Choses à Savoir SCIENCES

Imaginez pouvoir utiliser l'ADN, le support fondamental de l'information génétique de tous les êtres vivants, pour stocker des données numériques. C’est exactement ce que des scientifiques ont réalisé, et c’est fascinant ! Le 12 juillet 2017, une étude publiée dans Nature a révélé que des chercheurs ont réussi à encoder et stocker un GIF — une série d’images animées — dans l'ADN de Escherichia coli, une bactérie intestinale commune. D'abord, rappelons que l'ADN est un polymère constitué de quatre bases azotées : adénine (A), thymine (T), cytosine (C) et guanine (G). Ces quatre "lettres" forment un code très dense qui peut contenir des quantités massives d’informations. Si l’on pense à l’ADN comme à un langage, les chercheurs ont trouvé un moyen de convertir des données numériques, comme les pixels d'une image ou les images d'un GIF, en ce langage biologique. Pour ce faire, ils ont utilisé la technologie CRISPR-Cas9, connue pour ses capacités d'édition génomique de haute précision. CRISPR agit comme des "ciseaux moléculaires" capables d'insérer des séquences d'ADN de manière spécifique dans le génome d'une cellule. Dans cette expérience, les scientifiques ont traduit chaque pixel du GIF en une séquence de bases A, T, C, et G, qu’ils ont ensuite insérée dans l’ADN de la bactérie. CRISPR a permis d'encoder ces données image par image, de manière séquentielle, dans le génome des cellules de E. coli. Le GIF choisi pour cette expérience était un extrait historique d’une série d'images d'un cheval au galop, créé par Eadweard Muybridge, une référence aux débuts du cinéma. Une fois le GIF encodé dans l'ADN des bactéries, celles-ci se sont reproduites, transmettant ces informations génétiques à leurs descendants. Pour vérifier si le stockage avait fonctionné, les chercheurs ont séquencé l'ADN des bactéries, récupéré les données, et reconstitué l'image animée. Résultat : le GIF a pu être reconstitué, montrant que l’ADN avait fidèlement stocké et protégé ces données. Ce travail est révolutionnaire parce qu’il démontre le potentiel de l’ADN comme support de stockage de données extrêmement dense et stable. Un gramme d'ADN peut théoriquement contenir 215 millions de gigaoctets d'information ! L’ADN ne se dégrade que très lentement dans des conditions favorables, ce qui en fait un moyen prometteur pour l’archivage de données à long terme. Ce type de recherche ouvre des perspectives passionnantes pour l’avenir, où la biologie pourrait s’entremêler avec la technologie de l’information de manière encore plus impressionnante.

Imaginez un univers où tout ce que nous voyons — les étoiles, les planètes, les objets autour de nous — est fait de minuscules particules appelées électrons. Ces électrons sont des composants essentiels de la matière, et ils ont tous des propriétés identiques : même charge électrique, même masse. Jusqu’ici, on pense qu’il y a un nombre gigantesque d’électrons dans l’univers. Mais une hypothèse fascinante propose une idée incroyable : et si, en réalité, il n’y avait qu’un seul électron, mais qui serait présent partout grâce à des allers-retours dans le temps ? Cette idée, appelée "hypothèse de l’univers à un électron," a été formulée par John Wheeler, un grand physicien du 20e siècle, lors d’une conversation avec un autre célèbre scientifique, Richard Feynman. L’hypothèse est née d’une simple question : pourquoi tous les électrons semblent-ils parfaitement identiques ? Ils partagent les mêmes caractéristiques, peu importe où et quand nous les observons. Wheeler a pensé que ce n’était peut-être pas une coïncidence. Il a suggéré que ce pourrait être parce que nous voyons en fait un seul et unique électron qui voyage dans le temps de façon continue. Comment cela fonctionnerait-il ? Selon cette idée, cet unique électron se déplace non seulement dans l’espace, mais aussi dans le temps, en faisant des allers-retours. Lorsqu’il avance dans le temps, il se comporte comme un électron normal. Mais quand il recule dans le temps, il apparaît comme un positron, une sorte de "jumeau opposé" de l’électron, avec une charge positive au lieu de négative. Cela créerait l’impression qu’il existe de nombreux électrons et positrons dans l’univers, mais en fait, ce serait le même électron qui réapparaît, encore et encore, en différentes positions. Cette hypothèse est fascinante, mais il est important de savoir qu’elle n’est pas prise au sérieux comme une explication réelle de la nature de notre univers. Elle reste une curiosité théorique, une idée qui montre à quel point les physiciens peuvent explorer des concepts surprenants pour mieux comprendre le monde. Même si elle ne change pas notre compréhension actuelle de la physique, l’hypothèse de l’univers à un électron est un exemple des réflexions audacieuses qui naissent en science, là où imagination et théorie se rencontrent.

