si deux spores atterrissent à une distance significative l'une de l'autre sur le même arbre, plutôt que de devoir subir une autofécondation, ces gamétophytes peuvent se développer jusqu'à ce qu'ils soient suffisamment proches pour sperme de nager entre eux.

La capacité de croissance continue, et souvent asexuée, de ces gamétophytes signifie qu'ils peuvent vivre indéfiniment. En raison de leur petite taille, ils peuvent également exploiter de petits microhabitats protégés dans des zones où les conditions sont par ailleurs défavorables à leur croissance. Parce que les sporophytes sont beaucoup plus gros, cela signifie que les gamétophytes peuvent souvent se développer dans des endroits où le sporophyte ne le peut pas, ce qui a conduit à une séparation spatiale des deux générations (Pinson et al., 2017). Il a également été démontré que les gamétophytes de certaines espèces tolèrent un plus large éventail de conditions environnementales que leurs homologues sporophytes (Watkins et Cardelús, 2009 Sato et Sakei, 1981). Une trentaine d'espèces connues de fougères ont des distributions dans lesquelles le gamétophyte occupe une aire géographique plus large que son sporophyte, et au moins trois espèces de fougères n'ont aucun sporophyte connu sur Terre.

Ouvrages cités

Beerling, D.J., Osborne, C.P., & Chaloner, W.G. (2001). Évolution de la forme foliaire des plantes terrestres liée au déclin du CO2 atmosphérique au Paléozoïque supérieur. La nature. 410: 352-354.

Dassler, C.L., & Farrar, D.R. (2001). Importance de la forme gamétophyte dans la colonisation à longue distance par les fougères épiphytes tropicales. Bretagne. 53: 352-369.

Kenrick, P., & Crane, P. R. (1997). L'origine et la diversification précoce des plantes terrestres une étude cladistique. Washington, DC : Smithsonian Institution Press.

Knie, N., Fischer, S., Grewe, F., Polsakiewicz, M., & Knoop, V. (2015). Les prêles sont le groupe frère de tous les autres monilophytes et les marattiales sont sœurs des fougères leptosporangiées. Phylogénétique moléculaire et évolution. 90: 140-149.

Mora, C.I., Driese, S.G., & Colarusso, L.A. (1996). Niveaux de CO2 atmosphérique du Paléozoïque moyen à tardif provenant du carbonate du sol et de la matière organique. Science. 271: 1105.

Pinson, J. B., Chambers, S. M., Nitta, J. H., Kuo, L. Y., & Sessa, E. B. (2017). La séparation des générations : biologie et biogéographie des gamétophytes de fougère sans sporophyte à longue durée de vie. Revue internationale des sciences végétales. 178: 1-18.

PPG 1 : Le groupe de phylogénie des ptéridophytes*. (2016) Une classification dérivée de la communauté pour les lycophytes et les fougères existants. Journal de systématique et évolution. 54: 563-603. *Ce projet a été organisé par E Schuettpelz, H Schneider, AR Smith, P Hovenkamp, ​​J Prado, G Rouhan, A Salino, M Sundue, TE Almeida, B Parris, EB Sessa, AR Field, AL de Gasper, CJ Rothfels, MD Windham, M Lehnert, B Dauphin, A Ebihara, S Lehtonen, PB Schwartsburd, J Metzgar, LB Zhang, LY Kuo, PJ Brownsey, M Kato et MD Arana, avec 68 contributeurs supplémentaires.

Rothfels, C.J., Li, F.W., Sigel, E.M., Huiet, L., Larsson, A., Burge, D.O., . & Shaw, S.W. (2015). L'histoire évolutive des fougères déduite de 25 gènes nucléaires à faible nombre de copies. Journal américain de botanique. 102: 1089-1107.

Rothwell, G., & Stokey, R. (2008). Phylogénie et évolution des fougères : une perspective paléontologique. Dans T. Ranker & C. Haufler (Eds.), Biologie et évolution des fougères (pp. 332-366). Cambridge : Cambridge University Press.

