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25.6 : Conclusion et ressources - Biologie


25.6 : Conclusion et ressources

25.1 Début de la vie végétale

À la fin de cette section, vous serez en mesure d'effectuer les opérations suivantes :

  • Discuter des défis de la vie végétale sur terre
  • Décrire les adaptations qui ont permis aux plantes de coloniser la terre
  • Décrire la chronologie de l'évolution des plantes et l'impact des plantes terrestres sur les autres êtres vivants

Le royaume Plantae constitue des groupes d'organismes vastes et variés. Il existe plus de 300 000 espèces de plantes répertoriées. Parmi celles-ci, plus de 260 000 sont des plantes à graines. Les mousses, les fougères, les conifères et les plantes à fleurs font tous partie du règne végétal. Les plantes terrestres sont apparues au sein des Archaeplastida, qui comprennent les algues rouges (Rhodophyta) et deux groupes d'algues vertes, Chlorophyta et Charaphyta. La plupart des biologistes considèrent également qu'au moins certaines algues vertes sont des plantes, bien que d'autres excluent toutes les algues du règne végétal. La raison de ce désaccord vient du fait que seules les algues vertes, les Chlorophytes et les Charophytes, partagent des caractéristiques communes avec les plantes terrestres (comme l'utilisation de la chlorophylle une et b plus carotène dans la même proportion que les plantes). Ces caractéristiques sont absentes des autres types d'algues.

Connexion Évolution

Les algues et les voies évolutives de la photosynthèse

Certains scientifiques considèrent que toutes les algues sont des plantes, tandis que d'autres affirment que seules les algues vertes appartiennent au royaume Plantae. D'autres encore n'incluent que les Charophytes parmi les plantes. Ces opinions divergentes sont liées aux différentes voies évolutives de la photosynthèse choisies pour différents types d'algues. Bien que toutes les algues soient photosynthétiques, c'est-à-dire qu'elles contiennent une forme de chloroplaste, elles ne sont pas toutes devenues photosynthétiques par le même chemin.

Les ancêtres des Archaeplastida sont devenus photosynthétiques en formant une relation endosymbiotique avec une bactérie photosynthétique verte il y a environ 1,65 milliard d'années. Cette lignée d'algues a évolué en algues rouges et vertes, et finalement en mousses, fougères, gymnospermes et angiospermes modernes. Leur trajectoire évolutive était relativement droite et monophylétique. En revanche, les algues en dehors des Archaeplastida, par exemple les algues brunes et dorées des straménopiles, et ainsi de suite, sont toutes devenues photosynthétiques par des événements endosymbiotiques secondaires, voire tertiaires, c'est-à-dire qu'elles ont englouti des cellules qui contenaient déjà une cyanobactérie endosymbiotique. Ces derniers arrivés à la photosynthèse sont parallèles aux Archaeplastida en termes d'autotrophie, mais ils ne se sont pas étendus dans la même mesure que les Archaeplastida, ni n'ont colonisé la terre.

Les scientifiques qui suivent uniquement les lignes droites évolutives (c'est-à-dire la monophylie), ne considèrent que les Charophytes comme des plantes. L'ancêtre commun des Charophytes et des plantes terrestres exclut les autres membres des Archaeplastida. Les charophytes partagent également d'autres caractéristiques avec les plantes terrestres. Ceux-ci seront discutés plus en détail dans une autre section.

Lien vers l'apprentissage

Consultez cet article pour avoir une vue plus approfondie des Charophytes.

Adaptations des plantes à la vie terrestre

En tant qu'organismes adaptés à la vie sur terre, ils ont dû faire face à plusieurs défis dans l'environnement terrestre. L’eau a été décrite comme « l’étoffe de la vie ». L'intérieur de la cellule est une soupe épaisse : dans ce milieu, la plupart des petites molécules se dissolvent et diffusent, et la majorité des réactions chimiques du métabolisme ont lieu. La dessiccation, ou dessèchement, est un danger constant pour un organisme exposé à l'air. Même lorsque des parties d'une plante sont proches d'une source d'eau, les structures aériennes sont susceptibles de se dessécher. L'eau fournit également la flottabilité aux organismes. Sur terre, les plantes ont besoin de développer un support structurel dans un milieu qui ne donne pas la même portance que l'eau. L'organisme est également soumis au bombardement par rayonnement mutagène, car l'air ne filtre pas les rayons ultraviolets du soleil. De plus, les gamètes mâles doivent atteindre les gamètes femelles en utilisant de nouvelles stratégies, car la natation n'est plus possible. Par conséquent, les gamètes et les zygotes doivent être protégés de la dessiccation. Les usines terrestres qui ont réussi ont développé des stratégies pour faire face à tous ces défis. Toutes les adaptations ne sont pas apparues en même temps. Certaines espèces ne se sont jamais éloignées du milieu aquatique, tandis que d'autres sont allées conquérir les milieux les plus secs de la Terre.

Pour équilibrer ces défis de survie, la vie sur terre offre plusieurs avantages. Premièrement, la lumière du soleil est abondante. L'eau agit comme un filtre, altérant la qualité spectrale de la lumière absorbée par le pigment photosynthétique chlorophylle. Deuxièmement, le dioxyde de carbone est plus facilement disponible dans l'air que dans l'eau, car il se diffuse plus rapidement dans l'air. Troisièmement, les plantes terrestres ont évolué avant les animaux terrestres. Par conséquent, jusqu'à ce que les terres sèches soient colonisées par des animaux, aucun prédateur ne menaçait la vie végétale. Cette situation a changé lorsque les animaux ont émergé de l'eau et se sont nourris des abondantes sources de nutriments de la flore établie. À leur tour, les plantes ont développé des stratégies pour décourager la prédation : des épines et des épines aux produits chimiques toxiques.

Les premières plantes terrestres, comme les premiers animaux terrestres, ne vivaient pas très loin d'une source d'eau abondante et développaient des stratégies de survie pour lutter contre la sécheresse. L'une de ces stratégies s'appelle la tolérance. De nombreuses mousses, par exemple, peuvent se dessécher en un tapis brun et cassant, mais dès que la pluie ou une inondation rend l'eau disponible, les mousses l'absorbent et retrouvent leur aspect vert sain. Une autre stratégie consiste à coloniser des environnements à forte humidité, où les sécheresses sont rares. Les fougères, qui sont considérées comme une première lignée de plantes, prospèrent dans des endroits humides et frais tels que le sous-étage des forêts tempérées. Plus tard, les plantes se sont éloignées des environnements humides ou aquatiques en utilisant la résistance à la dessiccation plutôt que la tolérance. Ces plantes, comme les cactus, minimisent la perte d'eau à tel point qu'elles peuvent survivre dans des environnements extrêmement secs.

La solution d'adaptation la plus réussie a été le développement de nouvelles structures qui ont donné aux plantes l'avantage de coloniser des environnements nouveaux et secs. Quatre adaptations majeures contribuent au succès des plantes terrestres. La première adaptation est que le cycle de vie de toutes les plantes terrestres présente l'alternance des générations, un sporophyte dans lequel les spores se forment et un gamétophyte qui produit des gamètes. Le deuxième est un tissu de méristème apical dans les racines et les pousses. Troisièmement, l'évolution d'une cuticule cireuse pour résister à la dessiccation (absente de certaines mousses). Enfin des parois cellulaires avec de la lignine pour soutenir les structures du sol. Ces adaptations contribuent toutes au succès des plantes terrestres, mais manquent sensiblement aux algues vertes étroitement apparentées, une autre raison du débat sur leur placement dans le règne végétal. On ne les trouve pas non plus tous dans les mousses, qui peuvent être considérées comme représentant une étape intermédiaire d'adaptation à la terre.