De nombreuses espèces animales se sont éteintes en raison des activités humaines au fil des siècles, souvent à cause de la chasse excessive, de la destruction des habitats et de l’introduction d’espèces invasives. Voici cinq exemples marquants d'animaux qui ont disparu en grande partie à cause des humains : 1. Le Dodo (Raphus cucullatus)Le dodo était un grand oiseau incapable de voler qui vivait exclusivement sur l'île Maurice, dans l'océan Indien. Cet oiseau, découvert par les marins européens au 17ème siècle, a été rapidement exterminé, principalement à cause de la chasse intensive et de la destruction de son habitat. Les colons ont introduit des animaux comme les cochons, les chiens et les rats, qui ont détruit les œufs et les jeunes dodos, contribuant ainsi à l'extinction de l'espèce en moins d'un siècle après sa découverte. 2. Le Tigre de Tasmanie (Thylacinus cynocephalus)Également connu sous le nom de thylacine, ce marsupial carnivore ressemblant à un loup vivait en Australie, en Tasmanie et en Nouvelle-Guinée. Il a été chassé jusqu'à l'extinction par les colons européens au 19ème et début du 20ème siècle, qui le considéraient comme une menace pour leur bétail. La destruction des forêts pour l'agriculture et la concurrence avec les chiens domestiques ont également contribué à sa disparition. Le dernier tigre de Tasmanie connu est mort en captivité en 1936. 3. Le Grand Pingouin (Pinguinus impennis)Cet oiseau marin incapable de voler, autrefois abondant dans l'Atlantique Nord, a été exterminé par la chasse excessive. Les Européens tuaient le grand pingouin pour sa viande, ses plumes et ses œufs. L'animal était également prisé pour sa graisse, utilisée dans les lampes à huile. La surexploitation de l'espèce a été si rapide que le dernier couple de grands pingouins a été tué en 1844 sur l'île Eldey, près de l'Islande. 4. La Vache de mer de Steller (Hydrodamalis gigas)Découverte en 1741 par l'explorateur Georg Wilhelm Steller, cette gigantesque créature marine habitait les eaux peu profondes autour des îles Commandeur, dans le Pacifique Nord. L’espèce a été chassée pour sa viande et sa graisse. En moins de 30 ans après sa découverte, la vache de mer de Steller a disparu, victime de la chasse intensive menée par les chasseurs de fourrures et les marins. 5. Le Moa (Dinornithiformes)Les moas étaient de grands oiseaux incapables de voler, endémiques de la Nouvelle-Zélande. Certaines espèces mesuraient plus de trois mètres de haut. Ils ont été exterminés par les Maoris, qui sont arrivés en Nouvelle-Zélande autour du 13ème siècle. Les Moas étaient chassés pour leur viande, et la destruction de leurs habitats forestiers a accéléré leur extinction, qui s'est produite quelques centaines d'années après l'arrivée des humains. Ces exemples soulignent l'impact dévastateur que les activités humaines peuvent avoir sur la faune. La chasse, la déforestation, et l’introduction d’espèces invasives ont contribué à la disparition de ces animaux, laissant des écosystèmes appauvris et un héritage de perte irréversible.

Le californium est un élément chimique très rare et radioactif, portant le symbole Cf et le numéro atomique 98 dans le tableau périodique. Il a été découvert en 1950 par une équipe de chercheurs à l'Université de Californie, Berkeley, d'où il tire son nom. Le californium appartient à la famille des actinides et est l'un des éléments les plus lourds produits artificiellement. Scientifiquement, le californium est fascinant en raison de ses propriétés nucléaires uniques. Il est principalement synthétisé en bombardant le curium-242 avec des neutrons dans des réacteurs nucléaires ou des accélérateurs de particules. La production de californium est un processus extrêmement complexe et coûteux, ce qui explique en partie son prix élevé. De plus, il existe peu de réacteurs capables de produire cet élément, ce qui limite considérablement son approvisionnement mondial. L’une des raisons principales pour lesquelles le californium est si cher (environ 27 millions de dollars par gramme, soit 400 fois plus cher que l'or) est son utilité exceptionnelle dans diverses applications industrielles et scientifiques. Le californium-252, un isotope de cet élément, est un puissant émetteur de neutrons, ce qui le rend extrêmement précieux pour certaines utilisations. Par exemple, il est employé comme source de neutrons dans des dispositifs d'imagerie neutronique qui permettent de détecter des défauts dans des matériaux denses, comme les métaux, ou pour identifier des matériaux dangereux dans des conteneurs scellés. Il est également utilisé dans l'industrie pétrolière pour aider à localiser les couches de pétrole et d'eau dans les puits, en permettant une analyse précise des formations géologiques. Une autre application critique est dans le domaine de la médecine, où le californium-252 est utilisé pour traiter certains types de cancers via la radiothérapie. En outre, le californium joue un rôle essentiel dans la recherche scientifique, en particulier dans les études sur la physique nucléaire et la création de nouveaux éléments super-lourds. La rareté de cet élément, associée aux coûts énormes de sa production et aux défis liés à sa manipulation sécurisée en raison de sa radioactivité intense, contribue à son prix astronomique. Ainsi, le californium est 400 fois plus cher que l'or non seulement à cause de sa rareté et de sa complexité de production, mais aussi en raison de ses applications spécialisées, qui sont cruciales pour des industries et des recherches avancées. Ces caractéristiques font du californium un élément extrêmement précieux, malgré les risques associés à sa radioactivité.