Sato, T., & Sakai, A. (1981). Tolérance au froid des gamétophytes et des sporophytes de certaines fougères tempérées fraîches originaires d'Hokkaido. Revue canadienne de botanique. 59: 604-608.

Schuettpelz, E., & Pryer, K.M. (2009). Preuve d'un rayonnement cénozoïque des fougères dans une canopée dominée par les angiospermes. Actes de l'Académie nationale des sciences, 106: 11200-11205.

Sessa, E. B., Testo, W. L., & Watkins, J. E. (2016). Sur la capacité généralisée et la signification fonctionnelle de la consanguinité extrême chez les fougères. Nouveau phytologue. 211: 1108-1119.

Taylor, E.L., Taylor, T.N., & Krings, M. (2009). Paléobotanique : la biologie et l'évolution des plantes fossiles. Londres : Académique.

Testo, W., & Sundue, M. (2016). Un ensemble de données de 4000 espèces fournit un nouvel aperçu de l'évolution des fougères. Phylogénétique moléculaire et évolution. 105: 200-211.

Watkins Jr, J. E., & Cardelús, C. (2009). Différenciation de l'habitat des fougères dans une forêt tropicale humide de plaine. Journal de la fougère américaine. 99: 162-175.

Watkins, J.E., Mack, M.K., & Mulkey, S.S. (2007). Ecologie des gamétophytes et démographie des fougères tropicales épiphytes et terrestres. Journal américain de botanique. 94:701-708.


La régulation des gènes donne aux papillons leur superbe apparence

Katarina Zimmer
14 novembre 2019

DESSUS: Démophoon Heliconius erato
RICCARDO PAPA, UNIVERSITÉ DE PORTO RICO

Dès 1879, le naturaliste Fritz Müller notait que de nombreux Héliconius les papillons qu'il a trouvés en Amazonie partageaient exactement les mêmes motifs de couleurs d'ailes noires, rouges et blanches, bien qu'il s'agisse d'espèces différentes. Il a estimé que les papillons avaient fini par ressembler à la coloration frappante de l'autre - indiquant aux oiseaux qu'ils étaient toxiques et ne doivent pas être mangés - aidant la survie de l'espèce car plus il y a d'individus avec ces colorations, plus les prédateurs apprennent vite à les éviter, une idée qui est devenu inscrit dans les manuels scolaires sous le nom de « mimétisme müllerien ».

Comment les papillons ont évolué pour se ressembler a longtemps été un mystère. Une question urgente pour les biologistes de l'évolution est de savoir si des paires d'espèces de papillons semblables ont emprunté les mêmes chemins pour arriver au même motif de couleur, en utilisant la même machinerie génétique et développementale à chaque fois, ou ont-elles effectivement réinventé la roue, en inventant de nouveaux mécanismes à partir de zéro. ?

Une nouvelle étude publiée aujourd'hui (14 novembre) dans Biologie actuelle tente de répondre à cette question. La recherche démontre que bien que sosie Héliconius espèces utilisent le même gène pour guider la coloration des ailes, il est probablement sous un contrôle épigénétique différent, ce qui suggère finalement qu'il y a plus d'une façon d'arriver à la même coloration. Les résultats complètent ceux d'une autre étude en PNAS cette semaine, qui plonge en profondeur dans les réseaux réglementaires qui sous-tendent la structuration des couleurs dans le Héliconius genre, illustrant comment les insectes utilisent relativement peu de gènes pour générer une diversité aussi frappante.

«C'est des trucs sympas. . . . Vous pouvez faire la même chose de différentes manières », remarque James Mallet, biologiste évolutionniste à l'Université Harvard. « Il existe peut-être une grande variété de façons différentes de tourner les boutons pour obtenir le même motif commun. »

La collaboration internationale des chercheurs menant le Biologie actuelle étude a décidé de concentrer ses recherches sur WntA, l'un des quatre gènes principaux connus pour jouer un rôle important dans les modèles de couleur des ailes à travers les 40 espèces Héliconius genre. Au début du développement de l'aile, les chenilles produisent WntA, une protéine qui se propage à travers l'aile, produisant un gradient de concentration qui demande à d'autres protéines et gènes de créer des motifs de couleurs particulières sur l'aile. WntA est connu pour être important pour générer les rayures caractéristiques dans de nombreux Héliconius espèce.

