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Peut-on stabiliser deux espèces de courses aux armements ?

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J'essaye de construire un simulateur d'évolution dans lequel il y a le groupe A et le groupe B, chaque groupe a 9 membres à chaque génération. À chaque génération, chaque membre du groupe A participera à une compétition (sous forme de combat) avec un membre aléatoire du groupe B, et la forme physique sera calculée en fonction de la rapidité et du peu de pertes que l'armée d'un membre détruira l'autre. Les meilleurs membres de chaque groupe deviennent alors les parents de la génération suivante.

(Notez qu'un « individu » de chaque groupe est en fait un réseau de neurones génétiquement déterminé qui contrôle un essaim de robots, considérez-le comme un essaim de fourmis partageant le même ADN et peut donc être efficace en considérant un seul individu)

Cela aboutira-t-il à ce que les groupes A et B aient un phénotype/une stratégie qui ne change pas beaucoup au cours de nombreuses générations, ou cela se traduira-t-il par des stratégies qui changent progressivement tout au long de la génération, chaque changement significatif réussi dépassant l'ancienne stratégie de l'adversaire jusqu'à ce que l'adversaire développe une contre-stratégie ?


Pour reformuler Cort Ammon. Cela dépend de la façon dont vous configurez le système.

Imaginez chaque stratégie de combat comme un point sur un paysage. Les bonnes stratégies sont sur un terrain plus élevé, les stratégies plus pauvres sont sur un terrain plus bas.

A et B ont chacun leur propre stratégie de combat et commencent donc à des points différents de ce paysage. Les mutations permettent à une espèce (disons A) d'explorer les stratégies autour de son point de départ. La sélection entraînera la réduction de cette exploration.

Si A se trouve sur un versant d'une colline, la sélection (c'est-à-dire votre système de combat et d'accouplement) fera dériver la population A vers le haut sur ce versant. Cependant, si A se trouve au sommet d'une petite colline, il n'a nulle part où aller.

Ainsi, la façon dont le scénario se déroulera dépendra des conditions de départ initiales des populations A et B. Le taux de mutation/variabilité génétique de la population (c'est-à-dire le nombre de stratégies que la population peut explorer autour de sa stratégie initiale).

Des facteurs supplémentaires sont le système génétique que vous avez. Si les individus de votre espèce ne peuvent avoir qu'une seule stratégie (haploïde), l'espèce sera liée à sa colline locale. Cependant, si un individu peut avoir plus d'une stratégie de combat à la fois (c'est-à-dire un diploïde ou une duplication de gènes dans RL), alors l'individu peut avoir une stratégie de combat qui fonctionne (pic local) et avoir une seconde stratégie qui est libre d'évoluer … libre d'explorer le paysage… descendant des vallées de mauvaises stratégies… et peut éventuellement trouver le pied d'une montagne… dont la forme physique est plus élevée que même le sommet local qu'elle a commencé.


Malheureusement, la réponse à cette question varie très en fonction de vos implémentations individuelles de la simulation.

Supposons que les As soient dominants à une itération donnée. Nous pouvons énumérer les génomes de B qui peuvent vaincre A. Avec cela, nous pouvons voir à quel point B est « proche » de l'un de ces génomes. Si B est suffisamment éloigné de ces génomes « gagnants », il peut être difficile pour B de vaincre finalement A.

Notez que je dis difficile, plutôt qu'impossible. Finalement, en raison du hasard, B finira par trouver le compteur de ce que A fait si nous supposons que B fait cela dans le vide.

N'oubliez pas que, pendant que vos individus sont « en compétition », ce sont en fait les populations qui évoluent. Si vos règles permettent une introspection suffisante du fonctionnement de B, A peut entraîner B dans la faiblesse. A peut intentionnellement laisser quelques-uns des individus les moins en forme de B gagner un combat, dans le but avoué d'abuser de vos règles pour la prochaine génération afin de s'assurer que B reste inapte. Tous les B qui commencent à sembler intéressants seront effacés le plus rapidement possible.

En fait, nous le faisons avec la lutte antiparasitaire. Une méthode connue de lutte antiparasitaire consiste à laisser un petit coin d'un champ sans protection et à pulvériser le reste. Tous les insectes qui développent une résistance sont susceptibles de s'accoupler avec les nombreux insectes qui ont grandi dans le coin traité, augmentant la probabilité que ces gènes résistants soient dilués ou même perdus. Cela augmente la durée pendant laquelle un agriculteur peut utiliser un pesticide donné avant d'avoir à augmenter son utilisation ou à passer à un nouveau pesticide.

En revanche, il existe des jeux où les espèces de courses aux armements ne se stabilisent jamais. Si vous construisez un système basé sur les 5 éléments chinois, le système est conçu pour encourager deux entités à tourner éternellement sur le cycle, ne se stabilisant jamais complètement à moins que vous n'atteigniez un état de suraction (ce qui est considéré comme hautement indésirable pour les deux parties).

Cela dépend donc vraiment de ce que font vos règles particulières. Vos règles pourraient permettre la stabilité, ou elles ne le pouvaient pas.


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Science

Vol 333, numéro 6044
12 août 2011

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Par E. Toby Kiers , Marie Duhamel , Yugandhar Beesetty , Jerry A. Mensah , Oscar Franken , Erik Verbruggen , Carl R. Fellbaum , George A. Kowalchuk , Miranda M. Hart , Alberto Bago , Todd M. Palmer , Stuart A. West , Philippe Vandenkoornhuyse , Jan Jansa , Heike Bücking

Science 12 août 2011 : 880-882

Les plantes et leurs champignons associés récompensent les partenaires qui offrent les meilleures ressources pour soutenir le mutualisme dans des systèmes complexes.


La diversité, la biogenèse et les activités de l'extinction endogène des petits ARN dans Arabidopsis

Dans le silençage de l'ARN eucaryote, les classes d'enzymes RNase-III de la famille Dicer transforment l'ARN double brin d'origine cellulaire ou exogène en molécules de petit ARN (ARNs). Les ARNs sont ensuite chargés dans des protéines effectrices appelées ARGONAUTE (AGO), qui, dans le cadre de complexes de silençage induits par l'ARN, ciblent l'ARN ou l'ADN complémentaire pour le silençage. Les plantes ont développé une grande variété de voies au cours du consortium Dicer-AGO, qui sous-tend très probablement une partie de leur plasticité phénotypique. Les protéines de type Dicer produisent toutes les classes connues d'ARNs de silençage de plantes, qui sont invariablement stabilisés via la 2′-O-méthylation médiée par HUA ENHANCER 1 (HEN1), potentiellement amplifiés par l'action de plusieurs ARN polymérases dépendantes de l'ARN, et fonctionnent grâce à un variété de protéines AGO. Ici, nous passons en revue les caractéristiques connues et les propriétés biochimiques des principaux facteurs de silence trouvés dans la plante modèle Arabidopsis thaliana. Nous décrivons également comment les interactions entre ces facteurs centraux et des protéines plus spécialisées permettent la production d'une pléthore d'ARNs silencieux impliqués dans un large éventail de fonctions biologiques. Nous insistons en particulier sur la biogenèse et les activités de silençage des ARNs d'origine endogène.