Alternance des générations

Tous les organismes qui se reproduisent sexuellement ont des cellules haploïdes et diploïdes dans leur cycle de vie. Chez les organismes à cycle de vie haplontique, le stade haploïde est dominant, tandis que chez les organismes à cycle de vie diplontique, le stade diploïde est le stade de vie dominant. Dominant dans ce contexte, signifie à la fois l'étape dans laquelle l'organisme passe la plupart de son temps et l'étape dans laquelle la plupart des cellules mitotiques se reproduisent - le stade multicellulaire. Dans les cycles de vie haplontiques, la seule cellule diploïde est le zygote, qui subit une méiose immédiate pour restaurer l'état haploïde. Dans les cycles de vie diplontiques, les seules cellules haploïdes sont les gamètes, qui se combinent pour restaurer l'état diploïde le plus tôt possible. Les humains, par exemple, sont diplontiques.

L'alternance des générations décrit un cycle de vie dans lequel un organisme a des stades multicellulaires haploïdes et diploïdes (figure 25.2). Ce type de cycle de vie, que l'on retrouve chez toutes les plantes, est qualifié d'haplodiplontique.

Dans l'alternance des générations, la forme haploïde multicellulaire, dite gamétophyte, est suivie dans la séquence de développement par une forme diploïde multicellulaire, le sporophyte. Le gamétophyte donne naissance aux gamètes (cellules reproductrices) par mitose. Cela peut être la phase la plus évidente du cycle de vie de la plante, comme dans les mousses, ou cela peut se produire dans une structure microscopique, comme un grain de pollen, dans les plantes à graines. L'évolution des plantes terrestres est marquée par l'importance croissante de la génération des sporophytes. Le stade sporophyte est à peine perceptible chez les plantes non vasculaires (le terme collectif pour les plantes qui incluent les hépatiques et les mousses). Dans les plantes à graines, la phase sporophyte peut être un arbre imposant, comme dans les séquoias et les pins.

La protection de l'embryon est une exigence majeure pour les plantes terrestres. L'embryon vulnérable doit être à l'abri de la dessiccation et d'autres risques environnementaux. Dans les plantes sans pépins et les plantes à graines, le gamétophyte femelle fournit une protection et des nutriments à l'embryon à mesure qu'il se développe en un nouveau sporophyte. Cette caractéristique distinctive des plantes terrestres a donné au groupe son autre nom d'embryophytes.

Sporanges dans les plantes sans pépins

Le sporophyte des plantes sans pépins est diploïde et résulte de la syngamie (fusion) de deux gamètes. Le sporophyte porte les sporanges (singulier, sporange). Le terme « sporanges » signifie littéralement « un récipient pour les spores », car il s'agit d'un sac reproducteur dans lequel se forment les spores (figure 25.3). A l'intérieur des sporanges multicellulaires, les sporocytes diploïdes, ou cellules mères, produisent des spores haploïdes par méiose, au cours de laquelle les 2m le nombre de chromosomes est réduit à 1m (notez que chez de nombreuses plantes, le nombre de chromosomes est compliqué par la polyploïdie : par exemple, le blé dur est tétraploïde, le blé tendre est hexaploïde et certaines fougères sont 1000 ploïdes). Les spores sont ensuite libérées par les sporanges et se dispersent dans l'environnement. Lorsque la spore haploïde germe dans un environnement hospitalier, elle génère un gamétophyte multicellulaire par mitose. Le gamétophyte supporte le zygote formé de la fusion des gamètes et du jeune sporophyte résultant (forme végétative). Le cycle recommence alors.

Les plantes qui ne produisent qu'un seul type de spore sont appelées homospores et le gamétophyte résultant produit à la fois des gamètes mâles et femelles, généralement sur le même individu. Les plantes non vasculaires sont homospores et le gamétophyte est la génération dominante dans le cycle de vie. Les plantes qui produisent deux types de spores sont appelées hétérospores. Les spores mâles sont appelées microspores, en raison de leur plus petite taille, et se transforment en gamétophyte mâle. Les mégaspores relativement plus grosses se développent en gamétophyte femelle. Quelques plantes vasculaires sans pépins et toutes les plantes à graines sont hétérosporées, et le sporophyte est la génération dominante.

Les spores des plantes sans pépins sont entourées d'épaisses parois cellulaires contenant un polymère résistant appelé sporopollénine. Comme son nom l'indique, on le trouve également dans les parois des grains de pollen. Cette substance complexe se caractérise par de longues chaînes de molécules organiques liées aux acides gras et aux caroténoïdes : d'où la couleur jaune de la plupart des pollens. La sporopollénine est exceptionnellement résistante à la dégradation chimique et biologique. Dans les plantes à graines, dans lesquelles le pollen est le gamétophyte mâle, la dureté de la sporopollénine explique l'existence de fossiles de pollen bien conservés. La sporopollénine était autrefois considérée comme une innovation des plantes terrestres, cependant, le charophyte Coléochètes forme également des spores qui contiennent de la sporopollénine.

Gamétange dans les plantes sans pépins

Les gamétanges (singulier, gamétange) sont des structures observées sur des gamétophytes haploïdes multicellulaires. Dans la gamétange, les cellules précurseurs donnent naissance à des gamètes par mitose. Le gamétange mâle ( anthéridium ) libère le sperme. Les plantes sans pépins produisent des spermatozoïdes munis de flagelles qui leur permettent de nager dans un milieu humide jusqu'à l'archégone : le gamétange femelle. L'embryon se développe à l'intérieur de l'archégone en tant que sporophyte. Les gamétanges sont proéminentes chez les plantes sans pépins, mais sont absentes ou rudimentaires chez les plantes à graines.

Méristèmes apicaux

Les pousses et les racines des plantes augmentent en longueur grâce à une division cellulaire rapide dans un tissu appelé méristème apical, qui est une petite zone de cellules actives sur le plan mitotique se trouvant à l'extrémité des pousses ou des racines (figure 25.4). Le méristème apical est constitué de cellules indifférenciées qui continuent de proliférer tout au long de la vie de la plante. Les cellules méristématiques donnent naissance à tous les tissus spécialisés de l'organisme. L'allongement des pousses et des racines permet à une plante d'accéder à un espace et à des ressources supplémentaires : de la lumière dans le cas de la pousse, de l'eau et des minéraux dans le cas des racines. Un méristème séparé, appelé méristème latéral, produit des cellules qui augmentent le diamètre des troncs d'arbres.

