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26.7 : Qu'avons-nous appris ? - La biologie

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26.7 : Qu'avons-nous appris ?

Quelles sont les raisons importantes d'étudier la biologie?

La biologie joue un rôle important dans la compréhension des formes de vie complexes impliquant les humains, les animaux et les plantes. Comprendre ces détails complexes de la vie aide les humains à comprendre comment prendre soin d'eux-mêmes, des animaux et des plantes de manière appropriée. La biologie aide les individus à comprendre l'interaction entre l'humanité et le monde. Il développe également des intérêts dans la vie des organismes vivants dans un effort pour les préserver.

En étudiant la biologie, les pathologistes comprennent le corps humain, les fonctions de divers organes, comment les maladies affectent le corps et les moyens de contrôler efficacement les maladies. Les vétérinaires doivent étudier la biologie pour apprécier les fonctions des animaux, y compris les animaux marins et les créatures qui vivent sur terre. Les écologistes s'appuient sur l'étude de la biologie pour apprendre comment les actions de l'homme affectent son environnement et les écosystèmes des autres êtres vivants.

L'étude de la biologie est le fondement de toutes les caractéristiques de la vie sur Terre. En plus de créer des solutions aux défis auxquels de nombreux organismes vivants sont confrontés, il ouvre la voie à des inventions et des découvertes qui améliorent la qualité de vie. Sans étudier la biologie, les humains ne réaliseraient probablement jamais à quel point le maintien d'une écologie saine est important pour eux-mêmes, les animaux et la vie végétale. De plus, l'étude de la biologie permet l'utilisation de la médecine légale pour retrouver et arrêter les membres errants de la société. Il permet également aux agriculteurs d'élever des races uniques de plantes et d'animaux.


Mémoire génétique : comment nous savons des choses que nous n'avons jamais apprises

J'ai rencontré mon premier savant il y a 52 ans et depuis, je suis intrigué par cette condition remarquable. L'une des choses les plus frappantes et les plus cohérentes chez les nombreux savants que j'ai vus est qu'ils savent clairement des choses qu'ils n'ont jamais apprises.

J'ai rencontré mon premier savant il y a 52 ans et depuis, je suis intrigué par cette condition remarquable. L'une des choses les plus frappantes et les plus cohérentes chez les nombreux savants que j'ai vus est qu'ils savent clairement des choses qu'ils n'ont jamais apprises.

Leslie Lemke est un virtuose de la musique même s'il n'a jamais eu de cours de musique de sa vie. Comme "Blind Tom" Wiggins un siècle avant lui, son génie musical a éclaté si tôt et si spontanément qu'il n'a pas pu être appris. Il est venu « installé en usine ». Dans les deux cas, des musiciens professionnels ont témoigné et confirmé que Lemke et Wiggins, d'une manière ou d'une autre, même en l'absence de formation formelle, avaient un accès inné à ce que l'on peut appeler « les règles » ou la vaste syntaxe de la musique.

Alonzo Clemons n'a jamais eu de cours d'art de sa vie. Enfant, après une blessure à la tête, il a commencé à sculpter avec tout ce qui était à portée de main - Crisco ou autre - et est maintenant un sculpteur célèbre qui peut modeler un spécimen parfait de n'importe quel animal avec de l'argile en une heure ou moins après un seul coup d'œil à l'animal lui-même - chaque muscle et tendon parfaitement positionné. Il n'a eu aucune formation formelle.

Pour expliquer le savant, qui a un accès inné à la vaste syntaxe et règles de l'art, des mathématiques, de la musique et même du langage, en l'absence de toute formation formelle et en présence d'un handicap majeur, la « mémoire génétique », me semble-t-il, doit exister avec les circuits de mémoire cognitif/sémantique et procédural/habitude plus communément reconnus.

La mémoire génétique, en termes simples, est constituée de capacités complexes et de connaissances sophistiquées réelles héritées ainsi que d'autres caractéristiques physiques et comportementales plus typiques et communément acceptées. Chez les savants, la « puce » musicale, artistique ou mathématique est installée en usine. En plus des exemples mentionnés ci-dessus, j'en décris d'autres dans mon livre, Islands of Genius: L'esprit généreux du savant autiste, acquis et soudain.

La mémoire génétique n'est pas un concept entièrement nouveau. En 1940, les A.A. Brill a cité le Dr William Carpenter qui, en comparant les pouvoirs de calcul du prodige des mathématiques Zerah Colburn à la maîtrise de la composition musicale de Mozart, a écrit ce qui suit :

Carl Jung a utilisé le terme « inconscient collectif » pour définir son concept encore plus large de traits hérités, d'intuitions et de sagesse collective du passé.

Wilder Penfield dans son livre pionnier de 1978, Mystère de l'esprit, fait également référence à trois types de mémoire. « Les animaux », écrit-il, « montrent particulièrement des preuves de ce qu'on pourrait appeler la mémoire raciale » (ce serait l'équivalent de la mémoire génétique). Il énumère le deuxième type de mémoire comme celui associé aux « réflexes conditionnés » et un troisième type comme « expérientiel ». Les deux derniers types seraient cohérents avec la terminologie couramment appliquée à la mémoire « habitude ou procédurale » et à la mémoire « cognitive ou sémantique ».

Dans son livre de 1998, Le passé de l'esprit, Michael Gazzaniga a écrit :

Le livre de Steven Pinker en 2003, L'ardoise vierge : le déni moderne de la nature humaine, réfute les théories de la « tablette vierge » du développement humain. Brian Butterworth, dans son livre de 1999, Ce qui compte : comment chaque cerveau est câblé pour les mathématiques, souligne que les bébés ont de nombreuses capacités innées spécialisées, y compris des capacités numériques qu'il attribue à un "module numérique" codé dans le génome humain d'ancêtres il y a 30 000 ans.

Marshall Nivenberg, du National Heart Institute, a donné un aperçu de la mécanique réelle de l'ADN/ARN de cette connaissance innée dans un article intitulé « Mémoire génétique » publié en 1968 dans JAMA.