Peut-on stabiliser deux espèces de courses aux armements ? - La biologie

Un état stable ou un équilibre dynamique est l'endroit où les conditions sont maintenues plus ou moins constantes par des systèmes de rétroaction négative fonctionnant au sein de l'écosystème. La plupart de ces points ont été abordés dans les leçons 6-2 et 6-3, ce sera donc en quelque sorte une leçon de révision, mais nous approfondirons les concepts et les mots de vocabulaire.

Les principes de stabilité des écosystèmes sont les suivants :

  • Les écosystèmes éliminent les déchets et reconstituent les nutriments en recyclant tous les éléments.
  • Les écosystèmes utilisent la lumière du soleil comme source d'énergie.
  • La taille d'une population de consommateurs est maintenue de telle sorte que le surpâturage et d'autres formes de surexploitation ne se produisent pas.
  • La biodiversité est préservée.

Les facteurs influençant la stabilité de l'écosystème sont le potentiel biotique et la résistance environnementale. Cela pourrait se présenter sous la forme de : facteurs positifs et négatifs de la croissance de la population, qu'ils soient abiotiques ou biotiques, de la diversité des espèces fortement corrélée à la stabilité, ainsi qu'au climat.

La stabilité d'un écosystème doit également avoir une résistance au changement. Cette résistance au changement a trois formes : l'inertie - la résistance au changement, la résilience - la capacité à se remettre du changement et de la succession - le remplacement d'une espèce par une autre.

Population vs individus

  • Les individus naissent, grandissent et meurent.
  • Les populations ont un taux de natalité, un taux de croissance et un taux de mortalité.
  • Les populations peuvent évoluer et montrer un schéma de dispersion.

Potentiel biotique

  • Définition : Le nombre de descendants qu'une espèce peut produire dans des conditions idéales.
  • Recrutement - survie des jeunes jusqu'aux premiers stades de croissance d'une espèce.
  • Les plantes se reproduisent généralement par graines et spores.
  • Les animaux se reproduisent en pondant des œufs ou en portant des petits vivants.
  • Il y a un nombre de population en dessous duquel une espèce ne peut pas survivre.
  • Le résultat est l'extinction.

Les facteurs écologiques qui peuvent affecter le changement dynamique d'une population ou d'une espèce dans une écologie ou un environnement donné sont généralement divisés en deux groupes : abiotiques et biotiques.

Les facteurs abiotiques sont des paramètres géologiques, géographiques, hydrologiques et climatologiques. Un biotope est une région écologiquement uniforme caractérisée par un ensemble particulier de facteurs écologiques abiotiques. Les facteurs abiotiques spécifiques comprennent :

  • L'eau, qui est à la fois un élément essentiel à la vie et un milieu
  • L'air, qui fournit de l'oxygène, de l'azote et du dioxyde de carbone aux espèces vivantes et permet la dissémination du pollen et des spores
  • Le sol, à la fois source de nourriture et de soutien physique
  • Le pH du sol, la salinité, la teneur en azote et en phosphore, la capacité à retenir l'eau et la densité sont tous influents
  • Température, qui ne doit pas dépasser certains extrêmes, même si la tolérance à la chaleur est importante pour certaines espèces
  • La lumière, qui fournit de l'énergie à l'écosystème grâce à la photosynthèse
  • Les catastrophes naturelles peuvent également être considérées comme abiotiques

Les facteurs écologiques biotiques sont considérés comme des relations intraspécifiques et interspécifiques.

Les relations intraspécifiques sont celles, établies entre des individus d'une même espèce, formant une population. Ce sont des relations de coopération ou de compétition, avec division du territoire, et parfois organisation en sociétés hiérarchisées.

Les relations interspécifiques sont des interactions entre différentes espèces : elles sont nombreuses, et généralement décrites en fonction de leur effet bénéfique, néfaste ou neutre par exemple, la symbiose, le mutualisme ou la compétition.

La plus significative est la relation de prédation (manger ou se faire manger), qui conduit au concept de chaînes alimentaires (par exemple, l'herbe est consommée par l'herbivore, lui-même consommé par un carnivore, lui-même consommé par un carnivore de plus grande taille Taille). Un rapport prédateur/proie élevé peut avoir une influence négative sur le prédateur et la proie en diminuant la disponibilité de nourriture et un taux de mortalité élevé avant la maturité sexuelle, ce qui peut diminuer (ou empêcher l'augmentation) des populations de prédateurs et de proies. .

La chasse sélective d'espèces par l'homme, qui entraîne un déclin de la population, est un exemple d'un rapport prédateur-proie élevé en action. D'autres relations interspécifiques incluent le parasitisme, les maladies infectieuses et la compétition pour les ressources limitantes, qui peuvent se produire lorsque deux espèces partagent la même niche écologique.

Les interactions existantes entre les différents êtres vivants s'accompagnent d'un mélange permanent de substances minérales et organiques, absorbées par les organismes pour leur croissance, leur entretien et leur reproduction, pour être finalement rejetées comme déchet. Ces recyclages permanents des éléments (notamment carbone, oxygène et azote) ainsi que de l'eau sont appelés cycles biogéochimiques.

Ils garantissent une stabilité durable de la biosphère (au moins lorsque l'influence humaine non contrôlée et les phénomènes météorologiques extrêmes ou géologiques sont laissés de côté). Cette autorégulation, soutenue par des contrôles de rétroaction négative, assure la pérennité des écosystèmes.

Elle se manifeste par les concentrations très stables de la plupart des éléments de chaque compartiment. C'est ce qu'on appelle homéostasie. L'écosystème tend également à évoluer vers un état d'équilibre idéal, atteint après une succession d'événements, le climax (par exemple, un étang peut devenir une tourbière).

Résistance environnementale est la combinaison de tous les facteurs abiotiques et biotiques qui peuvent limiter la croissance d'une population.
L'influence d'un facteur extrinsèque vient de l'extérieur de la population. Les facteurs intrinsèques sont "intégrés" aux populations elles-mêmes. Voici une liste partielle des facteurs qui peuvent limiter la croissance d'une population.

Les écosystèmes sont dynamiques. Ils s'adaptent constamment aux changements environnementaux. Ils ont des limites de tolérance définies (facteurs limitatifs). Parmi les facteurs abiotiques les plus dominants figurent la température et les précipitations qui, sur une longue période de temps, représentent le climat.