Adaptations supplémentaires des plantes terrestres

Au fur et à mesure que les plantes se sont adaptées à la terre ferme et sont devenues indépendantes de la présence constante d'eau dans les habitats humides, de nouveaux organes et structures ont fait leur apparition. Les premières plantes terrestres ne poussaient pas à plus de quelques centimètres du sol, rivalisant pour la lumière sur ces tapis bas. En développant une pousse et en grandissant, les plantes individuelles captaient plus de lumière. Parce que l'air offre beaucoup moins de support que l'eau, les plantes terrestres ont incorporé des molécules plus rigides dans leurs tiges (et plus tard, dans les troncs d'arbres). Dans les petites plantes telles que les algues unicellulaires, une simple diffusion suffit pour distribuer l'eau et les nutriments dans tout l'organisme. Cependant, pour que les plantes évoluent sous des formes plus grandes, l'évolution d'un tissu conducteur pour la distribution de l'eau et des solutés était une condition préalable. L'évolution du tissu vasculaire chez les plantes répond à ces deux besoins. Le système vasculaire contient deux types de tissus conducteurs : le xylème et le phloème. Le xylème conduit l'eau et les minéraux absorbés du sol jusqu'à la pousse, tandis que le phloème transporte la nourriture dérivée de la photosynthèse dans toute la plante. Dans le xylème, les parois cellulaires sont renforcées de lignine, dont les polymères hydrophobes résistants aident à empêcher l'infiltration d'eau à travers les parois cellulaires du xylème. La lignine ajoute également à la force de ces tissus pour soutenir la plante. Les tissus vasculaires s'étendent jusqu'à la racine des plantes terrestres. Le système racinaire a évolué pour absorber l'eau et les minéraux du sol et pour ancrer la pousse de plus en plus haute dans le sol.

Chez les plantes terrestres, une couverture cireuse et imperméable appelée cuticule protège les feuilles et les tiges de la dessiccation. Cependant, la cuticule empêche également l'apport de dioxyde de carbone nécessaire à la synthèse des glucides par photosynthèse. Pour surmonter cela, des stomates ou des pores qui s'ouvrent et se ferment pour réguler le trafic des gaz et de la vapeur d'eau sont apparus dans les plantes lorsqu'elles s'éloignaient des environnements humides vers des habitats plus secs.

L'eau filtre la lumière ultraviolette B (UVB), qui est nocive pour tous les organismes, en particulier ceux qui doivent absorber la lumière pour survivre. Ce filtrage ne se produit pas pour les plantes terrestres. L'exposition à des rayonnements nocifs a présenté un défi supplémentaire pour la colonisation des terres, qui a été relevé par l'évolution des voies biosynthétiques pour la synthèse de flavonoïdes protecteurs et d'autres pigments qui absorbent les longueurs d'onde UV de la lumière et protègent les parties aériennes des plantes des dommages photodynamiques.

Les plantes ne peuvent éviter d'être mangées par les animaux. Au lieu de cela, ils synthétisent une large gamme de métabolites secondaires toxiques : des molécules organiques complexes telles que les alcaloïdes, dont les odeurs nocives et le goût désagréable dissuadent les animaux. Ces composés toxiques peuvent également provoquer des maladies graves et même la mort, décourageant ainsi la prédation. Les humains ont utilisé bon nombre de ces composés pendant des siècles comme drogues, médicaments ou épices. En revanche, au fur et à mesure que les plantes ont évolué avec les animaux, le développement de métabolites sucrés et nutritifs a incité les animaux à fournir une aide précieuse à la dispersion des grains de pollen, des fruits ou des graines. Les plantes enrôlent ainsi les animaux pour les aider depuis des centaines de millions d'années.

Évolution des plantes terrestres

Aucune discussion sur l'évolution des plantes sur terre ne peut être entreprise sans un bref examen de la chronologie des ères géologiques. L'ère primitive, connue sous le nom de Paléozoïque, est divisée en six périodes. Cela commence avec la période cambrienne, suivie de l'Ordovicien, du Silurien, du Dévonien, du Carbonifère et du Permien. L'événement majeur qui a marqué l'Ordovicien, il y a plus de 500 millions d'années, a été la colonisation des terres par les ancêtres des plantes terrestres modernes. Les cellules fossilisées, les cuticules et les spores des premières plantes terrestres ont été datées d'aussi loin que la période ordovicienne au début de l'ère paléozoïque. Les plus anciennes plantes vasculaires connues ont été identifiées dans des gisements du Dévonien. L'une des sources d'informations les plus riches est le chert de Rhynie, un gisement de roche sédimentaire trouvé à Rhynie, en Écosse (figure 25.5), où des fossiles incrustés de certaines des premières plantes vasculaires ont été identifiés.

Les paléobotanistes font la distinction entre les espèces éteintes, en tant que fossiles, et les espèces existantes, qui sont encore vivantes. Les plantes vasculaires éteintes manquaient très probablement de vraies feuilles et racines et formaient des tapis de végétation basse de taille similaire aux mousses modernes, bien que certaines puissent atteindre un mètre de hauteur. Le genre postérieur Cooksonia, qui a prospéré pendant le Silurien, a été largement étudié à partir d'exemples bien conservés. Empreintes de Cooksonia montrent des tiges ramifiées élancées se terminant par ce qui semble être des sporanges. A partir des spécimens récupérés, il n'est pas possible d'établir avec certitude si Cooksonia possédaient des tissus vasculaires. Les fossiles indiquent qu'à la fin du Dévonien, des fougères, des prêles et des plantes à graines peuplaient le paysage, donnant naissance à des arbres et des forêts. Cette végétation luxuriante a contribué à enrichir l'atmosphère en oxygène, ce qui a permis aux animaux à respiration aérienne de coloniser plus facilement la terre ferme. Les plantes ont également établi des relations symbiotiques précoces avec les champignons, créant des mycorhizes : une relation dans laquelle le réseau fongique de filaments augmente l'efficacité du système racinaire de la plante, et les plantes fournissent aux champignons des sous-produits de la photosynthèse.

Connexion carrière

Paléobotaniste

Comment les organismes ont acquis des traits qui leur permettent de coloniser de nouveaux environnements et comment l'écosystème contemporain est façonné sont des questions fondamentales de l'évolution. La paléobotanique (l'étude des plantes éteintes) répond à ces questions à travers l'analyse de spécimens fossilisés récupérés lors d'études de terrain, reconstituant la morphologie d'organismes disparus depuis longtemps. Les paléobotanistes retracent l'évolution des plantes en suivant les modifications de la morphologie végétale : éclairer le lien entre les plantes existantes en identifiant des ancêtres communs qui présentent les mêmes traits. Ce domaine cherche à trouver des espèces de transition qui comblent les lacunes sur la voie du développement des organismes modernes. Les fossiles se forment lorsque des organismes sont piégés dans des sédiments ou des environnements où leurs formes sont préservées. Les paléobotanistes collectent des spécimens fossiles sur le terrain et les placent dans le contexte des sédiments géologiques et des autres organismes fossilisés qui les entourent. L'activité nécessite un grand soin pour préserver l'intégrité des fossiles délicats et les couches de roche dans lesquelles ils se trouvent.

L'un des développements récents les plus passionnants en paléobotanique est l'utilisation de la chimie analytique et de la biologie moléculaire pour étudier les fossiles. La préservation des structures moléculaires nécessite un environnement exempt d'oxygène, car l'oxydation et la dégradation du matériau par l'activité des micro-organismes dépendent de sa présence. Un exemple d'utilisation de la chimie analytique et de la biologie moléculaire est l'identification de l'oléanane, un composé qui dissuade les parasites. Jusqu'à présent, l'oléanane semblait être unique aux plantes à fleurs, mais il a maintenant été récupéré dans des sédiments datant du Permien, bien plus tôt que les dates actuelles données pour l'apparition des premières plantes à fleurs. Les paléobotanistes peuvent également étudier l'ADN fossile, qui peut fournir une grande quantité d'informations, en analysant et en comparant les séquences d'ADN de plantes éteintes avec celles d'organismes vivants et apparentés. Grâce à cette analyse, des relations évolutives peuvent être établies pour les lignées végétales.