Les pneus neufs présentent souvent de petits "poils" en caoutchouc, que l'on appelle des "tétons de ventilation" ou "tétons de moulage". Ces structures sont des résidus naturels du processus de fabrication des pneus, et leur présence a une explication scientifique liée aux techniques de moulage utilisées pour produire les pneus. Pour comprendre la formation de ces petits "poils", il est essentiel de connaître les étapes de fabrication des pneus. Les pneus sont fabriqués par un processus de moulage dans lequel le caoutchouc, sous forme de mélange semi-liquide, est injecté dans un moule complexe. Ce moule est conçu pour donner aux pneus leur forme finale et les motifs spécifiques de la bande de roulement. Le moule est composé de plusieurs parties qui pressent le caoutchouc pour créer le pneu. Cependant, lorsque le caoutchouc est injecté dans le moule, des bulles d'air peuvent se former, ce qui peut provoquer des défauts dans la surface du pneu ou des irrégularités dans les motifs de la bande de roulement. Pour résoudre ce problème, des canaux de ventilation microscopiques sont intégrés dans le moule. Ces canaux permettent à l'air emprisonné de s’échapper lorsque le caoutchouc est pressé et vulcanisé (durci par la chaleur) dans le moule. Lorsque le caoutchouc est injecté, une petite quantité s'écoule dans ces canaux de ventilation, formant les tétons de caoutchouc que l’on voit sur les pneus neufs. Ces "poils" ne sont pas essentiels pour les performances du pneu, mais ils montrent simplement où le caoutchouc a rempli les canaux d’échappement de l'air. Cela permet de s'assurer que le pneu a été moulé correctement, sans bulles ou défauts qui pourraient compromettre sa structure ou son intégrité. Sur le plan scientifique, les poils de caoutchouc illustrent l’importance de la gestion de l’air et de la pression dans le processus de moulage. L’échappement de l'air permet de garantir que le caoutchouc adhère uniformément aux parois du moule, produisant un pneu solide et durable. Bien que ces tétons ne soient pas nécessaires pour le fonctionnement du pneu, ils peuvent être retirés ou s'user naturellement avec le temps lorsque le pneu est en contact avec la route. En somme, les petits poils en caoutchouc des pneus neufs sont le résultat de la gestion de l'air lors du processus de moulage. Ils témoignent de l'attention apportée à la qualité et à l’intégrité structurelle du pneu en évitant la formation de défauts.