Qu'on l'appelle mémoire génétique, ancestrale ou raciale, ou intuitions ou dons congénitaux, le concept d'une transmission génétique de connaissances sophistiquées bien au-delà des instincts, est nécessaire pour expliquer comment des savants prodigieux peuvent savoir des choses qu'ils n'ont jamais apprises.

Nous avons tendance à nous considérer comme étant nés avec une machine organique magnifique et complexe (« matériel ») que nous appelons le cerveau, ainsi qu'un disque dur massif mais vierge (mémoire). Ce que nous devenons, croit-on communément, est une accumulation et un point culminant de nos expériences d'apprentissage et de vie continues, qui s'ajoutent une à une à la mémoire. Mais le savant prodigieux est apparemment déjà programmé avec une grande quantité de compétences et de connaissances innées dans son domaine d'expertise - un "logiciel" installé en usine pourrait-on dire - ce qui explique les capacités extraordinaires sur lesquelles le savant fait preuve de maîtrise innée dans le face à des handicaps cognitifs et autres apprentissages souvent massifs. C'est un domaine de la fonction mémorielle qui mérite beaucoup plus d'exploration et d'étude.

En effet, des cas récents de « savants acquis » ou de « génie accidentel » m'ont convaincu que nous avons tous de tels logiciels installés en usine. J'ai discuté de certains de ces cas en détail dans le numéro d'août de Scientifique américain sous le titre "Génie accidentel". En bref, certaines personnes, après un traumatisme crânien ou une maladie, font preuve de capacités musicales, artistiques ou mathématiques explosives et parfois prodigieuses, qui restent en sommeil jusqu'à ce qu'elles soient libérées par un processus de recrutement de zones cérébrales encore intactes et non blessées, se reconnectant à ces zones nouvellement recrutées et libérant la capacité latente jusque-là qu'il contenait.

Enfin, le règne animal fournit de nombreux exemples de capacités héritées complexes au-delà des caractéristiques physiques. Les papillons monarques effectuent chaque année un voyage de 2 500 milles entre le Canada et une petite parcelle de terre au Mexique où ils hivernent. Au printemps, ils commencent le long voyage de retour vers le nord, mais cela prend trois générations pour le faire. Ainsi, aucun papillon faisant le voyage de retour n'a parcouru tout cet itinéraire auparavant. Comment « connaissent-ils » un itinéraire qu'ils n'ont jamais appris ? Il doit s'agir d'un logiciel hérité de type GPS, et non d'un itinéraire appris.

Les oiseaux oscines tels que les moineaux, les grives et les parulines apprennent leurs chants en écoutant les autres. Les espèces suboscines, telles que les gobe-mouches et leurs proches, en revanche, héritent de toutes les instructions génétiques dont elles ont besoin pour ces arias complexes. Même s'ils sont élevés dans un isolement insonorisé, les oiseaux suboscines peuvent lancer l'appel habituel de leur espèce sans formation ni apprentissage formel. Il y a tellement d'autres exemples du règne animal dans lesquels des traits, des comportements et des compétences très complexes sont hérités et innés. Nous appelons ces instincts chez les animaux, mais nous n'avons pas appliqué ce concept aux compétences et aux connaissances héritées complexes des humains.

Certains diront que ce que le savant prodigieux hérite, c'est la « propension » ou l'échafaudage sur lequel l'apprentissage peut être appliqué exceptionnellement rapidement, plutôt que la connaissance elle-même, et comme les espèces d'oiseaux oscines, ils apprennent des autres. Ma position est que le savant prodigieux est un exemple convaincant d'héritage génétique suboscine des instructions et des connaissances réelles qui précèdent l'apprentissage. Cela ne veut pas dire que de telles compétences héritées (la nature) ne peuvent pas être cultivées, améliorées et améliorées (nourrir). Ils peuvent être. Mais je suis d'accord avec le Dr William Carpenter pour dire que les savants démontrent une « aptitude congénitale pour une certaine activité mentale, qui s'est manifestée à une période si précoce qu'elle exclut la notion qu'elle aurait pu être acquise par l'expérience de l'individu ».

J'appelle cela la mémoire génétique, et je propose qu'elle existe en chacun de nous. Le défi est de savoir comment exploiter cette capacité dormante de manière non intrusive et sans lésion cérébrale ou incident similaire.

Les opinions exprimées sont celles des auteurs et ne sont pas nécessairement celles de Scientific American.


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Si vous jetez un coup d'œil à votre maison, vous remarquerez qu'elle est entourée de murs extérieurs. Toutes les cellules sont enfermées dans ce qu'on appelle une membrane plasmique. La membrane plasmique n'est pas exactement la même chose que le mur de votre maison, mais elle contient des parties d'une cellule à l'intérieur. Ces parties de la cellule sont ce que les biologistes appellent des « organites ». C'est un nom latin pour les petits orgues.

Parfois, les gens pensent que les cellules sont un ballon rempli de liquide. Ce n'est pas vraiment vrai car un ballon ne laisse pas entrer et sortir les choses comme la membrane d'une cellule. Il est important que les cellules puissent déplacer des matériaux à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule.

La membrane plasmique des cellules a des structures spéciales qui permettent à l'eau et à d'autres aliments de passer à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. À des milliers d'endroits sur sa surface, la membrane plasmique contient des structures gardiennes appelées canaux et pores. Ces canaux permettent aux objets d'entrer et de sortir de la cellule. Tout ne peut pas librement entrer et sortir de la cellule. Les cellules ne permettent que les choses qui leur sont nécessaires pour fonctionner.

