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2.5 : Conclusion - Biologie


2.5 : Conclusion

Les multiples fonctions du système endocannabinoïde : focus sur la régulation de la prise alimentaire

Cannabis sativa (également connue sous le nom de marijuana) est cultivée par l'homme depuis plus de 5 000 ans. Cependant, son utilisation a augmenté au 20 e siècle à des fins récréatives, religieuses ou spirituelles et médicinales. Le principal constituant psychoactif du cannabis, dont la structure a été identifiée dans les années 1960, est le Δ 9 -tétrahydrocannabinol. En revanche, la découverte des récepteurs cannabinoïdes et de leurs agonistes endogènes n'a eu lieu que très récemment. En fait, le premier récepteur cannabinoïde (CB1) a été cloné en 1990, suivi 3 ans plus tard par la caractérisation d'un second récepteur cannabinoïde (CB2). Depuis le 19 e siècle, il a été rapporté que la consommation de cannabis stimule l'appétit et augmente la consommation d'aliments sucrés et savoureux, entraînant parfois une prise de poids importante. La description récente du système endocannabinoïde, non seulement dans le système nerveux central mais aussi dans les tissus périphériques, souligne son implication dans la régulation de l'appétit, de la prise alimentaire et du métabolisme énergétique. Par conséquent, la modulation pharmacologique de la suractivité de ce système pourrait être utile dans le traitement du syndrome métabolique.

Conclusion

Le système endocannabinoïde a des fonctions physiologiques importantes non seulement dans le système nerveux central mais aussi dans les tissus périphériques. L'activation de la centrale CB1 récepteurs, en particulier dans les noyaux hypothalamiques et dans le système limbique, est impliqué dans la régulation du comportement alimentaire, et en particulier dans le contrôle de la prise d'aliments agréables au goût. En périphérie, des récepteurs cannabinoïdes sont présents dans les adipocytes, les muscles squelettiques, le tractus gastro-intestinal et le foie, modulant le métabolisme énergétique.


Diagnostic médical et thérapie amplifiée

Stuart J McKinnon , dans Glaucome (deuxième édition) , 2015

Introduction

La manipulation génétique du système nerveux central des mammifères a progressé rapidement au cours des deux dernières décennies. Le transfert de gènes est une technique bien caractérisée en biologie moléculaire et cellulaire depuis de nombreuses années, et la capacité d'exprimer une protéine en culture cellulaire de mammifère nous a fourni de nombreuses informations concernant les processus cellulaires normaux et pathologiques. L'utilisation d'animaux transgéniques a étendu cette approche, mais l'utilisation de ces animaux est chronophage et sujette à des difficultés d'interprétation. Pour permettre des manipulations génétiques plus contrôlées, les neurobiologistes ont profité des virus pathogènes pour développer des systèmes permettant de délivrer des gènes d'intérêt (transgènes) à des populations de cellules neuronales spécifiques. Pour le glaucome, les cibles des approches de thérapie génique comprennent la modification de l'écoulement de l'humeur aqueuse dans le réseau trabéculaire (TM) et la neuroprotection des cellules ganglionnaires rétiniennes (CGR) et du nerf optique.


Résultats

Le vecteur de base BioBrick (BBa_I51020)

Le processus d'ingénierie des vecteurs BioBrick à partir de pièces BioBrick est principalement basé sur une pièce BioBrick nouvellement conçue : BBa_I51020 [Genbank:EU496089]. La nouvelle partie est un vecteur de base BioBrick qui sert d'échafaudage pour la construction de nouveaux vecteurs BioBrick (Figure 1). À partir du vecteur de base, de nouveaux vecteurs peuvent être construits en utilisant des origines de réplication plasmidiques et des marqueurs de résistance aux antibiotiques conformes à la norme BioBrick pour la composition physique. Ainsi, le vecteur de base permet la réutilisation immédiate des parties vectorielles disponibles auprès du Registre des parties biologiques standard. L'utilisation du vecteur de base pour construire des vecteurs BioBrick garantit la standardisation et l'uniformité de tous les vecteurs BioBrick résultants. Pour plus de commodité, le vecteur de base comprend à la fois une origine de réplication élevée et un marqueur de résistance à l'ampicilline, de sorte que le vecteur de base lui-même est capable de réplication plasmidique autonome pour une propagation et une purification faciles de l'ADN [37].

Le vecteur de base BioBrick (BBa_I51020). Schéma de principe de BBa_I51020 : un vecteur de base BioBrick conçu pour faciliter la construction de nouveaux vecteurs BioBrick. Des parties de la collection répertoriées dans la figure 5 ont été utilisées pour construire BBa_I51020.

Tous les vecteurs BioBrick dérivés du vecteur de base BioBrick ont ​​cinq caractéristiques clés. Premièrement, les vecteurs BioBrick incluent un site de clonage BioBrick complet pour prendre en charge la propagation et l'assemblage de pièces biologiques standard BioBrick [9]. Deuxièmement, les vecteurs BioBrick contiennent un marqueur de sélection positive dans le site de clonage pour améliorer l'un des problèmes les plus courants lors de l'assemblage des pièces BioBrick : la contamination de la réaction de ligature avec de l'ADN plasmidique non coupé [38]. Toutes les cellules transformées avec le vecteur BioBrick produisent la protéine toxique CcdB et ne se développent pas [39-41]. Le clonage d'une partie BioBrick dans le site de clonage du vecteur élimine le toxique ccdB gène. Troisièmement, les vecteurs BioBrick contiennent une origine de copie élevée dans le site de clonage pour faciliter les rendements accrus de la purification de l'ADN plasmidique [42, 43]. Encore une fois, le clonage d'une partie BioBrick dans le site de clonage supprime l'origine de copie élevée dans le site de clonage, rétablissant ainsi le contrôle de la réplication à l'origine du vecteur. Quatrièmement, les vecteurs BioBrick incluent des terminateurs transcriptionnels et des codons d'arrêt traductionnels flanquant le site de clonage pour isoler le bon maintien et la propagation du vecteur de toute fonction potentiellement perturbatrice codée par les parties BioBrick insérées [44-47]. Cinquièmement, les vecteurs BioBrick comprennent des sites d'annelage d'amorce de vérification suffisamment éloignés du site de clonage pour vérifier la longueur et la séquence de la partie BioBrick clonée. Les sites d'annelage des amorces sont identiques à ceux trouvés dans les vecteurs BioBrick couramment utilisés, tels que pSB1A3-P1010, pour prendre en charge la rétrocompatibilité.

Construction de nouveaux vecteurs BioBrick à l'aide du vecteur de base BioBrick

La construction de nouveaux vecteurs BioBrick à partir du vecteur de base BioBrick ne nécessite que deux étapes d'assemblage (Figure 2). L'origine de réplication et le marqueur de résistance aux antibiotiques doivent chacun être des pièces standard BioBrick. Pour construire un vecteur BioBrick, assemblez l'origine et le marqueur de résistance aux antibiotiques via l'assemblage standard BioBrick (première étape d'assemblage). Ensuite, digérez la partie composite résultante avec les enzymes de restriction XbaI et SpeI, et digérez le vecteur de base BioBrick avec Nhel pour exciser le marqueur de résistance à l'ampicilline. Ensuite, ligaturez l'origine composite et le marqueur de résistance au vecteur de base linéarisé (deuxième étape d'assemblage). XbaI, SpeI et NheI génèrent tous des extrémités d'ADN compatibles qui, lorsqu'elles sont ligaturées avec une extrémité d'ADN de l'une des autres enzymes, produisent une séquence non palindromique qui ne peut être coupée par aucune des trois enzymes. Ainsi, un assemblage correct du vecteur élimine tous les sites enzymatiques BioBrick et garantit que le vecteur résultant adhère à la norme de composition physique BioBrick. Enfin, transformez le produit de ligature en une souche tolérante de ccdB expressions, telles que E. coli souche DB3.1 [48, 49].