Voir « Supergène découvert dans des papillons semblables »

En utilisant CRISPR-Cas9, l'équipe a éliminé le WntA gène dans trois paires d'espèces éloignées, mais apparemment identiques, pour étudier l'effet sur la coloration. Le raisonnement des chercheurs était que si WntA a joué exactement le même rôle dans la structuration des ailes chez les papillons sosies, alors les insectes knock-out devraient également finir par se ressembler, explique Riccardo Papa, biologiste de l'évolution à l'Université de Porto Rico et coauteur de l'étude.

Cela ne s'est pas avéré être le cas. Par exemple, les espèces d'Amérique centrale éloignées H. hewittoni et H. pachinus, sont tous deux noirs et portent deux fines rayures blanches caractéristiques sur les ailes antérieures et une sur les ailes postérieures. Une fois que WntA a été assommé, H. hewittonila double bande de s'était fusionnée en une grande tache blanche sur le bas de l'aile antérieure, tandis que le H. pachinus mutant portait deux grandes taches à la base et au bout de l'aile.

L'équipe a observé des différences similaires dans les limites de la coloration des ailes entre des paires autrefois semblables H. erato et H. melpomène, et entre H. sapho sapho et H. cydno chioneus: les taches de noir passeraient au rouge ou au jaune. Malgré l'absence de différence dans la séquence de WntA lui-même à travers le Héliconius genre, l'assommer a eu des effets variables sur les espèces semblables. WntA doit donc agir différemment chez les espèces semblables pour arriver à la même apparence.

Pour Papa, une explication probable de ces différences est que WntA peuvent être soumis à des régulations génétiques différentes. Conformément à cette idée, l'équipe a également observé des différences entre les individus de type sauvage d'espèces semblables dans WntA Modèles d'expression d'ARN à travers l'aile. En d'autres termes, les papillons ne réinventent pas entièrement la roue pour arriver au même motif de couleur - ils utilisent tous le même gène mais ils l'utilisent différemment. « Alors que les génomes divergent [dans l'évolution des espèces], des changements peuvent se produire dans la façon dont ces gènes sont utilisés », explique Papa. « Des morphologies à peu près identiques peuvent être obtenues en utilisant les gènes de différentes manières. »

Krzysztof Kozak, un biologiste évolutionniste au Smithsonian Tropical Research Institute dont le collègue a participé à la recherche mais lui-même n'a pas été impliqué, est d'accord avec l'interprétation de Papa. Il ajoute qu'il est quelque peu surprenant que les papillons sosies aient développé différents mécanismes pour produire des motifs de couleur d'aile dans un laps de temps relativement court. Certaines espèces n'ont divergé qu'il y a 12 millions d'années.

Cependant, il aimerait voir plus de travail sur les mécanismes impliqués. L'étude « ne nous dit pas grand-chose sur les autres gènes présents et comment ils entrent en jeu, comment forment-ils réellement ces différents réseaux [régulateurs] ? » il demande.

This question was the focus of the PNAS study published earlier this week, in which an overlapping group of scientists took a close look at the gene optix, which is responsible for producing red color patterns in Héliconius butterflies. Through several specialized assays, the researchers identified five regulatory elements that enhance the expression of optix, and knocking them out sequentially revealed a complex genetic architecture, with enhancers interacting with one another and controlling multiple aspects of red color patterns. “The complexity is not really in the number of genes, which are very few, but actually in the evolution of those regulatory elements that determine [the diversity across] the beautiful radiation of butterflies,” notes Papa, a coauthor on this study as well.

Other phenotypes in nature often appear to be determined by very large numbers of genes scattered around the genome, “yet in these Héliconius butterflies, we have a system where only a few genes seem to be very key in switching color patterns,” thanks to complex regulatory architecture, Mallet notes.