Les cellules sont incroyables. Ils sont tous constitués de blocs de construction similaires, mais ils font beaucoup de choses différentes selon la façon dont ils sont programmés. Certaines cellules transportent l'oxygène vers certaines parties de notre corps. D'autres cellules se défendent contre les bactéries et virus envahissants. Il y a des cellules qui transmettent des signaux à travers le corps comme les signaux de vos yeux à votre cerveau lors de la lecture de cet article. Certaines cellules peuvent même convertir l'énergie du soleil en nourriture. C'est ce qu'on appelle la photosynthèse. Les cellules peuvent effectuer des centaines de tâches. Les cellules fabriquent également d'autres cellules dans un processus appelé division cellulaire. C'est quelque chose que les autres blocs de construction ne peuvent pas faire.

(Nombre de cellules) Bianconi E, Piovesan A, Facchin F, Beraudi A, Casadei R, Frabetti F, Vitale L, Pelleri MC, Tassani S, Piva F, Perez-Amodio S, Strippoli P, Canaider S. Ann. Estimation du nombre de cellules dans le corps humain. Consulté le 14 mars 2014 sur https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23829164.

(Diamètre des cellules) Freitas, Robert A., Jr.1999. Nanomédecine, Volume 1 : Capacités de base. Article 8.5.1. Cytométrie.


Sodium, tension artérielle et origine ethnique : qu'avons-nous appris ? ??

Cet article a été présenté lors de la réunion de l'AAPA 2008 dans le cadre d'un symposium en l'honneur d'A. Roberto Frisancho, à l'occasion de sa retraite du Département d'anthropologie de l'Université du Michigan.

Résumé

Une énorme quantité de recherches a permis d'acquérir des connaissances importantes sur les différences ethniques dans l'homéostasie du sodium et la régulation de la pression artérielle. Des résultats cohérents tels qu'une plus grande sensibilité au sodium, une excrétion de potassium plus faible et des taux de sodium sérique plus élevés chez les Afro-Américains nécessitent une exploration plus approfondie pour définir des mécanismes physiologiques plus précis. Les allèles génétiques associés à l'homéostasie du sodium par rapport à la pression artérielle n'ont représenté qu'une faible proportion de la variance de la pression artérielle. Plusieurs variantes alléliques diffèrent en fréquence parmi les groupes ethniques et les variantes génétiques adaptées à la chaleur ont une prévalence élevée dans les basses latitudes et les climats chauds et humides, ce qui confirme l'hypothèse de la « rétention de sodium ». Les disparités de pression artérielle entre les Afro-Américains et les Blancs peuvent, en partie, être dues aux différentes fréquences alléliques des gènes associés à l'homéostasie du sodium. Cependant, avec les progrès de la génomique, les facteurs environnementaux ont tendance à être négligés dans la recherche. De meilleures mesures du stress environnemental ont été récemment développées par des anthropologues et devraient être incluses dans les conceptions de recherche des chercheurs d'autres disciplines. Les efforts de santé publique devraient encourager les producteurs d'aliments à réduire la teneur en sodium de leurs produits, et les médecins devraient encourager les patients à réduire leur consommation d'aliments de préparation rapide et emballés à haute teneur en sodium. Un m. J. Hum. Biol., 2009. © 2009 Wiley-Liss, Inc.


Les mécanismes de la sélection sexuelle et le premier grand triomphe

Darwin (2) s'est rendu compte à juste titre que la sélection sexuelle pouvait être médiatisée par le combat mâle-mâle ou par le choix par une femelle de mâles attirants. Sa définition originale de la sélection sexuelle, parue dans L'origine des espèces, semble mettre l'accent sur le combat homme-homme [c'est-à-dire « une lutte entre les hommes pour la possession des femmes » (réf. 1, p 88)], mais même alors, il était clairement conscient du choix des femmes. Ainsi, Darwin a identifié les 2 principales catégories de sélection sexuelle qui persistent à ce jour.

La loi de la bataille.

La sélection sexuelle serait relativement simple s'il n'y avait que ce que nous appelons la sélection intrasexuelle. En fait, la compréhension de Darwin de la sélection intrasexuelle était essentiellement complète. Chez certaines espèces, les mâles se livrent à des luttes acharnées entre eux, et les vainqueurs de ces compétitions ont tendance à s'accoupler avec les femelles réceptives. Darwin a fourni de nombreux exemples d'espèces dans lesquelles les combats intrasexuels pour l'accès aux partenaires ont prévalu, dont certains des plus intéressants incluent des narvals mâles clôturant avec leurs défenses (ce qui reste à étudier, mais voir réf. 5), des scarabées mâles (famille Scarabaeidae ) luttant avec leurs cornes élaborées (6), et femelle caille bouton (genre Turnix) combattant comme des coqs de chasse pour l'accès reproducteur aux mâles (7). Ce dernier exemple illustre l'appréciation par Darwin du fait que la sélection sexuelle, qui agissait normalement le plus fortement sur les mâles, pouvait parfois opérer sur les femelles, un point sur lequel nous reviendrons plus tard.

Cependant, la sélection intrasexuelle n'est pas un mécanisme suffisant pour expliquer toute la diversité apportée par la sélection sexuelle. Les travaux modernes montrent que la sélection intersexuelle est un aspect majeur de la sélection sexuelle, un point qui a été profondément apprécié par Darwin. En fait, Darwin a correctement réalisé que même chez les espèces caractérisées par la « loi du combat », le choix du partenaire est souvent important. Comme Darwin l'a déclaré (réf. 2, Partie II, p 269), « La femelle pouvait dans la plupart des cas s'échapper, si elle était courtisée par un mâle qui ne lui plaisait pas ou ne l'excitait pas et lorsqu'elle était poursuivie, comme cela se produit sans cesse, par plusieurs mâles, elle auraient souvent l'occasion, pendant qu'ils se battaient ensemble, de s'échapper avec, ou du moins de s'apparier temporairement avec un homme. Ainsi, tout traitement de la sélection sexuelle sera incomplet sans un traitement du choix du partenaire.

Choix féminin (ou parfois masculin).

