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10 inversions scientifiques du monde tel que nous le connaissons
Qu'ils soient découverts dans la nature ou créés par l'homme, chacun de ces renversements scientifiques modifie une propriété de la vie telle que nous la connaissons. Certains d'entre eux ne sont que des bizarreries intéressantes de la nature, tandis que d'autres peuvent avoir de profondes implications sur la façon dont nous vivrons nos vies.
Acoustique 10 fois inversée
Nous avons tous entendu des échos typiques, mais la véritable inversion sonore n’existe pas dans la nature. Par exemple, avec l'inversion exacte du son, si vous appelez «bonjour», il retourne sous la forme «olleh», l'onde sonore se déplaçant précisément vers votre bouche au lieu de se propager dans les airs comme il le ferait habituellement. Ce type de technologie a de nombreuses utilisations, telles que la destruction des calculs rénaux, le suivi des véhicules sous-marins et la traduction d'un locuteur dans plusieurs langues pour différents auditeurs.
Mais l'une des utilisations les plus intéressantes serait du point de vue de la défense nationale. En transformant leurs corps en systèmes de prise de référence, cette technologie d'inversion acoustique peut être utilisée pour étourdir les terroristes qui plongent dans l'océan pour livrer des explosifs. Une façon de le faire serait d’agrandir et de restituer le son de leur équipement respiratoire sous-marin. Le bruit pourrait les rendre étourdis et désorientés. Ce serait probablement douloureux aussi. Mais l'écho serait délivré avec une telle précision qu'il ne nuirait pas aux personnes, animaux ou équipements proches de la cible.
9 inversion génitale chez l'homme et la femme
Dans une première évolution du règne animal, des scientifiques ont découvert des insectes dans des grottes brésiliennes exceptionnellement sèches, où les femelles possèdent des organes sexuels ressemblant à un pénis appelés gynosomes et où les mâles ont une structure vaginale appelée phallosomes. Il s'agit d'un renversement extrême des rôles entre les sexes, qui inclut probablement les femmes contraignant les hommes réticents à s'accoupler pendant 40 à 70 heures à la fois.
Ces insectes sont tous du genre Neotrogla. Les adultes mesurent 2,7-3,7 millimètres (0,11-0,15 in) de long. Les gynosomes, ou pénis féminins, représentent environ un septième de la taille des insectes. C'est comme un homme de 175 centimètres de haut, avec un pénis de près de 25 centimètres de long.
Après avoir inséré son gynosome dans le phallosome du mâle, la femelle NeotroglaL'organe sexuel de la montgolfière se gonfle d'épineux pour s'ancrer solidement à son partenaire. La longue période de copulation permet un plus grand transfert de sperme du mâle.
Les chercheurs semblaient être particulièrement intéressés par la façon dont les hommes Neotrogla réagirait à l’accouplement coercitif, ce qui constitue un autre renversement inhabituel du rôle de ces espèces d’insectes. Avec d'autres espèces, les femelles contraintes se débarrasseront du sperme des mâles qu'elles n'aiment pas, ou elles recevront délibérément du sperme d'autres mâles qu'elles aiment. Mais le Neotrogla les mâles ne reçoivent pas d'œufs de leurs compagnons, ils n'ont donc pas le moyen de se venger, d'autant plus que les épines du gynosome femelle les lient.
8La machine à son unique
Toutes les ondes sonores possèdent une propriété appelée «symétrie par inversion du temps». Si vous envoyez une onde sonore dans les airs dans un sens, vous pouvez la restituer de la même manière. Donc, si vous pouvez parler à quelqu'un, il peut vous répondre et chaque personne entendra l'autre.
La symétrie par inversion du temps fonctionne également avec d'autres ondes, notamment la lumière visible et les ondes radio. Cependant, avec les ondes radio, les scientifiques ont découvert comment faire tourner des électrons dans une seule direction en utilisant des matériaux magnétiques. Cela brise la symétrie de retournement temporel, de sorte que les ondes radio diffusant nos chansons préférées ne rebondissent pas sur les pylônes de transmission.