Certains paléobotanistes sont sceptiques quant aux conclusions tirées de l'analyse des fossiles moléculaires. Par exemple, les matériaux chimiques d'intérêt se dégradent rapidement lorsqu'ils sont exposés à l'air lors de leur isolement initial, ainsi que lors de manipulations ultérieures. Il existe toujours un risque élevé de contamination des échantillons avec des matières étrangères, principalement des micro-organismes. Néanmoins, à mesure que la technologie s'affine, l'analyse de l'ADN des plantes fossilisées fournira des informations inestimables sur l'évolution des plantes et leur adaptation à un environnement en constante évolution.

Les principales divisions des plantes terrestres

Les algues vertes et les plantes terrestres sont regroupées dans un sous-embranchement appelé Streptophyta, et sont donc appelées Streptophytes. Dans une autre division, les plantes terrestres sont classées en deux groupes principaux selon l'absence ou la présence de tissu vasculaire, comme le détaille la figure 25.6. Les plantes dépourvues de tissu vasculaire, formé de cellules spécialisées pour le transport de l'eau et des nutriments, sont appelées plantes non vasculaires. Les hépatiques, les mousses et les hornworts sont des plantes sans pépins et non vasculaires qui sont probablement apparues tôt dans l'évolution des plantes terrestres. Les plantes vasculaires ont développé un réseau de cellules qui conduisent l'eau et les solutés. Les premières plantes vasculaires sont apparues à la fin de l'Ordovicien (500 à 435 MYA) et étaient probablement similaires aux lycophytes, qui comprennent les lycopodes (à ne pas confondre avec les mousses) et les ptérophytes (fougères, prêles et fougères fouet). Les lycophytes et les ptérophytes sont appelés plantes vasculaires sans pépins, car ils ne produisent pas de graines. Les plantes à graines, ou spermatophytes, forment le plus grand groupe de toutes les plantes existantes et dominent donc le paysage. Les plantes à graines comprennent les gymnospermes, notamment les conifères, qui produisent des «graines nues» et la plus réussie de toutes les plantes, les plantes à fleurs (angiospermes). Les angiospermes protègent leurs graines à l'intérieur de chambres au centre d'une fleur dont les parois de la chambre se développent plus tard en un fruit.


Résumé

Nous répondons aux préoccupations soulevées par Baldocchi et Penuelas qui remettent en question le potentiel des écosystèmes à fournir des puits et un stockage de carbone, et concluons que nous devrions nous concentrer sur la décarbonisation de nos systèmes énergétiques. Bien que nous soyons d'accord avec bon nombre de leurs préoccupations, nous arrivons à une conclusion différente : nous avons besoin d'une action forte pour faire avancer à la fois les solutions énergétiques propres et les solutions climatiques naturelles (SNC) si nous voulons stabiliser le réchauffement bien en dessous de 2°C. NCS rentable peut fournir 11,3 PgCO2e an -1 ou

30 % des besoins d'atténuation du changement climatique à court terme grâce à la protection, à l'amélioration de la gestion et à la restauration des écosystèmes, à mesure que nous augmentons notre ambition globale.

Dans un article d'opinion récemment publié, Baldocchi et Penuelas ( 2019 ) mettent en garde contre le recours aux écosystèmes comme une opportunité majeure d'atténuation du changement climatique, contrairement à nos conclusions (Griscom et al., 2017 ). Fait intéressant, nous sommes d'accord avec bon nombre des préoccupations de Baldocchi et Penuelas, mais nous arrivons à une conclusion différente.

Plus fondamentalement, nous débattons de la question posée par Baldocchi et Penuelas « s'il est plus faisable de décarboniser notre système énergétique et de réduire les émissions de carbone, plutôt que de compter sur les écosystèmes [pour] absorber le carbone de manière lente et progressive par rapport à la référence actuelle ? » C'est une fausse dichotomie. Le GIEC ( 2018 ) et plus récemment Anderson et al. (2019) concluent que le monde a besoin de mesures agressives pour réduire les émissions de combustibles fossiles et poursuivre des options terrestres pour stabiliser le réchauffement bien en dessous de 2 °C. Les options terrestres comprennent les solutions climatiques naturelles (NCS) qui utilisent des écosystèmes pour l'élimination et le stockage, et le stockage hors site utilisant des options telles que la bioénergie avec capture et stockage du carbone (BECCS). Baldocchi et Penuelas suggèrent que le capital et les ressources politiques sont insuffisants pour poursuivre efficacement à la fois les réductions des émissions de combustibles fossiles et la NCS. Nous sommes heureux de noter que les politiques climatiques s'intègrent déjà avec succès dans des endroits comme la Californie (https://www.arb.ca.gov/cc/pillars/pillars.htm#pillars) et la Nouvelle-Zélande (https://www. mfe.govt.nz/node/23439), et la NCS occupe une place importante dans les contributions déterminées au niveau national à l'Accord de Paris sur le climat (Grassi et al., 2017). Plus d'options permettent une plus grande ambition globale en réduisant le coût total pour la société pour tout objectif de réduction, étant donné le large éventail de coûts marginaux de réduction des stratégies potentielles de séquestration du carbone (Aldy, Krupnick, Newell, Parry et Pizer, 2010). En outre, les options basées sur les écosystèmes ont été sous-investies de manière disproportionnée par rapport à leur potentiel d'atténuation climatique rentable (Buchner, Trabacchi, Mazza, Abramskiehn et Wang, 2015), sans parler des co-bénéfices tels que la filtration de l'eau, le contrôle des inondations et la biodiversité. habitat. Si nous convenons que les écosystèmes ne doivent pas être considérés comme une alternative à la décarbonisation du système énergétique, ils sont néanmoins essentiels pour lutter contre le changement climatique.

Nous convenons avec Baldocchi et Penuelas qu'il faut tenir compte de l'albédo ainsi que de la saturation des puits écosystémiques comme nous l'avons fait (Griscom et al., 2017 ). Par exemple, nous avons exclu le reboisement dans les régions boréales en raison de l'albédo. Nous constatons que la saturation commencera dans 20 à 30 ans pour deux des 20 NCS que nous avons analysées. La plupart des autres options sont efficaces au-delà de 2 100. Dans tous les cas, la saturation n'est pas un problème pendant la première moitié de ce siècle critique où nous devons équilibrer les émissions de carbone avec les absorptions.

Nous partageons également les préoccupations de Baldocchi et Penuelas concernant la permanence du stockage du carbone des écosystèmes terrestres face au changement climatique. Pourtant, ignorer les opportunités d'augmenter les puits terrestres par le biais du NCS augmenterait plutôt que d'éviter ce risque. La réalisation d'un SNC rentable fournirait environ 30 % des besoins d'atténuation du changement climatique à court terme - et donc réduirait les risques climatiques - tout en augmentant la résilience au changement climatique et en ajoutant seulement 1 % au stockage de carbone terrestre qui est exposé aux risques climatiques (Griscom et al. , 2017 ). Baldocchi et Penuelas mettent l'accent sur de faibles flux de carbone par m 2 de terre. Pourtant, additionnés au globe, les flux bruts de carbone des écosystèmes sont d'un ordre de grandeur supérieur aux émissions anthropiques (Denman et al., 2007 ). Alors que les flux écosystémiques sont presque équilibrés, les puits terrestres nets absorbent un quart des émissions anthropiques et pourraient en absorber considérablement plus avec le NCS. Les écosystèmes terrestres stockent également quatre fois plus de carbone que l'atmosphère (Le Quere et al., 2018 ). Étant donné le rôle important que jouent déjà les écosystèmes dans les flux et les stocks mondiaux de carbone, la menace du changement climatique est une raison supplémentaire de restaurer des écosystèmes résilients, plutôt qu'une raison de les ignorer.