Si le nombre de mots consacrés à chaque sujet peut servir de guide, alors Darwin a estimé que le sujet du choix des femmes nécessitait beaucoup plus d'explications que le combat homme-homme. Ici, nous traiterons du choix féminin, tout en gardant à l'esprit que Darwin savait que dans certains systèmes, des processus d'image miroir pouvaient se produire par le biais du choix masculin. La sélection sexuelle comme conséquence du choix féminin est facile à comprendre, à condition que nous soyons prêts à accepter que les préférences féminines existent. Si les femelles montrent une préférence, alors les mâles avec le trait préféré laisseront un plus grand nombre de descendants, et leurs valeurs de trait auront tendance à augmenter en fréquence dans la population.

Mais pourquoi les préférences féminines existeraient-elles en premier lieu ? La réponse à cette question n'est pas tout à fait évidente. L'approche de Darwin était de soutenir qu'il était inconcevable que les préférences n'existaient pas et de fournir des preuves des préférences des femelles dans diverses espèces animales. Certains de ces exemples, comme la femelle canard colvert qui a connu le « coup de foudre » en rencontrant un canard pilet mâle (réf. 2, partie II, p 115), sont plutôt humoristiques, mais ils servent à montrer que les femelles ne s'accouplent pas. au hasard dans la plupart des cas. De nombreux passages en La descente de l'homme aborder cette question, la citation suivante (réf. 2, Partie I, p 421) parmi eux : « Néanmoins, quand nous voyons de nombreux mâles poursuivre la même femelle, nous n'exerce aucun choix, et n'est pas influencé par les couleurs magnifiques ou d'autres ornements avec lesquels seul le mâle est décoré.

Nous voyons ici l'essence de l'argument de Darwin : étant donné la variation entre les mâles en ce qui concerne leurs beaux ornements, il est difficile de croire que les femelles n'ont aucune préférence, et même une faible préférence serait suffisante pour que la sélection sexuelle opère. Par conséquent, Darwin a clairement compris que les préférences féminines existaient, mais il n'a jamais expliqué de manière convaincante pourquoi de telles préférences évolueraient.

La saveur de l'argument de Darwin en faveur du choix féminin peut représenter l'une des plus grandes lacunes de son traitement de la sélection sexuelle, car elle donnait l'impression que les animaux auraient besoin d'un sens de l'esthétique semblable à celui de l'homme pour que la sélection sexuelle fonctionne. En effet, Darwin lui-même semblait souscrire à ce point de vue, car il s'est donné beaucoup de mal pour affirmer que les femelles arthropodes, insectes et vertébrés possèdent une intelligence suffisante pour apprécier la beauté. Il a en outre affirmé que les "classes inférieures" d'animaux, y compris les échinodermes, les annélides, les mollusques, etc. .2, partie I, p 321). Cependant, Darwin a également clairement compris que différentes espèces pouvaient posséder des normes de beauté différentes, expliquant pourquoi tous les traits sexuellement sélectionnés ne nous semblent pas attrayants. Quoi qu'il en soit, au milieu des formidables idées de Darwin concernant la sélection sexuelle, la suggestion qu'un sens de l'esthétique est nécessaire pour que la sélection sexuelle fonctionne peut avoir été son défaut le plus important. On peut affirmer qu'il a fallu près de 100 ans à l'étude de la sélection sexuelle pour surmonter cette vision erronée des préférences d'accouplement.

Le premier triomphe majeur de la recherche moderne sur la sélection sexuelle.

L'étude de la sélection sexuelle est entrée dans son ère moderne au cours de la seconde moitié du 20e siècle lorsque les scientifiques ont identifié l'évolution du choix féminin comme un sujet légitime à part entière en élargissant les idées exposées beaucoup plus tôt par Fisher (8, 9). En d'autres termes, il ne suffisait plus de supposer que les femmes avaient des préférences ou même de fournir des preuves empiriques de telles préférences. Nous avions plutôt besoin de mécanismes qui pourraient expliquer l'évolution des préférences féminines (10 ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ –15). Une fois que l'évolution des préférences a pu être expliquée, notre compréhension de la sélection du trait préféré est devenue tout à fait simple, et elle reste aujourd'hui essentiellement telle que Darwin l'a décrite. Ainsi, la difficulté, en partie non résolue, est de comprendre l'évolution des préférences féminines (ou masculines). Nous passerons brièvement en revue les modèles modernes, mais nous commençons par le seul modèle explicite proposé par Darwin. Bien que son modèle manque de certains éléments et se présente comme une explication complète de l'évolution des choix, il fournit le noyau d'un modèle avec un pouvoir explicatif potentiel.

Le modèle de sélection sexuelle de Darwin.

Le modèle de Darwin, connu plus tard sous le nom de modèle Darwin-Fisher (15, 16), a été invoqué comme explication potentielle de la sélection sexuelle chez les taxons monogames. Dans la version du modèle de Darwin (réf. 2, Partie I, pp 261-262), il suppose une population avec 2 types de femelles : « les individus les plus vigoureux et mieux nourris » et « les moins vigoureux et sains » (Fig. . 1UNE). Les mâles sont également de qualité variable, et ils arrivent avant les femelles sur les aires de reproduction (Fig. 1B). Les femelles de qualité supérieure sont prêtes à se reproduire avant les femelles de qualité inférieure, et elles choisissent de s'accoupler avec les mâles de qualité supérieure (Fig. 1C). Ainsi, le modèle prédit l'accouplement assortatif par qualité (Fig. 1), et Darwin soutient que les paires de qualité supérieure produiront plus de descendants que les paires de qualité inférieure. Dans la discussion de Darwin sur ce modèle, nous trouvons la seule occurrence d'une explication claire de l'évolution du choix du partenaire dans tout son livre (réf. 2, Partie I, p 263) : « De telles paires auraient un avantage à élever une progéniture, plus surtout si le mâle avait le pouvoir de défendre la femelle pendant la saison de l'accouplement, comme cela se produit avec certains des animaux supérieurs, ou aidait à subvenir aux besoins des jeunes.

