Pourquoi la biodiversité est la clé de notre survie

 Why biodiversity is key to our survival

 Why biodiversity is key to our survival

Par Eric Muraille

Samedi 8 décembre 2018 5:27 PM UTC

 Why biodiversity is key to our survival0 commentaires

Diversité, que ce soit génétiques, morphologiques, comportementaux ou écologiques, est au cœur de nombreuses controverses. Il nous fascine ou nous inquiète, en fonction du contexte. Mais qu’est-ce que la diversité biologique? Quelle est l’utilité, comment est-il produit et quelles sont les conséquences prévisibles de la réduire?

L’incroyable diversité de la vie

Les sciences de la vie ont que récemment commencé à imaginer la véritable mesure de la diversité des formes de vie et la difficulté de le quantifier. Les dernières estimations du total des eucaryotes de la diversité de la gamme de 1 à 5 × 107 espèces. Bien que seulement environ dix mille espèces de procaryotes ont été décrits, principalement parce que seul un petit nombre de bactéries peuvent être cultivées en laboratoire, indirects des approches moléculaires (sans culture) basé sur l’analyse de l’ADN extrait à partir de l’environnement suggèrent qu’il peut être 109 ou plusieurs espèces procaryotes. Cependant, même ces chiffres astronomiques ne reflètent pas la diversité des formes de vie.

Tout d’abord, la diversité génotypique au sein de la même procaryote espèces peut être incroyablement élevé. Les membres de l’une des espèces bactériennes partager des parties de leur génome codant métabolique essentielle d’information et de fonctions (appelé le noyau de génomes), mais portent souvent uniques, spécifiques à la souche séquences pour l’adaptation à l’environnement local des pressions. Dans le cas de la bactérie Escherichia coli, le génome de base ne représente que 6% des gènes présents dans 61 souches séquencées.

 Why biodiversity is key to our survival

E. coli bactéries. Eric Erbe, colorisation numérique par Christopher Pooley, l’USDA

Deuxièmement, la diversité phénotypique des formes de vie est plus grande que leur diversité génotypique. Les entités biologiques peuvent présenter complexe des cycles de vie avec plusieurs membres de la différenciation et de l’affichage de la plasticité phénotypique. Cela peut conférer la capacité à anticiper prévisibles des changements de saison ou de réagir à des changements imprévisibles par de remodelage des processus physiologiques à compenser les effets potentiellement négatifs de l’évolution des conditions.

Troisièmement, génétiquement et morphologiquement identiques, les particuliers peuvent exprimer considérable du comportement de la diversité. Tandis que la variation comportementale chez les individus des insectes eusociaux sociétés (la reine et les différents agents) a été décrite depuis l’antiquité, l’existence d’comportementale individuelle spécialisation est maintenant bien documentée dans le règne animal.

Pourquoi une telle diversité?

Darwin a proposé que la diversité des espèces peut augmenter la productivité des écosystèmes en raison de la division du travail entre les espèces, ce qui suggère que chaque espèce est unique dans la façon dont il exploite son environnement. Il s’en suit donc que la richesse en espèces systèmes peuvent exploiter les ressources de manière plus efficace que les espèces des systèmes (connu sous le nom de la complémentarité de l’effet).

La diversité est également pensé pour faire les écosystèmes, les espèces et les populations les plus résistantes aux stress environnementaux. Un grand nombre d’espèces peuvent impliquer un certain niveau de redondance fonctionnelle: la perte d’une espèce a moins d’effet dans un système hétérogène que dans une espèce, la pauvre (connu sous le nom d’assurance-effet). Génotypique ou phénotypique de la diversité au sein d’une population de la même espèce peuvent également améliorer la résistance au changement de l’environnement. Par exemple, il est bien documenté que la diversité d’une population peut augmenter sa résistance aux épidémies.

La diversité pourrait aussi favoriser l’émergence de complexe de comportements collectifs, y compris dans les organismes sans un système nerveux, comme l’a démontré par la coopérative de la division du travail dans certaines espèces de bactéries. Cela permet à des groupes de bactéries à assumer mutuellement incompatibles tâches et d’acquérir de nouvelles fonctions. De cette façon, multicellulaires cyanobactéries gagnez la possibilité d’effectuer simultanément la photosynthèse et la fixation de l’azote, même si ces deux tâches sont incompatibles, comme l’oxygène produit lors de la photosynthèse en permanence des dommages-intérêts pour des enzymes impliquées dans la fixation de l’azote.

Comment la diversité est-elle générée?

La théorie néo-Darwinienne de l’évolution propose que la diversité biologique est la conséquence d’accidents génétiques (mutations et recombinaisons de gènes, par exemple) qui se produisent spontanément et de façon aléatoire, sans égard pour leur utilité. Toutefois, l’ampleur d’adaptation, les gains provenant de la diversité suggère que partiellement le contrôle de sa génération peut être bénéfique à la survie des systèmes biologiques. À l’appui de cette hypothèse, de nombreux exemples de mécanismes générateurs individuels diversité génétique et phénotypique, que l’on appelle ici “la diversité des générateurs” (DG), ont été décrites dans les systèmes allant des procaryotes à des organismes multicellulaires complexes.