Une comparaison des écosystèmes immatures et matures

Caractéristique Immature Mature
Chaînes alimentaires Linéaire, principalement des brouteurs Ressemblant à une toile, principalement des détritus
Réseaux trophiques Simple Complexe
Populations Instable Stable
Les décomposeurs Quelque De nombreux
Taille annuelle de la plante Petit Grand
Productivité nette Haute Petit
La diversité des espèces Meugler Haute
Spécialisation de niche Vaste Étroit
Cycles des nutriments Ouvert Fermé

Communauté Digitaire Herbes hautes, plantes herbacées Les pins entrent Forêt de pins Les bois durs entrent Communauté climacique de la forêt de feuillus
Années 0-1 1-3 3-10 10-30 30-70 70+

Alors, qu'est-ce que la succession secondaire? La succession secondaire se produit là où les communautés existaient, mais ont été détruites par des causes naturelles ou artificielles. Il peut s'agir de zones où les forêts sont abattues ou détruites par le feu, d'autres catastrophes naturelles et des maladies. Les terres agricoles abandonnées subissent également une succession secondaire. Un volcan ou une autre catastrophe provoquera également une succession secondaire d'une zone. Habituellement, la succession secondaire rétablit la communauté d'origine beaucoup plus rapidement que la succession primaire, car le sol existe déjà, mais cela peut prendre une centaine d'années ou plus pour que le stade climacique revienne, si jamais il le fait.

Fond nu Végétation submergée Végétation émergente Étang temporaire et prairie Forêt de hêtres et d'érables
Communauté des pionniers -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- > Communauté de l'apogée

1. Espèce pionnière - la première espèce à coloniser une zone inhabitée. Pour les plantes cela commence par les lichens et les mousses, pour les animaux en général les insectes.

2. Succession - le remplacement répété d'une espèce par une autre dans le temps. C'est le résultat d'une compétition interspécifique et est parfois appelée succession en série. La progression entière d'un pionnier à une communauté d'apogée s'appelle un sere.

3. Communauté de point culminant - la dernière étape de la succession. Il s'agit d'une communauté ou d'un écosystème à vie longue et auto-entretenue, basé sur les facteurs limitatifs de l'environnement.

4. Succession primaire (succession de roches nues) - succession se produisant sur une zone auparavant dépourvue de vie. Les lichens, relation mutualiste entre une algue et un champignon, sont la communauté végétale pionnière sur terre.

5. Succession aquatique - expression utilisée pour décrire la succession primaire dans les plans d'eau. À l'exception des océans, les plans d'eau intérieurs sont considérés comme temporaires. La succession primaire implique le remplissage progressif du plan d'eau jusqu'à ce qu'un environnement terrestre "sec" existe soutenant une communauté climacique.

6. Succession secondaire - succession se produisant dans une zone précédemment habitée, mais reculée à un stade antérieur. Elle commence par la destruction ou la perturbation de l'écosystème existant. Cela peut être le résultat de catastrophes naturelles telles que tornades, incendies, ouragans, volcans, etc.

7. Succession géographique - une expression utilisée pour expliquer la relation entre les communautés d'altitude, de latitude et de climax. Si l'on devait gravir une montagne à l'équateur, ils traverseraient la même séquence de communautés que s'ils s'étaient dirigés vers le pôle.

8. Explosion démographique - le terme pour la croissance exponentielle d'une population.

9. Niveau de remplacement le terme utilisé lorsque le recrutement est égal aux taux de mortalité des adultes.


Web sur la diversité animale

Aire de répartition géographique

Uromastyx acanthinura habite le désert saharien de l'Atlas saharien (Maroc, Tunisie) au Soudan et de la Mauritanie à l'Algérie et l'Egypte. Il est répandu dans toute l'Afrique du Nord. Étant une espèce territoriale habitant un habitat relativement rude et improductif, elle est assez peu étendue sur les zones qu'elle habite et les densités de population peuvent être faibles. (Bartlett, 2003 Gray, 2001 Highfield et Slimani, 2010)

Habitat

Uromastyx acanthinura occupe des habitats désertiques, mais occupe spécifiquement des zones rocheuses pouvant supporter ses terriers. Dans le désert, ses habitats les plus courants sont les zones sablonneuses rocheuses ou semi-rocheuses et, rarement, le désert sablonneux ouvert. Les terriers que cette espèce construit sont souvent sous des buissons ou dans de hautes falaises rocheuses. Lorsqu'elle vit dans des habitats aux sols plus mous, cette espèce peut creuser pour faire ses terriers. Il est toujours capable de vivre dans des zones plus rocheuses en utilisant des fissures et des ouvertures naturelles dans la paroi rocheuse. En général, ce lézard utilisera les hautes falaises et berges, les berges des rivières asséchées, ou les dunes stabilisées. L'altitude de son habitat peut aller de 1 000 à 2 000 mètres. La température dans l'habitat d'U. acanthinura peut varier de -7 degrés Celsius à 60 degrés Celsius. Cependant, cette espèce est capable de maintenir une température corporelle minimale d'environ 20 degrés C en cherchant refuge dans des terriers. Les terriers ont tendance à rester dans une plage de température d'environ 20 à 25 degrés Celsius. L'humidité dans cet habitat peut avoir une très large gamme en fonction de la quantité de pluie, bien que la pluie soit rare. Uromastyx acanthinura peut donc tolérer une plage d'humidité ambiante assez large et de grandes variations dans les quantités d'eau disponibles. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Bartlett, 2003 Highfield et Slimani, 2010)

  • Régions d'habitat
  • tempéré
  • terrestre
  • Biomes terrestres
  • désert ou dune
  • Altitude de portée 1000 (faible) m 3280,84 (faible) ft
  • Altitude moyenne 2000 m 6561.68 ft

Description physique

Les lézards à queue épineuse d'Afrique du Nord atteignent une longueur totale maximale de 40 à 43 cm et une masse adulte de 450 g. Ces lézards ont un corps aplati dorsalement et la queue, comme son nom l'indique, est grande et couverte d'épines baguées. Les individus peuvent présenter une grande variation de couleur car les écailles des adultes sont parfois marbrées de rouge, orange, vert ou jaune, bien que la couleur de base soit grise. Les individus juvéniles sont presque toujours gris et bruns. Les couleurs des écailles atteignent leur plus grande intensité vers l'âge de quatre ans, ce qui coïncide avec l'atteinte de la maturité sexuelle. Les couleurs changent également avec le niveau de stress et la température corporelle.

Le métabolisme de base ne semble pas avoir été étudié directement pour cette espèce. Cependant, le taux métabolique a été étudié dans la microlepsie Uromastyx étroitement liée. À la température optimale d'U. acanthinura (104 degrés Fahrenheit) et pour les grands lézards avec une masse corporelle moyenne, le taux métabolique basal moyen est d'environ 41 ml/heure d'oxygène.

