Informations

Est-ce que certains animaux peuvent faire de la photosynthèse ?

Est-ce que certains animaux peuvent faire de la photosynthèse ?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Les plantes et les animaux ont les propriétés distinctes suivantes :

  • Les plantes vivent de l'énergie solaire par photosynthèse, elles utilisent l'énergie solaire pour fabriquer du sucre et de l'oxygène à partir du dioxyde de carbone, ce qui leur donne de l'énergie. Les animaux vivent des plantes à sucre et à oxygène créées et produisent du dioxyde de carbone pour leur énergie.
  • Les animaux peuvent se déplacer sur la planète tandis que les plantes sont attachées au sol.

De toute évidence, les animaux ont plus de mal à survivre sans plantes à leur portée que les plantes sans animaux qui s'approchent. C'est logique car l'énergie solaire est toujours là alors que les plantes ne le sont pas.

Alors ma question est : Existe-t-il des animaux capables de faire de la photosynthèse ? Il est évident qu'un animal avec une majesté semblable à celle d'une plante ne serait pas bénéfique car il dépend de la consommation d'autres plantes pour son énergie et il n'y a pas toujours des plantes à portée de sa place.

Mais animaux utilisant le soleil et le dioxyde de carbone pour produire de l'énergie ne semble pas si stupide.

  • Les animaux nocturnes pourraient également rassembler de l'énergie dans leur sommeil.
  • Beaucoup plus facile que les plantes, les animaux pourraient s'assurer que rien ne bloque leur lumière du soleil.
  • De nombreux animaux traversent des périodes de faim parce que la nourriture est rare, pour certains d'entre eux, cette période est associée à un ensoleillement élevé. (la saison sèche p.e.) (EDIT : C'est juste une idée, bien sûr la photosynthèse nécessite de l'eau, qui est absente dans le saison sèche. Mais encore, en période chaude avec suffisamment d'eau, il y a parfois trop d'animaux à nourrir de la végétation disponible.)

Certaines choses que j'ai déjà prises en considération:

  • Je sais que les plantes, parce qu'elles sont de petite masse (par rapport à la surface avec laquelle elles peuvent capter la lumière du soleil) et statiques, n'ont pas besoin d'autant d'énergie que les animaux. Est-ce la raison principale ?
  • Je sais que p.e. les reptiles, mais en fait tous les animaux à sang froid, utilisent déjà l'énergie du soleil. Mais ils n'utilisent la chaleur du soleil que pour réchauffer leur corps, ils ne font pas de photosynthèse.

Il y a 5 réponses, toutes "oui" (bien que la première soit contestable).

  1. Premièrement : il existe au moins un animal capable de produire sa propre chlorophylle:

    Une limace de mer verte semble être en partie animale, en partie végétale. C'est la première créature découverte pour produire la chlorophylle, un pigment végétal.

    Les limaces de mer vivent dans les marais salants de la Nouvelle-Angleterre et du Canada. En plus de cambrioler les gènes nécessaires à la fabrication du pigment vert chlorophylle, les limaces volent également de minuscules parties cellulaires appelées chloroplastes, qu'elles utilisent pour effectuer la photosynthèse. Les chloroplastes utilisent la chlorophylle pour convertir la lumière du soleil en énergie, tout comme les plantes le font, éliminant ainsi le besoin de manger de la nourriture pour gagner de l'énergie.

    La limace dans l'article semble être Elysia chlorotica.

    Elysia chlorotica est l'une des « limaces de mer à énergie solaire », utilisant l'énergie solaire via les chloroplastes de sa nourriture algale. Il vit dans une relation endosymbiotique subcellulaire avec les chloroplastes de l'algue hétérokont marine Vaucheria litorea.

    METTRE À JOUR: Selon le commentaire de @Teige, cette conclusion est quelque peu discutable.


  2. Deuxièmement, les animaux n'ont pas besoin de produire leur propre chlorophylle, mais plutôt d'héberger en symbiose des organismes qui utilisent Photosynthetis - par ex. algues et cyanobactéries. Cette approche est appelée Symbioses photosynthétiques.

    Globalement, 27 (49%) des 55 groupes eucaryotes identifiés par Baldauf (2003) ont des représentants qui possèdent des symbiotes photosynthétiques ou leurs dérivés, les plastes. Il s'agit des trois grands groupes d'eucaryotes multicellulaires : les plantes, qui sont les dérivés de la plus ancienne symbiose entre eucaryotes et cyanobactéries ; les champignons, dont beaucoup sont lichénisés par des algues ou des cyanobactéries ; et les animaux. Nous, les auteurs, et probablement de nombreux lecteurs avons appris que les animaux ne font pas de photosynthèse. Cette affirmation est vraie dans le sens où la lignée à l'origine des animaux ne possédait pas de plastes, mais fausse au sens large : de nombreux animaux effectuent la photosynthèse par symbiose avec des algues ou des cyanobactéries.

    Veuillez noter que bien que la plupart des organismes connus pour cela soient des champignons et quelques rares invertébrés (coraux, palourdes, méduses, éponges, anémones de mer), il existe au moins un exemple de vertébré comme celui-ci - la salamandre maculée (Ambystoma maculatum)


  3. Synthèse non chlorophyllienne

    • Une étude réalisée en 2010 par des chercheurs de l'Université de Tel Aviv a découvert que le frelon oriental (Vespa orientalis) convertit la lumière du soleil en énergie électrique à l'aide d'un pigment appelé xanthoptérine. Il s'agit de la première preuve scientifique d'un membre du règne animal s'engageant dans la photosynthèse, selon Wikipedia.

    • Une autre découverte de 2010 est peut-être un deuxième élément de preuve :

      Nancy Moran et Tyler Jarvik, biologistes de l'Université d'Arizona, ont découvert que les pucerons du pois peuvent fabriquer leurs propres caroténoïdes, comme une plante. "Ce qui s'est passé, c'est qu'un gène fongique est entré dans un puceron et a été copié", a déclaré Moran dans un communiqué de presse.