Le modèle de sélection sexuelle de Darwin. (UNE) Premièrement, les mâles et les femelles sont variables en ce qui concerne la qualité phénotypique. (B) Les mâles, qui ont les ornements, se déplacent vers la zone de reproduction (grand cercle) avant les femelles. (C) Les femelles de la plus haute qualité sont prêtes à s'accoupler plus tôt, elles s'accouplent donc avec les mâles de la plus haute qualité. () Enfin, les femelles de qualité inférieure s'accouplent avec les mâles de qualité inférieure. La sélection sexuelle se produit parce que les couples de qualité supérieure produisent plus de descendants que les couples de qualité inférieure.

Malheureusement, Darwin n'a pas beaucoup développé ce raisonnement, et il n'a jamais fourni d'explication convaincante pour l'évolution d'une préférence pour les ornements ou d'autres caractères sexuellement sélectionnés qui ne sont pas directement impliqués dans la défense du territoire ou les soins parentaux. Cependant, si nous fusionnons le modèle de Darwin avec une compréhension plus moderne de la sélection sexuelle, comme cela a été fait par Fisher (8) et des chercheurs ultérieurs (16, 17), nous trouvons un modèle qui pourrait expliquer l'évolution du choix des femmes tout en conservant les principales caractéristiques du modèle original de Darwin. Cependant, étonnamment peu de recherches ont été menées sur ce modèle, et jusqu'à présent, il a été utilisé exclusivement comme explication de la sélection sexuelle chez les mâles des taxons monogames. Des travaux théoriques et empiriques supplémentaires sur ce modèle sont justifiés et des tentatives devraient être faites pour l'étendre à la sélection sexuelle des femelles et des taxons non monogames.

Modèles d'avantages directs.

Les modèles d'évolution des préférences d'accouplement se répartissent en 2 grandes catégories : les modèles à bénéfices directs et les modèles à bénéfices indirects (tableau 1). Les modèles à bénéfices directs supposent que les femelles (ou les mâles pour les espèces à rôle sexuel inversé) choisissent des partenaires qui offrent un avantage immédiat au choix, comme des soins parentaux, un cadeau nuptial ou la défense du territoire (18 ⇓ –21). Nous fournissons une liste de certains des avantages directs les plus couramment invoqués dans le tableau 1, ainsi que quelques exemples empiriques. L'évolution du choix des avantages directs est conceptuellement simple, car l'avantage sélectif du choix est tout à fait évident (3). Cependant, la situation est légèrement plus complexe lorsque la femelle préfère un ornement chez le mâle qui indique en quelque sorte que le mâle fournira des soins parentaux, des ressources, une défense, etc. supérieurs à la moyenne (tableau 1). Dans ces circonstances, il doit exister un mécanisme qui produit une corrélation entre le trait sexuel secondaire et le bénéfice direct apporté par le mâle à la femelle. Notre lecture de la littérature indique que les modèles à bénéfices directs bénéficient d'un excellent support empirique et ne sont généralement pas controversés, nous ne les traiterons donc pas plus loin ici.

Quelques exemples empiriques soutenant divers modèles d'évolution de la préférence du partenaire

Modèles de bénéfices indirects.

Chez certaines espèces, les mâles semblent ne fournir aux femelles que du sperme, pourtant ils ont des ornements élaborés pour lesquels les femelles montrent des préférences (19, 22 ⇓ –24). Ces systèmes sont particulièrement déroutants du point de vue de la sélection sexuelle car les avantages du choix ne sont pas du tout évidents. Par conséquent, des efforts considérables ont été consacrés à la création de modèles explicatifs de l'évolution du choix des femmes dans de tels systèmes (3, 14, 15, 25). Ces types de modèles ont généralement été décrits comme des modèles à bénéfices indirects parce que le choix des hommes par la femme ne lui procure aucun avantage mesurable immédiat. Au contraire, la forme physique de la femelle augmente du fait que sa progéniture a une meilleure forme physique si elle s'apparie avec un mâle préféré. Plusieurs excellentes revues ont abordé l'éventail vertigineux de ces modèles (21, 24 ⇓ –26), donc plutôt que de les passer en revue, nous essayons ici de les organiser en quelques grandes catégories. Nous aimerions suggérer qu'il existe 3 catégories principales de modèles à bénéfices indirects. Nous ne doutons pas qu'une telle catégorisation sera controversée. En effet, nous sommes en désaccord avec au moins une autre perspective qui suggère que tous les modèles à bénéfices indirects devraient être regroupés dans une seule catégorie de modèles Fisher-Zahavi (27, 28). Nous pensons qu'il y a beaucoup de valeur heuristique à les garder séparés, donc pour stimuler la discussion, nous proposons les 3 classes de modèles suivantes.

Modèle 1 : Le modèle pêcheur.

Ce modèle implique un seul trait de préférence chez les femelles et un seul trait d'ornement chez les mâles (en ignorant les préférences et signaux multivariés pour le moment). Pour comprendre ce modèle, il faut comprendre que les femelles ayant une préférence pour un grand ornement, par exemple, auront une progéniture avec à la fois les gènes du grand ornement du père et des gènes de préférence pour les grands ornements de la mère (8, 9 , 14). Par conséquent, le choix du partenaire entraîne une corrélation génétique entre l'ornement et la préférence (14, 25). L'ornement évolue en conséquence de la sélection sexuelle imposée par le choix du partenaire féminin, et la préférence est entraînée en conséquence d'une réponse corrélée à la sélection (14). Presque tous les résultats sont possibles dans le modèle de Fisher, selon la force de la corrélation génétique entre l'ornement et la préférence (14, 15, 25). Cependant, dans certaines circonstances, ce modèle aboutit à un processus auto-renforçant et ouvert qui produit une élaboration de traits sans fin. Finalement, le processus est contré par la sélection naturelle lorsque l'ornement devient si grand qu'il constitue un obstacle majeur à la survie, un point qui était en fait bien apprécié par Darwin (2). Ce modèle a un attrait intuitif car il semble qu'un tel processus puisse expliquer certains des traits les plus élaborés présents dans le monde animal, tels que la queue du paon ou la tonnelle de l'oiseau. Il convient également de noter qu'une certaine corrélation génétique entre l'ornement et la préférence se produira dans tout système dans lequel le choix du partenaire opère, de sorte qu'un processus de pêcheur pourrait agir de concert avec presque n'importe quel autre modèle d'évolution du choix du partenaire.