Comment créer de nouveaux vecteurs BioBrick. Stratégie d'assemblage d'un nouveau vecteur BioBrick utilisant le vecteur de base BioBrick BBa_I51020. (A) L'origine de réplication et la cassette de résistance aux antibiotiques doivent chacune être des pièces biologiques standard BioBrick. (B) Assemblez l'origine de réplication souhaitée et la cassette de résistance aux antibiotiques via l'assemblage standard BioBrick pour construire une cassette d'origine composite et de résistance aux antibiotiques. (C) Digérer la pièce composite BioBrick résultante avec XbaI et SpeI. (D) Pour exciser le marqueur de résistance à l'ampicilline, digérer le vecteur de base avec Nhel. XbaI, SpeI et NheI génèrent tous des extrémités d'ADN cohésives compatibles qui, lorsqu'elles sont ligaturées avec une extrémité d'ADN de l'une des autres enzymes, produisent une séquence non palindromique qui ne peut être coupée par aucune des trois enzymes. Enfin, ligaturez l'origine composite digérée et le marqueur de résistance au vecteur de base digéré. (E) Le résultat est le nouveau vecteur BioBrick pSB4K5-I52002.

Pour soutenir la construction de nouveaux vecteurs BioBrick, nous avons construit quatre nouveaux marqueurs de résistance aux antibiotiques et deux origines de réplication, tous en tant que pièces biologiques standard BioBrick. Les quatre marqueurs de résistance aux antibiotiques expriment des protéines qui confèrent une résistance à l'ampicilline (BBa_P1002 [Genbank:EU496092]), à la kanamycine (BBa_P1003 [Genbank:EU496093]), au chloramphénicol (BBa_P1004 [Genbank:EU496094]) et à la tétracycline (BBa_P1005 [Genbank:EU496095] ), respectivement [50-53]. Les deux origines de réplication étaient dérivées des réplicons pSC101 (BBa_I50042 [Genbank:EU496096]) et p15A (BBa_I50032 [Genbank:EU496097]), respectivement [54, 55]. Nous avons utilisé la procédure décrite, le vecteur de base et de nouvelles parties de vecteur pour construire sept nouveaux vecteurs BioBrick : pSB4A5-I52002, pSB4K5-I52002, pSB4C5-I52002, pSB4T5-I52001, pSB3K5-I52002, pSB3C5-I52001 et pSB3T5-I52001 [Genbank :EU496098–EU496104].

Assemblage de pièces BioBrick à l'aide d'un nouveau vecteur BioBrick

Les vecteurs BioBrick prennent en charge l'assemblage de nouvelles pièces standard BioBrick. Les nouveaux vecteurs sont compatibles avec les insertions de préfixe ou de suffixe des pièces BioBrick comme décrit à l'origine [9]. Alternativement, les nouveaux vecteurs prennent également en charge trois assemblages à base d'antibiotiques (assemblage 3A Figure 3 Shetty, Rettberg et Knight, en préparation) [56]. L'assemblage 3A est une méthode d'assemblage d'une partie (la partie préfixe) en amont ou 5' à une seconde partie (la partie suffixe) dans le site de clonage BioBrick d'un vecteur BioBrick (le vecteur de destination). L'assemblage 3A favorise l'assemblage correct des pièces préfixe et suffixe BioBrick dans le vecteur de destination grâce à une combinaison de sélection positive et négative. Brièvement, l'assemblage 3A fonctionne comme suit : Digérez la partie préfixe avec EcoRI et SpeI, la partie suffixe avec XbaI et PstI, et le vecteur de destination avec EcoRI et PstI. Ensuite, ligaturez les deux parties et le vecteur de destination et transformez-le en compétent E. coli. Plaquer les cellules transformées sur des plaques de gélose LB complétées avec un antibiotique correspondant au marqueur de résistance du vecteur de destination. La plupart des colonies résultantes doivent contenir la partie composite BioBrick clonée dans le vecteur de destination.

Comment utiliser un nouveau vecteur BioBrick pour l'assemblage standard. Stratégie d'assemblage de deux pièces biologiques standards BioBrick à l'aide d'un nouveau vecteur BioBrick. (A) Digérer la partie préfixe avec les enzymes EcoRI et SpeI. (B) Digérer la partie suffixe avec les enzymes de restriction XbaI et PstI. (C) Digérer le vecteur de destination (pSB4K5-I52002) dans lequel les deux parties seront assemblées avec les enzymes de restriction EcoRI et PstI. Sans purification sur gel d'agarose de l'ADN linéarisé, ligaturer les trois fragments, transformer en E. coli et plaquer sur des plaques de gélose LB additionnées de l'antibiotique correspondant au marqueur de résistance du vecteur de destination. (D) La plupart des colonies résultantes contiennent la partie composite BioBrick clonée dans le vecteur de destination.

Pour confirmer que nos nouveaux vecteurs BioBrick fonctionnent comme prévu, nous avons assemblé de nouvelles pièces biologiques standard BioBrick en utilisant quatre des vecteurs que nous avons construits. Pour démontrer que les pièces composites BioBrick étaient correctement assemblées à l'aide de nos nouveaux vecteurs, nous avons effectué une amplification PCR sur colonie des pièces assemblées et déterminé que la longueur du produit PCR était correcte (figure 4). Chaque partie a également été vérifiée pour être correcte via un séquençage avec des amorces qui s'hybrident aux sites de liaison des amorces de vérification (BBa_G00100 et BBa_G00102).

Utilisation des nouveaux vecteurs BioBrick. Pour vérifier la fonction des nouveaux vecteurs BioBrick, nous avons effectué une PCR de colonie en utilisant des amorces qui s'hybrident aux sites de liaison des amorces de vérification. Pour vérifier la longueur des produits de PCR résultants, nous avons effectué une électrophorèse des réactions sur un gel d'agarose à 0,8 %. Les pistes 1 à 8 sont les produits de PCR résultant de l'amplification des parties BioBrick suivantes clonées dans de nouveaux vecteurs BioBrick. Les longueurs de produits PCR souhaitées sont entre parenthèses. La piste 1 est pSB4A5-I52001 (1370 pb), la piste 2 est pSB4K5-T9003 (1883 pb), la piste 3 est pSB4C5-E0435 (814 pb), la piste 4 est pSB4T5-P20061 (2988 pb), la piste 5 est pSB3K5-I52002 (1370 pb), la piste 6 est pSB3C5-I52001 (1370 pb), la piste 7 est pSB3T5-I6413 (867 pb) et la piste 8 est BBa_I51020 (1370 pb). La voie 9 est 1 ?? g d'échelle d'ADN 2-log (New England Biolabs, Inc.). Les fragments d'ADN de 0,5 kb, 1 kb et 3 kb dans l'échelle d'ADN sont annotés.


Contenu

Les philosophes des sciences ont suggéré un certain nombre de critères, y compris le critère de falsifiabilité controversé de Karl Popper, pour les aider à différencier les efforts scientifiques des non-scientifiques. La validité, l'exactitude et le contrôle de la qualité, tels que l'examen par les pairs et la répétabilité des résultats, sont parmi les critères les plus respectés dans la communauté scientifique mondiale d'aujourd'hui.

