De nouveaux fossiles trouvés : Un "dandynosaure" élégant à plumes d'apparât

De nouveaux fossiles trouvés en chine : encore des chaînons manquants de moins...

Un "dandynosaure" élégant à plumes d'apparât

Fig 1 : Un dino élégant. Représentation de Beipiaosaurus . Il était couvert de plumes duveteuses avec des rémiges dressées sur la tête et le dos. Credit: Zhao Chuang and Xing Lida

Dans ScienceNOW du 12 Janvier, Coelho, Sara. (2009) The Flashiest Dino of Them All décrit les découvertes de chercheurs chinois, Xing Xua et al. (2009, qui ont trouvé un fossile de 125 mio d'années - Beipiaosaurus- au plumage fascinant : constitué de plumes duveteuses et de plumes dures presque comme des épines de porc-épic il ne servait certainement pas à voler, mais peut-être pour attirer les partenaires ou défendre son territoire .

Fig. 2 : les plumes sont clairement visibles sur le fossile de Beipiaosaurus (source : Xing Xua1, et al. (2009))

Les fossiles découverts en chine ont apporté bien des réponses ...et de nouvelles question à propos de l'apparition des plumes. Pour Coelho les premières plumes étaient de type duvet et ne servaient pas pour le vol. On a souvent supposé qu'elles servaient d'isolation chez des dinosaures à sang chaud. Pour Xing Xua (2009) , Beipiaosaurus suggère que la fonction d'ornement, qu'on retrouve chez le paon avec sa roue (dont le rôle serait plus sonore que visuel cf ici ) ou le faisan pourrait être apparue très tôt et bien avant le vol. (Voir ici Bio-tremplins du 14 juin 07 )

Figure 3 : les fossiles montrent bien les différentes formes de plumes Source Zhang,Fucheng, Zhou , Zhonghe. (2008)

Un autre article récent de Zhang, et al. (2008) analyse les types de plumes trouvés dans les fossiles et conclut qu'elles auraient passé par les stades suivants : écaille allongée, rachis (tige principale), barbes, puis barbules.

Beipiaosaurus montre bien des "elongated broad filamentous feathers (EBFFs) " qui sont dures et allongées comme des épines de porc-épic, qui ne paraissent pas bien protéger du froid ni faciliter le vol. leur présence sur la tête et le cou et la queue, qui sont les endroits où les oiseaux actuels ont le plus souvent des plumes de parade.

Pour le paleontologue Gerald Mayr, du Senckenberg Research Institute en allemagne, ce résultat est intriguant et amène à repenser l'interprétation des fossiles de Psittacosaurus,

Fig 4 : Psittacosaurus, fossile spécimen SMF R 4970 (Cliquer pour agrandir) et 2 reconstitutions possibles d'espèces différentes. (Source a,Mayr, G., et al. (2002) b, c)

Vus comme des organes de défense jusqu'ici ils pourraient être repensés à la lumière de ces dernières découvertes comme des ornements.

Articles en français ?

• Lima, Pedro. (2009). On sait comment la plume vint aux dinosaures. Science et Vie, mai 2009 pp 111-115 intranet.jpg
  

Les résultats restent, l'interprétation change : la science progresse !

Vu d'en dehors de la science, ou par des élèves peu habitués à lire la science, ces changements sont troublants et pourraient donner l'idée que la science est assez floue, se contredit, et n'est donc guère digne de foi.
En effet, il s'agit pas de foi !
La science n'apporte pas des certitudes définitives. Puisqu'elle cherche a connaitre toujours mieux, chaque donnée en plus permet une amélioration de la connaissance et induit forcément une remise en question de ce qui était établi auparavant.

Il est aussi intéressant de bien différencier les données - le fossile trouvé par exemple- qui reste incontesté, et l'interprétation, les hypothèses explicatives qui sont facilement remise en cause puisque c'est cela l'activité scientifique. Cela est particulièrement vrai des reconstitutions graphiquement plaisantes,

- >? ?
On voit bien l'importance de distinguer les données -qui ne changent normalement pas - des conclusions qui sont remises en question avec l'arrivée de nouvelles données.

On voit aussi pourquoi nombreux sont ceux qui recommandent de se méfier d'enseigner la science "comme une accumulation de résultats objectifs et définitifs pourvus de quelque vérité intemporelle et absolue." Astolfi, J. P. (1997). Mais plutôt comme une manière de construire les données disponibles en modèles explicatifs forcément transitoires. Cf BlogBio-Tremplins de nov 07 ).