Bien qu’ils diffèrent par leur origine et leurs composants, ces DGs ont en commun les propriétés fonctionnelles. Ils contribuent à la forte imprévisibilité de la composition et du comportement des systèmes biologiques, de promouvoir la solidité et la coopération entre les populations, et surtout par la manipulation des systèmes de contrôle de l’interaction des entités vivantes avec leur environnement.

La nature de la DGs semble dépendre de r/K stratégies de reproduction. Des organismes avec des temps de génération court et de grandes populations (r stratégie) ont réactif DGs, tels que le transfert horizontal de gènes et SOS systèmes. Ils génèrent de la diversité dans la réponse aux stress environnementaux et participer au bien-connu de la Reine Rouge dynamique, où les concurrents doivent constamment évoluer pour survivre: “Maintenant, ici, vous le voyez, il prend toute la course que vous pouvez faire pour garder dans le même lieu” (through the Looking-Glass, Lewis Carroll, 1871).

L’émergence de des organismes multicellulaires complexes, avec une longue de la reproduction du cycle de vie et des populations plus petites (K), a favorisé le choix d’une nouvelle classe de la DGs comme l’obligation de la reproduction sexuelle et la génération d’un grand immunitaire adaptative répertoire, qui agissent en prévision de stress. La reproduction sexuelle, à travers le processus de la méiose, permet de mélange important d’allèles entre les parents et donc d’une grande diversité génétique de la progéniture. De même, l’adaptation du système immunitaire répertoire est généré de façon aléatoire par la recombinaison des gènes codant pour l’antigène dans les récepteurs des lymphocytes.

Son potentiel de diversité est telle qu’une personne au hasard exprime seulement une fraction, qui assure le maintien de la diversité de la réponse immunitaire au sein des populations. Ces DGs générer les différentes dite de la Reine Blanche dynamique en référence à la célèbre citation de la Reine Blanche à Travers la Vitre: “Parfois, je l’ai cru jusqu’à six choses impossibles avant le petit déjeuner.” Cette métaphore semble particulièrement appropriée parce que l’activité de ces DGs est basé sur le hasard diversification phénotypique, ce qui est rarement adaptative au niveau de l’individu et favorise la population (l’impossible), et prévoit de stress (avant le petit déjeuner).

L’existence de la DGs qui nous amène à considérer l’évolution comme un beaucoup plus dynamique et de donner un sens nouveau à la chance. Si, comme le disait Einstein, “Dieu ne joue pas aux dés, les” entités biologiques semblent le faire fréquemment, ce qui permettrait d’expliquer en partie leur grande capacité d’adaptation et de survie. L’omniprésence de la DGs dans les organismes vivants confirme également que la diversité est essentielle pour s’adapter aux contraintes de l’environnement et de la régulation de l’auto-génération de la diversité doit être considérée comme une caractéristique fondamentale des systèmes biologiques.

Quelles en sont les conséquences?

Il est urgent de reconsidérer l’importance de la diversité, ce qui est plus que juste la cerise sur le gâteau. Il est à la fois une propriété du vivant et une condition nécessaire à leur survie.

L’éducation et la recherche fondamentale sont à la fois soumis à un nombre croissant de critères d’évaluation. Bien que ces contrôles ont été initialement développées pour optimiser les résultats, ils conduisent également à la normalisation. Cependant, nous devrions peut-être demander: est-il sage d’homogénéiser la formation intellectuelle des individus et des activités de recherche, alors que la diversité est une source de robustesse, de la synergie et de la complexité dans tous les systèmes vivants?

Croissance de la population mondiale va nécessitent un effort soutenu de la production alimentaire au cours du 21e siècle. Cependant, l’industrialisation de l’agriculture au cours des 50 dernières années a conduit à une baisse drastique de la diversité des produits agricoles. Les plantes et les animaux ont été intensivement sélectionné pour la force et la productivité. Bien que cette stratégie a conduit à de bons résultats sur le court terme, il est raisonnable de douter de la capacité de péréquation des populations à résister aux futurs changements climatiques susceptibles de conduire à l’émergence de nouveaux agents pathogènes. Chaque génotype/phénotype est optimisé pour un ensemble donné de conditions environnementales et le seul individu de la diversité peut garantir l’adaptation des populations aux changements imprévisibles dans leur environnement.

Enfin, l’importance de la diversité pour assurer la robustesse des systèmes biologiques suggère que la diminution de la diversité des écosystèmes naturels pourrait, dans un proche avenir, conduire à leur soudaine perturbation, qui aurait, en outre, entraver notre capacité à maintenir la stabilité de la production alimentaire.

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