En sciences naturelles, les affirmations d'impossibilité en viennent à être largement acceptées comme extrêmement probables plutôt que considérées comme prouvées au point d'être incontestables. La base de cette forte acceptation est une combinaison de preuves étendues de quelque chose qui ne se produit pas, combinée à une théorie sous-jacente, très efficace pour faire des prédictions, dont les hypothèses conduisent logiquement à la conclusion que quelque chose est impossible. Alors qu'une affirmation d'impossibilité en sciences naturelles ne peut jamais être absolument prouvée, elle pourrait être réfutée par l'observation d'un seul contre-exemple. Un tel contre-exemple exigerait que les hypothèses sous-jacentes à la théorie qui impliquait l'impossibilité soient réexaminées.

Biologie Modifier

Ce domaine englobe un ensemble diversifié de disciplines qui examinent les phénomènes liés aux organismes vivants. L'échelle d'étude peut aller de la biophysique des sous-composants jusqu'aux écologies complexes. La biologie s'intéresse aux caractéristiques, à la classification et aux comportements des organismes, ainsi qu'à la façon dont les espèces se sont formées et à leurs interactions entre elles et avec l'environnement.

Les domaines biologiques de la botanique, de la zoologie et de la médecine remontent aux premières périodes de la civilisation, tandis que la microbiologie a été introduite au 17ème siècle avec l'invention du microscope. Cependant, ce n'est qu'au XIXe siècle que la biologie est devenue une science unifiée. Une fois que les scientifiques ont découvert des points communs entre tous les êtres vivants, il a été décidé qu'ils étaient mieux étudiés dans leur ensemble.

Certains développements clés en biologie ont été la découverte de l'évolution génétique par la sélection naturelle, la théorie des germes de la maladie et l'application des techniques de la chimie et de la physique au niveau de la cellule ou de la molécule organique.

La biologie moderne est divisée en sous-disciplines par type d'organisme et par l'échelle étudiée. La biologie moléculaire est l'étude de la chimie fondamentale de la vie, tandis que la biologie cellulaire est l'examen de la cellule, la pierre angulaire de toute vie. À un niveau supérieur, l'anatomie et la physiologie examinent les structures internes et leurs fonctions d'un organisme, tandis que l'écologie examine les interactions entre divers organismes.

Sciences de la Terre Modifier

Les sciences de la Terre (également appelées géosciences) sont un terme général pour les sciences liées à la planète Terre, notamment la géologie, la géographie, la géophysique, la géochimie, la climatologie, la glaciologie, l'hydrologie, la météorologie et l'océanographie.

Bien que l'exploitation minière et les pierres précieuses aient été des intérêts humains tout au long de l'histoire de la civilisation, le développement des sciences connexes de la géologie économique et de la minéralogie n'a eu lieu qu'au XVIIIe siècle. L'étude de la terre, en particulier la paléontologie, s'épanouit au XIXe siècle. La croissance d'autres disciplines, telles que la géophysique, au 20ème siècle, a conduit au développement de la théorie de la tectonique des plaques dans les années 1960, qui a eu un effet similaire sur les sciences de la Terre que la théorie de l'évolution a eu sur la biologie. Les sciences de la Terre sont aujourd'hui étroitement liées aux ressources pétrolières et minérales, à la recherche climatique ainsi qu'à l'évaluation et à l'assainissement de l'environnement.

Sciences de l'atmosphère Modifier

Bien que parfois considérée en conjonction avec les sciences de la terre, en raison du développement indépendant de ses concepts, techniques et pratiques et aussi du fait qu'elle a un large éventail de sous-disciplines sous son aile, la science de l'atmosphère est également considérée comme une branche distincte des sciences naturelles. science. Ce domaine étudie les caractéristiques des différentes couches de l'atmosphère du niveau du sol au bord de l'espace. L'échelle de temps de l'étude varie également de quelques jours à plusieurs siècles. Parfois, le domaine comprend également l'étude des régimes climatiques sur des planètes autres que la terre.

Océanographie Modifier

L'étude sérieuse des océans a commencé au début du milieu du 20e siècle. En tant que domaine des sciences naturelles, il est relativement jeune, mais des programmes autonomes offrent des spécialisations dans le sujet. Bien que certaines controverses subsistent quant à la catégorisation du domaine en sciences de la terre, sciences interdisciplinaires ou en tant que domaine distinct à part entière, la plupart des travailleurs modernes dans le domaine conviennent qu'il a mûri jusqu'à avoir ses propres paradigmes et pratiques. .

Chimie Modifier

Constituant l'étude scientifique de la matière à l'échelle atomique et moléculaire, la chimie traite principalement des collections d'atomes, tels que les gaz, les molécules, les cristaux et les métaux. La composition, les propriétés statistiques, les transformations et les réactions de ces matériaux sont étudiées. La chimie implique également de comprendre les propriétés et les interactions des atomes et des molécules individuels pour une utilisation dans des applications à plus grande échelle.

La plupart des processus chimiques peuvent être étudiés directement en laboratoire, en utilisant une série de techniques (souvent bien testées) pour manipuler les matériaux, ainsi qu'une compréhension des processus sous-jacents. La chimie est souvent appelée « la science centrale » en raison de son rôle dans la connexion des autres sciences naturelles.

Les premières expériences en chimie ont leurs racines dans le système de l'Alchimie, un ensemble de croyances combinant le mysticisme avec des expériences physiques. La science de la chimie a commencé à se développer avec les travaux de Robert Boyle, le découvreur du gaz, et d'Antoine Lavoisier, qui a développé la théorie de la Conservation de la masse.

La découverte des éléments chimiques et de la théorie atomique a commencé à systématiser cette science, et les chercheurs ont développé une compréhension fondamentale des états de la matière, des ions, des liaisons chimiques et des réactions chimiques. Le succès de cette science a conduit à une industrie chimique complémentaire qui joue désormais un rôle important dans l'économie mondiale.

Physique Modifier

La physique englobe l'étude des constituants fondamentaux de l'univers, les forces et interactions qu'ils exercent les uns sur les autres, et les résultats produits par ces interactions. En général, la physique est considérée comme la science fondamentale, car toutes les autres sciences naturelles utilisent et obéissent aux principes et lois établis par le domaine. La physique s'appuie fortement sur les mathématiques comme cadre logique pour la formulation et la quantification des principes.

L'étude des principes de l'univers a une longue histoire et découle en grande partie de l'observation directe et de l'expérimentation. La formulation de théories sur les lois régissant l'univers a été très tôt au cœur de l'étude de la physique, la philosophie cédant progressivement le pas aux tests expérimentaux systématiques et quantitatifs et à l'observation comme source de vérification. Les principaux développements historiques de la physique incluent la théorie de la gravitation universelle et de la mécanique classique d'Isaac Newton, une compréhension de l'électricité et de sa relation avec le magnétisme, les théories d'Einstein sur la relativité restreinte et générale, le développement de la thermodynamique et le modèle de mécanique quantique de la physique atomique et subatomique.

Le domaine de la physique est extrêmement vaste et peut inclure des études aussi diverses que la mécanique quantique et la physique théorique, la physique appliquée et l'optique. La physique moderne devient de plus en plus spécialisée, où les chercheurs ont tendance à se concentrer sur un domaine particulier plutôt que d'être des "universalistes" comme Isaac Newton, Albert Einstein et Lev Landau, qui ont travaillé dans plusieurs domaines.