Modèle 2 : Le modèle d'indicateur dépendant de la condition.

Le modèle indicateur dépendant de la condition est le plus largement utilisé des modèles de « bons gènes » (3, 25, 29). Ce modèle requiert au moins 3 traits (c'est-à-dire l'ornement, la préférence et un trait de viabilité), il est donc clairement distinct du modèle de Fisher (29). Dans le modèle indicateur dépendant de l'état, l'ornement est un trait dépendant de l'état coûteux. Ainsi, les mâles plus proches de l'optimum par rapport au trait de viabilité seront en meilleure condition et pourront conserver une version plus élaborée de l'ornement (12, 30). Le choix des femelles évolue car les femelles choisissant des mâles avec des ornements plus élaborés produisent une progéniture avec une viabilité plus élevée ou qui sera en bonne condition à l'âge adulte. Parmi les modèles d'avantages indirects, le modèle d'indicateur dépendant de la condition fonctionne le plus facilement d'un point de vue théorique et bénéficie du soutien le plus empirique (3). Parce que l'ornement dépend de la condition, c'est toujours un indicateur fiable de la qualité génétique, et pour que les préférences féminines évoluent ou soient maintenues, le modèle indicateur dépendant de la condition ne nécessite aucune variation dans les gènes déterminant l'ornement (bien que l'ornement puisse apparaître génétiquement variable en raison de la variation génétique de la condition). Bien sûr, pour que le trait masculin évolue, il doit être génétiquement variable. Ce modèle nécessite également une variation génétique pour la fitness des mâles de la population, donc une compréhension complète doit aborder les mécanismes qui maintiennent la variation génétique pour la viabilité ou la vigueur, un problème qui n'a pas encore été résolu de manière satisfaisante (19, 24).

Modèle 3 : Le modèle indicateur indépendant de la condition.

Même si ce modèle implique toujours 3 traits - ornement, préférence et viabilité - il diffère du modèle indicateur dépendant de la condition en ce que la capacité d'un homme à produire un ornement élaboré ne dépend plus de son état (ou de la proximité de l'optimum pour le trait de viabilité). Pour que le modèle fonctionne, les 3 traits doivent présenter une variation génétique, et ils peuvent ou non avoir une variation environnementale. Ce modèle fonctionne comme conséquence d'une corrélation génétique entre l'ornement et le trait de viabilité. De toute évidence, une telle corrélation génétique permettra à une femelle de produire une progéniture en meilleure forme physique en choisissant des mâles avec de meilleurs ornements, et donc le choix de la femelle évoluera (3, 29, 31). Cependant, ce modèle, s'il fonctionne, nécessite des conditions plus restrictives que le modèle d'indicateur dépendant des conditions. Les principaux défis restants pour ce modèle sont d'expliquer ce qui pourrait maintenir une corrélation génétique entre la viabilité masculine et le trait d'ornement et de trouver des exemples empiriques supplémentaires de ce processus.

Autres modèles d'évolution Mate-Choice.

En plus des modèles à bénéfices directs et indirects du choix du partenaire, plusieurs autres modèles ont été proposés. Par exemple, le modèle d'exploitation sensorielle suggère que les mâles développent des traits sexuellement sélectionnés qui tirent parti des inclinations préexistantes inhérentes aux systèmes sensoriels féminins (32 ⇓ -34). Ainsi, les femelles peuvent manifester une préférence simplement parce qu'elles sont prédisposées à le faire, et la préférence peut avoir évolué en conséquence de mécanismes évolutifs, tels que la sélection naturelle ou la dérive, sans rapport avec la sélection sexuelle. Not only could sensory exploitation lead to the evolution of male secondary sexual traits, but it also could play a role in jump-starting other mechanisms of mate-choice evolution, such as the Fisherian process. Another class of models focuses on genetic compatibility by suggesting that females choose males who complement their own genome (35 ⇓ –37). Finally, sexual conflict, which occurs when the sexes have incompatible optima with respect to some aspects of reproduction (e.g., mating rate), has been suggested as a mechanism for female-choice evolution (38 ⇓ –40). All of these models enjoy some empirical and theoretical support, but all remain controversial. Of these 3 models, it seems that the sensory exploitation model is the most likely to explain the exaggerated traits that interested Darwin (2). Nevertheless, all 3 of these models present extremely fertile ground for future work.

Summary and Future Directions.

Although Darwin appreciated the importance of mating preferences in sexual selection, he did not cleanly identify the evolution of mate choice as a key topic in its own right. The progress in this area of research since Darwin has been nothing short of spectacular. It is now clear that the evolution of mate choice is one of the most important topics in sexual selection research, and we have several plausible models with which to work. We find that direct-benefits models and condition-dependent indicator models seem to be the most well-supported explanations for the evolution of elaborate traits via sexual selection. Nevertheless, definitive tests of these models are difficult to find, and the subject remains controversial. The Fisherian process is probably operating in some systems, but we do not know how ubiquitous it is. Maybe this process is operating in the background in all systems characterized by mate choice or maybe it comes into play episodically when conditions are especially favorable for its operation. On the other hand, depending on the evolution and maintenance of genetic correlations between traits and preferences, the possibility remains that the Fisherian process explains very little with respect to the evolution of female preferences. We will need more data before we can decide. Even more controversial are the models of condition-independent indicators and sensory exploitation, so they should be studied in more detail. Finally, genetic compatibility and sexual conflict models almost certainly describe real phenomena (41 ⇓ –43), but their role in the evolution of secondary sexual traits remains to be resolved.