Plusieurs sous-espèces d'Uromastyx acanthinura ont été décrites, mais sont difficiles à distinguer sans données de localité. Certaines autorités ignorent les désignations de sous-espèces ou considèrent certaines d'entre elles comme des espèces distinctes. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Bartlett, 2003 Gray, 2001 Highfield et Slimani, 2010 Zari, 1991)

Uromastyx acanthinura n'est pas particulièrement dimorphe sexuel. Les mâles et les femelles peuvent être ternes ou de couleur vive chez cette espèce, bien qu'en moyenne, les mâles soient généralement plus colorés que la plupart des femelles. Dans l'ensemble, les mâles et les femelles ont à peu près la même taille, bien que les mâles aient tendance à croître légèrement plus rapidement que les femelles avant d'atteindre la maturité. Les mâles peuvent avoir un évent et une base de queue plus larges (là où se trouvent les hémipènes), une tête proportionnellement plus grande et des pores fémoraux plus gros et plus foncés. Aucune de ces caractéristiques n'est invariable. (Bartlett, 2003 Gray, 2001 Highfield et Slimani, 2010)

De nombreuses espèces d'Uromastyx peuvent être très facilement confondues. Ils ont tous la même tête émoussée et de grandes queues épineuses. Beaucoup pourraient également avoir des motifs complexes similaires. Apparemment, la meilleure façon de distinguer les espèces est d'observer les motifs de couleur sur les lézards. Uromastyx acanthinura a généralement une couleur de fond brillante comme le rouge, l'orange, le jaune ou le vert. Celui-ci est ensuite recouvert d'une série de taches allongées brun foncé ou grises. Ces taches deviennent beaucoup plus denses sur le cou de cette espèce. Comme la plupart des autres espèces ne sont pas aussi colorées que U. acanthinura , les couleurs et les motifs devraient permettre l'identification. Ceci est rendu difficile par U. acanthinura ayant parfois une couleur de base grise ou brune, la prudence est donc recommandée. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Bartlett, 2003 Highfield et Slimani, 2010)

  • Autres caractéristiques physiques
  • hétérothermique
  • Dimorphisme sexuel
  • sexes pareils
  • mâle plus coloré
  • Gamme de masse 600 (élevé) g 21,15 (élevé) oz
  • Masse moyenne 450 g 15,86 oz
  • Longueur de la plage 40 à 43 cm 15,75 à 16,93 pouces
  • Métabolisme basal moyen 41 cm3.O2/g/h

Développement

Les œufs d'U. acanthinura ont une longue période d'incubation et éclosent après 8 à 10 semaines. Uromastyx acanthinura n'achève pas la métamorphose. Les jeunes nouvellement éclos resteront souvent dans le terrier pendant quelques semaines à quelques mois avant de partir seuls. Les nouveau-nés nouvellement éclos mesurent environ 5 cm de long du museau à l'évent (sans compter la queue) et pèsent de 4 à 6 grammes. Les couleurs vives de cette espèce commencent généralement à apparaître vers l'âge d'un an, bien qu'elles aient tendance à devenir plus vives à maturité sexuelle environ trois ans plus tard. Uromastyx acanthinura atteint généralement sa taille maximale à l'âge de 8 à 9 ans. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Bartlett, 2003 Gray, 2001)

Chez certains lézards, le sexe de la progéniture dépend des températures d'incubation, mais les éleveurs d'Uromastyx auraient produit les deux sexes à différentes températures, il est donc possible que le sexe soit génétiquement déterminé chez cette espèce. (Bartlett, 2003)

La reproduction

Pendant la saison de reproduction, les femelles d'Uromastyx acanthinura ont tendance à devenir particulièrement agressives envers les intrus des deux sexes. Lorsqu'un homme courtise une femme, il secoue souvent la tête d'un côté à l'autre et fait des mouvements de pompe. Une fois qu'il s'est finalement suffisamment rapproché, le mâle utilisera sa bouche pour tenir fermement la femelle par ses côtés ou par son cou et procédera à l'accouplement. Il existe peu d'informations sur les systèmes d'accouplement de ce lézard et des recherches supplémentaires sont nécessaires. (Gray, 2001 Highfield et Slimani, 2010)

Uromastyx acanthinura s'accouple généralement en avril et les œufs sont généralement pondus un mois après la fécondation. La saison des amours typique dure de mars à juillet. Il est probable que cette espèce se reproduit une fois par an. Les œufs sont de forme elliptique et ont des coquilles coriaces. La taille de la couvée est généralement de 6 à 23 œufs. Les œufs mettent environ 8 à 12 semaines à éclore et les lézards nouvellement éclos pèsent entre 4 et 6 g. Les jeunes resteront généralement dans le terrier de leur mère pendant encore quelques semaines à quelques mois. Le juvénile Uromastyx acanthinura atteint sa maturité sexuelle vers l'âge de 4 ans. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Bartlett, 2003 Gray, 2001 Highfield et Slimani, 2010)

  • Principales caractéristiques de reproduction
  • itéropare
  • élevage saisonnier
  • sexuel
  • fertilisation
  • ovipare
  • Intervalle de reproduction Les lézards à queue épineuse d'Afrique du Nord se reproduisent probablement une fois par an.
  • Saison de reproduction Les lézards à queue épineuse d'Afrique du Nord se reproduisent de mars à juillet.
  • Intervalle du nombre de descendants 6 à 23
  • Durée de l'autonomie jusqu'à l'indépendance 3 à 12 semaines
  • Âge moyen à la maturité sexuelle ou reproductive (femelle) 4 ans
  • Âge moyen à la maturité sexuelle ou reproductive (mâle) 4 ans

L'investissement parental post-oviposition dans les lézards à queue épineuse d'Afrique du Nord consiste en la présence et la garde du nid par la femelle. Les mâles n'ont aucun investissement parental au-delà de la fécondation des œufs. Les œufs sont pondus dans le terrier de la femelle, et l'agressivité accrue que les femelles présentent pendant la saison de reproduction est attribuée au comportement de garde. La femelle garde les œufs au moins pendant les 8 à 12 semaines nécessaires à l'éclosion des œufs. Cependant, il n'est pas clair si la femelle reste ou non pour garder les nouveau-nés pendant leur période post-éclosion dans le terrier. Comme Uromastyx acanthinura est une espèce solitaire et territoriale, les jeunes lézards sont très probablement complètement indépendants en quittant le terrier et doivent établir leurs propres territoires. Il est également probable que la mère conserve son propre terrier. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Bartlett, 2003 Gray, 2001 Highfield et Slimani, 2010)

  • Investissement parental
  • soins parentaux féminins
  • pré-fertilisation
    • approvisionnement
    • protéger
      • femelle
      • protéger
        • femelle

        Durée de vie/longévité

        Il existe peu d'informations sur la durée de vie des lézards à queue épineuse d'Afrique du Nord. Il existe des preuves que les lézards en captivité ont vécu jusqu'à 20 ans lorsqu'ils sont capturés dans la nature. Ces individus capturés étaient des adultes sexuellement matures, il est donc raisonnable de supposer qu'ils avaient au moins 4 ou 5 ans lorsqu'ils ont été capturés. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Bartlett, 2003 Gray, 2001)

        La présence de parasites a été enregistrée chez cette espèce. Par conséquent, le parasitisme et la prédation sont probablement deux facteurs affectant la durée de vie. (Gray, 2001)