Astronomie Modifier

L'astronomie est une science naturelle qui étudie les objets et les phénomènes célestes. Les objets d'intérêt comprennent les planètes, les lunes, les étoiles, les nébuleuses, les galaxies et les comètes. L'astronomie est l'étude de tout ce qui se trouve dans l'univers au-delà de l'atmosphère terrestre. Cela inclut les objets que nous pouvons voir à nos yeux nus. L'astronomie est l'une des sciences les plus anciennes.

Les astronomes des premières civilisations ont effectué des observations méthodiques du ciel nocturne, et des artefacts astronomiques ont été trouvés à partir de périodes beaucoup plus anciennes. Il existe deux types d'astronomie : l'astronomie d'observation et l'astronomie théorique. L'astronomie observationnelle se concentre sur l'acquisition et l'analyse de données, principalement en utilisant les principes de base de la physique, tandis que l'astronomie théorique est orientée vers le développement de modèles informatiques ou analytiques pour décrire des objets et des phénomènes astronomiques.

Cette discipline est la science des objets célestes et des phénomènes qui proviennent de l'extérieur de l'atmosphère terrestre. Il concerne l'évolution, la physique, la chimie, la météorologie et le mouvement des objets célestes, ainsi que la formation et le développement de l'univers.

L'astronomie comprend l'examen, l'étude et la modélisation des étoiles, des planètes et des comètes. La plupart des informations utilisées par les astronomes sont recueillies par observation à distance, bien que certaines reproductions en laboratoire de phénomènes célestes aient été réalisées (comme la chimie moléculaire du milieu interstellaire).

Alors que les origines de l'étude des caractéristiques et des phénomènes célestes remontent à l'Antiquité, la méthodologie scientifique de ce domaine a commencé à se développer au milieu du XVIIe siècle. Un facteur clé a été l'introduction par Galilée du télescope pour examiner le ciel nocturne plus en détail.

Le traitement mathématique de l'astronomie a commencé avec le développement par Newton de la mécanique céleste et des lois de la gravitation, bien qu'il ait été déclenché par des travaux antérieurs d'astronomes tels que Kepler. Au XIXe siècle, l'astronomie était devenue une science formelle, avec l'introduction d'instruments tels que le spectroscope et la photographie, ainsi que des télescopes bien améliorés et la création d'observatoires professionnels.

Les distinctions entre les disciplines des sciences naturelles ne sont pas toujours nettes et elles partagent un certain nombre de domaines interdisciplinaires. La physique joue un rôle important dans les autres sciences naturelles, représentées par l'astrophysique, la géophysique, la physique chimique et la biophysique. De même, la chimie est représentée par des domaines tels que la biochimie, la biologie chimique, la géochimie et l'astrochimie.

Un exemple particulier d'une discipline scientifique qui s'appuie sur plusieurs sciences naturelles est la science de l'environnement. Ce domaine étudie les interactions des composants physiques, chimiques, géologiques et biologiques de l'environnement, en particulier en ce qui concerne l'effet des activités humaines et l'impact sur la biodiversité et la durabilité. Cette science s'appuie également sur l'expertise d'autres domaines tels que l'économie, le droit et les sciences sociales.

Une discipline comparable est l'océanographie, car elle s'appuie sur un éventail similaire de disciplines scientifiques. L'océanographie est subdivisée en disciplines transversales plus spécialisées, telles que l'océanographie physique et la biologie marine. Comme l'écosystème marin est très vaste et diversifié, la biologie marine est en outre divisée en de nombreux sous-domaines, y compris des spécialisations dans des espèces particulières.

Il existe également un sous-ensemble de champs transversaux qui, par la nature des problèmes qu'ils abordent, ont des courants forts qui vont à l'encontre de la spécialisation. En d'autres termes : dans certains domaines d'application intégrative, les spécialistes de plusieurs domaines sont un élément clé de la plupart des dialogues. Ces domaines d'intégration, par exemple, comprennent les nanosciences, l'astrobiologie et l'informatique des systèmes complexes.

Science des matériaux Modifier

La science des matériaux est un domaine interdisciplinaire relativement nouveau qui traite de l'étude de la matière et de ses propriétés ainsi que de la découverte et de la conception de nouveaux matériaux. Développée à l'origine dans le domaine de la métallurgie, l'étude des propriétés des matériaux et des solides s'est aujourd'hui étendue à tous les matériaux. Le domaine couvre les applications de chimie, de physique et d'ingénierie des matériaux, notamment les métaux, les céramiques, les polymères artificiels et bien d'autres. Le cœur du domaine traite de la relation entre la structure des matériaux et leurs propriétés.

Il est à la pointe de la recherche en science et en ingénierie. C'est une partie importante de l'ingénierie médico-légale (l'enquête sur les matériaux, les produits, les structures ou les composants qui échouent ou ne fonctionnent pas ou ne fonctionnent pas comme prévu, causant des blessures ou des dommages matériels) et l'analyse des défaillances, cette dernière étant la clé de la compréhension, par exemple, la cause de divers accidents d'aviation. Bon nombre des problèmes scientifiques les plus urgents auxquels nous sommes confrontés aujourd'hui sont dus aux limites des matériaux disponibles et, par conséquent, les percées dans ce domaine sont susceptibles d'avoir un impact significatif sur l'avenir de la technologie.

La base de la science des matériaux consiste à étudier la structure des matériaux et à les relier à leurs propriétés. Une fois qu'un scientifique des matériaux connaît cette corrélation structure-propriété, il peut ensuite étudier les performances relatives d'un matériau dans une certaine application. Les déterminants majeurs de la structure d'un matériau et donc de ses propriétés sont ses éléments chimiques constitutifs et la manière dont il a été transformé en sa forme finale. Ces caractéristiques, réunies et liées par les lois de la thermodynamique et de la cinétique, régissent la microstructure d'un matériau, et donc ses propriétés.

Certains chercheurs font remonter les origines des sciences naturelles aux sociétés humaines pré-alphabétisées, où la compréhension du monde naturel était nécessaire à la survie. [5] Les gens ont observé et construit des connaissances sur le comportement des animaux et l'utilité des plantes comme nourriture et médecine, qui ont été transmises de génération en génération. [5] Ces compréhensions primitives ont cédé la place à une enquête plus formalisée vers 3500 à 3000 avant JC dans les cultures mésopotamienne et égyptienne antique, qui ont produit la première preuve écrite connue de la philosophie naturelle, précurseur des sciences naturelles. [6] Alors que les écrits montrent un intérêt pour l'astronomie, les mathématiques et d'autres aspects du monde physique, le but ultime de l'enquête sur le fonctionnement de la nature était dans tous les cas religieux ou mythologique, non scientifique. [7]

Une tradition de recherche scientifique a également émergé dans la Chine ancienne, où des alchimistes et des philosophes taoïstes ont expérimenté des élixirs pour prolonger la vie et guérir les maladies. [8] Ils se sont concentrés sur le yin et le yang, ou des éléments contrastés de la nature, le yin était associé à la féminité et à la froideur, tandis que le yang était associé à la masculinité et à la chaleur. [9] Les cinq phases – feu, terre, métal, bois et eau – décrivent un cycle de transformations de la nature. L'eau s'est transformée en bois, qui s'est transformé en feu en brûlant. Les cendres laissées par le feu étaient de la terre. [10] En utilisant ces principes, les philosophes et les médecins chinois ont exploré l'anatomie humaine, caractérisant les organes comme étant à prédominance yin ou yang et ont compris la relation entre le pouls, le cœur et le flux sanguin dans le corps des siècles avant qu'il ne soit accepté en Occident. [11]