La flottabilité neutre est un concept essentiel en physique, notamment en mécanique des fluides, qui décrit l'état d'un objet lorsqu'il ne flotte ni ne coule dans un fluide, mais reste en suspension. Cet équilibre survient lorsque le poids de l'objet est exactement égal à la force de poussée d'Archimède exercée par le fluide.  Pour comprendre ce phénomène, il est important de rappeler la loi d'Archimède, qui stipule qu'un objet immergé dans un fluide subit une force de poussée égale au poids du volume de fluide déplacé. Si le poids de l'objet est supérieur à cette poussée, l'objet coule ; s'il est inférieur, l'objet flotte. La flottabilité neutre se produit donc lorsque ces deux forces sont équilibrées. Un exemple classique de la flottabilité neutre se trouve dans la plongée sous-marine. Un plongeur utilise un gilet stabilisateur (appelé gilet de compensation) pour contrôler sa flottabilité. En ajustant la quantité d'air dans ce gilet, le plongeur peut atteindre la flottabilité neutre, lui permettant de rester à une profondeur constante sans effort pour monter ou descendre. Cette maîtrise est essentielle pour les plongeurs, car elle réduit leur consommation d'énergie et leur permet de mieux observer la vie marine sans perturber l'environnement. Un autre exemple est celui des poissons, qui possèdent une vessie natatoire, un organe interne rempli de gaz, leur permettant d'ajuster leur flottabilité. En modifiant la quantité de gaz dans leur vessie, les poissons peuvent flotter à différentes profondeurs sans dépenser d'énergie. Si un poisson veut monter, il augmente le volume de gaz dans sa vessie, et s'il veut descendre, il le diminue. Une étude scientifique publiée dans Science Advances a exploré la flottabilité neutre des méduses. Ces créatures marines sont un exemple fascinant de l'adaptation biologique à la flottabilité. Les méduses utilisent leur structure corporelle gélatineuse, qui est presque de la même densité que l'eau, pour atteindre une flottabilité neutre. Cela leur permet de se déplacer de manière très efficace avec un minimum de dépense énergétique. En analysant leur mécanique de déplacement, les chercheurs ont découvert que les méduses maximisent leur efficacité énergétique en flottant sans effort, ce qui est crucial pour leur survie dans des environnements marins où l’énergie peut être limitée. Ainsi, la flottabilité neutre est un concept physique avec de nombreuses applications pratiques et biologiques, permettant à divers organismes et dispositifs de rester en suspension dans un fluide sans force supplémentaire. Cela révèle l'importance de comprendre l'interaction entre la densité des objets et celle du fluide environnant pour maîtriser ce phénomène.

Le 25 mai 2022, une étude publiée dans la revue *Nature Communications* a fait état d'une découverte majeure sur la durée de vie maximale des êtres humains. Cette étude s'intéresse à la façon dont le vieillissement affecte les humains et jusqu'à quel point nous pouvons espérer prolonger la vie en bonne santé. Les chercheurs ont utilisé des données sur la capacité de l'organisme à se rétablir après un stress, comme une maladie ou un traumatisme. Cette capacité de récupération, appelée "résilience", se détériore progressivement avec l'âge. L'étude a révélé qu'après un certain point critique, le corps humain perd la faculté de revenir à l'homéostasie, ou à l'état d'équilibre biologique. En utilisant ces modèles, les scientifiques ont estimé que, même en l'absence de maladies chroniques ou d'autres causes de décès, l'organisme humain atteindrait inévitablement une limite biologique au-delà de laquelle il ne pourrait plus maintenir l'équilibre nécessaire à la vie. Cette limite a été déterminée à environ 120 à 150 ans. Cela signifie que, même si nous pouvions prévenir toutes les maladies connues et améliorer considérablement les conditions de vie, le vieillissement biologique intrinsèque imposerait cette barrière à la durée de vie humaine. L'un des aspects les plus intéressants de cette étude est l'utilisation de la "télomérase", une enzyme qui protège les télomères, ces structures situées aux extrémités des chromosomes qui se raccourcissent à mesure que nous vieillissons. Cependant, même les interventions les plus prometteuses, comme celles qui ciblent les télomères ou améliorent la résilience cellulaire, ne semblent pas pouvoir contourner cette limite biologique. Les chercheurs ont également souligné que l'espérance de vie et la durée de vie maximale sont influencées par divers facteurs, y compris le mode de vie, l'accès aux soins de santé et les innovations médicales. Cela implique que même si nous pouvons allonger la durée de vie en bonne santé (ou "healthspan"), l'idée de devenir immortel ou d'étendre notre vie indéfiniment reste un rêve lointain et peu probable, du moins selon les connaissances actuelles. En somme, l'étude fournit une base scientifique pour comprendre les limites de la longévité humaine tout en indiquant que de nouvelles approches en biotechnologie pourraient encore offrir des avancées significatives, mais sans dépasser la limite des 120 à 150 ans fixée par la biologie fondamentale.