Les points soulevés par Baldocchi et Penuelas au sujet de la concurrence pour la terre sont également importants. Ils déclarent que « beaucoup de terres ne sont pas disponibles ou ne conviennent pas car elles sont déjà consacrées à fournir de la nourriture et des fibres à une population mondiale en plein essor. » Ils rapportent notre estimation selon laquelle « 48 M km 2 sont nécessaires avec un portefeuille de reboisement, de conversion forestière évitée, de gestion des forêts et des cultures et de restauration de la tourbe (Griscom et al., 2017) », ce qui, selon eux, est irréaliste. Nous convenons que cette mesure est irréaliste, car il s'agit de la mesure « maximum avec garanties » que nous rapportons pour NCS. Les nécessaire Le potentiel d'atténuation de la NCS est d'environ la moitié de cette étendue (27,1 M km 2 ) qui peut fournir de manière rentable environ 30 % d'atténuation terrestre supplémentaire en 2030 (11,3 PgCO2e an -1 ), en supposant que des options de stockage de carbone moins matures comme BECCS ne soient pas encore disponibles (Field & Mach, 2017 ). Seulement 9 % (2,3 M km 2 ) de cette étendue nécessaire déplaceraient l'utilisation actuelle des terres, principalement en restaurant les pâturages dégradés avec des forêts indigènes, des plantations productives et l'agroforesterie. Les 24,8 millions de km 2 restants impliquent l'amélioration de la gestion des forêts et des fermes en activité tout en maintenant ou en augmentant les rendements alimentaires et en fibres à long terme, et une mesure relativement faible de la perte évitée de forêts, de zones humides et de prairies (voir le résumé graphique en ligne, dérivé de chiffres dans Griscom et al., 2017 ). Néanmoins, nous partageons la préoccupation fondamentale de Baldocchi et Penuelas selon laquelle les changements majeurs que nous appelons à l'utilisation et à la gestion mondiales des terres doivent être effectués en tenant compte des conséquences pour l'alimentation et les fibres, sans parler de l'alignement sur les énergies renouvelables (Kiesecker & Naugle, 2017 ).

L'amélioration de la gestion globale des terres et l'élimination en grande partie des émissions de combustibles fossiles sont deux entreprises de grande envergure. Néanmoins, les deux peuvent et doivent être faits dans les décennies à venir pour éviter les coûts plus élevés pour la société posés par le changement climatique. Ensemble, de manière intelligente, nous pouvons développer nos économies et améliorer notre qualité de vie tout en stabilisant notre climat. En effet, c'est désormais un impératif d'intérêt personnel que de protéger et de restaurer la vie sur terre à une échelle sans précédent.


3. Nouvelles idées et contributions

Comme indiqué ci-dessus, l'identification d'une certaine correspondance entre les phases du schéma de développement de Kuhn et les étapes de l'histoire de la biologie évolutive est, en soi, assez triviale. La question la plus pertinente est de savoir si une analyse kuhnienne de cette histoire est heuristiquement enrichissante. Nous pensons que c'est bien le cas : une telle analyse nous donne notamment un meilleur aperçu de la soi-disant éclipse du darwinisme (3.1), de la genèse encore mal comprise de la MS (3.2), et de la normale relativement turbulente. période scientifique dans l'histoire de la biologie évolutive (3.3), y compris la nature précise de l'EES. Comme nous le verrons, l'extrême multidisciplinarité de la science de la biologie évolutive (Welch 2017) a marqué fortement chacune de ces trois phases kuhniennes de son histoire.

3.1. Le terme impropre, appelé l'éclipse du darwinisme

Nous reviendrons à la place (ou à son absence) de Darwin A l'origine dans le schéma (original) de Kuhn et les implications de notre analyse kuhnienne pour le statut historique de sa théorie de l'évolution dans la section 4.1. (voir notamment la note 17 ). Ici, nous voulons nous concentrer sur ce qui a suivi la publication de cet ouvrage fondateur. Largent décrit l'expression « éclipse du darwinisme » comme une métaphore déterministe et whigish qui a servi les objectifs de certains biologistes et historiens, aux « dépens de notre compréhension de la recherche, des conclusions et des visions du monde des évolutionnistes américains du début du XXe siècle » ( 2009, p.7). Il a construit le MS comme une « solution inévitable, discontinue et prévisible au problème de l'obscurité » (2009, p. 4) qui aurait tourmenté la biologie évolutive après la publication de Origine (1859). Il se réfère plus particulièrement au livre de Vernon Lyman Kellogg Le darwinisme aujourd'hui (1907) qui a été interprétée à tort du point de vue de cette métaphore mais qui, en réalité, « annonçait la primauté de la sélection naturelle darwinienne (…) » (2009, p. 15). La métaphore de l'éclipse est une relique persistante qui nuit à notre capacité à décrire avec précision la biologie évolutive du vingtième siècle et devrait être remplacée par « un nouveau terme et une nouvelle conception du travail effectué en biologie évolutive entre 1880 et 1940, un terme qui analyse les premiers la biologie évolutive du vingtième siècle selon ses propres termes, et pas seulement dans le contexte de ce qui a suivi » (2009, p. 18).

As we explained previously (Tanghe et al. 2018), the phrase ‘eclipse of Darwinism’ is indeed somewhat Whiggish or anachronistic as we can only describe this episode as an eclipse with the benefit of hindsight. It is in several ways very misleading. Firstly, as pointed out above, Darwinism was never the dominant interpretation of evolution (i.e., a paradigm) secondly, it did never completely ‘disappear’ (there were always Darwinists or ultra-Darwinists) thirdly, the eclipse metaphor ignores the fact that, during the so-called eclipse, Darwinism was one of several competing pre-paradigmatic theories (Junker 2008, p. 496) and, fourthly, Darwinism also didn’t reappear unchanged in the twentieth century, like the sun after a literal eclipse. We shouldn’t overestimate the negative impact this metaphor has had on modern historians, though. In 1983, Bowler (1983, p. ix) already claimed that his thesis that the eclipse represented a crucial phase in the development of modern evolutionism “has become widely accepted.” Still, “pre-paradigmatic phase” seems to us to be a better phrase since Kuhn’s characterization of this period is a more accurate description of what evolutionists did between 1860 and 1947 than what is suggested by the phrase ‘eclipse of Darwinism’ (or by Largent’s alternative term “interphase”): they did sometimes important research but within the context of different and quarrelling, pre-paradigmatic schools of thought.