      Leur article de recherche est http://www.sciencemag.org/content/328/5978/624, et ils ne l'ont pas considéré comme concluant :

      L'équipe prévient que des recherches supplémentaires seront nécessaires avant de pouvoir être sûr que les pucerons ont vraiment des capacités semblables à celles de la photosynthèse.


  4. Troisièmement, selon la façon dont vous comprenez Photosynthèse, vous pouvez inclure d'autres réactions chimiques convertissant l'énergie solaire.

    Si la réponse est "habituelle 6H2O + 6CO2 ----------> C6H12O6+ 6O2 réaction effectuée via la chlorophylle", alors voir les réponses #1, #2.

    Mais si vous traduisez simplement littéralement le terme (synthétiser de nouvelles molécules à l'aide de la lumière), vous pouvez AUSSI inclure le processus de génération de vitamine D à partir de l'exposition au soleil que les humains font grâce au cholestérol (lien)


  5. Réponse non biologique.

En prime, Ophiocordyceps sinensis est appelé mi-animal mi-plante (pas très scientifiquement à mon humble avis). Mais il ne fait pas de photosynthèse.


J'étais prêt à répondre à une autre question qui a maintenant été marquée comme un doublon de celle-ci. Ma réponse ajoute de nouvelles informations pertinentes à la réponse acceptée ici, j'ai donc décidé de la publier ici…

Un candidat de longue date pour quelque chose approchant cette idée est la limace de mer verte Elysia chlorotica qui utilise des chloroplastes dérivés de l'algue Vaucheria litorea. Divers éléments de preuve ont indiqué que la longévité de ces chloroplastes dans les cellules du tube digestif de la limace de mer s'explique par la présence de gènes d'algues qui ont été transférés dans le génome des mollusques. Cependant, l'analyse la plus récente de l'ADN de la lignée germinale chez la limace de mer n'a révélé aucune preuve d'un tel transfert horizontal de gènes. Il semble que toutes les preuves des gènes des algues et de l'expression des gènes des algues chez la limace de mer doivent maintenant être expliquées en termes d'ADN algal acquis somatiquement.

Bhattacharya et al. (2013) L'analyse du génome de l'ADN de l'œuf d'Elysia chlorotica ne fournit aucune preuve du transfert horizontal de gènes dans la lignée germinale de ce mollusque kleptoplastique. Mol. Biol. Évol. epub avant impression


Les grana sont des piles de compartiments en forme de disque qui sont enfermés dans une membrane. Ces disques sont appelés thykaloïdes et sont le site où se produisent les réactions dépendantes de la lumière. Le fluide qui entoure le grana est le stroma. Les réactions indépendantes de la lumière ont lieu dans le stroma.

Les réactions dépendantes de la lumière exploitent et transfèrent l'énergie en séparant les atomes d'hydrogène et d'oxygène. Les électrons se déplacent à travers la chaîne de transport d'électrons où ils sont transmis le long d'une série de protéines pour éventuellement produire de l'ATP, l'énergie utilisée dans la prochaine étape de la photosynthèse.


Étapes de la photosynthèse

Les réactions légères

Les réactions lumineuses se produisent dans le membranes thylacoïdes des chloroplastes des cellules végétales. Les thylakoïdes ont des grappes de protéines et d'enzymes densément emballées appelées photosystèmes. Il existe deux de ces systèmes, qui fonctionnent conjointement pour éliminer les électrons et les hydrogènes de l'eau et les transférer aux cofacteurs ADP et NADP + . Ces photosystèmes ont été nommés dans l'ordre dans lequel ils ont été découverts, ce qui est à l'opposé de la façon dont les électrons les traversent. Comme le montre l'image ci-dessous, les électrons excités par l'énergie lumineuse traversent d'abord photosystème II (PSII), puis par photosystème I (PSI) car ils créent NADPH. L'ATP est créé par la protéine ATP synthase, qui utilise l'accumulation d'atomes d'hydrogène pour entraîner l'ajout de groupes phosphate à l'ADP.

L'ensemble du système fonctionne comme suit. Un photosystème est composé de diverses protéines qui entourent et relient une série de molécules de pigment. Les pigments sont des molécules qui absorbent divers photons, permettant à leurs électrons de s'exciter. Chlorophylle a est le pigment principal utilisé dans ces systèmes, et recueille le transfert d'énergie final avant de libérer un électron. Le photosystème II démarre ce processus d'électrons en utilisant l'énergie lumineuse pour diviser une molécule d'eau, qui libère l'hydrogène tout en siphonnant les électrons. Les électrons sont ensuite passés à travers la plastoquinone, un complexe enzymatique qui libère plus d'hydrogène dans le espace thylakoïde. Les électrons traversent ensuite un complexe de cytochromes et de plastocyanine pour atteindre le photosystème I. Ces trois complexes forment un chaîne de transport d'électrons, un peu comme celui observé dans les mitochondries. Le photosystème I utilise ensuite ces électrons pour entraîner la réduction du NADP + en NADPH. L'ATP supplémentaire produit lors des réactions lumineuses provient de l'ATP synthase, qui utilise le grand gradient de molécules d'hydrogène pour entraîner la formation d'ATP.

Le cycle de Calvin

Avec son porteurs d'électrons NADPH et ATP tous chargés d'électrons, la plante est maintenant prête à créer de l'énergie stockable. Cela se produit pendant la Cycle de Calvin, qui est très similaire au cycle de l'acide citrique observé dans les mitochondries. Cependant, le cycle de l'acide citrique crée de l'ATP d'autres porteurs d'électrons à partir de molécules à 3 carbones, tandis que le cycle de Calvin produit ces produits à l'aide de NADPH et d'ATP. Le cycle comporte 3 phases, comme le montre le graphique ci-dessous.


Un petit insecte vert pourrait être le premier animal photosynthétique

Pour réviser cet article, visitez Mon profil, puis Afficher les histoires enregistrées.

Pour réviser cet article, visitez Mon profil, puis Afficher les histoires enregistrées.

Les pucerons du pois peuvent avoir une capacité sans précédent à récolter la lumière du soleil et à utiliser l'énergie à des fins métaboliques. Cela en ferait la seule espèce animale connue pour avoir des pouvoirs semblables à ceux de la photosynthèse.