Peu de preuves subsistent de la façon dont les cultures indiennes anciennes autour de l'Indus comprenaient la nature, mais certaines de leurs perspectives peuvent être reflétées dans les Vedas, un ensemble de textes sacrés hindous. [11] Ils révèlent une conception de l'univers en constante expansion et constamment recyclé et réformé. [11] Les chirurgiens de la tradition ayurvédique considéraient la santé et la maladie comme une combinaison de trois humeurs : le vent, la bile et le flegme. [11] Une vie saine était le résultat d'un équilibre entre ces humeurs. [11] Dans la pensée ayurvédique, le corps se composait de cinq éléments : la terre, l'eau, le feu, le vent et l'espace vide. [11] Les chirurgiens ayurvédiques ont effectué des chirurgies complexes et développé une compréhension détaillée de l'anatomie humaine. [11]

Les philosophes présocratiques de la culture grecque antique ont rapproché la philosophie naturelle de l'enquête directe sur la cause et l'effet dans la nature entre 600 et 400 avant JC, bien qu'un élément de magie et de mythologie soit resté. [12] Les phénomènes naturels tels que les tremblements de terre et les éclipses ont été expliqués de plus en plus dans le contexte de la nature elle-même au lieu d'être attribués à des dieux en colère. [12] Thales de Milet, un des premiers philosophes qui a vécu de 625 à 546 av. J.-C., a expliqué les tremblements de terre en théorisant que le monde flottait sur l'eau et que l'eau était l'élément fondamental de la nature. [13] Au 5ème siècle avant JC, Leucippe était un des premiers représentants de l'atomisme, l'idée que le monde est composé de particules fondamentales indivisibles. [14] Pythagore a appliqué les innovations grecques en mathématiques à l'astronomie et a suggéré que la terre était sphérique. [14]

Philosophie naturelle aristotélicienne (400 avant JC-1100 après JC) Modifier

Plus tard, la pensée socratique et platonicienne s'est concentrée sur l'éthique, la morale et l'art et n'a pas tenté une enquête sur le monde physique. Platon a critiqué les penseurs présocratiques comme matérialistes et anti-religionnaires. [15] Aristote, cependant, un étudiant de Platon qui a vécu de 384 à 322 avant JC, a accordé une plus grande attention au monde naturel dans sa philosophie. [16] Dans son Histoire des animaux, il a décrit le fonctionnement interne de 110 espèces, dont la raie pastenague, le poisson-chat et l'abeille. [17] Il a étudié des embryons de poussin en cassant des œufs ouverts et en les observant à divers stades de développement. [18] Les travaux d'Aristote étaient influents jusqu'au 16ème siècle et il est considéré comme le père de la biologie pour son travail de pionnier dans cette science. [19] Il a également présenté des philosophies sur la physique, la nature et l'astronomie en utilisant le raisonnement inductif dans ses travaux La physique et Météorologie. [20]

Alors qu'Aristote considérait la philosophie naturelle plus sérieusement que ses prédécesseurs, il l'abordait comme une branche théorique de la science. [21] Pourtant, inspirés par son travail, les philosophes romains antiques du début du 1er siècle après JC, dont Lucrèce, Sénèque et Pline l'Ancien, ont écrit des traités qui traitaient des règles du monde naturel à des degrés divers de profondeur. [22] De nombreux néoplatoniciens romains antiques du IIIe au VIe siècle ont aussi adapté les enseignements d'Aristote sur le monde physique à une philosophie qui mettait l'accent sur le spiritisme. [23] Les premiers philosophes médiévaux, dont Macrobius, Calcidius et Martianus Capella, ont également examiné le monde physique, en grande partie d'un point de vue cosmologique et cosmographique, en avançant des théories sur l'arrangement des corps célestes et des cieux, qui étaient supposés être composés d'éther. [24]

Les travaux d'Aristote sur la philosophie naturelle ont continué à être traduits et étudiés au milieu de la montée de l'empire byzantin et du califat abbasside. [25]

Dans l'Empire byzantin, Jean Philoponus, un commentateur aristotélicien d'Alexandrie et théologien chrétien, fut le premier à remettre en question l'enseignement de la physique d'Aristote. Contrairement à Aristote qui a basé sa physique sur l'argument verbal, Philoponus s'est plutôt appuyé sur l'observation et a plaidé pour l'observation plutôt que de recourir à l'argument verbal. [26] Il a introduit la théorie de l'impulsion. La critique de John Philoponus des principes aristotéliciens de la physique a servi d'inspiration à Galileo Galilei pendant la révolution scientifique. [27] [28]

Un renouveau des mathématiques et des sciences a eu lieu à l'époque du califat abbasside à partir du IXe siècle, lorsque les érudits musulmans ont développé la philosophie naturelle grecque et indienne. [29] Les mots de l'alcool, algèbre et zénith tous ont des racines arabes. [30]

Philosophie naturelle médiévale (1100-1600) Modifier

Aristotle's works and other Greek natural philosophy did not reach the West until about the middle of the 12th century, when works were translated from Greek and Arabic into Latin. [31] The development of European civilization later in the Middle Ages brought with it further advances in natural philosophy. [32] European inventions such as the horseshoe, horse collar and crop rotation allowed for rapid population growth, eventually giving way to urbanization and the foundation of schools connected to monasteries and cathedrals in modern-day France and England. [33] Aided by the schools, an approach to Christian theology developed that sought to answer questions about nature and other subjects using logic. [34] This approach, however, was seen by some detractors as heresy. [34] By the 12th century, Western European scholars and philosophers came into contact with a body of knowledge of which they had previously been ignorant: a large corpus of works in Greek and Arabic that were preserved by Islamic scholars. [35] Through translation into Latin, Western Europe was introduced to Aristotle and his natural philosophy. [35] These works were taught at new universities in Paris and Oxford by the early 13th century, although the practice was frowned upon by the Catholic church. [36] A 1210 decree from the Synod of Paris ordered that "no lectures are to be held in Paris either publicly or privately using Aristotle's books on natural philosophy or the commentaries, and we forbid all this under pain of excommunication." [36]

In the late Middle Ages, Spanish philosopher Dominicus Gundissalinus translated a treatise by the earlier Persian scholar Al-Farabi called On the Sciences into Latin, calling the study of the mechanics of nature scientia naturalis, or natural science. [37] Gundissalinus also proposed his own classification of the natural sciences in his 1150 work On the Division of Philosophy. [37] This was the first detailed classification of the sciences based on Greek and Arab philosophy to reach Western Europe. [37] Gundissalinus defined natural science as "the science considering only things unabstracted and with motion," as opposed to mathematics and sciences that rely on mathematics. [38] Following Al-Farabi, he then separated the sciences into eight parts, including physics, cosmology, meteorology, minerals science, and plant and animal science. [38]