One possible reason why Héliconius species use a relatively small number of genes to control color patterns is that they interbreed a lot with one another. Dans Science this month, Mallet, along with Papa and other colleagues, illustrated through an assembly of 20 Héliconius genomes frequent interbreeding within the major clades of the genus. Recurring bursts of recombination with other species would easily break up large numbers of genes that are sprawled across the genome, whereas that would be less likely to happen if genes controlling color variation are restricted to a few loci, Mallet explains. “If introgression is a major feature of their evolution, then that will mess up color patterns a lot unless you’ve got relatively few loci,” he says.

“All these papers together form a very great example of how complex [a] picture we can now develop of basically any form of life you want—as long as you can cultivate it and get its DNA, you can develop incredibly sophisticated studies,” notes Kozak. In the future, he says, he hopes this ability will help researchers answer questions about the predictability of evolution more broadly. “I think in the next five, ten years, we’ll just see a proliferation of studies like this in all forms of life. And only then can we start generalizing about predictability of evolution, the importance of gene regulatory networks, how they are structured, and so on.”

C. Concha et al., “Interplay between developmental flexibility and determinism in the evolution of mimetic Héliconius wing patterns,” Biologie actuelle, doi:10.1016/j.cub.2019.10.010, 2019.

J.J. Lewis et al., “Parallel evolution of ancient, pleiotropic enhancers underlies butterfly wing pattern mimicry,” PNAS, doi:10.1073/pnas.1907068116, 2019.

N.B. Edelman et al., “Genomic architecture and introgression shape a butterfly radiation,” Science, doi:10.1126/science.aaw2090, 2019.

Katarina Zimmer is a New York–based freelance journalist. Find her on Twitter @katarinazimmer.


Eggs, Babies or Both

Live birth or egg laying might seem like a definitive either-or choice for a species, but surprisingly, that’s not always the case. Whittington and her team study the Australian three-toed skink (Saiphos equalis), a lizard with the remarkable distinction of being able to both lay eggs and give birth to live young. A couple of other lizard species have been known to do both, usually in different settings, but in Whittington’s laboratory, the researchers observed a three-toed skink produce a litter that consisted of three eggs and one live baby. “We were absolutely flabbergasted,” Whittington said.

Recently in Écologie moléculaire, Whittington and her team describe the differences in gene expression — which genes are switched on or off — between a lizard mother that lays eggs and one that gives birth to live young. Within a single species, there are thousands of such differences between a female with an egg and one without. That’s because certain genes get switched on when it’s time for the uterus to house an egg. The same goes for a uterus that’s sheltering an embryo. Crucially, the specific genes that get switched on in these cases are very different.

But in three-toed skinks, a lot of the genes that switch on when a mother makes an egg also get switched on in mothers with embryos. The finding implies that this lizard is in a transitional state between egg laying and live bearing.

Which way the lizard is evolving is impossible to say and may still be undetermined. “Evolution is a random process rather than being directed,” Whittington said. “With environmental changes, it could change the direction of selection and push it back the other way.”

The idea that the skink could be moving away from live bearing and back to egg laying is a relatively new development in the field. “Twenty years ago we thought it was difficult or impossible for egg laying to re-evolve,” Whittington said. But a growing body of research since then has shown that it may be quite common. Recent analyses of genetic relationships between species revealed that certain egg layers are deeply nested within an evolutionary tree of live-bearing neighbors.

Whittington’s work is driven by a desire to understand what different live-bearing species have in common. “What is the genetic toolkit that enabled live birth?” elle a demandé. “Are there fundamental rules about viviparity? Does it use the same genetic instructions when it evolved? Do [different species] have the same problems?”

The three-toed skink is not the only remarkable creature she studies as she searches for answers. Sea horses are the only known animals in which the males become pregnant: A female transfers her egg into her mate’s pouch for fertilization and development. Whittington’s work with sea horses has revealed that the males activate the same genes that females of many other species do to bear live young, which Whittington argues is remarkable. “We’re talking about different sexes. We’re talking about completely different tissues. We’re talking about this trait having evolved in completely different species and millions of years apart,” she said. “It’s like having these amazing naturally replicating evolution experiments that have been running for millions of years.”