[Le partenaire se résume aux caroténoïdes, qui sont un type de pigment utilisé chez les animaux pour des fonctions cruciales telles que la vision, la croissance osseuse et la production de vitamines. Tous les animaux connus les obtiennent en mangeant les plantes, les algues et les champignons qui synthétisent naturellement les composés rouge orangé.

En 2010, Nancy Moran et Tyler Jarvik, biologistes et chercheurs de l'Université de l'Arizona, ont découvert que les pucerons du pois peuvent fabriquer leurs propres caroténoïdes, comme une plante. "Ce qui s'est passé, c'est qu'un gène fongique est entré dans un puceron et a été copié", a déclaré Moran dans un communiqué de presse.

L'entomologiste Alain Robichon, de l'Institut Sophia Agrobiotech en France, a voulu découvrir pourquoi les insectes fabriquent des produits chimiques aussi coûteux sur le plan métabolique.

Les caroténoïdes sont responsables de la couleur du corps des pucerons, et les chercheurs ont découvert que les insectes changeaient de couleur en fonction des conditions environnementales. Dans des environnements optimaux, les pucerons produisent une quantité moyenne de caroténoïdes et sortent orange. Dans le froid, les insectes ont un niveau élevé de caroténoïdes et sont verts. Dans les zones aux ressources limitées, les pucerons sont presque dépourvus de pigment et naissent blancs.

L'équipe a ensuite mesuré les niveaux d'adénosine triphosphate (ATP) des pucerons - un moyen de mesurer le transfert d'énergie dans les organismes vivants - et a obtenu des résultats frappants. Les pucerons verts produisent beaucoup plus d'ATP que les blancs, et les pucerons oranges produisent plus d'ATP lorsqu'ils sont exposés au soleil que lorsqu'ils sont conservés dans l'obscurité.

Les chercheurs ont également broyé les pucerons de l'oranger et purifié leurs caroténoïdes, pour démontrer que ce sont ces extraits qui pouvaient absorber la lumière et transmettre cette énergie. Tout cela suggère que les pigments synthétisés peuvent contribuer à un système de transfert d'électrons photo-induit, où les pucerons peuvent exploiter l'énergie de la lumière du soleil.

L'équipe prévient que des recherches supplémentaires seront nécessaires avant de pouvoir être sûr que les pucerons ont vraiment des capacités semblables à celles de la photosynthèse. Les chercheurs pensent également que la capacité pourrait être utilisée comme sauvegarde, pendant les périodes de stress environnemental.


8.1 Présentation de la photosynthèse

À la fin de cette section, vous serez en mesure d'effectuer les opérations suivantes :

  • Expliquer l'importance de la photosynthèse pour les autres organismes vivants
  • Décrire les principales structures impliquées dans la photosynthèse
  • Identifier les substrats et les produits de la photosynthèse

La photosynthèse est essentielle à toute vie sur terre, les plantes et les animaux en dépendent. C'est le seul processus biologique capable de capter l'énergie provenant de la lumière du soleil et de la convertir en composés chimiques (glucides) que chaque organisme utilise pour alimenter son métabolisme. C'est aussi une source d'oxygène nécessaire à de nombreux organismes vivants. En bref, l'énergie de la lumière solaire est « captée » pour dynamiser les électrons, dont l'énergie est ensuite stockée dans les liaisons covalentes des molécules de sucre. Quelle est la durée et la stabilité de ces liaisons covalentes ? L'énergie extraite aujourd'hui par la combustion du charbon et des produits pétroliers représente l'énergie solaire captée et stockée par la photosynthèse il y a 350 à 200 millions d'années pendant la période carbonifère.

Les plantes, les algues et un groupe de bactéries appelées cyanobactéries sont les seuls organismes capables d'effectuer la photosynthèse (figure 8.2). Parce qu'ils utilisent la lumière pour fabriquer leur propre nourriture, ils sont appelés photoautotrophes (littéralement, « auto-alimentés utilisant la lumière »). D'autres organismes, tels que les animaux, les champignons et la plupart des autres bactéries, sont appelés hétérotrophes (« autres mangeurs »), car ils doivent compter sur les sucres produits par les organismes photosynthétiques pour leurs besoins énergétiques. Un troisième groupe de bactéries très intéressant synthétise des sucres, non pas en utilisant l'énergie solaire, mais en extrayant l'énergie de composés chimiques inorganiques. Pour cette raison, ils sont appelés chimioautotrophes.

L'importance de la photosynthèse n'est pas seulement qu'elle peut capter l'énergie de la lumière du soleil. Après tout, un lézard s'exposant au soleil par une journée froide peut utiliser l'énergie du soleil pour se réchauffer dans un processus appelé thermorégulation comportementale. En revanche, la photosynthèse est vitale car elle a évolué comme un moyen de stocker l'énergie du rayonnement solaire (la partie « photo- ») en énergie dans les liaisons carbone-carbone des molécules de glucides (la partie « -synthèse »). Ces glucides sont la source d'énergie que les hétérotrophes utilisent pour alimenter la synthèse d'ATP via la respiration. Par conséquent, la photosynthèse alimente 99% des écosystèmes de la Terre. Lorsqu'un prédateur supérieur, comme un loup, s'attaque à un cerf (Figure 8.3), le loup est au bout d'un chemin énergétique qui allait des réactions nucléaires à la surface du soleil, à la lumière visible, à la photosynthèse, à la végétation. , au cerf, et enfin au loup.

Principales structures et résumé de la photosynthèse

La photosynthèse est un processus en plusieurs étapes qui nécessite des longueurs d'onde spécifiques de la lumière solaire visible, du dioxyde de carbone (qui est faible en énergie) et de l'eau comme substrats (Figure 8.4). Une fois le processus terminé, il libère de l'oxygène et produit du glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P), ainsi que des molécules de glucides simples (fortes en énergie) qui peuvent ensuite être converties en glucose, saccharose ou n'importe laquelle des dizaines d'autres molécules de sucre. Ces molécules de sucre contiennent de l'énergie et le carbone énergisé dont tous les êtres vivants ont besoin pour survivre.