Cette distinction - fondamentale dans la démarche scientifique - entre résultats et interprétation - est exigeante et déplait dans une société à la recherche de certitudes simples, mais n'est-elle pas un des piliers de l'éducation de citoyens capables de construire leurs idées propres dans un monde complexe.

D'autres "Chainons manquants" en moins ?

• Les cétacés descendent d'un herbivore terrestre : Bio-tremplins du 14 avril 2007
• Le dinoiseau de 3m de haut Bio-tremplins du 14 juin 07
  

Sources

• Astolfi, J. P. (1997). Mots-clés de la didactique des sciences: repères, définitions, bibliographies: De Boeck Université.
  
• Coelho, Sara. (2009) The Flashiest Dino of Them All ScienceNOW Daily News 12 January 2009
• Mayr, G., Peters, S., Plodowski, G., & Vogel, O. (2002). Bristle-like integumentary structures at the tail of the horned dinosaur Psittacosaurus. Naturwissenschaften, 89(8), 361-365.
  
• Xing Xua, et al. (2009) A new feather type in a nonavian theropod and the early evolution of feathers Published online before print January 12, 2009, doi: 10.1073/pnas.0810055106 PNAS January 20, 2009 vol. 106 no. 3 832-834
  
• Zhang,Fucheng, Zhou , Zhonghe. (2008) A Primitive Enantiornithine Bird and the Origin of FeathersScience 8 December 2000: Vol. 290. no. 5498, pp. 1955 - 1959 DOI: 10.1126/science.290.5498.1955
  

Année Darwin, 15 points forts de l'évolution et Mammouth

A l'occasion du bicentenaire de Darwin, Nature fait un dossier spécial sur le web

15 points forts de l'évolution

On y trouve un dossier disponible gratuitement (An), qui regroupe 15 articles qui mettent bien en évidence combien l'évolution est dynamique et solidement étayée.
Il y a les ancêtres terrestres de la baleine, les pinsons de Darwin, l'origine des plumes, etc.

...ça tombe bien pour ceux qui suivront la formation continue donnée par des spécialistes de l'Université de Genève !

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Il y a aussi d'autres liens sur l'évolution :

Le mammouth séquencé !

On a pu séquencer la plus grande partie ( 70%) des 4 à 5 milliards de bases d'un mammouth (probablement 4.7, soit 1.4 fois le nôtre)
Les 2 spécimens de mammouth M4 et M25 étaient conservés dans le permafrost et on les a séquencé à partir de poils où l'ADN se conserve bien.
C'est un génome draft (d'une précision limitée : vers 1% d'erreurs) a pu observer qu'il n'est différent de l'éléphant d'afrique que de 0.6 %. Et les gènes sont similaires à environ 50 % avec ceux du Génome de Watson (Cf figure détaillée)

Figure 2 : les divergences estimées des mammouth et des humains dans leur groupes reespectifs.

Accéder directement en classe au Génome du Mammouth ?

Le génome complet est accessible au Mammoth genome project
On peut même y chercher une séquence (BLAST) et voir s'il a aussi une insuline !
Voir par exemple avec (AGAAGAGGCCATCAAGCAGGTCTGTTCCAAGGGCCTTTGCG) qui est un fragment de l'insuline humaine: On y trouve effectivement une séquence qui correspond !

D'autres liens en anglais sont aussi disponibles :

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Specials

• See all specials

• The 200th anniversary of the birth of Charles Robert Darwin falls on 12 February 2009. Darwin was arguably the most influential scientist of modern times. No single researcher has since matched his collective impact on the natural and social sciences; on politics, religions, and philosophy; on art and cultural relations, and in ways that the man himself would never have imagined. This Nature news special will provide continuously updated news, research and analysis on Darwin's life, his science and his legacy, as well as news from the Darwin200 consortium of organizations celebrating this landmark event.

• Resources

  • 
    • 15 evolutionary gems - PDF (350KB)
    • We offer here 15 examples published by Nature over the past decade or so to illustrate the breadth, depth and power of evolutionary thinking. We are happy to offer this resource freely and encourage its free dissemination.
    • 31 December 2008

• Editorial

  • 
    • Beyond the origin
    • As Nature anticipates next year's bicentenary of Darwin's birth and the 150th anniversary of On the Origin of Species, we begin our coverage with a look 50 years into the future.
    • 19 November 2008

• News

  • 
    • The year of the worm?
    • The earthworm is finally inching its way into the genomic age.
    • 16 December 2008