Later philosophers made their own classifications of the natural sciences. Robert Kilwardby wrote On the Order of the Sciences in the 13th century that classed medicine as a mechanical science, along with agriculture, hunting and theater while defining natural science as the science that deals with bodies in motion. [39] Roger Bacon, an English friar and philosopher, wrote that natural science dealt with "a principle of motion and rest, as in the parts of the elements of fire, air, earth and water, and in all inanimate things made from them." [40] These sciences also covered plants, animals and celestial bodies. [40] Later in the 13th century, a Catholic priest and theologian Thomas Aquinas defined natural science as dealing with "mobile beings" and "things which depend on a matter not only for their existence but also for their definition." [41] There was wide agreement among scholars in medieval times that natural science was about bodies in motion, although there was division about the inclusion of fields including medicine, music and perspective. [42] Philosophers pondered questions including the existence of a vacuum, whether motion could produce heat, the colors of rainbows, the motion of the earth, whether elemental chemicals exist, and where in the atmosphere rain is formed. [43]

In the centuries up through the end of the Middle Ages, natural science was often mingled with philosophies about magic and the occult. [44] Natural philosophy appeared in a wide range of forms, from treatises to encyclopedias to commentaries on Aristotle. [45] The interaction between natural philosophy and Christianity was complex during this period some early theologians, including Tatian and Eusebius, considered natural philosophy an outcropping of pagan Greek science and were suspicious of it. [46] Although some later Christian philosophers, including Aquinas, came to see natural science as a means of interpreting scripture, this suspicion persisted until the 12th and 13th centuries. [47] The Condemnation of 1277, which forbade setting philosophy on a level equal with theology and the debate of religious constructs in a scientific context, showed the persistence with which Catholic leaders resisted the development of natural philosophy even from a theological perspective. [48] Aquinas and Albertus Magnus, another Catholic theologian of the era, sought to distance theology from science in their works. [49] "I don't see what one's interpretation of Aristotle has to do with the teaching of the faith," he wrote in 1271. [50]

Newton and the scientific revolution (1600–1800) Edit

By the 16th and 17th centuries, natural philosophy underwent an evolution beyond commentary on Aristotle as more early Greek philosophy was uncovered and translated. [51] The invention of the printing press in the 15th century, the invention of the microscope and telescope, and the Protestant Reformation fundamentally altered the social context in which scientific inquiry evolved in the West. [51] Christopher Columbus's discovery of a new world changed perceptions about the physical makeup of the world, while observations by Copernicus, Tyco Brahe and Galileo brought a more accurate picture of the solar system as heliocentric and proved many of Aristotle's theories about the heavenly bodies false. [52] A number of 17th-century philosophers, including Thomas Hobbes, John Locke and Francis Bacon made a break from the past by rejecting Aristotle and his medieval followers outright, calling their approach to natural philosophy as superficial. [53]

The titles of Galileo's work Two New Sciences and Johannes Kepler's New Astronomy underscored the atmosphere of change that took hold in the 17th century as Aristotle was dismissed in favor of novel methods of inquiry into the natural world. [54] Bacon was instrumental in popularizing this change he argued that people should use the arts and sciences to gain dominion over nature. [55] To achieve this, he wrote that "human life [must] be endowed with new discoveries and powers." [56] He defined natural philosophy as "the knowledge of Causes and secret motions of things and enlarging the bounds of Human Empire, to the effecting of all things possible." [54] Bacon proposed that scientific inquiry be supported by the state and fed by the collaborative research of scientists, a vision that was unprecedented in its scope, ambition, and form at the time. [56] Natural philosophers came to view nature increasingly as a mechanism that could be taken apart and understood, much like a complex clock. [57] Natural philosophers including Isaac Newton, Evangelista Torricelli and Francesco Redi conducted experiments focusing on the flow of water, measuring atmospheric pressure using a barometer and disproving spontaneous generation. [58] Scientific societies and scientific journals emerged and were spread widely through the printing press, touching off the scientific revolution. [59] Newton in 1687 published his The Mathematical Principles of Natural Philosophy, ou Principia Mathematica, which set the groundwork for physical laws that remained current until the 19th century. [60]

Some modern scholars, including Andrew Cunningham, Perry Williams, and Floris Cohen, argue that natural philosophy is not properly called a science, and that genuine scientific inquiry began only with the scientific revolution. [61] According to Cohen, "the emancipation of science from an overarching entity called 'natural philosophy' is one defining characteristic of the Scientific Revolution." [61] Other historians of science, including Edward Grant, contend that the scientific revolution that blossomed in the 17th, 18th and 19th centuries occurred when principles learned in the exact sciences of optics, mechanics, and astronomy began to be applied to questions raised by natural philosophy. [61] Grant argues that Newton attempted to expose the mathematical basis of nature – the immutable rules it obeyed – and in doing so joined natural philosophy and mathematics for the first time, producing an early work of modern physics. [62]

The scientific revolution, which began to take hold in the 17th century, represented a sharp break from Aristotelian modes of inquiry. [63] One of its principal advances was the use of the scientific method to investigate nature. Data was collected and repeatable measurements made in experiments. [64] Scientists then formed hypotheses to explain the results of these experiments. [65] The hypothesis was then tested using the principle of falsifiability to prove or disprove its accuracy. [65] The natural sciences continued to be called natural philosophy, but the adoption of the scientific method took science beyond the realm of philosophical conjecture and introduced a more structured way of examining nature. [63]

Newton, an English mathematician and physicist was the seminal figure in the scientific revolution. [66] Drawing on advances made in astronomy by Copernicus, Brahe, and Kepler, Newton derived the universal law of gravitation and laws of motion. [67] These laws applied both on earth and in outer space, uniting two spheres of the physical world previously thought to function independently of each other, according to separate physical rules. [68] Newton, for example, showed that the tides were caused by the gravitational pull of the moon. [69] Another of Newton's advances was to make mathematics a powerful explanatory tool for natural phenomena. [70] While natural philosophers had long used mathematics as a means of measurement and analysis, its principles were not used as a means of understanding cause and effect in nature until Newton. [70]

In the 18th century and 19th century, scientists including Charles-Augustin de Coulomb, Alessandro Volta, and Michael Faraday built upon Newtonian mechanics by exploring electromagnetism, or the interplay of forces with positive and negative charges on electrically charged particles. [71] Faraday proposed that forces in nature operated in "fields" that filled space. [72] The idea of fields contrasted with the Newtonian construct of gravitation as simply "action at a distance", or the attraction of objects with nothing in the space between them to intervene. [72] James Clerk Maxwell in the 19th century unified these discoveries in a coherent theory of electrodynamics. [71] Using mathematical equations and experimentation, Maxwell discovered that space was filled with charged particles that could act upon themselves and each other and that they were a medium for the transmission of charged waves. [71]

Significant advances in chemistry also took place during the scientific revolution. Antoine Lavoisier, a French chemist, refuted the phlogiston theory, which posited that things burned by releasing "phlogiston" into the air. [72] Joseph Priestley had discovered oxygen in the 18th century, but Lavoisier discovered that combustion was the result of oxidation. [72] He also constructed a table of 33 elements and invented modern chemical nomenclature. [72] Formal biological science remained in its infancy in the 18th century, when the focus lay upon the classification and categorization of natural life. This growth in natural history was led by Carl Linnaeus, whose 1735 taxonomy of the natural world is still in use. Linnaeus in the 1750s introduced scientific names for all his species. [73]

19th-century developments (1800–1900) Edit

By the 19th century, the study of science had come into the purview of professionals and institutions. In so doing, it gradually acquired the more modern name of natural science. Le terme scientifique was coined by William Whewell in an 1834 review of Mary Somerville's On the Connexion of the Sciences. [74] But the word did not enter general use until nearly the end of the same century.