Voici l'équation chimique de la photosynthèse (Figure 8.5) :

Bien que l'équation semble simple, les nombreuses étapes qui ont lieu pendant la photosynthèse sont en réalité assez complexes. Avant d'apprendre les détails de la façon dont les photoautotrophes transforment la lumière du soleil en nourriture, il est important de se familiariser avec les structures impliquées.

Structures photosynthétiques de base

Chez les plantes, la photosynthèse a généralement lieu dans les feuilles, qui sont constituées de plusieurs couches de cellules. Le processus de photosynthèse se produit dans une couche intermédiaire appelée mésophylle. L'échange gazeux du dioxyde de carbone et de l'oxygène se produit à travers de petites ouvertures régulées appelées stomates (singulier : stomie), qui jouent également un rôle dans la régulation des échanges gazeux et de l'équilibre hydrique. Les stomates sont généralement situés sur la face inférieure de la feuille, ce qui permet de minimiser la perte d'eau due aux températures élevées sur la surface supérieure de la feuille. Chaque stomie est flanquée de cellules de garde qui régulent l'ouverture et la fermeture des stomates en gonflant ou en se rétrécissant en réponse aux changements osmotiques.

Chez tous les eucaryotes autotrophes, la photosynthèse a lieu à l'intérieur d'un organite appelé chloroplaste. Pour les plantes, les cellules contenant des chloroplastes existent principalement dans le mésophylle. Les chloroplastes ont une double enveloppe membranaire (composée d'une membrane externe et d'une membrane interne) et sont issus de manière ancestrale d'anciennes cyanobactéries libres. À l'intérieur du chloroplaste se trouvent des structures en forme de disque empilées appelées thylakoïdes. La chlorophylle, un pigment (molécule qui absorbe la lumière) responsable de l'interaction initiale entre la lumière et la matière végétale, est incrustée dans la membrane thylacoïdienne, ainsi que de nombreuses protéines qui constituent la chaîne de transport d'électrons. La membrane thylakoïde renferme un espace interne appelé lumière thylakoïde. Comme le montre la figure 8.6, une pile de thylakoïdes est appelée granum et l'espace rempli de liquide entourant le granum est appelé stroma ou « lit » (à ne pas confondre avec la stomie ou la « bouche », une ouverture sur l'épiderme de la feuille) .

Connexion visuelle

Par une journée chaude et sèche, les cellules de garde des plantes ferment leurs stomates pour conserver l'eau. Quel impact cela aura-t-il sur la photosynthèse ?

Les deux parties de la photosynthèse

La photosynthèse se déroule en deux étapes séquentielles : les réactions dépendantes de la lumière et les réactions indépendantes de la lumière. Dans les réactions dépendantes de la lumière, l'énergie de la lumière du soleil est absorbée par la chlorophylle et cette énergie est convertie en énergie chimique stockée. Dans les réactions indépendantes de la lumière, l'énergie chimique récoltée au cours des réactions dépendantes de la lumière entraîne l'assemblage de molécules de sucre à partir de dioxyde de carbone. Par conséquent, bien que les réactions indépendantes de la lumière n'utilisent pas la lumière comme réactif, elles nécessitent les produits des réactions dépendantes de la lumière pour fonctionner. De plus, cependant, plusieurs enzymes des réactions indépendantes de la lumière sont activées par la lumière. Les réactions dépendantes de la lumière utilisent certaines molécules pour stocker temporairement l'énergie : on les appelle vecteurs d'énergie. Les porteurs d'énergie qui déplacent l'énergie des réactions dépendantes de la lumière vers des réactions indépendantes de la lumière peuvent être considérés comme « pleins » car ils sont riches en énergie. Une fois l'énergie libérée, les porteurs d'énergie « vides » retournent à la réaction dépendante de la lumière pour obtenir plus d'énergie. La figure 8.7 illustre les composants à l'intérieur du chloroplaste où se déroulent les réactions dépendantes et indépendantes de la lumière.

Lien vers l'apprentissage

Cliquez sur le lien pour en savoir plus sur la photosynthèse.

Connexion quotidienne

La photosynthèse à l'épicerie

Les grandes épiceries aux États-Unis sont organisées en départements, tels que les produits laitiers, les viandes, les produits, le pain, les céréales, etc. Chaque allée (figure 8.8) contient des centaines, voire des milliers de produits différents que les clients peuvent acheter et consommer.

Bien qu'il existe une grande variété, chaque élément peut finalement être lié à la photosynthèse. Viandes et produits laitiers lien, car les animaux étaient nourris avec des aliments à base de plantes. Les pains, les céréales et les pâtes proviennent en grande partie de grains amylacés, qui sont les graines de plantes dépendantes de la photosynthèse. Qu'en est-il des desserts et des boissons ? Tous ces produits contiennent du sucre - le saccharose est un produit végétal, un disaccharide, une molécule d'hydrate de carbone, qui est construit directement à partir de la photosynthèse. De plus, de nombreux articles sont moins manifestement dérivés de plantes : par exemple, les articles en papier sont généralement des produits végétaux, et de nombreux plastiques (abondants comme produits et emballages) sont dérivés d'« algues » (organismes unicellulaires ressemblant à des plantes et cyanobactéries). Pratiquement toutes les épices et tous les arômes de l'allée des épices ont été produits par une plante sous forme de feuille, racine, écorce, fleur, fruit ou tige. En fin de compte, la photosynthèse se connecte à chaque repas et à chaque aliment qu'une personne consomme.

En tant qu'associé Amazon, nous gagnons des achats éligibles.

Vous voulez citer, partager ou modifier ce livre ? Ce livre est Creative Commons Attribution License 4.0 et vous devez attribuer OpenStax.

    Si vous redistribuez tout ou partie de ce livre dans un format imprimé, vous devez alors inclure sur chaque page physique l'attribution suivante :

  • Utilisez les informations ci-dessous pour générer une citation. Nous vous recommandons d'utiliser un outil de citation comme celui-ci.
    • Auteurs : Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Éditeur/site Web : OpenStax
    • Titre du livre : Biologie 2e
    • Date de parution : 28 mars 2018
    • Lieu : Houston, Texas
    • URL du livre : https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • URL de la section : https://openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photolysis

    © 7 janvier 2021 OpenStax. Le contenu des manuels produit par OpenStax est sous licence Creative Commons Attribution License 4.0. Le nom OpenStax, le logo OpenStax, les couvertures de livres OpenStax, le nom OpenStax CNX et le logo OpenStax CNX ne sont pas soumis à la licence Creative Commons et ne peuvent être reproduits sans le consentement écrit préalable et exprès de Rice University.