• News Features

  • 
    • The needs of the many
    • The idea that natural selection acts on groups, as well as individuals, is a source of unending debate. Marek Kohn reports on what the two sides disagree about — and why it matters to them.
    • 19 November 2008
  • 
    • Systems biology: Beneath the surface
    • Biologists see living systems like mechanical clocks: optimally tuned and prone to failure if one component goes wrong. But, as Tanguy Chouard reveals, this is not what happens in the real world.
    • 19 November 2008
  • 
    • Let's make a mammoth
    • Evolution assumes that extinction is forever. Maybe not. Henry Nicholls asks what it would take to bring the woolly mammoth back from the dead.
    • 19 November 2008
      

• Slideshow

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    • An eye for the eye
    • Darwin knew that the eye — so brilliantly 'designed' — might represent an obstacle to the acceptance of natural selection. We now know that the eye is one of evolution's crowning glories.
    • 19 November 2008

• Commentary

  • 
    • Darwin 200: Great expectations
    • A new path for evolution? A truce in the culture wars? Here's what a selection of readers told Nature they expect from Darwin 200.
    • 19 November 2008

• Essay

  • 
    • Birthdays to remember
    • Anniversaries of Charles Darwin's life and work have been used to rewrite and re-energize his theory of natural selection. Janet Browne tracks a century of Darwinian celebrations.
    • 19 November 2008
  • 
    • Darwin's enduring legacy
    • As the 200th year since the great naturalist's birth begins, Kevin Padian looks forward to a season of celebration by outlining how Darwin's ideas changed scientific thinking.
    • 7 February 2008

• Podcast

  • 
    • The next 50 years
    • Listen to: Simon Ings and Gáspár Jékely on the evolving eye and Marek Kohn on group selection. Henry Nicholls and Stephan Schuster discuss making mammoths — and the online trade in mammoth hair. Presenters: Adam Rutherford and Charlotte Stoddart.
    • 19 November 2008

• Letters

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    • Sequencing the nuclear genome of the extinct woolly mammoth
    • A joint US/Russia team of 22 scientists describe what they did to sequence 80 per cent of the mammoth genome, 1000 years after extinction. Stephan Schuster and colleagues used hair from several different species found preserved in the permafrost.
    • 19 November 2008
  • 
    • Mechanism of phototaxis in marine zooplankton
    • Darwin suggested that the eye as we know it today, would have been preceded by a 'proto-eye'. Marine plankton can sense the direction of light using what are called 'eyespots' containing just two cells. Gáspár Jákely and colleagues from Germany believe they this simple mechanism for sensing light provides clues to what a proto-eye might have looked like.
    • 19 November 2008

• News & Views

  • 
    • DNA sequencing: Mammoth genomics
    • The mammoth genome project was finished in a matter of months rather than years, thanks to new sequencing technology, says Michael Hofreiter.
    • 19 November 2008

• Darwin200 consortium

  • 
    • Darwin200 is a programme of UK and international events celebrating Charles Darwin's scientific ideas — including exhibitions, debates, hands-on science, the latest news and more.
      www.darwin200.org

1 ADN-> 1ARNm -> 1 protéine : faux ou... vrai à 6% seulement ?

Un gène, un ARN, une protéine ...

Le flux d'information va de l'ADN vers le protéines le plus souvent. L'expérience de Beadle et Tatum en 1941 avait mis en évidence le lien entre le défaut d'un gène et d'une enzyme. On a alors forgé l'expression "un gène -> une enzyme" et plus tard : "un gène -> un ARNm -> une protéine " (on un polypeptide). C'est devenu une de ces phrases faciles à retenir qu'on répète en classe et que les élèves apprécient pour son apparente simplicité.
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Fig 1 a et b : Un gène -> un ARN , une protéine sources thebody.com et westvalley.edu/svensson

C'était simple, clair et facile a retenir. On rajoute parfois - comme une exception et pour les classes avancées - que l'épissage alternatif peut complexifier ce schéma trop beau pour être vraiment exact.

Fig 2 L'épissage alternatif produit plusieurs protéines à partir d'une seul gène : Source : Wikipédia

Un gène, un ARNm, une protéine ... vrai à 6% seulement !

Une étude récente - rapporté par Heidi Ledford dans Nature News en novembre - montre que très rares sont nos gènes qui ne produisent qu'une seule protéine.

Pan, Q. et al. (2008) ont converti les ARNm trouvés dans des tissus différents (cerveau, foie, muscle, poumons et d'autres) en ADN et les ont séquencés. Plus de 400 millions de séquences ont ainsi permis d'établir que que 92 - 94% de nos gènes produisent plus d'une protéine. Ils révèlent aussi qu'il y a environ 100,000 évènements de splicing fréquents (épissage) dans nos tissus principaux.
On commence a voir mieux comment le nombre énorme de protéines de nos cellules peut venir de si peu de gènes. Selon le dossier pédagogique de l'expo Chromosome Walk " Les êtres humains ont quelque 21'000 gènes à l’origine de plusieurs centaines de milliers de protéines différentes "Source : Groupe communication de Swiss-Prot UNIGE. (2008).