Modern natural science (1900–present) Edit

According to a famous 1923 textbook, Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances, by the American chemist Gilbert N. Lewis and the American physical chemist Merle Randall, [75] the natural sciences contain three great branches:

Aside from the logical and mathematical sciences, there are three great branches of natural science which stand apart by reason of the variety of far reaching deductions drawn from a small number of primary postulates — they are mechanics, electrodynamics, and thermodynamics. [76]

Today, natural sciences are more commonly divided into life sciences, such as botany and zoology and physical sciences, which include physics, chemistry, astronomy, and Earth sciences.


Academic Advising

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Both advisers and advisees share responsibility for making the advising relationship succeed. By encouraging their advisees to become engaged in their education, to meet their educational goals, and to develop the habit of learning, advisers assume a significant educational role. The advisee's unit of enrollment will provide each advisee with a primary academic adviser, the information needed to plan the chosen program of study, and referrals to other specialized resources.

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Renaissance Botany – the German Botanists

Otto Brunfels (Public Domain)

The need for better medicines and healing herbs fuelled an explosion in the study of botany, moving it away from garbled old-wives’ tales and folklore, although some of that knowledge was useful, and moving it into a proper system of classification and study of plant structure and properties. The Germans were particularly influential in the art of herbalism, an affinity that is apparent even today and a trend that still infuses Germanic heritage and the collective psyche. In 1530, Otto Brunfels (1488–1534) published two landmark books about medicinal herbs, Herbarium vivae icones (1530 and 1536, in three parts) and Contrafayt Kräuterbuch (1532-1537, in two parts), which included some wonderful woodcuts illustrating the plants he found during his wandering through Germany.

Contrafayt Kräuterbuch, Otto Brunfels (Public Domain)

These diagrams brought the book to life and aided study and identification, and he was careful to describe the plants independently of their medicinal uses, making an important distinction between medical herbalism and the study of plants for its own sake. Brunfels took full advantage of the advances in printing and included detailed, rich illustrations, and he brought the knowledge of plants to a much wider audience, using realism rather than artistic license in the illustrations. Also a theologian and physician, he developed a love of studying plants through herbalism and the drive to classify healing and medicinal plants. He is regarded as one of the first true botanists, often referred to as a father of botany, and he relied upon his own observations rather than draw upon the works of the ancients. To complete the German stranglehold on botany during the early renaissance period, Hieronymus Bock (1498–1554) and Leonhard Fuchs (1501­-1566) published books about wildflowers. These volumes were packed with information about the various types, undoubtedly aiding identification in the field and ensuring that potential botanists could identify plants without the need for experience or teachers. Little is known about Bock but, in 1529, he produced a book called the. Kreutterbuch (lit. "Plant book"). This work documented over 700 plants found in his native Germany and he classified them according to characteristics and medicinal uses, a drift away from following the classifications used by the Ancient Greek, Roman, and Islamic scholars. He was also careful to include the geographical and ecological distribution, stating in which habitats the plants were most likely to be found.

Portrait of Leonhart Fuchs (Public Domain)

Fuchs specialized in herbal medicines and remedies, writing books about the uses of medicinal herbs that blended the work of classical scholars with his own insights and experience. He removed the folklore and arcane philosophy from medicine and stuck to documenting the uses of specific plants and herbs. His first publication, Errata recentiorum medicorum (Errors of recent doctors), in 1530, advised physicians to use simple herbal remedies rather than the complex alchemical mixes that dominated medicine and which were built upon flawed models of the universe, often causing more harm than good. Fuchs also contributed a guide to herbal plants, De historia stirpium commentarii insignes (Notable commentaries on the history of plants), which became available in German, English and Dutch. Fuchs did not attempt to classify plants according to characteristics but stuck with an encyclopaedic format, in alphabetical order, and he described the characteristics of over 500 plants: 400 wild and 100 domesticated. The book also included over 500 woodcuts of plants, aiding identification and reinforcing the importance of using skilled illustrators, such as Heinrich Füllmauer and Albert Meyer, and a talented woodcutter such as Veit Rudolph. Fuchs also ensured that the illustrators and woodcutter were acknowledged in the book, understanding that they were an essential part of the process and giving them due credit.


Introduction

Le chlorure de jumpamine (JCl) est un déchet naturel du métabolisme musculaire chez de nombreuses espèces de grenouilles (Phrogsucker et al. 1957). De plus, il a été rapporté par Phrogsucker et al. (1957) que jusqu'à 60 % de ce produit chimique est réabsorbé par la vessie avant l'excrétion. Ce résultat a conduit à un certain nombre d'études tentant d'identifier l'avantage de la réabsorption de ce produit. Une étude récente a montré que l'injection de JCl dans la circulation sanguine augmentait la masse musculaire chez la grenouille léopard Rana pipiens (Hylaflex et Smith1988). Anurheight (1990) a été le premier à démontrer une réelle amélioration de la capacité de performance, en montrant que la performance de nage chez la grenouille africaine à griffes Xenopus laevis a été amélioré en ajoutant du JCl au régime. Par la suite, dans une autre étude, les rainettes (Hyla cinerea) qui avaient reçu une injection de JCl se sont avérés avoir des muscles des jambes mesurables plus gros et étaient capables de grimper plus haut et plus rapidement que ceux qui n'en avaient pas (Smith 1992). Le mécanisme d'action du JCl sur la croissance et la contraction musculaires est encore inconnu. Il peut interagir avec les enzymes impliquées dans la contraction musculaire comme le propose Smith (1992) ou il peut agir directement sur les propriétés mécaniques des muscles eux-mêmes. Ceci a été proposé pour l'action de l'hormone gogetemall sur la croissance musculaire chez le lézard arboricole Philanthropus fabricus (Herpbrain et Phutz 1992). Les inquiétudes concernant une augmentation récente du dopage au JCl dans les concours de sauts de grenouilles suggèrent qu'une étude plus approfondie de l'effet du JCl sur les performances de saut est nécessaire (Twainson 1990).

La présente étude a été réalisée afin de voir si JCl avait des effets directs sur les performances de saut chez les grenouilles du genre Rana. Nous avons émis l'hypothèse que l'augmentation de la masse musculaire montrée dans des études antérieures (Hylaflex et Smith 1988) entraînerait une amélioration de la distance de saut. Nous avons donc prédit que les grenouilles injectées de JCl devraient avoir des muscles plus gros et sauter plus loin que les grenouilles qui n'avaient pas reçu d'injection de JCl. Un tel résultat suggérerait la fonction biologique de la réabsorption de JCl. Nous avons également étudié l'influence de la température dans la modification des effets du JCl sur les performances de saut. La démonstration des effets de la température permettrait de mieux comprendre le mécanisme sous-jacent impliqué dans les modifications musculaires induites par le JCl. Sur la base d'études antérieures (Smith 1992), nous avons émis l'hypothèse que JCl agit en affectant les enzymes associées à la contraction musculaire. Si tel est le cas, et étant donné que les augmentations de température entraînent également souvent des augmentations de l'activité enzymatique, nous avons prédit que la distance de saut s'améliorerait de manière exponentielle avec l'augmentation de la température.

Les effets du JCl sur les performances de saut ont été testés en injectant le médicament dans la circulation sanguine des grenouilles et en mesurant la distance de saut moyenne dans des conditions spécifiques. Les effets de la température sur la distance de saut ont été évalués en réalisant les mêmes expériences à différentes températures ambiantes. L'étude a été menée sur deux espèces différentes de grenouilles, la grenouille léopard (Rana pipiens) et la grenouille taureau (Rana catesbeiana), pour voir si les effets observés étaient spécifiques à une espèce ou de nature plus générale.