Jusqu'à récemment, cependant, les scientifiques ne savaient pas comment contrôler la direction des ondes sonores dans l'air afin que vous puissiez entendre sans être entendu. Ils voulaient créer une version à ondes sonores d'un miroir sans tain, ce qui serait un excellent moyen d'espionner les gens. Sans surprise, cette recherche a été financée par le gouvernement américain.
En utilisant ces fonds, une équipe de l’Université du Texas à Austin a mis au point une solution ingénieuse. Ils ont construit un circulateur acoustique, un appareil qui ressemble à une étoile de mer à trois bras. Les bras sont des tuyaux avec des microphones à la fin pour enregistrer le son qui coule à travers une cavité annulaire dans le corps central. Trois ventilateurs dans la cavité fonctionnent à une vitesse telle que le son ne se déplace que dans une direction.
Donc, si vous encastriez un mur avec plusieurs de ces circulateurs, vous pourriez entendre l'activité de l'autre côté sans que personne ne vous entende. Ces dispositifs peuvent isoler le son dans les avions, les studios de musique, les sous-marins, etc. Ils peuvent également améliorer la précision des sonars et des ultrasons.
7Unboiling Un oeuf
Dans un processus qui ne prend que quelques minutes, les scientifiques ont découvert comment bouillir les blancs d’œufs. Ils ont ajouté de l'urée, un composant majeur de l'urine, pour dissoudre les blancs d'œufs, puis ils ont centrifugé le mélange liquide obtenu à grande vitesse dans un appareil à vortex. Mais ils ne l'ont pas fait pour que vous puissiez modifier votre commande de petit-déjeuner d'œufs à la coque en œufs brouillés ou facile une fois sans craquer de nouveaux œufs. Au lieu de cela, cette découverte pourrait transformer des processus de fabrication susceptibles de réduire les coûts du traitement du cancer et de la production alimentaire.
Les scientifiques ont commencé par faire bouillir les blancs d'œufs à 90 ° C pendant 20 minutes pour les rendre extrêmement durs. Les protéines individuelles contenues dans les blancs d'œufs transparents deviennent alors des résidus enchevêtrés dans les blancs d'œufs cuits. «Ce processus s'appelle« l'agrégation », a déclaré le chercheur Gregory Weiss de l'Université de Californie à Irvine. «Cela nous rend fous, en tant que scientifiques, car il est très difficile de démêler [les protéines] plus tard. Souvent, nous avons cette protéine à étudier, et elle sort, et ils ne font que goo. ”
Outre la démonstration du fonctionnement de ce processus, les œufs de poule sont en réalité sans importance.Comme l'a expliqué Weiss, «le vrai problème est qu'il existe de nombreux cas de protéines gommeuses que vous passez trop de temps à gratter vos éprouvettes et que vous souhaitez disposer de moyens de récupérer ce matériau." Grâce à leur procédure, les scientifiques peuvent démêler en douceur les protéines beaucoup plus rapidement et à moindre coût que les méthodes précédentes, qui prenait environ quatre jours. Ceci est important pour toute entreprise de biotechnologie qui a besoin de plier des protéines.
6Réversion des liens émotionnels avec les souvenirs
Nous avons déjà discuté de la façon dont les scientifiques ont modifié génétiquement les cellules cérébrales individuelles de souris pour qu'un faisceau de lumière puisse activer ou désactiver l'activité cellulaire. Cette technique s'appelle optogenics. Dans leur première expérience, les chercheurs ont planté de faux souvenirs dans le cerveau de ces souris puis ont déclenché le rappel de ces souvenirs avec un faisceau de lumière. Aujourd'hui, les scientifiques portent l'optogénique à un niveau supérieur en modifiant le contenu émotionnel d'une mémoire. Ils peuvent transformer une association négative avec une mémoire en une association positive et inversement.
Chaque mémoire a des composants qui sont stockés dans différentes zones du cerveau. Par exemple, le contexte d'une mémoire (comme l'endroit où quelque chose s'est passé) est stocké dans l'hippocampe du cerveau, tandis que la partie émotionnelle de cette mémoire est conservée dans l'amygdale.