Peut-on continuer à écrire au tableau "un gène -> un ARNm -> une protéine" comme si de rien n'était ?

Pour simplifier un sujet bien complexe, est-ce tout de même acceptable de présenter ce schéma à des élèves qui ont de la peine à retenir même ces bases simples ?
Il n'y a sans doute pas de réponse universelle à cette question. On voit bien la tension entre une vision de l'enseignement qui cherche dans la simplification des concepts une réduction de l'effort d'apprentissage, et une autre vision qui cherche à présenter une biologie dynamique, en mouvement, actualisée qui motive plus les élèves et ... compenserait la complexité accrue.

Faut-il déduire que nous avons enseigné faux à nos élèves ?
Faut-il reconnaitre que nous - ou la science - nous sommes trompés ?

Parler de faux ou reconnaitre qu'on se serait trompé procède d'une vision de la science qui trouverait le "vrai"et où le "scientifiquement prouvé " serait certitude définitive.
Si on a enseigné des telles certitudes, il apparait alors qu'on s'est trompé ou que la science s'est trompée.
Et l'enseignant se retrouve dans ce cas avec le dilemme de risquer perdre de sa crédibilité en reconnaissant une erreur ou de la perdre définitivement en cherchant à la cacher le jour ça se découvre. A l'heure d'Internet et de Wikipédia c'est un gros risque...

D'un autre côté, cet exemple montre bien qu'en science il n'y a jamais de certitude définitive, il n'y a que des hypothèses courantes.
On le voit bien ici : ce schéma ADN-> ARN-> protéine n'est pas "faux". Mais oui, il est faux d'imaginer une parfaite correspondance entre un gène et un seul ARN puis un seul polypeptide. Et d'ailleurs aussi d'imaginer que le flux soit toujours unidirectionnel.
Ainsi si cette recherche -et d'autres avant elle- remettent en question ce qu'on a dit autrefois, c'est pour l'affiner, le préciser en délimiter le domaine de validité, nuancer la portée, pas pour le rejeter complètement. Les hypothèses deviennent plus solides au fur et à mesure qu'on les précise et les nuance.

Si on a enseigné une science d'hypothèses courantes : "d'après ce qu'on sait actuellement, voici comment les choses se passent... " on peut alors -sans perdre la face ni dénaturer la science - compléter avec les découvertes nouvelles, ou les préciser et donner une touche d'actualité en prise sur le monde des élèves, qui les motive souvent.

Mettre les élèves dans le rôle de l'expert critique pour leur apprendre à trier ?

Une manière élégante de gérer ces situations où l'on vient d'apprendre que ce qu'on s'apprête à présenter aux élèves n'est plus à jour m'a été racontée par une jeune enseignante (Sabine de Vevey) : après avoir lu le bio-tremplin sur la pseudo-répartition des goûts sur la langue quelques jours avant un TP sur ce sujet, elle a décidé de mettre les élèves dans la position - très scientifique - de juger eux-mêmes et de voir le progrès. Elle a d'abord fait le TP classique : demander aux élèves de produire la carte des sensibilités aux goûts sur la langue. Certains sont arrivés à la carte institutionnalisée (les élèves doubleurs notamment) et d'autres non.
Puis elle a montré l'article de Nature (Chandrashekar, et al. 2006) qui révélait que cette carte ne correspond pas aux connaissances actuelles.



Ensuite elle a montré 3-4 ouvrages - très sérieux - qui présentaient une telle carte ... mais chaque fois différente !

1. Marieb, E.N., R. Lachaîne, and L. Moussakova, Anatomie et physiologie humaines. 2000: De Boeck Université.
2.Perilleux, SVT 3ème. 1999: Nathan.
3. Schäffler, A. and N. Menche, Anatomie, physiologie, biologie : abrégé d'enseignement pour les professions de santé. 2004: Maloine.
4. Anselme, B., Repères Pratiques. Le corps humain, Editions Nathan, 1998.

Quelle expérimentation pratique-t-on vraiment ?

Comment on est arrivé des années durant à ce que les élèves produisent une carte "correcte" dans ces condition pose des question sur l'expérimentation qu'on arrive à pratiquer en classe... De Vecchi, G. (2006) analyse d'ailleurs assez bien ces difficultés et incite à plus de modestie : avoir l'ambition d'éprouver une théorie, plutôt que de la démontrer, par exemple.