        Comportement

        Cette espèce est souvent très agressive contre les autres membres de sa propre espèce. Les individus défendent farouchement le territoire contre les intrus. En captivité, même les frères et sœurs issus de la même couvée d'œufs s'attaqueront les uns les autres s'ils sont logés ensemble trop longtemps. Dans les combats, cette espèce a tendance à mordre les flancs de ses adversaires. Cela peut laisser un tissu cicatriciel blanc et incolore dans ces zones. (Gray, 2001)

        Uromastyx acanthinura est une espèce diurne, ce qui signifie qu'elle n'est active que pendant la journée. On les trouve souvent en train de se prélasser lorsque la température à l'extérieur de leur terrier se situe entre 18 et 28 degrés Celsius. Cette espèce hiberne pendant l'hiver pendant deux à cinq mois et estivante pendant les mois d'été quand il y a des conditions de sécheresse. (Bartlett, 2003 Gray, 2001 Highfield et Slimani, 2010)

        • Comportements clés
        • fouisseur
        • diurne
        • sédentaire
        • hibernation
        • estivation
        • solitaire
        • territorial
        • Taille du territoire de l'aire de répartition 10 000 à 50 000 m^2

        Gamme d'accueil

        Cette espèce est très territoriale et solitaire. Le territoire de chaque individu peut s'étendre de 10 000 à 50 000 mètres carrés. Cependant, cette espèce vit également en populations discrètes. Les populations peuvent comprendre de 10 à 100 individus vivant dans un kilomètre carré. Les lézards sont assez sédentaires. Ils ne se déplacent de manière significative que lorsqu'ils voyagent d'une usine alimentaire à l'autre et restent généralement dans les limites de leur territoire. On pense qu'il s'agit d'un comportement conçu pour éviter la prédation. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Highfield et Slimani, 2010)

        Communication et perception

        Il existe peu d'informations sur la communication entre les individus de cette espèce. La parade nuptiale implique des démonstrations visuelles de balancement de la tête et de pompes. Les mâles utilisent également les sécrétions de leurs glandes fémorales et anales pour marquer leurs territoires lorsqu'ils atteignent la maturité sexuelle. (Highfield et Slimani, 2010)

        Cette espèce perçoit probablement son environnement principalement avec la vue, en fonction de sa dépendance à des indices visuels lors de la parade nuptiale. Il peut également utiliser des repères tactiles pour localiser les types de sol préférés pour l'enfouissement. Il existe également des preuves qu'au moins certaines espèces du genre Uromastyx utilisent des indices chimiques pour trouver des partenaires et la nourriture qu'ils préfèrent. Des études ont montré que les individus préfèrent les carreaux dépourvus de repères visuels pour la nourriture mais enduits de leurs aliments préférés. Cependant, des études avec cette espèce spécifique seraient nécessaires pour confirmer que c'est le cas pour U. acanthinura. (Bartlett, 2003 Cooper et Al-johany, 2002)

        • Canaux de communication
        • visuel
        • tactile
        • chimique
        • Autres modes de communication
        • marques d'odeur
        • Canaux de perception
        • visuel
        • tactile
        • chimique

        Habitudes alimentaires

        Les lézards à queue épineuse d'Afrique du Nord sont principalement des lézards herbivores. Cependant, ils consomment également des fourmis (famille des hyménoptères) et des coléoptères (famille des Tenebrionidae). Les jeunes lézards sont plus disposés à consommer des insectes. La plupart des plantes du désert qu'il mange sont très fibreuses. Il est connu que d'autres espèces d'Uromastyx utilisent la digestion microbienne et un tube digestif complexe qui maximise la surface pour absorber autant de nutriments que possible.

        L'une des principales sources de nourriture est constituée de plantes du genre Chenopodium qui comprend des poules grasses (Chenopodium album) et certains types d'épinards. Ils mangent aussi couramment des plantes du genre Atriplex tolérant le sel. Étant donné que le sol des déserts a tendance à avoir une teneur élevée en sel, de nombreuses plantes ont également tendance à avoir des concentrations élevées de sel dans leurs feuilles. En conséquence, cette espèce a des glandes dans ses narines utilisées pour éliminer le sel supplémentaire sans éliminer l'eau. (Foley et al., 1992 Gray, 2001 Highfield et Slimani, 2010)

        • Régime primaire
        • herbivore
          • folivore
          • frugivore
          • Aliments pour animaux
          • insectes
          • Aliments végétaux
          • feuilles
          • graines, céréales et noix
          • fruit
          • fleurs

          Prédation

          Les prédateurs spécifiques de cette espèce ne sont pas bien connus. Chez une espèce étroitement apparentée, Uromastyx aegyptia, les adultes sont souvent victimes de rapaces, de loups et de chiens. Les juvéniles Uromastyx aegyptia sont plus facilement des proies et sont souvent attaqués par des varans (genre Varanus), des pies-grièches (famille des Laniidae) et des serpents. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Nemtzov, 2008)

          Les adultes de cette espèce se cacheront immédiatement dans des terriers lorsqu'ils seront approchés par un prédateur ou un humain curieux. Uromastyx acanthinura construit des terriers qui peuvent s'élever jusqu'à 4 mètres de profondeur dans lesquels ils se cachent dès qu'une menace perçue approche. Les terriers peuvent également avoir plusieurs entrées et sorties qui sont utilisées pour confondre et échapper aux prédateurs. S'ils sont attaqués dans le terrier, ces lézards utilisent leurs membres puissants pour s'accrocher fermement aux murs du terrier afin d'éviter d'être traînés. S'ils sont attaqués à l'extérieur du terrier, ils n'hésitent pas à utiliser leurs grandes queues épineuses pour se défendre.

          Les juvéniles ne construisent pas de terriers, mais ont plutôt tendance à résider sous des pierres ou d'autres abris peu profonds. S'ils sont approchés, leur première stratégie est de se figer sur place. Ce n'est qu'après quelques instants qu'ils chercheront un abri. Les lézards juvéniles souffrent probablement de taux de mortalité plus élevés en raison de ce comportement. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Gray, 2001 Highfield et Slimani, 2010)

          • Prédateurs connus
            • Pies-grièches (famille des Laniidae)
            • Rapaces
            • Loups (genre Canis)
            • Chiens (genre Canis)
            • Varan (genre Varanus)
            • Serpents

            Rôles de l'écosystème

            Cette espèce est la proie de nombreux oiseaux, serpents, loups et varans et soutient ainsi les populations locales. Uromastyx acanthinura agit également comme hôte de plusieurs types de parasites internes, notamment les vers ronds, les oxyures, les ténias et les protozoaires. L'espèce de nématode Foleyella candezei a été retrouvée dans le foie ou sous la peau de ces lézards, notamment chez des individus vivant en Algérie. Les parasites externes comprennent divers acariens et tiques. Comme U. acanthinura est un herbivore, il peut aider à répandre les graines des plantes qu'il mange. (Bartlett, 2003 Yildirimhan, et al., 2006)