However, in one important way, the pre-paradigmatic phase in the history of evolutionary biology was unlike pre-paradigmatic phases of other sciences: the multidisciplinarity of this science led to a tentative association between pre-paradigmatic approaches of evolution and specific biological disciplines. They each tended to approach evolution from the specific perspective of their own disciplinary specialty, which, as we shall see, highly complicated the construction of the MS. Some Mendelists, for example, were drawn to de Vries’ mutationism because they studied the transmission of discrete and clearly defined characters, field naturalists were attracted to Lamarckism because it seemed a good explanation for the adaptive patterns they observed in the field, whereas many paleontologists were adherents of orthogenesis because of the linear patterns they discerned in the fossil record. Put differently: the specific interpretation of evolution of each one of these disciplines was distorted or lopsided by their specific, disciplinary perspective.

The so-called “population genetics approach to evolution” (Michod 1981, p. 3) which interprets evolution in terms of changes in the relative frequency of alleles, can, as already indicated, be considered one of these pre-paradigmatic theories or approaches, even though we normally don’t interpret it as such from our modern perspective, since it was this approach of evolution that eventually won the pre-paradigmatic competition. 11

3.2. The Complex Construction of the MS

The question of how the MS was constructed, remains “one of the most vexing problems in the history of biology” (Smocovitis 1996, p. xii Amundson 2005, section 8.3), despite the existence of a veritable ‘Synthesis Industry’ (e.g., Mayr and Provine 1980 Mayr 1982 Smocovitis 1996 Bowler [1989] 2009 Gould 2002). From a Kuhnian perspective, its construction is, like the pre-paradigmatic phase, classic and atypical at the same time.

We already know in what way the genesis of the MS can be called a Kuhnian process: it is based on one of the pre-paradigmatic approaches of evolution (population genetics). However, due to the highly multidisciplinary nature of evolutionary biology, its construction was at the same time also atypical. It is not difficult to understand why: since the victorious evolutionary approach was that of one particular biological discipline, the construction of the MS also had to encompass a synthesis of information from other biological disciplines (hence its name). Theodosius Dobzhansky’s Genetics and the Origin of Species (1937) started this synthesis process and inspired a small number of other biologists from various disciplines (Huxley 1942 Mayr 1942 Simpson 1944 Rensch 1947 Stebbins 1950) to elaborate a more or less coherent interpretation of evolution (i.e., the MS). This heterogeneous set of books in its turn inspired many other biologists and started a neo-Darwinian research tradition. They clearly constitute an example of a Kuhnian “universally recognized scientific achievement” and at the same time also form yet another reflection of the extreme disciplinary heterogeneity of evolutionary biology: Kuhn’s paradigms are, typically, elaborated in single books. 12

3.3. The Turbulent Normal Science Period

This complex, binary construction of the MS (constriction and synthesis) helps to explain why it has turned out to be somewhat schizophrenic in its performance as a paradigm: functional and dysfunctional at the same time.

3.3.1. A Run-of-the-Mill Paradigm

Above, we saw how the MS facilitated the start of a still ongoing phase of normal science. It is in that Kuhnian light that we can understand a mystery, pondered by John Maynard Smith. He wondered why a major characteristic of evolutionary biology since 1960 has been the attempt to develop Darwinian explanations of seemingly anomalous biological phenomena such as sex, ageing, sexual ornamentation, and, “most important of all, cooperation” (Maynard Smith 1994, p. x see also Mayr 2004, p. 139). From a Kuhnian perspective, there is no mystery whatsoever: as long as scientists still discuss the fundamental nature of the natural phenomenon that they study (electricity, light, evolution, …), there does not exist much interest in that kind of esoteric puzzles. It is only once a paradigm emerges that they attract widespread attention or that they become the ‘main business’ of scientists and thus can inspire a crisis and a scientific revolution.

One of the main Kuhnian puzzles in evolutionary biology, next to cooperation, is the existence of sex. In the preface to his Sex and Evolution (1975), George Williams even claimed that the prevalence of sexual reproduction in higher plants and animals is “inconsistent with current evolutionary theory” and that, consequently, there was “a kind of crisis at hand in evolutionary biology” (p. v). With his book, he wanted to propose “minimal modifications of the theory in order to account for the persistence of so seemingly maladaptive a character” (p. v). Sex may have been (and still be) the “queen of problems in evolutionary biology” (Bell 1982, p. 19), but it is (contra Williams) not serious enough to have inspired (or inspire) a true, Kuhnian crisis. Rather, it is an example of the “omnipresent concomitant of normal science” that, as we saw, most anomalies are. The problem is not that it cannot be explained but rather that we are still not certain which evolutionary explanation(s) is (or are) correct (see, e.g., Barton and Charlesworth 1998).

As stated above, a paradigm implies “a new and more rigid definition of the field. Those unwilling or unable to accommodate their work to it must proceed in isolation (…)” (Kuhn 1962, p. 19). Entire schools can thus endure in “increasing isolation from professional schools” (Kuhn 1962, p. 19). Examples of such groups are or were adherents of astrology (once an integral part of astronomy) and of “romantic” chemistry (i.e., alchemy). Something similar happened to traditional or “naïve” group selectionists (i.e., adherents of the idea that prosocial behaviors will automatically spread in populations because they benefit groups), once the first generation of biologists, educated in the new paradigm, started their career. The fathers of population genetics (Ronald Fisher, John B. S. Haldane, and Sewall Wright) had each considered the question of group selection or multilevel selection, but only briefly. Consequently, group selection did not really form an integral part of the original MS. In the wake of its emergence, individual selection even became the norm. As Borrello puts it:

Essentially, the neo-Darwinian paradigm held that all evolution is due to the accumulation of small genetic changes, guided by natural selection. The theory of group selection clearly did not fit within this definition, and the era of peaceful coexistence came to a decisive end. (2005, p. 45)

Likewise, in the preface to the 1996 edition of Adaptation and Natural Selection: A Critique of Some Current Evolutionary Thought ([1966] 1996), Williams refers to “what seemed to be a pervasive inconsistency in the use of the theory of natural selection” (p. ix). Adaptive changes are, in theory, only caused by the selection of individuals. However, in practice, many biologists continuously spoke of group adaptations, which evolved through group selection and required individual organisms to forgo their own interests for the greater good of the group or the species. A lecture by the renowned ecologist and termite specialist A. E. Emerson about beneficial death, the idea that senescence evolved for the benefit of the species, which Williams attended while on a teaching fellowship at the University of Chicago, was the “triggering event” (p. ix). If that was acceptable biology, he rather wanted to become an insurance salesman. In the introduction, he wrote that, with some minor qualifications, “it can be said that there is no escape from the conclusion that natural selection, as portrayed in elementary texts and in most of the technical contributions of population geneticists, can only produce adaptations for the genetic survival of individuals” (pp. 7–8).

Dawkins, who was “greatly influenced” by “Williams’s great book” (Dawkins 1976, p. 11) wanted with his own more popular book Le gène égoïste (1976) to “examine the biology of selfishness and altruism” (p. 1)—i.e., propound recently published ideas about the evolution of social and particularly altruistic behaviors—, and to falsify the “erroneous assumption” (p. 2) behind books like Konrad Lorenz’ On Agression (1966) and Robert Ardrey’s The Social Contract (1970) “that the important thing in evolution is the good of the espèce (or the group) rather than the good of the individual (or the gene).” The reason why he sounded so “evangelist” in Le gène égoïste, he later explained (Dawkins 1979), is that he wanted to rebut the still popular group selection mechanism by bringing in gene selectionism as an alternative.