Pour tester s'ils pouvaient changer l'émotion liée au souvenir d'être dans un endroit spécifique, les chercheurs ont expliqué aux souris mâles soit l'expérience positive de rencontrer une souris femelle, soit l'expérience négative de recevoir un petit choc électrique. Les scientifiques ont ensuite déplacé les souris vers un nouvel emplacement et ont utilisé un faisceau de lumière pour déclencher cette mémoire. Mais cette fois, chaque souris a vécu l'expérience émotionnelle opposée. Les souris mâles qui ont eu le premier plaisir de rencontrer des femelles ont été choquées lorsque cette mémoire a été déclenchée, et les souris mâles initialement choquées ont eu les filles cette fois-ci.
Selon la réaction des souris une fois de retour au premier endroit, il est apparu que les émotions liées à la mémoire avaient changé. Par exemple, les souris initialement choquées avaient moins peur au même endroit et ont commencé à chercher une souris femelle.
Cependant, cela ne fonctionnait que s'ils activaient les cellules cérébrales de l'hippocampe, où le contexte de la mémoire était stocké. Cela ne fonctionnait pas s'ils activaient les cellules du cerveau dans l'amygdale, où se trouvait l'émotion associée à la mémoire.
5Réversement de continents individuels en un supercontinent
Le dernier supercontinent était Pangea, lorsque les dinosaures erraient sur la Terre. Avant cela, trois ou quatre autres supercontinents s'étaient formés au cours des milliards d'années d'histoire de notre planète.
Les scientifiques savent que les continents de la Terre se déplacent continuellement, se séparant lentement et se désagrégeant comme des pièces de puzzle, car ils reposent sur des plaques tectoniques mouvantes. «Les continents sur ces plaques bougent généralement… à la vitesse où vos ongles grandissent», a déclaré Ross Mitchell de l'Université de Yale. Il faut donc des centaines de millions d'années pour qu'un nouveau supercontinent se forme.
Cela n'a pas empêché les scientifiques de faire des prédictions sur le nouveau supercontinent, même si les humains ne seront probablement pas là pour les voir se réaliser. Certains scientifiques prévoient que, dans 50 à 200 millions d’années, le prochain supercontinent sera Amasia, fusion des Amériques et de l’Asie. Mais où se formera ce supercontinent?
La première théorie, l’introversion, dit qu’Amasas va fermer l’océan Atlantique pour que la Pangée se repose jadis le long de l’équateur. La deuxième théorie, extraversion, dit qu'Amasia fermera l'océan Pacifique pour former un supercontinent le long de l'équateur de l'autre côté du monde.
Cependant, une théorie plus récente de l'introversion affirme que les nouveaux supercontinents se forment toujours perpendiculairement à leurs prédécesseurs. Les continents semblant dériver vers le nord, Amasia se formera au pôle Nord en fermant l'océan Arctique et la mer des Caraïbes. En analysant la signature magnétique d'anciennes roches en fusion, qui gèlent vers le nord comme une boussole, les chercheurs peuvent déterminer comment ces roches se sont déplacées au fil du temps et où se déplaceront les masses continentales pour former le prochain supercontinent. Leur théorie est compatible avec le fait que Pangea se trouve à angle droit par rapport à la séparation de son prédécesseur, Rodinia. Rodinia, à son tour, s'est formé à angle droit par rapport à son prédécesseur, Nuna.
Plus important encore, la localisation de ces supercontinents peut nous aider à comprendre où la vie a émergé à différents endroits de notre planète et comment elle s'est déplacée sur des terres émergées. "Les continents avec des archives fossiles similaires partagent probablement une ascendance évolutionnaire", a déclaré Mitchell, "mais en fait, établir un pont terrestre en juxtaposant ces continents, c'est trouver le flambeau du fumoir".
4Inversion évolutionnaire du Osedax
Nous avons déjà discuté Osedax mucofloris (semblables à l'Annélide illustrée ci-dessus), les "fleurs morveuses dévoreuses d'os". Ces vers de zombies rouges, chacun d'environ un pouce ou deux de long, s'enfouissent dans les os de baleines mortes et sécrètent de l'acide pour s'en nourrir. Les chercheurs ont ensuite découvert que tous les vers présents dans les os de baleine étaient des femelles. Les scientifiques n'ont pas trouvé les mâles jusqu'à ce qu'ils examinent une femelle au microscope. Dans les tubes des femelles, il y avait des mâles larvaires nains mesurant chacun environ 1 millimètre de long. Chaque femme contenait un harem de 30 à 100 hommes.