            Les activités d'enfouissement de cette espèce peuvent également avoir un impact sur son écosystème. Il a été confirmé pour l'espèce apparentée U. aegyptia que d'autres organismes peuvent s'installer dans ses terriers tels que les insectes et les serpents. Étant donné qu'U. acanthinura creuse également des terriers dans des zones peuplées de serpents et d'insectes, le même avantage pour d'autres organismes peut se produire avec les terriers de cette espèce. De plus, le sol des déserts est souvent riche en sel. Lorsque les terriers sont creusés profondément sous terre, cela peut faire remonter à la surface un sol à faible teneur en sel. Cela peut être bénéfique pour les plantes poussant autour des terriers qui ont des tolérances au sel plus faibles. (Nemtzov, 2008)

            • Nématodes ( Foleyella candezei )
            • Vers ronds
            • Les oxyures
            • Les ténias
            • protozoaire

            Importance économique pour les humains : positive

            L'un des avantages que ces animaux offrent aux humains est le commerce des animaux de compagnie. Leurs couleurs vives en font une espèce d'animal de compagnie recherchée. Uromastyx acanthinura a fait l'objet d'un commerce international dans le passé et était autrefois l'espèce d'Uromastyx la plus commercialisée. L'élevage en captivité a maintenant réduit le marché des animaux capturés dans la nature. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Bartlett, 2003)

            Il y a aussi l'exploitation de ces lézards pour la nourriture et la médecine. Bien qu'ils soient répertoriés comme quasi menacés dans la liste rouge de l'UICN, les autochtones locaux les ont probablement mangés et utilisés à des fins médicales pendant de nombreuses années, il est donc peu probable que le piégeage illégal s'arrête de si tôt. Cette espèce est également vendue comme souvenir ou vivante. Les spécimens vivants sont apparemment vendus fréquemment par les enfants le long des routes pour seulement l'équivalent de 1,75 $ à 4,70 $. Certains herboristes et guérisseurs traditionnels du sud de son aire de répartition utilisent cette espèce en médecine. There do not seem to be any studies available indicating any true medicinal use of this lizard, so this use is most likely based on culture. There are also some native tribes that use the skin of this species for holding liquid, and it is apparently often used as a baby bottle. ("Uromastyx acanthinura", 2006 Highfield and Slimani, 2010)

            Importance économique pour les humains : Négatif

            There are no true negative effects on humans caused by this species.

            État de conservation

            The international trade of Uromastyx acanthinura is currently regulated by CITIES and is listed with all other Uromastyx species in Appendix II. Successful trade regulation is difficult to enforce as many can be sold through underground markets. This species is often misidentified, therefore making regulation increasingly difficult.

            Additional threats to this species includes agricultural grazing on plants that U. acanthinura commonly eats which creates competition for resources. More important factors that threaten its survival tend to come from humans through the pet trade and trapping for food and medicine. Road mortality is of great concern as the heat-absorbing roads are an attractive basking spot for these lizards.

            Autres commentaires

            More studies of this and related species in the wild are needed to better define ecological niches and assist conservation efforts.

            Contributeurs

            Megan Climans (author), Michigan State University, James Harding (editor), Michigan State University, Rachelle Sterling (editor), Special Projects.

            Glossaire

            vivant dans la partie nord du Vieux Monde. Autrement dit, l'Europe et l'Asie et l'Afrique du Nord.

            utilise des odeurs ou d'autres produits chimiques pour communiquer

            dans les déserts, des précipitations faibles (moins de 30 cm par an) et imprévisibles se traduisent par des paysages dominés par des plantes et des animaux adaptés à l'aridité. La végétation est généralement clairsemée, bien que des floraisons spectaculaires puissent se produire après la pluie. Les déserts peuvent être froids ou chauds et les températures quotidiennes fluctuent généralement. Dans les zones de dunes, la végétation est également clairsemée et les conditions sont sèches. C'est parce que le sable ne retient pas bien l'eau, donc peu est disponible pour les plantes. Dans les dunes proches des mers et des océans, cela est aggravé par l'influence du sel dans l'air et le sol. Le sel limite la capacité des plantes à absorber l'eau par leurs racines.

            a substance used for the diagnosis, cure, mitigation, treatment, or prevention of disease

            les soins parentaux sont assurés par des femmes

            union de l'ovule et du spermatozoïde

            an animal that mainly eats leaves.

            A substance that provides both nutrients and energy to a living thing.

            Referring to a burrowing life-style or behavior, specialized for digging or burrowing.

            an animal that mainly eats fruit

            An animal that eats mainly plants or parts of plants.

            ayant une température corporelle qui fluctue avec celle de l'environnement immédiat n'ayant aucun mécanisme ou un mécanisme peu développé pour réguler la température interne du corps.

            the state that some animals enter during winter in which normal physiological processes are significantly reduced, thus lowering the animal's energy requirements. The act or condition of passing winter in a torpid or resting state, typically involving the abandonment of homoiothermy in mammals.

            la progéniture est produite dans plus d'un groupe (portées, couvées, etc.) et sur plusieurs saisons (ou d'autres périodes propices à la reproduction). Les animaux itéropares doivent, par définition, survivre sur plusieurs saisons (ou des changements de conditions périodiques).

            la zone dans laquelle l'animal se trouve naturellement, la région dans laquelle il est endémique.

            la reproduction dans laquelle les œufs sont libérés par le développement femelle de la progéniture se produit en dehors du corps de la mère.

            l'activité d'achat et de vente d'animaux que les gens gardent chez eux comme animaux de compagnie.

            communique en produisant des parfums à partir de glandes spéciales et en les plaçant sur une surface que d'autres puissent les sentir ou les goûter

            la reproduction est limitée à une saison particulière

            reproduction qui comprend la combinaison de la contribution génétique de deux individus, un mâle et une femelle

            utilise le toucher pour communiquer

            cette région de la Terre entre 23,5 degrés nord et 60 degrés nord (entre le tropique du Cancer et le cercle polaire arctique) et entre 23,5 degrés sud et 60 degrés sud (entre le tropique du Capricorne et le cercle antarctique).

            defends an area within the home range, occupied by a single animals or group of animals of the same species and held through overt defense, display, or advertisement

            utilise la vue pour communiquer

            Les références

            TRAFFIC Europe. An assessment of the international trade in Spiny-Tailed Lizards Uromastyx with a focus on the role of the European Union. AC20 Inf. 13. Online: Convention on International Trade in Endangered Species. 2004. Accessed December 09, 2010 at http://www.cites.org/common/com/ac/20/E20-inf-13.pdf.

            Convention on International Trade in Endangered Species. Uromastyx acanthinura. AC22 Doc. 10.2. Online: Convention on International Trade in Endangered Species. 2006. Accessed December 07, 2010 at http://www.cites.org/eng/com/ac/22/E22-10-2.pdf.

            Bartlett, R. 2003. Spiny-tailed Agamids: Uromastyx and Xenagama . Hauppauge, New York: Barron's Educational Series, Inc..

            Cooper, W., A. Al-johany. 2002. Chemosensory responses to foods by an herbivorous acrodont lizard, Uromastyx aegyptius. Journal of Ethology , 20: 95-100.