3.3.2. Not-So-Normal Normal Science

In some ways, though, evolutionary biology was and/or is an atypical paradigmatic science. For example, its professionalization proceeded surprisingly slowly (Antonovics 1987). 13 Also, the MS was soon challenged by an ever-increasing plethora of alternative evolutionary models (Huneman and Walsh 2017). Or, as Bowler puts it: the founders of the MS, who had hoped that their paradigm would inspire a long period of what Thomas Kuhn called normal science, “were to be disappointed. The diversity of new theories has never matched that of the ‘eclipse of Darwinism’, but it has been possible to articulate divergent perspectives within the narrower frame of reference established by the synthesis” ([1989] 2009, p. 347). Evidently, not all proponents of those ‘divergent perspectives’ would agree with that last claim. Some scholars even believe that the original MS has ceased to exist and that “there is no longer a single, unifying ‘Darwinian evolutionary theory’” (Kutchera 2013, p. 544).

In any case, as we explained elsewhere in more detail (Tanghe et al. 2018), this unusual degree of disagreement among modern evolutionists can, once again, only be explained by the extreme multidisciplinarity of evolutionary biology. It not only, and evidently, sharply increases the chance of disagreements (among practitioners of various evolutionary disciplines) but was, through the complex construction of the MS, also antecedent to four problematic and contentious features of this paradigm. First, since the approach of evolution that became the basis of the MS was that of one evolutionary discipline (population genetics), the MS was inevitably somewhat lopsided (i.e., quite gene-centric). As aforementioned, it even identified evolution with its genetic dimension and, more particularly, with changes in allele frequencies. Dobzhansky (1937, p. 11) put it as follows: “Since evolution is a change in the genetic composition of populations, the mechanisms of evolution constitute problems of population genetics.”

Furthermore, the additional synthesis of data and concepts from a variety of other biological disciplines around this genecentric approach of evolution led to two other problems. That synthesis was not only incomplete—or, as Eldredge (1985) put it, unfinished—but also imperfect. It was incomplete because not all life sciences (fully) participated in the synthesis—some of course only came into being after the establishment of the MS—and it was imperfect because of two related reasons: practitioners of several biological disciplines believed that their field should have made a more substantial contribution to the MS and the MS did not resolve the old, pre-paradigmatic conflict between an organism-focused and a gene-focused approach to the study of (evolving) life (Mayr 1982, pp. 540–50), as soon became painfully clear in the comments of some of its main architects (see, e.g., Mayr 1959, p. 13). Lastly, due to its convoluted construction (a lopsided constriction, followed by a problematic synthesis), the MS is also surprisingly fuzzy, as has often been pointed out: it is a ‘moving target’ and meant and means different things to different people and, particularly, to practitioners of different biological disciplines (see, e.g., Craig 2015, p. 255).

This brings us back to the EES. As we pointed out above, only a minority of its proponents sees it as a potential new paradigm. It can be conceived as an alternative Lakatosian research program but it can also, and maybe more appropriately, be interpreted as a classic, Kuhnian reformulation of the modern, extended MS by more organism-focused biologists. This interpretation is corroborated by Müller’s (2017) remark that the new way of thinking about evolution of the EES is historically rooted in the not-so-new “organicist tradition” (p. 8). The EES is, in any case, at least partly inspired by a strong aversion, among organism-focused biologists, for the baked-in, greedy genecentrism of the MS. This is the theoretical problem that they want to solve through their reformulation.

Laland et al., for example, argue that “important drivers of evolution, ones that cannot be reduced to genes, must be woven into the very fabric of evolutionary theory” (2014, p. 161). Genes are not causally privileged as programs or blueprints, but are rather “parts of the systemic dynamics of interactions that mobilize self-organizing processes in the evolution of development and entire life cycles” (Müller 2017, p. 7). Also, organism-focused biological disciplines like Laland’s ethology or Müller’s developmental biology and the somatic, ecological and epigenetic phenomena that they study, occupy a much more important place in the EES than they do in the MS. The current friction between the MS- and the EES-community can, in this sense, be seen as a continuation or resurgence of the old conflict between an organism-focused and a gene-focused approach to the study of (evolving) life.


A combined neuroimaging and brain stimulation study reveals rapid and distributed microstructural plasticity after a single language learning session, demonstrating the causal relevance of the motor cortex in encoding the meaning of novel action words.

Health & disease in glaucoma

Raquel Lieberman discusses her work on the protein myocilin, implicated in glaucoma, but whose normal function remains unclear after over 20 years.

Poxvirus research: from foe to friend

Susanna Bidgood explores the future of using poxviruses as versatile tools for cell biology research.

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Rachel Harding proposes that open notebooks present an opportunity for researchers to showcase their work and rapidly advance science in their field

To fight TB, fund basic research

On the eve of the UN General Assembly meeting on TB, Christoph Grundner urged the need to consider basic research as an essential component of any future anti-TB strategy.

The small things can matter

Norman Pace remembers the early days of what became known as "metagenomics," as experienced by the author during his development as a scientist.


IL1R2 Polymorphisms are Associated with Increased Risk of Esophageal Cancer

Auteurs): Jianfeng Liu*, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, China Yonghui Yang*, Clinical Laboratory, Xi'an 630 Hospital, Yanliang, Xi’an 710089, Shaanxi, China Haiyue Li, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, China Yuanwei Liu, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, China Yao Sun, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, China Jiamin Wu, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, China Zichao Xiong, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, China Tianbo Jin Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, China

Affiliation :

Nom de la revue : Current Molecular Medicine

Volume 20 , Issue 5 , 2020




Résumé:

Background: Esophageal cancer (EC) is the sixth leading cause of cancer death worldwide, and the overall incidence is increasing.

Objective: The aim of this study was to evaluate the association between single nucleotide polymorphisms in IL1R2 and EC risk in the Chinese population.

Methods: Genotyping of six SNPs of IL1R2 was performed with the Agena MassARRAY platform from 384 EC and 499 controls. The association between polymorphisms and EC risk was assessed by performing genetics models and haplotype analyses.

Results: Overall analysis results showed that the allele C of rs11674595 (odds ratio [OR] = 1.42, 95% confidence interval [CI]: 1.14-1.77, p = 0.002) and allele G of rs2072472 (allele: OR = 1.35, 95% CI: 1.08-1.69, p = 0.008) were associated with an increased EC risk. The rs11674595 and rs2072472 were found to be correlated with EC risk under the codominant, dominant, and additive models. Stratification analysis found that rs11674595 and rs2072472 were associated with increased EC risk in male and in age > 55 years old subgroup. In addition, Crs11674595Grs4851527 haplotype was significantly associated with 1.44-fold increased risk of EC (95% CI: 1.12-1.84, p = 0.004).

Conclusion: Our results reveal the significant association between SNPs (rs11674595 and rs2072472) in the IL1R2 and EC risk in the Chinese Han population. The findings may provide meaningful reference for the prevention and treatment of EC.

Current Molecular Medicine

Titre:<i>IL1R2</i> Polymorphisms are Associated with Increased Risk of Esophageal Cancer

LE VOLUME: 20 PROBLÈME: 5

Auteurs):Jianfeng Liu*, Yonghui Yang*, Haiyue Li, Yuanwei Liu, Yao Sun, Jiamin Wu, Zichao Xiong and Tianbo Jin

Affiliation :Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, Clinical Laboratory, Xi'an 630 Hospital, Yanliang, Xi’an 710089, Shaanxi, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi, Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education, School of Medicine, Northwest University, Xi’an 710069, Shaanxi

Résumé:Background: Esophageal cancer (EC) is the sixth leading cause of cancer death worldwide, and the overall incidence is increasing.

