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Les constituants chimiques des fluides corporels humains sont-ils similaires à l'eau de mer ?

Les constituants chimiques des fluides corporels humains sont-ils similaires à l'eau de mer ?



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J'ai entendu une comparaison des fluides corporels humains à l'eau de mer provenant de diverses sources dans le passé. Le plus notable était un enseignant qui affirmait, si je me souviens bien, que le fluide embryonnaire est comparable en contenu chimique à l'eau de mer. Je me demande si cette affirmation a une base scientifique. Sinon, existe-t-il un autre fluide corporel connu pour cette caractéristique ? J'ai essayé de faire quelques recherches sur google et je n'ai trouvé aucune preuve à l'appui. S'il s'agit d'un mythe, quelqu'un d'autre a-t-il entendu une telle affirmation et comment cela a-t-il pu commencer ?


Considérons simplement les sels minéraux, car évidemment l'eau de mer ne contient pas de protéines ou de cellules animales, et (heureusement) notre corps ne contient pas de phages, de micro-algues etc.

L'eau de mer est très salée ; en moyenne environ 0,5mol/L de NaCl (le principal sel dissous dans l'eau de mer).

D'autre part, les fluides biologiques humains comme le plasma et l'espace intracellulaire sont au moins 2 à 3 fois plus dilué.

À moins que certains autres fluides corporels humains ne soient exceptionnellement salés, il semble qu'il y ait une assez grande différence et il n'est pas très exact de dire que les fluides corporels et l'eau de mer ont des compositions chimiques proches.

Il n'y a pas beaucoup de fluides qui sont très proches des fluides corporels en termes de composition. La culture populaire raconte l'histoire de transfusions d'urgence d'eau de coco pendant la Seconde Guerre mondiale, mais cela n'est pas soutenu par la littérature médicale ; même si plus récemment, dans des cas d'urgence exceptionnels, il a été signalé qu'il était possible court terme solution en raison de la similitude d'osmolarité entre le plasma et l'eau de coco.


Les larmes de crocodile sont remarquablement similaires à celles des humains

Crédit : Pikist.

L'expression « larmes de crocodile » est souvent utilisée pour désigner de fausses larmes de chagrin, mais, littéralement, les larmes de crocodile sont étonnamment similaires aux nôtres en termes de composition chimique. Étant donné que les crocs n'ont pas beaucoup changé depuis des millions d'années, ces nouvelles découvertes pourraient donner un aperçu de l'évolution de l'œil et conduire à de nouveaux traitements pour les maladies oculaires.

La plupart des études précédentes qui ont analysé la composition chimique des larmes chez les animaux non humains avaient tendance à se concentrer sur d'autres mammifères, tels que les chiens, les chevaux ou les singes. Cependant, ce n'est que récemment que des chercheurs brésiliens ont analysé pour la première fois les larmes de reptiles et d'oiseaux.

Les chercheurs ont recueilli des larmes de sept espèces (chouettes effraies, aras bleu et jaune, faucons de bord de route, caïmans à museau large et tortues caouannes, imbriquées et tortues vertes) à partir de canaux lacrymaux ou d'autres glandes similaires.

Les larmes jouent un rôle important dans le maintien de la santé des yeux. Ils sont généralement constitués de mucus, d'huile et d'eau, qui se lient pour recouvrir l'œil, les empêchant de se dessécher et fournissant des protéines et des minéraux essentiels. Les larmes préviennent également les infections et lubrifient l'œil, en éliminant les débris. Chez l'homme, les larmes sont aussi l'expression d'états émotionnels puissants.

Bien qu'aucun autre animal ne soit connu pour pleurer, la nouvelle étude montre qu'au moins chimiquement, les larmes humaines ne sont pas si différentes de celles des reptiles comme les caïmans.

Des vétérinaires de l'Université fédérale de Bahia au Brésil ont analysé les larmes de 7 espèces de caïmans provenant de centres de conservation locaux, d'établissements de soins aux animaux et d'éleveurs commerciaux.

À l'aide de kits de test spéciaux, les chercheurs ont mesuré les quantités d'électrolytes et de protéines dans les larmes des reptiles.