One important success of these models is that we no longer need to invoke a human-like sense of aesthetics in animals as Darwin did (2). Rather, it is sufficient for the choosing sex to respond to a stimulus (e.g., an ornament) if the response to the stimulus increases the fitness of the chooser. Why the ornaments used by birds and other nonhuman animals usually appear so strikingly beautiful to humans is another question, but it's a mystery that does not have to be solved for us to understand sexual selection.

Despite our tremendous success so far, there remains much to be accomplished. Here, we suggest the following 5 areas in which we see a pressing need for additional research.

1. Costs of choice.

Every model of choice evolution is affected by assumptions regarding the costs of choosing, but insufficient empirical data exist from this challenging area of inquiry to properly parameterize the models. Perhaps we need a new concept called “the environmental potential for mate choice” in which costs of choice are considered in light of reproductive ecology.

2. The evolution of genetic correlations between ornaments and preferences.

The genetic correlations between ornaments and preferences affect the strength of the Fisherian process, which could be operating in tandem with any other model for preference evolution. In addition, we know that genetic correlations can be evolutionarily unstable (25, 44, 45), so how does the evolution of genetic correlations (and genetic variation) affect the Fisherian process and other processes of mate-choice evolution?

3. Mutual mate choice.

This topic is gaining momentum, but we need to understand the circumstances under which both sexes will be choosy and how easily sexual selection can simultaneously operate on both sexes. Should we expect sexual selection on both sexes to be the norm, or will it only occur under very special circumstances?

4. The evolution of multiple sexually selected traits and preferences.

The choosing sex may be integrating information from multiple traits assessed using several sensory modalities. Some theoretical work has been done regarding models of sexual selection when multiple traits and preferences are involved (46, 47), but we are far from a complete understanding.

5. The relative contributions of the various models of mate-choice evolution within and between taxa.

In many cases, several of the models may be working in concert to produce selection on mating preferences, and it would be of interest to assess empirically and theoretically the relative contributions of the different models. Such studies, applied within taxa and in a comparative phylogenetic framework, would help us to understand the relative contributions of the various models to the evolution of preferences.


La vie, ici et au-delà

Demandez à la plupart des Américains si la vie existe sur d'autres planètes et lunes, et la réponse que vous obtiendrez est un « oui » confiant ! En remontant des décennies (et à bien des égards des générations), nous avons été initiés à une ménagerie d'extraterrestres bons et mauvais. Leur présence imprègne notre divertissement et notre culture, et nous, les humains, semblons avoir une croyance presque innée - ou est-ce un espoir - que nous ne sommes pas seuls dans l'univers.

Mais cette présence extraterrestre régulièrement exposée est, bien sûr, une fiction. Aucune vie au-delà de la Terre n'a jamais été trouvée, il n'y a aucune preuve qu'une vie extraterrestre ait jamais visité notre planète. C'est toute une histoire.

Cela ne signifie pas, cependant, que l'univers est sans vie. Bien qu'aucun signe clair de vie n'ait jamais été détecté, la possibilité d'une biologie extraterrestre - la logique scientifique qui la soutient - est devenue de plus en plus plausible. C'est peut-être la plus grande réalisation du domaine en plein essor de l'astrobiologie, l'étude généralisée des origines de la vie ici et la recherche de la vie au-delà de la Terre.

En explorant et en éclairant le monde de la vie extrême sur Terre, en expérimentant comment la vie a commencé ici, en comprenant davantage la composition chimique du cosmos, en testant l'habitabilité lors de missions vers Mars, la lune de Saturne Titan et au-delà, un corps énorme de la science a déjà été réuni pour analyser et expliquer les origines, les caractéristiques et les éventuelles dimensions extraterrestres de la vie. Et contrairement aux extraterrestres et aux envahisseurs de vaisseaux spatiaux de la culture populaire, ces découvertes sont réelles.

Transformer la science-fiction en faits scientifiques

Considérez: le rover Curiosity a fermement déterminé que l'ancienne Mars était beaucoup plus humide et chaude et était un endroit entièrement habitable pour la vie microbienne. Tous les ingrédients nécessaires à la vie telle que nous la connaissons – les produits chimiques appropriés, une source d'énergie constante et de l'eau qui était probablement présente et stable à la surface pendant des millions d'années – étaient clairement présents.

La vie microbienne a-t-elle alors commencé ? Si oui, a-t-il évolué ? Ces questions restent sans réponse, mais cela est connu : si une deuxième genèse s'est produite sur Mars (ou sur la lune de Jupiter Europa, la lune de Saturne Encelade, ou n'importe où ailleurs dans notre système solaire), alors la probabilité augmente considérablement que de nombreuses autres formes de vie existent sur ces milliards d'exoplanètes et d'exlunes maintenant connus pour orbiter autour d'étoiles et de planètes lointaines. Une origine de la vie sur Terre pourrait être le résultat d'un cheminement remarquable et inexplicable vers la vie. Deux origines dans un système solaire suggèrent fortement que la vie est courante dans l'univers.

Considérez également la révolution de la compréhension qui a eu lieu depuis le milieu des années 1990 concernant les planètes et les lunes dans des systèmes solaires bien au-delà du nôtre. Depuis l'Antiquité, les philosophes de la nature, puis les scientifiques et d'autres incalculables intéressés ont prédit, supposé même, que de nombreuses autres planètes tournaient autour de leurs étoiles. À ce jour, des milliers d'exoplanètes ont été officiellement identifiées – via des missions de la NASA comme Kepler ainsi que des observations au sol – et des milliards d'autres attendent d'être découvertes. Et c'est juste dans notre galaxie de la Voie lactée.