Objective: The aim of this study was to evaluate the association between single nucleotide polymorphisms in IL1R2 and EC risk in the Chinese population.

Methods: Genotyping of six SNPs of IL1R2 was performed with the Agena MassARRAY platform from 384 EC and 499 controls. The association between polymorphisms and EC risk was assessed by performing genetics models and haplotype analyses.

Results: Overall analysis results showed that the allele C of rs11674595 (odds ratio [OR] = 1.42, 95% confidence interval [CI]: 1.14-1.77, p = 0.002) and allele G of rs2072472 (allele: OR = 1.35, 95% CI: 1.08-1.69, p = 0.008) were associated with an increased EC risk. The rs11674595 and rs2072472 were found to be correlated with EC risk under the codominant, dominant, and additive models. Stratification analysis found that rs11674595 and rs2072472 were associated with increased EC risk in male and in age > 55 years old subgroup. In addition, Crs11674595Grs4851527 haplotype was significantly associated with 1.44-fold increased risk of EC (95% CI: 1.12-1.84, p = 0.004).

Conclusion: Our results reveal the significant association between SNPs (rs11674595 and rs2072472) in the IL1R2 and EC risk in the Chinese Han population. The findings may provide meaningful reference for the prevention and treatment of EC.


Osmosis Lab Example 2

Introduction:
Kinetic energy, a source of energy stored in cells, causes molecules to bump into each other and move in new directions. Diffusion is the result of this contact. Diffusion is the random movement of molecules to an area of lower concentration from an area of higher concentration. Osmosis is a type of diffusion. This is the diffusion of water through a selectively permeable membrane from a region of higher water potential to a region of lower water potential. Water potential is the measure of free energy of water in a solution. A living system also contains an active transport to create movement of particles like ions that move against their concentration gradient. The energy source ATP is used during this process to move the particles across the cell membrane. This experiment takes place to measure the diffusion of small molecules through dialysis tubing. This tubing acts as a selectively permeable membrane, allowing larger molecules to pass through, but slowly. Dialysis is the movement of a solute through a selectively permeable membrane.

When the two solutions on either sides of the membrane are equal and no net movement is detected, the solutions are isotonic. This means that the solutions have the same concentration of solutes. If two solutions differ in the concentration of solutes that each has, the one with more solute is hypertonic. The solution that has less solute is hypotonic.

Water potential is predicting the movement of water into or out of plant cells. It is abbreviated by the Greek letter psi and has two components a physical pressure component, pressure potential, and the effects of solutes, solute potential. Water always moves from an area of high to low water potential. The equation is water potential equals the sum of pressure potential and solute potential.

In a plant cell, turgor pressure is necessary. This is a pressure available to plants in a hypotonic environment. Turgor pressure gives plants their structure and strength. When a plant cell is in an isotonic solution, the turgor pressure decreases, causing wilting in the plant structure. In hypertonic solutions, plants plasma membrane shrinks away from the cell wall, an action termed plasmolysis.

Hypothesis:
Diffusion and osmosis occur between different molar solutions until the solutions are isotonic, effecting the turgor pressure of plant cells.

Matériaux:
Lab 1A – The materials used in conducting this experiment are as follows: one 30cm strip of dialysis tubing (presoaked), distilled water, 15%glucose/1%starch solution, 250mL beaker, Iodine Potassium Iodide solution, glucose Testape, and string.

Lab 1B – The materials used in conducting this experiment are as follows: six presoaked strips of dialysis tubing, distilled water, 0.2M, 0.4M, 0.6M, 0.8M, and 1.0M solutions of sucrose, six 250mL glass beakers, string, and an electronic balance.

Lab 1C – The materials used in conducting this experiment are as follows: six 250mL glass beakers, a potato, a core borer, a knife, distilled water, , 0.2M, 0.4M, 0.6M, 0.8M, and 1.0M solutions of sucrose, string, a ruler, and an electronic balance.

Lab 1D – The materials used in conducting this experiment are as follows: graph paper, pencil, a ruler, a calculator, and colored pencils.

Lab 1E – The materials used in conducting this experiment are as follows: a light microscope, microscope slide, cover slip, distilled water, NaCl solution, paper, pencil, and onion skin.

Procédure:
Lab 1A: Obtain a 30cm piece of dialysis tubing that has been presoaked in distilled water. Tie off one end securely. Open the other end of the dialysis tube and insert 15mL of 15%glucose/1%starch solution. Tie off the other end of the bag, leaving room for expansion. Record the color of the solution within the bag. Test the 15%glucose/1%starch solution for the presence of glucose using Testape. Fill a 250mL beaker with distilled water and add approximately 4mL of Lugol’s solution (IKI) to the distilled water. Test this solution for the presence of glucose as well with the Testape. Record the results in the data table. Immerse the bag in the beaker of solution. Let this stand for approximately 30min, or until distinct coloration is observed. Record final colors of solutions in the bag and in the beaker. Test both solutions once more for the presence of glucose with the Testape strips.

Lab 1B: Before starting this lab, wash your hands. Obtain six 30cm dialysis strips that have been presoaked in distilled water. Tie off each end securely. Pour approximately 25mL of each sucrose molar solution into its respective bags (that should be labeled, but not on the tubing itself). Tie off the other ends securely with string, careful to get any air bubbles out and leaving room for expansion. Rinse off each bag and blot off the water. Weigh and record the initial mass of the dialysis bags in the data table. Fill six 250mL glass beakers 2/3 full of distilled water and label each beaker with its respective bag’s molarity of sucrose. Immerse each bag into the distilled water. Allow this to stand for thirty minutes. Remove each bag, blot the sides to get off extra solution and weigh and record mass in grams each bag and determine the mass difference and percent change in mass. Next, compare the group percentages to the class.

Lab 1C: Pour 100mL of the assigned sucrose solutions into their 250mL beakers (pre-labeled). Obtain a large potato. Using a core borer, take 24 samples out of the potato, and measure each in centimeters so that they are all equal in length (use the knife to slice off ends). Make sure not to leave any skin with the samples. Place these cores in a covered beaker until an electronic balance can be obtained. Determine the mass of four cores at a time, placing the four in their sucrose solutions. Record this data for each of the six beakers. Allow these potato samples to sit immersed in the solutions overnight, covered. Remove the cores, blot off excess solution, and weigh the samples, recording the mass in the data table. Determine the mass difference, the percent change in mass and the class average percent change in mass. Graph the increase and decrease in mass of the potato cores according to the molarity of the solutions they were placed in on graph 1.2.

Lab 1D: Using paper, a pencil, and a calculator determine the solute potential of the sucrose solution, the pressure potential, and the water potential. Also, obtain graph paper and graph the values given for the zucchini percent change in mass and molarity of sucrose solutions in the graph 1.3.

Lab 1E: Prepare a wet mount slide of onion skin. Observe under a light microscope and sketch what you see. Add a few drops of the NaCl solution, observe, and sketch what you see there as well.

Data:
Table 1.1 The presence of glucose in beaker and bag solutions


Voir la vidéo: Planète-conférence - Les singularités biologiques de lhumanité. (Janvier 2022).