Remarquablement, les oiseaux, les reptiles et les mammifères avaient tous une composition très similaire de leurs larmes, malgré le fait qu'il y avait une grande variation dans les structures qui produisent leurs larmes pour chaque espèce.

« Il y avait plus de protéines totales et d'urée dans les larmes de chouette et de tortue de mer, respectivement, que chez les autres animaux testés. L'équilibre électrolytique était similaire pour toutes les espèces, avec une teneur plus élevée en sodium, chlorure et fer, ont écrit les auteurs de l'étude.

« L'équilibre ionique des fluides lacrymaux des oiseaux et des reptiles était similaire à celui des humains, avec des valeurs plus élevées de sodium et de chlorure. Cependant, une composition de larmes similaire n'a pas influencé la morphologie des cristaux. La classification de la cristallisation a suggéré que les grades et les types plus élevés sont dus aux différents micro-éléments présents dans les larmes des espèces sauvages », ont-ils ajouté.

Cela ne veut pas dire que les larmes étaient identiques. Les larmes humaines avaient des niveaux de protéines plus élevés que les autres espèces, en moyenne, offrant une plus grande stabilité de la surface oculaire. Les caïmans et les hiboux ont des concentrations encore plus élevées de protéines, probablement parce que les deux espèces ont de très grands yeux et clignent rarement des yeux. Les gens clignent des yeux toutes les 10 à 12 secondes, tandis que les caïmans peuvent garder les yeux ouverts sans cligner une fois pendant jusqu'à deux heures.

Exemples de motifs de cristallisation des larmes chez les animaux sauvages, classés selon les échelles de Rolando et de Masmali. (UNE) Ara ararauna—type I (Rolando) et grade 0 (Masmali) avec un motif de cristallisation uniforme et aucun espace entre les branches. Crédit : Frontiers in Veterinary Science.

Les médecins examinent souvent les larmes séchées au microscope afin de diagnostiquer une maladie oculaire. Lorsque les chercheurs brésiliens ont analysé les schémas de cristallisation des larmes solides, cette fois, ils ont trouvé des preuves d'une variation beaucoup plus importante des cristaux de larmes entre les espèces que dans la composition des larmes elle-même. Les tortues de mer et les caïmans étaient particulièrement uniques, ce qui est probablement dû à leurs adaptations aux environnements aquatiques.

Selon les nouvelles découvertes publiées dans la revue Frontières en sciences vétérinaires, le milieu environnant a un impact important sur la composition des larmes. Parce que les larmes sont les fluides corporels les plus exposés au monde extérieur, leur composition sera facilement modifiée lorsque l'environnement est modifié, comme par la pollution. Cela peut avoir un effet néfaste sur la santé des yeux.

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'analyser les larmes de plus d'espèces, ainsi que de découvrir de nouvelles découvertes qui pourraient se traduire par de nouveaux traitements pour les problèmes oculaires chez les humains et les animaux.


Types de fluides dans le corps humain

Les points suivants mettent en évidence les deux types de fluides dans le corps humain. Les types sont : 1. Fluide intracellulaire 2. Fluide extracellulaire.

Taper # 1. Fluide intracellulaire (ICF) :

Le fluide de chaque cellule contient son mélange individuel de différents constituants, mais les concentrations de ces substances sont similaires d'une cellule à l'autre. La composition des fluides cellulaires est remarquable, similaire même chez différents animaux, allant des micro-organismes aux humains.

Constituants importants du fluide intracellulaire :

Le liquide intracellulaire contient de grandes quantités d'ions potassium et phosphate et de protéines. Il contient des quantités modérées d'ions magnésium et sulfate. Le liquide intracellulaire ne contient que de petites quantités d'ions sodium et chlorure et presque pas d'ions calcium.

Type # 2. Fluide extracellulaire (ECF):

Le liquide extracellulaire comprend les éléments suivants :

(i) Liquide interstitiel (= liquide tissulaire) :

Il est présent entre les tissus. Le liquide interstitiel ressemble à de l'eau de mer.

(iv) Liquide céphalo-rachidien (LCR) :

Il est présent à l'intérieur des ventricules du cerveau, du canal central de la moelle épinière et dans l'espace sous-arachnoïdien autour du cerveau et de la moelle épinière.