Avec les progrès des instruments et des connaissances qui rendent possible la chasse aux exoplanètes, l'accent s'est affiné pour identifier les planètes situées dans des zones habitables – à des distances de leurs étoiles qui permettraient à l'eau de rester au moins périodiquement liquide à la surface d'une planète. La recherche d'exoplanètes est née dans les domaines de l'astronomie et de l'astrophysique, mais elle a toujours été étroitement liée à l'astrobiologie. Comme pour tant de missions de la NASA, la volonté large et intense de trouver et de comprendre les planètes et les lunes de la zone habitable améliore considérablement l'astrobiologie et est informée par l'astrobiologie.

Notre expérience dans la recherche de planètes lointaines vous fait également vous demander : la recherche de la présence actuelle ou passée de la vie extraterrestre sera-t-elle un jour considérée comme un parallèle à la recherche antérieure d'exoplanètes ? Les hommes et les femmes de science, ainsi que le grand public, supposaient intuitivement que des planètes existaient au-delà de notre système solaire, mais ces planètes n'ont été identifiées que lorsque notre technologie et notre pensée avaient suffisamment avancé. La découverte de la vie extraterrestre attend-elle de la même manière l'avènement de l'ère scientifique ?

Le passé comme guide du futur

La recherche en astrobiologie a lieu parce que son heure est venue. Des scientifiques de tout le pays et du monde entier se penchent sur les problèmes de l'origine de la vie et de la vie au-delà de la Terre et développent des travaux passionnants et de pointe. Mais la NASA a également une "stratégie" d'astrobiologie décrivant où l'agence voit des lignes de recherche prometteuses - du très spécifique au large et large - que l'agence pourrait soutenir. Un échantillon d'exemples :

• Quelles ont été les étapes qui ont conduit les matériaux inanimés – roches, sédiments, composés organiques, eau – à se rassembler et à construire des organismes vivants, avec des gènes de réplication, des parois cellulaires et la capacité de se reproduire ?

• Qu'est-ce qui a conduit à la prolifération de nouvelles formes de vie sur Terre ?

• Comment l'eau et les composés organiques essentiels arrivent-ils sur les planètes et les lunes, et comment interagissent-ils avec les planètes et les lunes sur lesquelles ils atterrissent ?

• Est-il possible d'apprendre des produits chimiques et minéraux à la surface des planètes si des microbes pourraient y vivre, y compris sous la surface de la planète ?

• Est-il possible, probable même, que la vie existe ailleurs à partir d'éléments autres que le carbone et d'un système différent de l'ADN ? Une telle vie pourrait-elle même exister ici sur Terre, mais n'est pas encore détectée ?


7 Tips For Effective And Stress-Free Budgeting

Spending less than we make is often cited as the most important personal finance goal. It helps us get out of debt, save for emergencies, and stash money away for retirement. It's the primary habit that enables us to achieve some level of financial freedom.

It can also be really difficult to accomplish. In a recent Federal Reserve Board study, only "53 percent of respondents indicate that they could cover a hypothetical emergency expense costing $400 without selling something or borrowing money." In some cases, it's lack of income that creates the financial strain. In many cases, however, the problem is overspending. With those who overspend in mind, here are seven tips for more effective and stress-free budgeting.

1. Understand the Goal: The goal of a budget is not to track every dime we spend. That's certainly one way to budget, but it's not the goal. In fact, one can know where all of their money is going and still not have an effective budget. The goal of a budget is to help us control our spending so that we can spend less than we make and focus our spending on what matters most to us. However you choose to budget, it should meet this goal. If it doesn't, you're doing it wrong.

2. Track Spending for a Week: While not the goal of budgeting, tracking every dime you spend for a short period of time will be eye-opening. It will show you how spending even small amounts of money adds up over time. It will also reveal areas of spending that otherwise go unnoticed. Ideally one should track their spending for a full month, but even tracking for a week can provide valuable information about your spending patterns.

3. Use the 3-Category Budget: Given the goal of budgeting, most people do not need to track every dime they spend. For example, knowing how much you've spent on gasoline may be interesting, but if it doesn't change your behavior, there's no point in tracking this expense. Most people overspend in just a few categories. Common examples include eating out, buying clothes, buying gadgets, and entertainment. Using the data accumulated from tacking your spending, pick the three budget categories you'd like to bring under control, and monitor your spending in just these areas. The 3-Category Budget is easy to implement and can have a significant effect on your finances.

4. Charge It: Paying with plastic is an easy way to monitor spending. If you need to know how much you spent on something during the month, you'll have the information at your fingertips. Using a rewards credit card can also add cash to your bank account. If you don't want to use a credit card, use a bank debit card or a prepaid card instead, preferably one that charges very little in fees.

5. Save First: Remember that the goal of budgeting is to spend less than we make (i.e., to save money). One of best ways to do this is to save first. Rather than saving what is left over at the end of the month, save first and spend the rest. This strategy takes advantage of behavioral finance. By getting money out of your checking account and into savings first, we are less likely to spend our savings during the month.

6. Try the 50/20/30 Plan: Popularized by Senator Elizabeth Warren in her book, All Your Worth, this approach to budgeting benefits from simplicity. With this plan, 50% of income goes to necessities, 20% to long term savings, and 30% to lifestyle choices. This plan can be a good starting point for those struggling to decide just how much they should spend on individual budget categories.

7. Use the Right Tools: Finally, using the right tool can make budgeting more effective and less painful. There is no single best budgeting application. What works best for one person might not work best for somebody else. Yet, there are several really good budgeting tools that are either free or very inexpensive. Many of these tools link directly to your bank account and credit cards to automatically download and categorize transactions. They also come with smartphone and tablet apps, and they provide a clear picture into how money is being spent.


Tools to Study Marine Biology

The oceans are difficult to study, as they are vast and foreign to humans. They also vary depending on geographic locations and environmental factors. Different tools used to study the oceans include sampling mechanisms such as bottom trawls and plankton nets, tracking methods and devices such as photo-identification research, satellite tags, hydrophones, and “critter cams,” and underwater observation equipment such as remotely operated vehicles (ROVs).


Voir la vidéo: Introduction à la biologie cellulaire (Janvier 2023).