    Limaces de mer à énergie solaire : Elysia chlorotica

    Malgré leur anatomie et leur physiologie relativement avancées, les corps animaux ne peuvent pas utiliser directement l'énergie du soleil (sauf dans des réactions telles que la production de vitamine D dans la peau humaine) et peuvent produire de la nourriture en interne. Leurs cellules n'ont pas de chloroplastes, elles dépendent donc des plantes ou d'autres organismes photosynthétiques pour leur survie, directement ou indirectement. La belle élysie émeraude orientale (Elysia chlorotica) est un animal qui a trouvé une solution intéressante à ce problème.

    L'émeraude orientale est un type de limace de mer. On le trouve le long de la côte est des États-Unis et du Canada dans des eaux peu profondes. La limace mesure environ un pouce de long et est de couleur verte. Son corps est souvent décoré de petites taches blanches.

    Elysia chlorotica a de larges structures en forme d'ailes appelées parapodes qui s'étendent des côtés de son corps lorsqu'il flotte. Les parapodes ondulent et contiennent des structures en forme de veines, faisant ressembler la limace à une feuille tombée dans l'eau. Cette apparence peut aider à camoufler l'animal. Les parapodes sont repliés sur le corps lorsque l'animal rampe sur une surface solide.

    Ces photos montrent une vue agrandie de l'élysée émeraude orientale. La flèche pointe vers l'une des branches remplies de chloroplastes du tube digestif dans les parapodes.


    La limace de mer verte est en partie animale, en partie végétale

    Pour réviser cet article, visitez Mon profil, puis Afficher les histoires enregistrées.

    Pour réviser cet article, visitez Mon profil, puis Afficher les histoires enregistrées.

    SEATTLE - Il est facile d'être vert pour une limace de mer qui a volé suffisamment de gènes pour devenir le premier animal à fabriquer de la chlorophylle comme une plante.

    En forme de feuille elle-même, la limace Elysia chlorotica a déjà la réputation d'avoir kidnappé les organites de photosynthèse et certains gènes des algues. Maintenant, il s'avère que la limace a acquis suffisamment de biens volés pour faire fonctionner toute une voie de fabrication de produits chimiques végétaux à l'intérieur d'un corps animal, explique Sidney K. Pierce de l'Université de Floride du Sud à Tampa.

    Les limaces peuvent fabriquer la forme la plus courante de chlorophylle, le pigment vert des plantes qui capte l'énergie de la lumière du soleil, a rapporté Pierce le 7 janvier lors de la réunion annuelle de la Society for Integrative and Comparative Biology. Pierce a utilisé un traceur radioactif pour montrer que les limaces fabriquaient elles-mêmes le pigment, appelé chlorophylle a, et ne se basaient pas simplement sur les réserves de chlorophylle volées aux algues sur lesquelles les limaces se nourrissent.

    "Cela pourrait être une fusion d'une plante et d'un animal - c'est juste cool", a déclaré le zoologiste invertébré John Zardus de The Citadel à Charleston, S.C.

    Les microbes échangent facilement des gènes, mais Zardus a déclaré qu'il ne pouvait pas penser à un autre exemple naturel de gènes circulant entre des royaumes multicellulaires.

    Pierce a souligné que cette limace verte va bien au-delà des animaux tels que les coraux qui hébergent des microbes vivants qui partagent les bienfaits de leur photosynthèse. La plupart de ces hôtes rentrent les cellules partenaires entières dans des crevasses ou des poches parmi les cellules hôtes. La limace de Pierce, cependant, ne prélève que des parties de cellules, les petits organites photosynthétiques verts appelés chloroplastes, des algues qu'elle mange. Le réseau intestinal très ramifié de la limace engloutit ces morceaux volés et les retient à l'intérieur des cellules de la limace.

    Certaines limaces apparentées engloutissent également des chloroplastes, mais E. chlorotica à lui seul, préserve les organites en état de fonctionnement pendant toute une durée de vie de limace de près d'un an. La limace aspire facilement les entrailles des filaments d'algues chaque fois qu'elles sont disponibles, mais sous un bon éclairage, plusieurs repas ne sont pas essentiels. Les scientifiques ont montré qu'une fois qu'une jeune limace a bu son premier repas de chloroplaste à partir de l'une de ses rares espèces préférées d'algues Vaucheria, la limace n'a plus à manger pour le reste de sa vie. Il ne lui reste plus qu'à bronzer.

    Mais les chloroplastes ont besoin d'un apport continu de chlorophylle et d'autres composés qui s'épuisent pendant la photosynthèse. De retour dans leurs cellules d'algues natives, les chloroplastes dépendaient des noyaux des cellules d'algues pour les approvisionnements frais. Pour fonctionner aussi longtemps en exil, "les chloroplastes auraient pu emporter une tasse avec eux lorsqu'ils ont quitté les algues", a déclaré Pierce.

    Il y a eu des indices précédents, cependant, que les chloroplastes dans la limace ne fonctionnent pas uniquement avec des fournitures stockées. À partir de 2007, Pierce et ses collègues, ainsi qu'une autre équipe, ont trouvé plusieurs gènes liés à la photosynthèse dans les limaces apparemment extraites directement des algues. Même les limaces de mer non écloses, qui n'ont jamais rencontré d'algues, portent des gènes photosynthétiques « d'algues ».

    Lors de la réunion, Pierce a décrit la découverte de gènes d'algues plus empruntés dans le génome de la limace pour les enzymes d'une voie de synthèse de la chlorophylle. L'assemblage de l'ensemble du composé nécessite environ 16 enzymes et la coopération de plusieurs composants cellulaires. Pour voir si la limace pouvait réellement fabriquer de la nouvelle chlorophylle a pour réapprovisionner les chloroplastes, Pierce et ses collègues se sont tournés vers des limaces qui ne s'étaient pas nourries depuis au moins cinq mois et avaient cessé de libérer des déchets digestifs. Les limaces contenaient encore des chloroplastes extraits des algues, mais toute autre partie des tapis d'algues velues aurait dû être digérée longtemps, a-t-il déclaré.