Ce fluide se trouve dans le globe oculaire, par exemple, l'humeur aqueuse et l'humeur vitrée.

Le liquide intra pleural, le liquide péricardique et le liquide péritonéal sont des exemples de liquide séreux.

Il est présent dans les articulations.

Les sucs digestifs sont des exemples de liquide digestif.

(ix) Liquide dans les voies urinaires :

Ce liquide est présent dans les voies du système excréteur.

Constituants importants du liquide extracellulaire :

Le liquide extracellulaire contient de grandes quantités d'ions sodium et chlorure, des quantités raisonnablement importantes d'ions bicarbonate, mais seules de petites quantités d'ions potassium, calcium, magnésium, phosphate et acide organique sont présentes.

La composition du liquide extracellulaire est soigneusement régulée par divers mécanismes mais surtout par les reins. Cela permet aux cellules de rester continuellement baignées dans un fluide qui contient la concentration appropriée d'électrolytes et de nutriments pour le bon fonctionnement des cellules.

C'est un type spécialisé de liquide extracellulaire. Le fluide cellulaire trans est en quantité relativement faible. Exemples : liquide céphalo-rachidien, liquide intraoculaire, liquide synovial, etc.


Comment transformer l'eau de mer en eau potable

Transformer l'eau de mer en eau potable nécessite l'élimination du sel dissous qui, selon l'U.S. Geological Survey, représente environ 35 000 parties par million (ppm) de la composition chimique de l'eau de mer. Retirer le sel de l'eau de mer, ou le dessalement, à grande échelle est extrêmement coûteux, mais créer suffisamment d'eau pure à partir d'eau de mer pour un usage personnel est étonnamment bon marché et facile, et active le pouvoir du soleil pour évaporer et purifier l'eau.

Trouvez un petit morceau de terre exposé au plein soleil, creusez et utilisez une pelle pour creuser un trou d'environ deux pieds de profondeur sur trois pieds de diamètre.

Tapisser le trou avec une bâche en plastique.

Placez une tasse ou un bol épais en bas au centre du trou et remplissez le trou autour de la tasse/du bol avec de l'eau de mer, en vous assurant que l'eau de mer ne monte pas plus haut que le haut de la tasse/du bol.

Couvrez le trou avec une bâche en plastique et fixez-la au sol autour du trou avec des pierres, puis placez une petite pierre au centre de la bâche directement sur la tasse/le bol.

Attendez que le soleil évapore l'eau de mer. Le soleil évapore l'eau de mer et l'eau douce crée de la condensation sur la face inférieure de la bâche supérieure, qui longe le plastique jusqu'à l'endroit où la petite pierre crée un creux au-dessus de la tasse/du bol. L'eau fraîche et condensée s'égoutte dans la tasse/le bol au point le plus bas de la bâche supérieure, c'est-à-dire au point où la petite pierre fait plonger la bâche vers la tasse/le bol de collecte.

Après plusieurs heures, retirez la bâche supérieure, puis retirez la tasse/le bol de collecte du centre du trou avec l'eau potable fraîche à l'intérieur.


Lymphe : définition, composition et fonctions | Humain

La lymphe est un tissu conjonctif mobile comprenant du plasma lymphatique (liquide) et des corpuscules lymphatiques (cellules).

Composition de la lymphe :

Il est similaire à celui du sang mais contient moins de protéines sanguines, moins de calcium et de phosphore et une concentration élevée de glucose. Il s'agit principalement de protéines globulines qui sont en fait des anticorps. Les autres composants du plasma lymphatique ressemblent beaucoup à ceux du plasma sanguin, c'est-à-dire les substances organiques, inorganiques, l'eau, etc.

Ce sont des cellules amiboïdes flottantes, les leucocytes (globules blancs), qui sont pour la plupart des lymphocytes. Les érythrocytes (globules rouges) et les plaques et shylets sont absents dans la lymphe.

Les organes qui sécrètent la lymphe sont appelés organes lymphoïdes. Outre les ganglions lymphatiques, les amygdales, le thymus, la rate et les plaques de Peyer sont les autres organes lymphoïdes. La rate est la plus grande masse de tissu lymphatique du corps.