Dear Science answers your questions about evolution

A few weeks ago, Dear Science featured news that some of you found alarming:

That column addressed some common misconceptions about how humans emerged in response to a question about evolution: "Why aren’t apes evolving into humans?"

There's a simple answer: Humans did not evolve from chimpanzees or any of the other great apes that live today. We instead share a common ancestor that lived roughly 10 million years ago. Asking why modern chimps don't look more like humans is like asking why the children of your cousins don't look more like you than their parents. They're on an entirely different evolutionary path.

But based on many of the emails we received (and the number of new queries from the Dear Science submission form) some of you are still skeptical about the whole idea of evolution. You've got questions — about where life came from, where it's going and how we know what path it took in the meantime. And that's great, because we've got answers.

Where are the transitional forms? Why don't we see evidence of a half-human, half-ape?

As we said at the start, technically you yourself are 100 percent ape — all humans are. But that's semantics. You're wondering about transitional forms, the oft-mentioned "missing links" that show some "primitive" traits and some "human" ones.

Mais nous faire see evidence of transitional forms in the evolutionary history of humans, and we're finding more and more of them all of the time. In 2009, scientists discovered the partial skeleton of a creature called Ardipithèque ramidus in Eastern Africa. "Ardi," as she's known, had thumblike big toes she used for climbing like a chimp, but her hips were also adapted to allow her to walk on two legs. Then there's Australopithèque afarensis, the species of Lucy: It combined the powerful lower jaws and long, strong arms of tree-climbing chimps with the small canines, larger brains and curved spines of bipedal humans. Homo habilis, which lived roughly 2.4 million to 1.4 million years ago, had some of the primitive traits of the earliest hominins — a pronounced brow ridge, large teeth. But it also showed signs of traits we consider essentially modern — it was capable of handling stone tools and had a bulge in the area of the brain responsible for speech.

The fossil record is not always as complete as we would like it to be. So much is up to chance — it's not easy to stay in one spot for millions of years, just waiting for the right keen-eyed paleontologist to come along. Animals disturb remains, bacteria break them down, floods may wash them away or earthquakes might shake them out of their geological context. But scientists have found more than enough evidence of transitional hominin forms to substantiate the story of human evolution.

Why aren't chimps evolving into smarter creatures that are using tools that their ancestors didn't?

This question assumes that natural selection should be pushing our great ape cousins — chimpanzees, bonobos, gorillas and orangutans — to be more like us. Pas nécessairement. Natural selection favors adaptations that best enable creatures to survive under the circumstances in which they live. That's why Emperor penguins evolved a warm, wind- and water-proof coat, camels have water-storing humps and whales have reinforced airways that keep their lungs from collapsing when they dive to great depths. These traits emerge because they're useful in those creatures' habitats. But if you moved a penguin to the savanna, or a whale to a shallow lake, and waited a few hundred thousand years, you might see them lose those qualities in favor of new ones, or go extinct altogether. That's life — marvelous and merciless all at once.

For humans, large brains, and the use of tools those brains enable, aided our survival during our evolution. But they are not inherently advantageous. Big brains require a lot of fuel they also require big heads, which make giving birth dangerous and difficult. Hundreds of American women die in childbirth every year, according to the Centers for Disease Control and Prevention, and that's even with the benefit of modern medicine. Traits like that evolve only under specific pressures. Every species other than Homo sapiens, it seems, is better off without them.

That said, it's not entirely true that chimps aren't becoming smarter and using tools. In 2007, scientists reported in the Proceedings of the National Academy of Sciences that they had found stone tools used for breaking open nuts at a 4,300-year-old chimpanzee site in Ivory Coast. Chimps in the Ivorian rainforest still teach their young how to split nuts with rocks. Other nonhuman primates have been documented using sticks to dig for insects or honey, and in parts of Borneo, orangutans have been spotted using leaves as napkins to wipe their chins. Perhaps these species will become even more sophisticated users of tools over the years — the only way to find out is to wait and see. Nearly 4 million years passed between the time when our ancestors first started to drop down from the trees and when they started using the simplest of tools. Fire was not harnessed for 2 million more years, and farming was not invented until more than 700,000 years later. Even once environmental pressures start shaping the development of abilities takes time.