Matériaux et méthodes

L'effet du JCl sur la distance de saut:

Dix spécimens de Rana pipiens ont été injectés avec 1,0 ml. d'une solution de JCl à 10 %. Dix grenouilles témoins ont reçu des injections de 1,0 ml d'une solution de NaCl à 0,9 %. Toutes les grenouilles ont été maintenues dans des réservoirs carrés de 3 m à 25 0 C pendant 1 jour dans 1 pouce d'eau. A ce moment, chaque grenouille a été placée sur un sol ouvert et incitée à sauter 3 fois en frappant le sol derrière la grenouille. La distance de saut a été définie comme la moyenne des 3 sauts. La même procédure a été répétée en utilisant Rana catesbeiana.

L'effet de la température sur la distance de saut:

Chacune des grenouilles traitées au JCl a été placée dans un réservoir de 3 m² à température contrôlée contenant 1 pouce d'eau et allant de 0 à 90 0 C à des intervalles de 10 0 C. Une grenouille témoin a été placée dans le réservoir avec chaque grenouille traitée. Les grenouilles ont été laissées dans les réservoirs à température contrôlée pendant 24 heures, puis testées, comme ci-dessus, pour les performances de saut.

Résultats

Les effets du JCl sur la distance de saut ont été étudiés chez deux espèces de grenouilles du genre Rana à 25 0 C et par la suite sur des grenouilles qui avaient été maintenues sur une large gamme de températures.

Effet du JCl sur la distance de saut à 25 0 C:

Comme indiqué dans le tableau 1, la distance de saut pour le contrôle Rana pipiens était de 2,3 m et pour le JCl traité Rana pipiens était de 4,2 m. Dans Rana catesbeiana la distance de saut pour les grenouilles témoins était de 2,6 m et pour les grenouilles traitées au JCl était de 2,5 m. Il ressort clairement de la figure 1 que le JCl a eu un impact frappant sur Rana pipiens, mais n'a eu que peu ou pas d'effet sur Rana catesbeiana .

L'effet de la température sur la distance de saut:

Comme le montre le tableau 2, la plus grande distance de saut de Rana pipiens était de 9,0 m à 90 0 C et la distance de saut la plus basse était de 2,5 m à 0 0 C. Comme le montre le tableau 2 pour Rana catesbeiana la plus grande distance de saut était de 9,1 m à 90 0 C cependant la plus basse distance de saut était de 2,0 m à 30 0 C. La relation entre la température et la distance de saut est indiquée pour Rana pipiens dans la figure 2. La même relation pour Rana pipiens est illustré à la figure 3. Il ressort clairement de la figure 2 que pour R. pipiens la distance de saut augmente linéairement avec la température. Pour R. iwanna la température affecte également la distance de saut de manière approximativement linéaire, mais ne commence à avoir un effet que lorsque la température dépasse 30 0 C. À des températures inférieures à 30 0 C, la distance de saut ne varie que légèrement entre 2,0 m et 2,5 m.

De plus, il a été noté que les grenouilles traitées exposées à des températures plus élevées présentaient une perte de poids mesurable.

L'effet de JCl sur la distance de saut dans Rana pipiens et Rana catesbeiana à 25 ans 0 C


2.5: Conclusion - Biology

Faire entrer de l'azote dans le monde vivant est difficile. Plants and phytoplankton are not equipped to incorporate nitrogen from the atmosphere (which exists as tightly-bonded, triple-covalent N2), even though this molecule comprises approximately 78 percent of the atmosphere. L'azote pénètre dans le monde vivant via des bactéries libres et symbiotiques, qui incorporent l'azote dans leurs macromolécules par fixation de l'azote (conversion de N2). Les cyanobactéries vivent dans la plupart des écosystèmes aquatiques où la lumière du soleil est présente, elles jouent un rôle clé dans la fixation de l'azote. Les cyanobactéries sont capables d'utiliser des sources inorganiques d'azote pour "fixer" l'azote. Rhizobium bacteria live symbiotically in the root nodules of legumes (such as peas, beans, and peanuts), providing them with the organic nitrogen they need. Les bactéries libres, telles que Azotobacter, sont également d'importants fixateurs d'azote.

Organic nitrogen is especially important to the study of ecosystem dynamics as many ecosystem processes, such as primary production and decomposition, are limited by the available supply of nitrogen. The nitrogen that enters living systems by nitrogen fixation is successively converted from organic nitrogen back into nitrogen gas by bacteria. Ce processus se déroule en trois étapes dans les systèmes terrestres : ammonification, nitrification et dénitrification. Premièrement, le processus d'ammonification convertit les déchets azotés d'animaux vivants ou de restes d'animaux morts en ammonium (NH4 + ) par certaines bactéries et champignons. Deuxièmement, l'ammonium est converti en nitrites (NO2 − ) par des bactéries nitrifiantes, telles que Nitrosomonas, par nitrification. Par la suite, les nitrites sont convertis en nitrates (NO3 − ) par des organismes similaires. Troisièmement, le processus de dénitrification se produit, par lequel les bactéries, telles que Pseudomonas et Clostridium, convert the nitrates into nitrogen gas, allowing it to re-enter the atmosphere.

Fixation de l'azote: Nitrogen enters the living world from the atmosphere via nitrogen-fixing bacteria. This nitrogen and nitrogenous waste from animals is then processed back into gaseous nitrogen by soil bacteria, which also supply terrestrial food webs with the organic nitrogen they need.

Human activity can release nitrogen into the environment by two primary means: the combustion of fossil fuels, which releases different nitrogen oxides, and the use of artificial fertilizers in agriculture, which are then washed into lakes, streams, and rivers by surface runoff. Atmospheric nitrogen is associated with several effects on earth’s ecosystems, including the production of acid rain (as nitric acid, HNO3) et gaz à effet de serre (sous forme de protoxyde d'azote, N2O), potentially causing climate change. A major effect from fertilizer runoff is saltwater and freshwater eutrophication: a process whereby nutrient runoff causes the excess growth of microorganisms, depleting dissolved oxygen levels and killing ecosystem fauna.

Un processus similaire se produit dans le cycle de l'azote marin, où les processus d'ammonification, de nitrification et de dénitrification sont effectués par des bactéries marines. Some of this nitrogen falls to the ocean floor as sediment, which can then be moved to land in geologic time by uplift of the earth’s surface, becoming incorporated into terrestrial rock. Bien que le mouvement de l'azote de la roche directement dans les systèmes vivants ait été traditionnellement considéré comme insignifiant par rapport à l'azote fixé à partir de l'atmosphère, une étude récente a montré que ce processus peut en effet être important et devrait être inclus dans toute étude du cycle global de l'azote.


Matériaux et méthodes

Illumina (Illumina HiSeq 2000) libraries were generated from purified N. nucifera 'China Antique' nuclear DNA with inserts of 180 bp, 500 bp, 3.8 kb and 8 kb and assembled using ALLPATHS-LG. 454/Roche (GSFLX pyrosequencing platform) 20 kb mate pair reads were used for scaffolding. RNAseq data generated from various lotus tissues were used for annotation and RNAseq differential gene expression analysis using CLC Genomics Workbench 5.0 (CLC Bio, Aarhus, Denmark). MAKER version 2.22 was used in combination with the assembled RNAseq data to annotate 26,685 genes in the lotus genome. Detailed methods for genome assembly, annotation and analyses are provided in Additional file 1.


Voir la vidéo: USMLE Step 1 - Репарация ДНК (Janvier 2022).