Les colibris sont connus pour leur comportement territorial agressif, et cette tendance à se battre entre eux est principalement liée à la concurrence pour des ressources précieuses, comme la nourriture. Leur agressivité s'explique par plusieurs raisons écologiques et physiologiques : 1. Dépenses énergétiques élevées   Les colibris ont l’un des taux métaboliques les plus élevés parmi les oiseaux, et leur petite taille les rend particulièrement dépendants d’un apport constant en énergie. Ils doivent se nourrir fréquemment de nectar, une source riche en sucre, pour maintenir leur niveau d’énergie. Leur survie dépend donc d’un accès régulier aux fleurs et aux mangeoires, rendant la concurrence pour ces ressources intense. Lorsqu’un colibri défend un territoire riche en nectar, il augmente ses chances de survie en assurant un accès régulier à cette source d’énergie essentielle. 2. Territorialité   Les colibris sont extrêmement territoriaux, surtout en ce qui concerne leurs zones d’alimentation. Un colibri peut consacrer beaucoup d'énergie à défendre une zone riche en nectar, empêchant d'autres colibris de s'en approcher. Ce comportement est particulièrement fréquent en période de reproduction, car un bon territoire d'alimentation peut attirer des partenaires potentiels et garantir des ressources pour les futurs jeunes. 3. Comportement inné et compétition interspécifique   Les colibris sont naturellement enclins à chasser non seulement les autres colibris de leur propre espèce, mais aussi ceux d'autres espèces et même d'autres types d’animaux, comme les abeilles et les papillons, qui pourraient leur faire concurrence pour le nectar. Cela est dû au fait que la concurrence pour des ressources limitées, comme les fleurs produisant du nectar, est souvent intense, surtout dans des environnements où ces ressources sont saisonnières ou limitées en nombre. 4. Affirmation de dominance   Certains colibris, en particulier les mâles, utilisent des comportements agressifs pour affirmer leur dominance. Cette agressivité peut également servir à établir un statut social élevé, un aspect important de leur comportement reproductif. En éloignant d'autres mâles de leur territoire d'alimentation, ils peuvent mieux attirer les femelles et maintenir leur place dans une hiérarchie sociale compétitive. En résumé, l’agressivité des colibris est un comportement adaptatif visant à maximiser leur accès aux ressources énergétiques nécessaires pour soutenir leur métabolisme élevé. La défense de leurs territoires de nectar assure non seulement leur survie, mais aussi leur succès reproductif. Ce comportement compétitif est donc essentiel à leur mode de vie et est une réponse directe aux pressions de leur environnement.

Les comportements sociaux des animaux évoluent souvent avec l'âge, et certaines espèces montrent des signes de retrait ou de diminution des interactions sociales en vieillissant. Cette tendance à devenir plus asocial avec l'âge a été étudiée dans plusieurs espèces animales, notamment chez les mammifères et les oiseaux. Une étude publiée dans *Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences* a exploré cette question en se concentrant sur l'impact du vieillissement sur les comportements sociaux des animaux et les implications de ces changements. L'étude suggère que, chez de nombreuses espèces, la diminution des interactions sociales pourrait être liée à des facteurs physiologiques et comportementaux associés au vieillissement. Par exemple, des animaux plus âgés peuvent avoir moins d'énergie, une santé déclinante ou des capacités cognitives réduites, ce qui limite leur capacité ou leur motivation à interagir avec leurs congénères. En outre, certains animaux vieillissants peuvent devenir plus vulnérables aux prédateurs ou aux maladies, ce qui pourrait favoriser un comportement plus réservé, visant à minimiser les risques en limitant les contacts avec d'autres individus. Dans l’étude, les chercheurs notent aussi que la régression sociale avec l'âge peut être influencée par des facteurs de hiérarchie ou de dynamique sociale propre à chaque espèce. Par exemple, dans des espèces où les individus jeunes et dominants jouent un rôle central dans la structure sociale, les animaux plus âgés peuvent se retirer en raison d’une moindre influence sociale ou d’un statut diminué. Cela a été observé chez des espèces comme les primates, où les individus plus âgés passent moins de temps en groupe et préfèrent des interactions limitées, principalement avec des membres de leur famille ou des partenaires de longue date. Cependant, toutes les espèces ne montrent pas cette tendance. Dans certains groupes d’animaux, les individus âgés jouent des rôles sociaux importants, tels que transmettre des connaissances aux jeunes (comme chez les éléphants et les orques), ce qui favorise le maintien des interactions sociales même avec l’âge avancé. Ainsi, le déclin de la sociabilité avec l’âge varie selon les espèces et est souvent modulé par l'environnement et les pressions évolutives spécifiques. En conclusion, les chercheurs de *Philosophical Transactions of the Royal Society B* soulignent que, bien que le retrait social avec l’âge soit courant, il n’est pas universel. Les besoins énergétiques, les capacités cognitives et les rôles sociaux contribuent tous à déterminer comment les animaux vieillissent socialement. Cette étude met en lumière l’importance d’étudier le vieillissement animal pour mieux comprendre les mécanismes sociaux et physiologiques qui influencent la longévité et la qualité de vie des espèces animales.