Évolution

Why do êtres humains look a bit like monkey or apes ? Why are dolphins good swimmers? Why do giraffes have long necks ? The answer to all these questions is evolution. Evolution is the way life changes through time.

All living things are connected together like branches in a tree. Plants and animals are en relation to one another through their les ancêtres. For example, we partager une common ancestor with gorillas, dogs or even mushrooms.

Evolution shows us how and why all living things change over a certain period of time.

Evidence of Evolution

We cannot watch changes in life directly. Ils take place over thousands or millions of years. toutefois, scientifiques cannot find preuve that these changes have taken place. Important preuve for evolution comes from fossils, les leftovers de ancien la vie. When animals or plants die they are pressed into sand or argile. Over millions of years rocks are formed.

Scientifiques have found out that different fossils are found in rocks of different ages. For example, the oldest rocks of our earth are about 3.8 billion years old. Ils contenir non fossils because there was probably no life at that time. Fossiles of bacteria apparaître in rocks that are about 3.5 billion years old. Fish , reptile et mammal fossils appear in younger rocks. Human fossils are found only in the youngest and highest rock couches.

Fossiles also show that certain groups of animals have évolué from other groups. Amphibians evolved from fish that could breathe air and move on land. They had legs but also scales et un fin.

Birds probably évolué from dinosaurs. The archaeopteryx was an animal that had feathers like a bird and could fly. It also had teeth, claws on its wings and a skeleton that looked like a meat-eating dinosaur.

But even without fossils there is other preuve which shows that evolution has taken place. Différent espèce often have similar features which they probably got from a common ancestor. For example the front limbs de lizards, birds, bats and humans are very much alike. They have one bone in the upper arm, two in the forearm, wrist bones and five fingers.

Living creatures might also have structures that they have inherited from an ancêtre but have become useless. They don't need them any more. Pythons, for example, have the remains of back leg bones, but snakes do not have such legs. Les appendix was used by animals that ate only plants but in our bodies these organs have become useless.

The way in which different species occur all over the world also gives us preuve for evolution. Similar species, for example, are found together in certain areas. All types of kangaroos are found in Australia. This is because the kangaroos' les ancêtres also lived there.

Plants and animals do not always live in ideal places. Tropical ocean islands, for example, are ideal places for frogs to live, but no frogs are found there. This is because the frogs' les ancêtres lived on the continent and could not get to ocean islands far away.

How evolution happens

Sélection naturelle

Although we are all êtres humains, each one of us is different. We all belong to the same espèce but there are never two people on earth who are exactly the same. We are like our parents because we inherit certain features from them.

Because there is not always enough food for animals and plants to eat they compete against each other in order to survive. Certains personnes are better than others because they have certain advantages. Au moyenne , those that are better or stronger will survive. Les advantages that they have are then passed on to their children and as time goes on these characteristics sera passed on à la whole species. We call this natural selection.

Exemple : In 1977 no rain fell on the Galapagos Islands. Food became very scarce and many of the island's finches décédés. They normally ate small seeds that were lying on the ground. Biologists observed cette finches with larger beaks were able to survive because they could eat larger and harder seeds cette finches with smaller beaks couldn't open. In the fight for food large-beaked birds had a great advantage. Après le la sécheresse ended biologistes found out that the next generations of finches were larger than the ones before.

Genetics and Inheritance

Aujourd'hui, scientifiques know that a molecule called DNA has all the information which controls the way life will develop. This information is stored dans gènes et le structure de gènes is called the genetic code.

When a male and female have children the male sperme and the female egg join together to a Célibataire cell with two genetic codes, one ensemble from the mother and one ensemble from the father. A baby then develops from this cell. This is how we get certain features from our parents.

