Tous les systèmes vivants suivent la même loi de croissance
Publié par Isabelle le 17/10/2019 à 14:00
Source: CNRS INEE
Des données d'une portée sans précédent suggèrent que tous les systèmes vivants suivent la même loi de croissance. Voir aussi notre précédent article sur le même sujet: https://www.techno-science.net/actualite/derriere-biodiversite-se-cache-surprenante-unite-revelent-megadonnees-N18878.html

La diversité de la vie (La vie est le nom donné :) est impressionnante. Mais si les biologistes ont tendance à se concentrer sur la multitude des formes et modes de vie des espèces, ce qui les unit peut parfois être plus intéressant que ce qui les distingue. À l'ère du "Big Data", nous pouvons maintenant voir cette diversité dans sa totalité, ce qui révèle des propriétés universelles communes à toutes les créatures, grandes et petites. Un article publié dans PNAS par une équipe impliquant Ian Hatton et Eric Galbraith, chercheurs à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) autonome de Barcelone (Barcelone (Barcelona en catalan et en castillan) est une commune de Catalogne - Espagne, située dans la province de Barcelone. Elle est la capitale historique, administrative et économique de la Catalogne. Elle...), et Michel Loreau, co-auteur de l'étude et directeur de la Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le...) (Univ Toulouse Paul Sabatier/CNRS) , rassemble les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) de plusieurs milliers d'études pour montrer que malgré la diversité infinie de la vie, bon nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) des caractéristiques les plus importantes des espèces respectent des lois universelles.


Fig. 1. Lois d'échelle qui lient les principales caractéristiques démographiques et fonctionnelles des espèces et leur masse corporelle (A: métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant....) ; B: abondance ; C: Croissance et D: Mortalité)

Les lois d'échelle qui lient les principales caractéristiques démographiques et fonctionnelles des espèces à leur masse corporelle comptent parmi les patrons quantitatifs les plus universels en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et...). A l'intérieur des grands groupes taxonomiques du vivant, les quatre variables écologiques clés que sont le métabolisme, l'abondance, la croissance et la mortalité sont souvent liées à la masse corporelle par une loi de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) dont l'exposant (Exposant peut signifier:) tourne autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) de ¾. Les principales théories existantes attribuent cette relation à des contraintes biophysiques sur le métabolisme. Mais ces théories restent controversées, et les liens entre les quatre variables n'avaient jamais été étudiés de façon systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre, basé sur des principes divers. Elle ne doit pas...) sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) du vivant.

Des chercheurs de l'Université autonome de Barcelone et de la Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale (Univ Toulouse Paul Sabatier/CNRS) ont, pour la première fois, rassemblé les données de plusieurs milliers d'études portant sur l'ensemble du vivant. Les résultats de leurs travaux viennent d'être publiés dans la revue PNAS. Ces résultats confirment que, malgré la très grande diversité de la vie, bon nombre des caractéristiques les plus importantes des espèces suivent des lois universelles qui les lient à leur masse corporelle, du protiste le plus petit à la baleine (La baleine est un mammifère marin de grande taille classé dans l'ordre des cétacés. Le terme s'applique à plusieurs espèces différentes dans les sous-ordres des mysticètes...) bleue. "Ces relations simples sont étonnamment fortes et révèlent des liens inattendus entre traits qui n'avaient pas été pleinement appréciés auparavant" explique Ian Hatton, l'auteur principal de l'étude, actuellement chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et...) à l'Université autonome de Barcelone.

Mais, s'ils viennent confirmer et généraliser des lois universelles qui avaient été déjà démontrées ou pressenties par le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le présent. L'intuition du...), les résultats de cette étude remettent en cause radicalement l'une des théories les plus éminentes de l'écologie, connue sous le nom de "Théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur...) Métabolique de l'Ecologie". Cette théorie a fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni, sont un...) aux écologues l'un des cadres les plus importants pour comprendre les liens qui unissent les principales caractéristiques démographiques et fonctionnelles à leur masse corporelle. Elle part de l'idée que le taux métabolique d'un organisme est la principale limite de nombreux autres traits essentiels, y compris la rapidité avec laquelle l'organisme peut croître et se développer.

"L'une de nos principales conclusions est que le taux de croissance d'un organisme semble contrôler le métabolisme, et non l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1 désigne...).", explique Michel Loreau, co-auteur de l'étude et directeur de la Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale (Univ Toulouse Paul Sabatier/CNRS). "Notre étude met la croissance au centre des contraintes biologiques qui gouvernent les patrons de la vie à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable de grande hauteur. Le terme...)."

Étant donné que la croissance est à la base de tous les processus biologiques et écologiques, du développement ontogénique au cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière...), en passant par la production des ressources et le cycle mondial du carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.), comprendre les facteurs qui déterminent croissance des systèmes vivants pourrait s'avérer très important.

"Ce qui est étonnant, c'est que peu importe où vous regardez, peu importe le type de système vivant que vous considérez, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) semble suivre la même loi de croissance", dit Ian Hatton. "Nous ne pouvons pas encore tout expliquer, mais nous savons que ceci a des implications très importantes." Cet article offre une nouvelle perspective sur les caractéristiques les plus fondamentales de la vie et sur l'extraordinaire unité qui imprègne la diversité de la vie.

Référence:
Hatton I, Dobson A, Storch D, Galbraith E, Loreau M. Linking scaling laws across eukaryotes. PNAS, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1900492116

Contacts chercheurs:
- Michel Loreau - Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale (Univ Toulouse Paul Sabatier/CNRS)
michel.loreau at sete.cnrs (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).).fr

- Dalila Booth - Correspondante communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) - Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale (Univ Toulouse Paul Sabatier/CNRS)
dalila.booth at sete.cnrs.fr
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