    Après avoir donné aux limaces un acide aminé marqué au carbone radioactif, Pierce et ses collègues ont identifié un produit radioactif comme la chlorophylle a. Le composé marqué radioactivement est apparu après une séance de bronzage des limaces, mais pas après avoir laissé les limaces reposer dans le noir. Un article avec des détails sur le travail est prévu pour paraître dans le journal Symbiose.

    Zardus, qui dit qu'il essaie de maintenir un scepticisme sain par principe, aimerait en savoir plus sur la façon dont l'équipe a contrôlé la contamination par les algues. Les possibilités de la photosynthèse empruntée sont cependant intrigantes, dit-il. Mélanger les génomes des algues et des animaux pourrait certainement compliquer la traçabilité de l'histoire de l'évolution. Dans l'arbre de vie, a-t-il dit, la limace de mer verte "soulève la possibilité que les extrémités des branches se touchent".

    "Bizarre", a déclaré Gary Martin, biologiste des crustacés à l'Occidental College de Los Angeles. "Les étapes de l'évolution peuvent être plus créatives que je ne l'aurais jamais imaginé."


    Avantages de la photosynthèse

    En théorie, il serait possible pour les plantes d'utiliser l'énergie du soleil pour produire directement de l'énergie cellulaire. Au lieu de cela, les plantes produisent des sucres qui doivent ensuite être décomposés par la respiration avant qu'une cellule végétale puisse accéder à l'énergie qui a été absorbée.

    L'avantage de cette façon détournée d'utiliser l'énergie du soleil est que les sucres peuvent être stockés pour une utilisation ultérieure. L'énergie cellulaire a une durée de vie très courte et est généralement utilisée très peu de temps après sa mise à disposition. En utilisant la photosynthèse, les plantes sont capables de constituer des réserves d'énergie lorsque le soleil est présent pour être utilisées lorsque le soleil est absent, c'est-à-dire la nuit ou l'hiver.

    Dans de bonnes conditions, les plantes produisent plus de sucres qu'il n'en faut pour survivre et se développer. La croissance des tissus végétaux soutient la vie des animaux, des bactéries, des champignons et des protistes.

    Ces organismes seront directement ou indirectement soutenus par les apports énergétiques des organismes photosynthétiques. De nombreux animaux, appelés brouteurs, se nourrissent de matériel végétal. Les bactéries vivent dans et sur les plantes. De nombreuses espèces de bactéries et de champignons sont soutenues par la décomposition de la matière végétale morte dans un processus appelé « décomposition » 8217.

    Apprenez en jouant à – un jeu de photosynthèse produit par Bioman Biology

    Dernière édition : 12 octobre 2016

    Cours GRATUIT de 6 semaines

    Entrez vos coordonnées pour accéder à notre cours GRATUIT de 6 semaines d'introduction à la biologie par courrier électronique.

    En savoir plus sur les animaux, les plantes, l'évolution, l'arbre de vie, l'écologie, les cellules, la génétique, les domaines de la biologie et plus encore.

    Succès! Un e-mail de confirmation a été envoyé à l'adresse e-mail que vous venez de fournir. Vérifiez vos e-mails et assurez-vous de cliquer sur le lien pour commencer notre cours de 6 semaines.

    Biologie de base : une introduction

    Également disponible sur Amazon, Book Depository et toutes les autres bonnes librairies.


    Il y a un animal qui semble survivre sans oxygène

    En 2010, il semblait que les manuels de biologie devaient être réécrits. Au fond de la mer Méditerranée, dans l'un des environnements les plus extrêmes de la planète, une équipe de recherche a trouvé des preuves d'un animal capable de vivre toute sa vie sans oxygène.

    Aucune du million d'espèces animales connues ne peut faire cela. L'oxygène, sous une forme ou une autre, est souvent supposé être vital pour la vie animale. Pourtant, l'existence de ces créatures semblait creuser un trou dans cette théorie, avec des implications de grande envergure pour notre compréhension de la vie sur Terre.

    Les minuscules animaux méditerranéens appartiennent à un groupe appelé les loricifères et un groupe d'animaux si inhabituel qu'il n'a été découvert que dans les années 1980.

    Parce que la boue au fond du bassin de L'Atalante est complètement dépourvue d'oxygène, l'équipe ne s'attendait pas à trouver "des formes de vie plus élevées"

    Les Loricifères ont à peu près la taille d'une grande amibe. Ils vivent dans des sédiments boueux au fond des mers. Mais soi-disant, cette boue devrait contenir de l'oxygène pour permettre aux animaux de respirer. La boue du bassin de l'Atalante au fond de la Méditerranée ne le fait pas.

    Pendant une décennie, Roberto Danovaro de l'Université polytechnique des Marches, en Italie, et ses collègues ont sillonné les profondeurs du bassin de L'Atalante. Il se trouve à 3,5 km sous la surface, à environ 200 km (124 miles) au large de la côte ouest de la Crète. La partie intérieure du bassin est complètement dépourvue d'oxygène, car d'anciens dépôts de sel enfouis sous le fond marin se sont dissous dans l'océan, rendant l'eau très salée et dense.

    L'eau dense ne se mélange pas à l'eau de mer normale riche en oxygène au-dessus et se retrouve piégée dans les vallées du fond marin. L'eau sans oxygène existe depuis plus de 50 000 ans.

    Parce que la boue au fond du bassin de L'Atalante est complètement dépourvue d'oxygène, l'équipe ne s'attendait pas à trouver des "formes de vie supérieures" ce qui signifie essentiellement des animaux qui y vivent. Mais en fait, ils ont trouvé trois nouvelles espèces de loricifères, apparemment prospérant dans la boue.