Sometimes parts of the genetic code change by accident. We call this mutation. Some mutations in gènes are dangerous , others may be an advantage. In the example of the birds, the larger beaks were a mutation that was good for the whole species.

Adaptation

Sometimes animals and plants fit beautifully into the world around them. The Arctic fox, for example, is adapted to the polar ice in the far north. It has a thick fur that helps it stay warm and the white colour makes it harder for enemies to see . With its hairy feet it can walk more easily in the snow.

Giraffes also got used to the world they live in. Ancien giraffes normally did not have long necks, but those that did were able to find more food because they could reach the leaves of the trees . Longer-necked giraffes had more babies than others and as a result elles ou ils développé into the tallest land animals in the world.

Adaptations pouvez causer plants or animals to look alike even if they are not closely en relation. The bodies of sharks and dolphins are similaire, but the shark is a fish and the dolphin a mammifère.

Spéciation

Speciation happens when one species divides itself into two or more new espèce. This happens, for example, when the same group of animals or plants live in different places. parfois species migrate to new habitats. In other cases a population may be divided by désastres naturels Comme floods or volcanic éruptions.

Lorsque espèce sommes separated they don't have contact with each other any more and they develop in separate ways. As time goes on the two groups become more and more different, simply because they live in different habitats maybe with more or less food or a hotter or cooler climate. If they get together again they cannot have babies any more because they are completely different.

Speed of evolution

How fast does evolution happen ? Sometimes it occurs very quickly. In only a few décennies insectes évolué that were able to survive insecticides. Viruses also develop vite. The AIDS virus was unknown before the 1980s.

Some animals evolve very slowly for millions of years and then change occurs very quickly.

Evolution humaine

Fossiles show that many espèce which are now disparu belong to the same family as we humans do&mdash Homo Sapiens. The oldest members of this family are primates that lived in Africa a few million years ago. They were able to walk upright and had a cerveau that was a bit bigger than that of an ape.

Charles Darwin

Charles Darwin was an English scientifique who studied nature. In his famous book "On the Origine of Species " he claimed that all living plants and animals développé from earlier forms of life.

Darwin was born in England in 1809 . His father was a doctor and his mother died when he was 8 years old. Même si Darwin was interested in nature, he was sent to a university to study medicine, but he didn't do well there.

In 1831 Charles Darwin was invited à sail on the HMS Beagle to study natural history. Les voyage lasted for five years and took Darwin to the Galapagos Islands and other places on the western coast of South America. There he studied fossils in old rocks and remarqué that there was a lien between them and plant and animal life. As time went on he développé his theory of sélection naturelle. Those plants and animals that ajuster better into their environnement pouvez survive better and produce more progéniture.

When his book was published ce causé a lot of discussion but in a short time it was accepted par scientifiques around the world.


6) Malaria

Arguably the deadliest parasite ever known to man, a microscopic organism known as Plasmodium is responsible for the disease known as malaria. The disease is spread by mosquitoes, and each year between 350 million and 500 million people worldwide fall ill from it, according to statistics from the CDC. Of those stricken, more than a million die.

Those infected with malaria generally have fever, headache, and vomiting, starting 10 to 15 days after contracting the disease from a mosquito bite. The deadliest form of the parasite, called Plasmodium falciparum, can rapidly threaten the lives of its victims by disrupting blood supply to vital organs.

The deadly nature malaria has put it in the crosshairs of global health organizations and charitable institutions alike.

"Malaria still kills more than 1 million people every year," said U.N. Secretary-General Ban Ki Moon during a speech on World Malaria Day in April 2008. "The toll it is taking is unacceptable -- all the more so because malaria is preventable and treatable."

And the solutions for this devastating disease are simple ones. Bednets, insecticides and inexpensive antimalarial drugs all go a long way in the areas where it still threatens humans, primarily in sub-Saharan Africa.


What were the steps in the process?

On any account of the selective pressures leading to human genetic specialization for spoken language, we may still owe a separate explanation of where the basic behaviors came from. Thus ears are for hearing, and their selective advantages presumably have to do with gaining information about the environment from sound as a separate matter, it happens to be true that the bones of the mammalian inner ear developed from parts of the reptilian jaw.