Et comment une pareille différence dans les sources n'a pas attiré l'attention pose bien des questions sur les liens entre les savoirs de référence et ceux qu'on enseigne... Comment ce que la recherche découvre parvient si difficilement jusque dans les classes.
C'est la mission de ces Bio-tremplins d'aider sur ce plan-là...

Intéressant retournement d'un problème en élégante solution non ?

Les élèves ont été très intéressés et fiers d'être partie prenante d'une actualisation des savoirs scolaires. Leur donner juste une carte mise à jour n'aurait pas eu le même effet. Dans ce rôle critique, où ils font face à la complexité et où on les aide à trier ils ont pu construire de solides connaissances sur la base de documents authentiques récents. On sait combien la démotivation des élèves face aux apprentissages en science est nettement liée à leur difficulté à voir des liens avec le monde qu'ils vivent.
Et l'estime qu'ils ont de leur enseignante s'en est trouvée accrue, je pense.
Cet exemple met en évidence combien le rôle que les élèves ont effectivement - ici d'analyse critique et de choix dans l'information - est déterminant pour apprendre dans une société de la surabondance d'information.
La biologie est une discipline qui a la chance de pouvoir offrir à ses élèves un visage dynamique, des connaissances toutes fraîches, peut-on en profiter pour intéresser les élèves ?

Sources :

• De Vecchi, G. (2006). Enseigner l'expérimental en classe : pour une véritable éducation scientifique Paris: Hachette éducation.
• Groupe communication du groupe Swiss-Prot. (2008). Chromosome Walk, dossier pedagogique Genève: Institut Suisse de Bioinformatique.
• Ledford, Heidi. (2008). Human genes are multitaskers. Nature News2 November 2008| doi:10.1038/news.2008.1199
• Wang, E. T. et al. Alternative isoform regulation in human tissue transcriptomes Nature doi:10.1038/nature07509 (2008).
• Pan, Q. et al. Deep surveying of alternative splicing complexity in the human transcriptome by high-throughput sequencing Nature Genet. doi:10.1038/ng.259 (2008).
• Jayaram Chandrashekar, Mark A. Hoon, Nicholas J. P. Ryba and Charles S. Zuker Review ArticleThe receptors and cells for mammalian taste Nature 444, 288-294 (16 November 2006) | doi:10.1038/nature05401;

Voeux de rire et santé

S'attendre à rire suffit à faire baisser les hormones du stress ?

Dans une news de Nature, Kaplan. (2008). How to laugh away stress, rapporte une étude par Lee Berk (... ça ne s'invente pas!) à la Loma Linda University in California qui montre que le rire fait baisser les hormones du stress ( on savait ça) mais que le fait de savoir qu'on va rire fait baisser ces hormones.

Figure 2 : La perspective de rire diminue les effets du stress. Source : Nature Punchstock

L'étude porte sur les taux de 3 hormones du stress : le cortisol, l'adrenaline, et l'acide dihydroxyphenylacetic (DOPAC) — un métabolite de la dopamine qui aide à produire l'adrénaline.

Ils ont proposé de voir des vidéos drôles à la moitié des sujets et de regarder des magazines aux autres. Ils ont mesuré les taux de ces 3 substances avant, pendant et après.
Les niveaux des 3 ont baissé avant, durant et après chez les sujets qui ont vu des vidéos amusantes :
- 30 minutes après, le cortisol avait baissé de 67%, l'adrenaline de 35%, et la DOPAC de 69%.
- Mais le plus étonnant est que ces hormones ont baissé de 39%, 70%, et 38% respectivement avant de voir les vidéos dans ce groupe.
L'anticipation du rire semble suffire a réduire le stress.

Les hormones du stress régulent le système immunitaire, et Lee Berk propose de chercher des thérapies du rire pour aider à soigner des dérèglements immunitaires. Mais elles participent à la santé de plusieurs autre façons : elles sont impliquées dans la dépression, la surpression artérielle et le contrôle du diabète, selon Bruce Rabin, un pathologue et psychiatre à l'University of Pittsburgh Medical Center in Pennsylvania. Il conclut en disant :

“Il semble que ma grand-mère avait raison : le rire est le meilleur des médecins”

Les voeux des BioTremplins pour 2009

A tous mes voeux de bonheur c'est à dire de prospérité ... à partager, de rires et de joies... pour être en meilleure santé et de chaleur des mains... pour voir les autres plus positivement.

;- )

Sources :

• Kaplan, Matt. (2008). How to laugh away stress | Nature News 7 April 2008 | doi:10.1038/news.2008.741