    Ce n'est pas seulement des niveaux d'oxygène nuls auxquels les créatures doivent faire face. Les loricifériens sont entourés de sulfures toxiques et vivent dans une eau si salée que les cellules normales se transformeraient en enveloppes desséchées.

    Il nous a fallu 10 ans pour confirmer par des expériences que les animaux vivaient réellement sans oxygène

    "Quand nous les avons vus pour la première fois, nous ne pouvions pas le croire", explique Danovaro. "Avant cette étude, seuls deux spécimens [loricifères] avaient été trouvés dans la Méditerranée profonde. Il y avait plus d'organismes dans 10 centimètres carrés de bassin anoxique que dans le reste de la mer Méditerranée réunis!"

    Mais la plus grande surprise de toutes était le fait que les petits animaux semblaient survivre sans aucun oxygène.

    "Nous savions que certains animaux, comme les nématodes parasites des vers plats, peuvent passer une partie de leur vie sans oxygène, vivant dans l'intestin", explique Danovaro. "Cependant, ils ne passent pas tout leur cycle de vie de cette façon. Notre découverte a remis en question toutes les pensées et hypothèses précédentes sur le métabolisme des animaux."

    Il dit que cela a rendu leur découverte difficile à croire pour les autres scientifiques. "En effet, nous n'y avons pas cru nous-mêmes au début. Nous avons mis 10 ans pour confirmer par des expériences que les animaux vivaient vraiment sans oxygène."

    Ces expériences étaient difficiles à réaliser. Les scientifiques ne pouvaient pas faire remonter les animaux vivants à la surface, car le voyage les tuerait instantanément. Ce qu'ils pouvaient faire était de tester les minuscules animaux pour des signes de vie dans le fond marin.

    Ils ont montré que des molécules fluorescentes qui ne sont absorbées que par les cellules vivantes étaient incorporées dans le corps des loricifères. Ils ont également utilisé un colorant qui ne réagit qu'à la présence d'enzymes actives. La tache a réagi avec les loricifériens du bassin, mais pas avec les restes manifestement morts d'autres animaux microscopiques trouvés à l'Atalante.

    Plus les échantillons des chercheurs se rapprochaient du bassin d'eau anoxique, moins ils trouvaient de loricifères vivants

    What's more, some of the loriciferans appeared to have eggs in their bodies, suggesting that they were reproducing. Others loriciferans were found in the process of shedding their shell and moulting, a further indication that they were alive.

    Finally, the loriciferans in l'Atalante were completely intact and not at all decomposed &ndash unlike other microscopic animals the researchers found in the salty, oxygen-absent environment.

    After this careful work Danovaro and his colleagues made their findings public: the loriciferans were, indeed, living in an environment completely devoid of oxygen. Their 2010 paper, published in the journal BMC Biologie, was a scientific sensation.

    Even so, some other researchers are not convinced. A second team visited the Mediterranean in 2011 to examine for themselves the loriciferans and their unusual environment. Their findings, which were published late in 2015, challenge the idea that the loriciferans really do live without oxygen.

    Joan Bernhard at the Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts led this second team. She and her colleagues collected mud and water samples from just above the anoxic pools of L'Atalante. Due to technical difficulties, the pools themselves were too dense for their remotely operated vehicle to penetrate.

    If the tiny animals really were dead and inhabited by bacteria, this would have been obvious

    The team found the same species of loriciferans discovered by Danovaro. But these loriciferans were living in environments with normal levels of oxygen, and in the upper layers of the sediment above the anoxic pools, which had low levels of oxygen.

    The closer the researchers' samples came to the anoxic basin of water, the fewer living loriciferans they found.

    Bernhard argues that it is extremely unlikely that loriciferans would be adapted to live both in areas totally without oxygen and high in salt, and also in environments with plentiful oxygen and normal levels of salt.

    Instead, her team argues that cadavers of dead loriciferans could have floated down into the muddy sediments of the L'Atalante basin, where they were inhabited by "body-snatching" bacteria. Many species of bacteria are known to be able to live without oxygen, and they could have incorporated the biomarkers into the loriciferans' bodies, potentially fooling Danovaro and his colleagues into believing that the loriciferans were alive.

    However, in June 2016 Danovaro and his team came back fighting against this alternative scenario. They say that, because Bernhard's team did not collect mud samples from the areas of the basin that are permanently without oxygen, they cannot be sure that loriciferans do not live there.

    All lifeforms on Earth must generate energy if they are to eat, reproduce, grow and move around

    Danovaro's team also points out that, if the tiny animals really were dead and inhabited by bacteria, this would have been obvious when the loriciferans were examined under a microscope. But, in fact, the loriciferans showed no sign of being decayed and decomposed by microbes. Additionally, no bacteria were seen living inside the loriciferans, and a dye used to stain living tissue stained all parts of the loriciferans' bodies, not just the parts where bacteria would likely colonise a dead animal.

    Finally, they say that the thick layers of ancient mud deposits further support their argument.

    "We were able to prove that these animals were present in different layers within the mud," says Danovaro. "Some of the layers are several thousand years old and so, if these animals were just dead and preserved, it's a bit unbelievable that the animals in 3,000-year-old mud are just as maintained as those found at the surface. The most likely explanation is that the animals can penetrate sediments, and swim and push to go down."

    But why is there such a controversy over whether animals can survive without oxygen anyway? No one doubts that bacteria can survive without oxygen, for instance. Why does it seem so unlikely that animals can?

    Answering this question requires an explanation for why animals like us breathe oxygen in the first place. All lifeforms on Earth must generate energy if they are to eat, reproduce, grow and move around. That energy comes in the form of electrons, the same negatively-charged particles that flow through electrical wires and power your laptop.

    On primordial Earth the atmosphere was heavy with a smog of carbon dioxide, methane and ammonia

    The challenge for all life on Earth is the same, whether it is a virus, bacterium or elephant: you have to find both a source of electrons and a place to dump them to complete the circuit.

    Animals get their electrons from the sugar in the food they eat. In a series of chemical reactions that happen inside animal cells, these electrons are released and bind to oxygen. That flow of electrons is what powers animal bodies.

    Earth's atmosphere and oceans are full of oxygen, and the reactive nature of the element means that it is "eager" to steal electrons. For animals, oxygen is a natural choice for an electron dump.