            Foley, W., A. Bouskila, A. Shkolnik, I. Choshniak. 1992. Microbial digestion in the herbivorous lizard Uromastyx aegyptius (Agamidae). Journal of Zoology , 226: 387-398.

            Gray, R. 2001. "The Natural history, husbandry and captive propogation of the Moroccan spiny-tailed lizard (Uromastyx Acanthinurus)" (On-line). Accessed December 07, 2010 at http://www.kingsnake.com/uromastyx/caresheets/MOROCCON1.htm.

            Highfield, A., T. Slimani. 2010. "The spiny-tailed lizard at home - Uromastyx acanthinurus in southern Morocco" (On-line). Tortoise Trust. Accessed December 07, 2010 at http://www.tortoisetrust.org/articles/uromastyx.html.

            Nemtzov, S. 2008. Uromastyx lizards in Israel. NDF Workshop Case Studies, WG 7 - Case Study 5: 1-22.

            Yildirimhan, H., S. Goldberg, C. Bursey. 2006. Helminth Parasites of the Caucasian Agama, Laudakia caucasia, and the Roughtail Rock Agama, Laudakia stellio (Squamata: Agamidae), from Turkey. Comparitive Parasitology , 75/2: 257-262. Accessed December 09, 2010 at http://www.bioone.org/doi/abs/10.1654/4205.1.

            Zari, T. 1991. The influence of body mass and temperature on the standard metabolic rate of the herbivorous desert lizard, Uromastyx Microlepsis. Journal of Thermal Biology , 16/3: 129-133.


            Scientists Sequence Genome of Extinct Steller’s Sea Cow

            A multinational team of researchers has successfully sequenced and analyzed the genome of the Steller’s sea cow (Hydrodamalis gigas). Their results show that this large aquatic mammal definitively embarked on the road toward extinction long before the arrival of the first Paleolithic hunter-gatherers in the Beringia, which is estimated to have occurred at least 25,000-30,000 years ago.

            Life reconstruction of the Steller’s sea cow (Hydrodamalis gigas). Image credit: Biodiversity Heritage Library / Sci-News.com.

            The Steller’s sea cow is an extinct species of marine mammal from the order Sirenia, which contains four living species: three species of manatees and the dugong, the closest species to the Steller’s sea cow as has been shown in previous studies.

            It inhabited the coastal areas of the North Pacific Ocean — including the Bering Sea — during the Pleistocene and Holocene epoch.

            The last population of the Steller’s sea cow was discovered in 1741 by the Vitus Bering’s Great Northern Expedition along the coasts of the Commander Islands, and it was gone by the end of the 18th century.

            The Steller’s sea cow was up to 11 tons in mass and up to 10 m in length however, adult animals from the last population were significantly smaller.

            German biologist Georg Wilhelm Steller, who participated in the Vitus Bering’s Expedition, stated that the animal weighted around 4.5-5.9 tons and had a body length of 7.5 m. He also documented it as a stenobiontic species that adapted to brown algae diets (mainly kelp) and the cold coastal conditions of the Bering Sea region.

            Recent studies suggested that the climate changes and Paleolithic human hunting may have reduced Steller’s sea cow population levels before European sailors made the last strike in the evolutionary history of the species.

            They also suggested that the marine animal was doomed to extinction, even without the direct killing of the last population, because of the overhunting on sea otters and the co-occurring loss of kelp forests in this region.

            To investigate the population history of the Steller’s sea cow, Dr. Artem Nedoluzhko of Nord University in Norway and colleagues sequenced the extinct mammal’s nuclear and mitochondrial genomes.

            To do this, they extracted DNA from a well-preserved petrous bone housed in the Kaliningrad Museum of the Ocean.

            “We showed that well-preserved Steller’s sea cow petrous bone was a good source of endogenous DNA,” they noted.

            The scientists found that the nuclear and mitogenomes of the Steller’s sea cow contain around 1.24 billion base pairs and 16,896 base pairs, respectively.

            Their analysis shows that the gene diversity of the last population of the Steller’s sea cow was low and comparable to the last woolly mammoth population that inhabited Wrangel Island 4,000 years ago.

            “This marine mammal was most likely a victim of significant climate changes during the Pleistocene and the associated environmental and biodiversity changes,” the authors said.

            “The sea level and temperature changes during the Late Pleistocene may have negatively affected the Steller’s sea cow populations because they inhabited the coastal zone.”

            “Due to several morphological traits Steller’s sea cows could not dive deep, so when the sea retreated and the temperature dropped, the number of suitable feeding sites for the animals decreased.”

            “The starvation and the associated fragmentation of distribution possibly led to the origin of the small, separate refugia on the North Pacific islands for this mammal.”

            “Approximately 5,000 years ago, the sea level stabilized however, by this time, the range and Steller’s sea cow population size had significantly decreased.”

            “Paleolithic hunter-gatherers also made their contribution to the extinction of the Steller’s sea cow, but, to be fair, only a few finds of the species have been described from dozens of Holocene coastal archeological sites in the Bering Sea region.”

            “Finally, we conclude that the population on the Commander Islands, which was the last surviving Steller’s sea cow population, like the last woolly mammoth population from Wrangel Island, was subject to reduced genetic diversity and possibly, despite the size (around 2,000 animals), was on the verge of extinction by the time of the arrival of the Vitus Bering’s Great Northern Expedition.”

            Les résultats ont été publiés dans la revue Communication Nature.


            Gafni, O. et al. La nature 504, 282–286 (2013).

            Brons, I.G.M. et al. La nature 448, 191–195 (2007).

            Tesar, P.J. et al. La nature 448, 196–199 (2007).

            Krtolica, A. et al. Cellules souches 25, 2215–2223 (2007).

            De Los Angeles, A., Loh, Y.-H., Tesar, P.J. & Daley, G.Q. Cour. Avis. Genet. Dév. 22, 272–282 (2012).

            Nichols, J., Chambers, I., Taga, T. & Smith, A. Développement 128, 2333–2339 (2001).

            Nichols, J. & Smith, A. Cell Stem Cell 4, 487–492 (2009).


            Andrew MacDougall

            MacArthur and Wilson's classic model synthesizes a range of biogeographical processes to describe the regulation of diversity, but does not account for trophic interactions. We are testing how regional and local factors affect food web assembly in fragmented landscapes, focusing on insect-plant interactions in tallgrass prairie. (Head PI: Eric Harvey)

            The Evolution of Spatial Pattern in Assembling Communities:

            Most populations are non-randomly distributed, reflecting interactions between stochastic and deterministic niche-based processes that operate at a range of spatial and temporal scales. Using multi-hectare assembly experiments, we are testing how trophic dynamics, stochastic priority effects, and species sorting drive the evolution of spatial pattern in plant communities.