For example, we can cite the theory that speech developed out of song. On this view, song-like vocal displays came first, perhaps with a function in sexual selection. Like music, they involved complex patterns but had no meaning. Certain "motifs" or bits of vocal pattern came to have referential value, for instance in naming individuals. Unlike bones, however, behaviors leave little evidence in the fossil record. Since no other species has developed a symbolic communication system like human language, we are not in a good position to make generalizations, except about the many cases where symbolic language did not develop. Therefore, it is difficult to make a strong case for or against the various theories of the evolutionary precursors and selective advantages of human language.


Cause of worst mass extinction ever found

A new study reveals what caused most life on Earth to die out during the end-Permian extinction, also known as the Great Dying.

Illustration showing the beginning of the Permian-Triassic mass extinction. 2020.

  • A new paper claims to identify the cause of the Great Dying that occured nearly 252 million years ago.
  • During the worst mass extinction event ever, most of Earth's life perished.
  • The study suggests a volcanic eruption in Siberia spread aerosolized nickel particles that harmed organisms on the planet.

Dinosaurs are the most infamous victims of a mass extinction event 66 million years ago. But an even worse extinction happened 251.9 million years ago.

Called the end-Permian mass extinction or the Great Dying, this most severe of extinction events wiped out about 90 percent of the planet's marine species and 75 percent of terrestrial species. While scientists long have suspected it was initiated by volcanic eruptions in what is now Siberia, until now they haven't been able to explain exactly how so many species died out.

A new paper published in Communication Nature lays out the case that nickel particles that became aerosolized as a result of eruptions in the Siberian Traps region became dispersed through the air and water and were the cause of the ensuing environmental catastrophe. The paper pinpoints huge Norilsk nickel sulfide ore deposits in the Tunguska Basin that "may have released voluminous nickel-rich volcanic gas and aerosols into the atmosphere" as the start of the chain of events that led to the mass extinction.

The study is based on analysis of nickel isotopes that came from late Permian sedimentary rocks gathered from the Buchanan Lake section in the Sverdrup Basin in the Canadian High Arctic. What's notable about the rock samples is that they featured the lightest nickel isotope ratios ever measured, leading the scientists to conclude that the nickel came in the form of aerosolized particles from a volcano.

As the paper outlines, the only comparable nickel isotope values would be those from volcanic nickel sulfide deposits. The scientists write that of all the mechanisms that could result in such values, "the most convincing" explanation is that they got there as "voluminous Ni-rich aerosols" from the Siberian Traps large igneous province (STLIP).

The deadly effect of nickel particles

When the nickel got into the water, it wreaked havoc on the underwater ecosystem.

Co-author of the study, associate professor Laura Wasylenki of Northern Arizona University, explained that "nickel is an essential trace metal for many organisms, but an increase in nickel abundance would have driven an unusual surge in productivity of methanogens, microorganisms that produce methane gas. Increased methane would have been tremendously harmful to all oxygen-dependent life." This would have affected living creatures in and out of the water. The professor believes their data offers direct evidence that links nickel-rich aerosols, changes to the ocean, and the mass extinction that followed. "Now we have evidence of a specific kill mechanism," she added.

NAU associate professor Laura Wasylenki.Credit: Northern Arizona University.

Other theories on the Great Dying

Previous studies have pointed to other effects of the Siberian volcanic eruptions that likely contributed to the extinction event, including an overall warming of the planet, release of toxic metals, and acidification of the oceans, which likely killed off a number of species quickly. Others died out as a result of the depleted oxygen levels in the water.

"This domino-like collapse of the inter-connected life-sustaining cycles and processes ultimately led to the observed catastrophic extent of mass extinction at the Permian-Triassic boundary," said marine biogeochemist Hana Jurikova of the University of St. Andrews in the UK, who carried out a 2020 study on the end-Permian extinction. Her study looked at fossil shells from brachiopods in what is now the Southern Alps in Italy.


Voir la vidéo: Tout savoir sur les insectes (Août 2022).