    However, oxygen was not always as plentiful as it is now. On primordial Earth the atmosphere was heavy with a smog of carbon dioxide, methane and ammonia. When the spark of life first ignited, there was little oxygen around. In fact, oxygen levels in the oceans were probably extremely low up until about 600 million years ago &ndash about the same time that animals first appeared.

    This means that older, more primitive lifeforms evolved to use other elements as their electron dumps.

    Many of these lifeforms &ndash such as bacteria and archaea &ndash are still living happily without oxygen today. They thrive in places on Earth that have little oxygen, for example in mud banks and near geothermal vents. Instead of passing electrons to oxygen, some of these creatures can pass on their electrons to metals like iron, meaning that they effectively conduct electricity. Others can "breathe" sulphur or even hydrogen.

    The theory is that the evolution of life exploded when oxygen became available in the atmosphere and ocean

    The one thing that unites these oxygen-free lifeforms is their simplicity. They all consist of just one cell. Until the 2010 discovery of the loriciferans, no complex multicellular lifeforms had been found that can live entirely without oxygen. But why is that?

    According to Danovaro, this stems from two fundamental points. First, breathing oxygen is far and away a better approach to generating energy. "Complexity and organisation requires oxygen, because this is more efficient for the production of energy," he says.

    When oxygen levels rose, hundreds of millions of years ago, it was as if a brake had been taken off evolution's ambitions. A group of lifeforms called the eukaryotes &ndash which includes animals &ndash took advantage, adapting to harness the new substance in their metabolism and becoming far more complex as a consequence.

    "The theory is that the evolution of life exploded when oxygen became available in the atmosphere and ocean," says Danovaro.

    But this is only part of the story. Some species of microbe also began to breathe oxygen but, unlike animals and some other eukaryotes, they did not become complex. Pourquoi pas?

    Danovaro says the key to understanding the mystery comes from looking at mitochondria, the tiny structures inside eukaryotic cells that act as the lifeform's powerhouse. Inside these mitochondria, nutrients and oxygen are combined to generate a substance called ATP, the body's universal energy currency.

    It wouldn't work if they were the size of an elephant

    Mitochondria are found in almost all eukaryotes. But bacteria and archaea do not carry mitochondria, and this is a key difference.

    "When mitochondria evolved, they made the process of making energy and ATP much more efficient, but they needed oxygen to do this," says Danovaro.

    In other words, animal life arose as a consequence of two points. First, the eukaryotes had gained mitochondria inside their cells. Then, when oxygen levels rose, these mitochondria allowed some of those eukaryotes to gain complexity and become animals.

    So how come loriciferans can get by without oxygen when other animals cannot?

    "They are very tiny, about the size of a large amoeba," says Danovaro. "The small size helps. It wouldn't work if they were the size of an elephant. As they are small their energy requirement is less."

    The loriciferans might differ from other animals in another important respect. They seem to lack the oxygen-using mitochondria found in all other animals. Instead, they may carry structures related to mitochondria called hydrogenosomes.

    Some animals &ndash like the loriciferans &ndash may have stuck it out and lived without oxygen, remaining small as a consequence

    These use protons instead of oxygen as their electron dump. Hydrogenosomes may even be one of many primitive types of mitochondria, which evolved in early eukaryotes to produce energy before atmospheric oxygen levels arose.

    "I think the eukaryote common ancestor was a facultative anaerobe that could live with or without oxygen, much like E. coli, a well-known bacterium," says William Martin, a professor of molecular evolution at the University of Dusseldorf, Germany.

    This has important ramifications for understanding how and in what conditions complex life first appeared. The first eukaryotes probably evolved before oxygen was routinely freely available in the ocean, so the mitochondria-like structures inside their cells might have been adapted to both oxygen-present and oxygen-absent conditions. Then, as oxygen became more abundant, first in the atmosphere and then in the ocean, some eukaryotes adapted to their new oxygen-rich environments and became large and complex. They became animals.

    But some animals &ndash like the loriciferans &ndash may have stuck it out and lived without oxygen, remaining small as a consequence.

    For this scenario to work, the loriciferans must have retained their ability to live without oxygen from their ancient ancestors. But there is an alternative: the loriciferans might have gained their ability to do without oxygen very recently, perhaps by stealing genes from other species in a process known as horizontal gene transfer.

    As soon as you put it under the microscope you kill it

    "This could be evolution in action, as all previously-known species of loriciferans respire oxygen," says Danovaro. "It is possible that this is an extreme adaptation to allow the loriciferans to live in an environment without competitors or predators."

    For now the scientific community waits with bated breath for more evidence confirming or disproving the original finding. "I think it is a stalemate at present," says Martin. "What is needed are more samples for closer study."

    Final proof would be seeing the animals swimming around in the mud, but according to Danovaro, the small size of loriciferans and their difficult-to-reach environment makes it hard to make those sorts of observations.

    "The animal is one-tenth of a millimetre so it requires a special system, because as soon as you put it under the microscope you kill it," he says. "In principle you can extract its DNA, which is the next thing we are working on, but someone could still say, 'well, that animal is dead'. It's a very long track to get final confirmation but we are very optimistic."

    Join over six million BBC Earth fans by liking us on Facebook, or follow us on Twitter and Instagram.


    Major Requirements

    Des cours de base

    BIOL 195 - Investigating Biology

    4.00 credit hours

    Students and faculty work as a team to conduct an authentic course-based undergraduate research project in an area of current importance. Course content is selected to support the research project and introduces students to concepts, techniques and skills of modern biology. Class activities move fluidly among lecture, laboratory, fieldwork, discussion and problem-solving modes. Gateway to the major.

    Cardinal Directions Designation(s)

    BIOL 210 - Cells and Systems

    4.00 credit hours

    Structure and function of cells and applications to physiological systems of plants and animals. Topics include cell membranes, enzymes, energy metabolism, cell movement and cell communication and their roles in nerve and muscle function, photosynthesis, vascular transport, digestion, excretion and other systems. Laboratory required, includes investigative projects in protein and enzyme function, metabolism and signal transduction.