«Ces hommes ne se nourrissent pas», a déclaré le biologiste Robert Vrijenhoek. «Un homme vit toute sa vie à partir du jaune alimenté par l'œuf dont il est issu. C'est l'un des rares cas dans le monde animal où des individus reproducteurs sexuellement sont à peine plus développés que des œufs. C'est étrange."
Mais c’est devenu encore plus étrange quand les scientifiques ont découvert une nouvelle espèce de Osedax dont les mâles sont revenus à un état ancestral. Chez cette espèce, les femelles avaient à peu près la même taille que les femelles d’autres Osedax espèce. Cependant, les mâles de la nouvelle espèce étaient à peu près aussi gros que les femelles. Ces hommes étaient des dizaines de milliers de fois plus gros que la normale. Les scientifiques ont été surpris par ce renversement évolutif car ils pensaient que les gènes permettant de créer des mâles adultes de taille normale avaient disparu par manque d'utilisation. Contrairement à leurs homologues nains, ces hommes de taille normale se nourrissent eux-mêmes des os.
Les scientifiques ont nommé cette espèce Osedax priapus, après le dieu de la fertilité dans la mythologie grecque, car le corps des mâles semble avoir évolué à des fins de reproduction. Les mâles nains n'ont pas besoin d'aller n'importe où pour s'accoupler car ils sont attachés en permanence au corps des femelles. Mais le plus grand Osedax priapus Les hommes peuvent étendre leur corps jusqu'à 10 fois leur taille normale pour trouver un partenaire. Les scientifiques ne sont pas sûrs, mais ils croient que la plus grande Osedax priapus les hommes ont évolué parce qu'il y avait moins Osedax Females en compétition pour l’espace sur certains os d’animaux.
3Réversion du vieillissement cellulaire
Nous avons déjà discuté de la méduse immortelle, Turritopsis nutricula, qui peut retourner à un stade de développement immature s’il est endommagé. Si les humains pouvaient le faire, les adultes seraient en mesure de faire appel aux bébés au besoin pour échapper aux ravages de la maladie. Nous avons également expliqué comment la perfusion de sang jeune chez des souris inversait le vieillissement chez ces animaux. Que cela fonctionne pour les humains est la prochaine étape des tests à effectuer.
Une étude de l'Université de Californie à Berkley a examiné l'inversion de la dégénérescence cellulaire en injectant des cellules à des souris avec SIRT3, une protéine régulant le vieillissement. "Le vieillissement est juste une accumulation de dégâts", a déclaré la chercheuse principale, Danica Chen. «Si vous pensez ainsi, alors ce n'est probablement pas réversible, car les cellules sont déjà endommagées et ne fonctionnent plus. Mais ce que nous montrons ici, c’est que les dommages causés par le stress oxydatif sont en réalité réversibles. »Ces dommages sont dus au fait que les personnes âgées ne canalisent pas et n’utilisent pas l’oxygène dans leur corps aussi efficacement que les jeunes, ce qui entraîne leur vieillissement.
Il ne s'agit pas de produire une fontaine de jouvence. Son application pratique serait de prévenir et de traiter les maladies dégénératives liées à l’âge, telles que l’arthrite, la maladie d’Alzheimer et les maladies cardiaques. SIRT3 semble également supprimer les tumeurs. Normalement, tout ce qui pourrait régénérer les cellules provoquerait une division cellulaire et augmenterait le risque de cancer. SIRT3 semble inverser les dommages au niveau moléculaire. Bien sûr, nous ne savons pas si cela fonctionnera chez l'homme, en particulier à long terme. Cette étude est la première à montrer que nous pouvons inverser le vieillissement cellulaire, pas seulement le ralentir.
Dans un test séparé, les chercheurs de Stanford ont pu allonger les télomères des cellules cutanées humaines, ce qui inverse le temps (et le vieillissement) de l'horloge des télomères, ce qui leur donne une durée de vie plus longue. Les télomères sont les séquences d'ADN répétitives à la fin des chromosomes. Le but ultime de cette technique est de traiter les maladies résultant de télomères raccourcis.