            Global Drivers of Species Invasions:

            Evidence linking invasion to the suppression of native diversity is equivocal. Local studies often describe negative associations between native diversity and invasion via competition, while regional studies often report habitat-mediated positive associations (the 'invasion paradox'). Using standardized multi-scale data from grasslands across the planet, this research tests how regional and local processes including human disturbances can be reconciled to explain the likely origins of the invasion paradox (a Nutrient Network project).

            Stability-Diversity Dynamics:

            This long-term study has determined that fire is critical for ecosystem function, but is highly destabilizing for populations of fire-dependent ground flora at local scales. Empirical data are being used to model the non-equilibrium dynamics of this system at local and regional spatial resolutions, illustrating 'a tale of two stabilities' defined by whether fire is present or continually suppressed (with Dr. Kevin McCann).

            Plant-Pollinator Dynamics in Agricultural Landscapes:

            Global pollinator declines threaten crop production, but the magnitude of pollinator collapse remains unclear. In collaboration with ALUS, this project tests how regional and local factors relating to habitat quality and farming practices influence the composition, abundance, and diversity of native pollinators on farms, and how those influences can ultimately affect yields of pollinator-dependent crops (Head PI: Caitlin Paterson).

            Rodent Plagues on Prairie Diversity:

            Small mammals influence diversity in many of the world's grasslands by selecting against palatable plants - the community can become dominated by the plants they mostly avoid. We are exploring how global environmental changes relating to plant invasion, trophic collapse, eutrophication, and habitat fragmentation may be magnifying the intensity of these 'rodent plagues', and the implications for ecosystem function including primary production and soil carbon dynamics (Head PI: Stefan Schneider).

            Extinction:

            Rarity is associated with vulnerability to extinction, yet most of the world's biological diversity is relatively uncommon in the systems where they occur. Rarity can be stabilized by a range of demographic processes that function within and across trophic levels, but many of these processes are being transformed by anthropogenic disturbances. This research explores whether stabilizing mechanisms persist despite disturbance or whether the likelihood of 'extinction debts' are increasing (with Drs. Ben Gilbert and Cort Griswold).


            A stabilized microbial ecosystem of self-limiting bacteria using synthetic quorum-regulated lysis

            Microbial ecologists are increasingly turning to small, synthesized ecosystems 1–5 as a reductionist tool to probe the complexity of native microbiomes 6,7 . Concurrently, synthetic biologists have gone from single-cell gene circuits 8–11 to controlling whole populations using intercellular signalling 12–16 . The intersection of these fields is giving rise to new approaches in waste recycling 17 , industrial fermentation 18 , bioremediation 19 and human health 16,20 . These applications share a common challenge 7 well-known in classical ecology 21,22 —stability of an ecosystem cannot arise without mechanisms that prohibit the faster-growing species from eliminating the slower. Here, we combine orthogonal quorum-sensing systems and a population control circuit with diverse self-limiting growth dynamics to engineer two ‘ortholysis’ circuits capable of maintaining a stable co-culture of metabolically competitive Salmonella typhimurium strains in microfluidic devices. Although no successful co-cultures are observed in a two-strain ecology without synthetic population control, the ‘ortholysis’ design dramatically increases the co-culture rate from 0% to approximately 80%. Agent-based and deterministic modelling reveal that our system can be adjusted to yield different dynamics, including phase-shifted, antiphase or synchronized oscillations, as well as stable steady-state population densities. The ‘ortholysis’ approach establishes a paradigm for constructing synthetic ecologies by developing stable communities of competitive microorganisms without the need for engineered co-dependency.

            To engineer a stable co-culture of two competitive bacterial strains, we first characterized the dynamics of a small library of quorum-sensing (QS) components (Supplementary Fig. 1a–c). This was achieved by evaluating different components of natural QS systems to identify receptor–promoter pairs and signals (acyl homoserine lactone, AHL) that yield the desired characteristic upon combination (Supplementary Fig. 1d) 23 . From a range of possible configurations (Supplementary Fig. 2b), we identified that the Lux and Las systems were suitable for one-way orthogonal signalling, and the Lux and Rpa systems were suitable for two-way orthogonal signalling (Supplementary Fig. 1e–g). We used these components to design synchronized lysis circuits (SLCs) 16 in two bacterial strains, where each strain is programmed to lyse upon reaching a critical population density.


            Photosynthèse

            J.R. Bowyer , R.C. Leegood , in Plant Biochemistry , 1997

            (c) High resolution structure of PSI

            Crystals of PSI from the cyanobacterium Synechococcus sp. have been obtained, and these have enabled the structure of the PSI core complex to be solved at 0.6 nm resolution ( Krauss et al., 1993 Plate 4 ). The three 4Fe–4S clusters in PSI have been located enabling accurate measurement of their separation. The two FeS centers in the PsaC subunit are 1.4 nm and 2.1 nm, respectively, from FeSX, but it is not yet possible to distinguish which is FeSUNE and which is FesB. Of the 28 α helical regions that have been identified, most are transmembrane with an angle of between 3° and 30° to the membrane normal, and seven are nearly parallel to the membrane plane. Eight of the transmembrane helices are symmetrically related to eight other helices and these two sets of helices are tentatively assigned to the PsaA and PsaB subunits. Forty-five of the ∼90 Chlune molecules in PSI that have been identified have their porphyrin planes roughly perpendicular to the membrane. Most of the Chlune molecules are separated by center-to-center distances of 0.8–1.5 nm. The location of the 12–16 β-carotene molecules in the PsaA and PsaB subunits have not yet been identified.

            Plate 4 . Arrangement of the structural elements of the PSI core complex of Synechococcus sp., based on the X-ray crystal structure. Side view of the complex showing transmembrane helices as blue cylinders, horizontal helices as pale blue cylinders, antenna Chlune head groups as green disks and groups involved in electron transfer as yellow discs. The two lowermost disks are thought to be P700, the two disks above these are accessory Chlune molecules, and the two uppermost disks represent approximate locations for A0 and A1. Only about half the total number of Chlune molecules in the complex have been located to date. Iron-sulfur clusters are represented by red spheres. The lowermost cluster, partially concealed behind a helix in this picture, is FeSX. The upper two clusters are FeSUNE and FeSB, but they cannot be individually assigned.

            Figure kindly provided by Dr P. Fromme, and based on Krauss et al., 1993 . Copyright © 1993

            The structure at 0.45 nm resolution clearly shows the P700 Chlune dimer with the two Chl molecules parallel to each other and perpendicular to the membrane plane. Between P700 and FeSX, two Chl molecules in symmetrical positions about the twofold axis and close to P700 are assumed to be accessory Chl molecules equivalent to those present in the bacterial reaction center. Further into the complex are two more symmetrically located Chl molecules, one of which is assumed to be A0 (P. Fromme, personal communication). There is evidence, therefore, that the striking symmetry seen in the bacterial reaction center is also apparent in PSI. Whether electron transfer from P700 to FeSX uniquely follows only one of the two possible pathways is not yet established.


            Voir la vidéo: UP Les changements déquilibre internationaux: le tryptique USAChineRussie - Jean-Marc Huissoud (Août 2022).