2Réversion de l'effet Doppler
L'effet Doppler décrit le changement de fréquence des ondes sonores ou de la lumière lorsque vous vous rapprochez ou vous éloignez de la source. Un exemple courant est le changement de hauteur d'une sirène d'ambulance ou d'un sifflet de train, qui sonne plus fort à mesure qu'il se rapproche de vous (à mesure que la fréquence augmente) et diminue à mesure qu'il s'éloigne (à mesure que la fréquence diminue). En inversant l'effet Doppler, nous pouvons commencer à créer une technologie de masquage acoustique.
En 2011, les scientifiques ont d'abord inversé l'effet optique Doppler, nécessaire au développement de la technologie de cape d'invisibilité. Lorsque nous voyons un objet, nous voyons réellement sa lumière réfléchie. Donc, pour qu'un objet devienne complètement invisible, il nous faudrait plier toutes les longueurs d'onde de la lumière visible autour de lui afin qu'il ne produise aucune réflexion ni aucune ombre.
Pour plier la lumière autour d'un objet, cet objet doit avoir un indice de réfraction négatif. Les ondes lumineuses se plient en arrière au lieu d'avancer à travers l'objet. Cela ne se produit pas dans la nature. Nous devons créer des matériaux artificiels, appelés métamatériaux, pour contrôler le trajet de la lumière.
Les matériaux à indice de réfraction négatif inversent également l'effet Doppler. Normalement, lorsqu'un objet se rapproche de nous, la fréquence de la lumière augmente, décalant les longueurs d'onde vers l'extrémité bleue du spectre. Avec un effet Doppler inverse (qui ne se produit pas dans la nature), la fréquence de la lumière diminue, décalant les longueurs d'onde du bleu au rouge lorsqu'un objet se rapproche et du rouge au bleu lorsqu'il s'éloigne.
Ce renversement scientifique pourrait changer le monde à bien des égards. Nous avons déjà évoqué certains des manteaux pour la signature lumineuse, sonore, tactile et thermique en cours de développement ou déjà disponibles avec la technologie actuelle.
1Le Chickenosaurus
Le paléontologue Jack Horner, jadis conseiller technique pour parc jurassique, travaille d'arrache-pied pour essayer de créer un chickenosaurus. En 2009, il a fait sensation dans les médias en prétendant vouloir manipuler les gènes du poulet pour redonner vie à certains traits de dinosaures latents. D'un point de vue évolutif, les poulets modernes font partie de la gamme de dinosaures velociraptor qui avaient des plumes lorsqu'ils vivaient entre 71 et 86 millions d'années.
Avec un poids maximal de 15 kilogrammes (33 lb), les vélociraptors étaient de petits dinosaures en forme d'oiseau pouvant atteindre une longueur de près de 2 mètres (7 pieds) et une hauteur de 0,5 mètre (1,6 pied) à la hauteur des hanches. Bien que leurs bras soient trop courts pour voler, leurs plumes suggèrent que leurs ancêtres étaient autrefois capables de voler.Ce dinosaure carnivore avait un museau étroit avec environ 30 dents en dents de scie dans la mâchoire, une queue et deux bras se terminant par des mains, chacune avec trois griffes courbes.
Ce sont ces caractéristiques - les dents, la queue et les bras - que Horner veut inverser l'ingénierie d'un poulet en activant ou en supprimant les gènes appropriés. Ainsi, le bec du poulet deviendrait un museau de dinosaure avec des dents, la queue serait réactivée et les ailes du poulet deviendraient des bras, éventuellement avec des mains et des griffes. Cet animal ne serait pas un dinosaure, mais plutôt un poulet modifié présentant les caractéristiques d'un dinosaure.
Horner pense que cette expérience renseignerait les gens sur l'évolution. Il peut également avoir des applications médicales lorsque nous découvrons ce qui se passe lorsque des gènes sont activés et désactivés. Mais le problème initial consistait à localiser les gènes appropriés pour réactiver les caractéristiques d'un dinosaure chez un poulet. Jusqu'à présent, l'équipe de recherche a étudié le développement de queues chez des embryons de poulet, qui sont ensuite réabsorbés.