Fonctions de la lymphe :

1. La lymphe agit comme un « homme intermédiaire » qui transporte l'oxygène, les aliments, les hormones, etc., vers les cellules du corps et apporte du dioxyde de carbone et d'autres déchets métaboliques, des cellules du corps au sang, puis le déverse finalement dans les veines système.

2. Les cellules du corps sont maintenues humides par la lymphe.

3. Les ganglions lymphatiques produisent des lymphocytes. La lymphe transporte les lymphocytes et les anticorps des ganglions lymphatiques vers le sang.

4. Il détruit les micro-organismes envahissants et les particules étrangères dans les ganglions lymphatiques.

5. Il absorbe et transporte les graisses et les vitamines liposolubles de l'intestin. Les capillaires lymphatiques présents dans les villosités intestinales sont appelés lactés et sont associés à l'absorption et au transport des graisses et des vitamines liposolubles.

6. Il apporte au sang des macromolécules de protéines plasmatiques synthétisées dans les cellules hépatiques et des hormones produites dans les glandes endocrines. Ces molécules ne peuvent pas passer dans les capillaires sanguins étroits mais peuvent diffuser dans les capillaires lymphatiques.

7. La lymphe maintient le volume du sang. Dès que le volume du sang diminue dans le système vasculaire sanguin, la lymphe se précipite du système lymphatique au système vasculaire sanguin.


La biologie

La vie telle que nous la connaissons est une entreprise merveilleusement diversifiée. Les organismes transmettent des traits du parent à la progéniture, fonctionnent dans un environnement varié et changeant et exécutent une myriade de processus biochimiques complexes. Comprendre les principes de la biologie aide à donner un contexte et une clarté à des problèmes scientifiques et sociaux plus vastes. Nos modules d'apprentissage en biologie révèlent l'état actuel des connaissances scientifiques sur des sujets tels que la structure et la fonction cellulaires, la génétique, la taxonomie, l'évolution par sélection naturelle, etc.

Sur les 18 espèces connues de manchots, la plupart vivent dans les régions tempérées et tropicales de l'hémisphère sud. Seuls 5 vivent réellement en Antarctique.

Le saviez-vous?

Saviez-vous que les glucides, principale source d'énergie du corps humain, sont constitués de différents types de molécules de sucre ? Selon leur structure moléculaire, certains glucides sont décomposés rapidement dans le corps pour être libérés sous forme d'énergie, d'autres ont besoin d'une enzyme spéciale pour être digérés et d'autres encore ne peuvent pas être digérés du tout par les humains.

Sommaire

Nos corps sont des usines de traitement chimique efficaces, décomposant les nutriments à utiliser et à stocker pour l'énergie. Ce module présente les glucides, un macronutriment important. Il explique comment les différents glucides sont utilisés par les plantes et les animaux. Les sucres simples et les glucides complexes sont identifiés, et leurs structures biochimiques sont comparées et contrastées.

Concepts clés
  • Les glucides sont une classe de macronutriments essentiels aux organismes vivants. Ils sont la principale source d'énergie du corps humain.
  • Les glucides sont des molécules organiques dans lesquelles le carbone (C) se lie à l'hydrogène et à l'oxygène (H2O) dans des proportions différentes selon le glucide spécifique.
  • Les plantes récupèrent l'énergie du soleil et fabriquent des glucides lors de la photosynthèse. Dans un processus inverse, les animaux décomposent les glucides pendant le métabolisme pour libérer de l'énergie.
  • Tous les glucides sont constitués d'unités de sucre. Il existe deux types de glucides : les sucres simples – les monosaccharides et disaccharides – et les glucides complexes – les polysaccharides, qui sont des polymères des sucres simples.
  • Des exemples de glucides complexes sont l'amidon (le principal polysaccharide utilisé par les plantes pour stocker le glucose en vue d'une utilisation ultérieure comme énergie), le glycogène (le polysaccharide utilisé par les animaux pour stocker de l'énergie) et la cellulose (fibre végétale).
Le saviez-vous?

Saviez-vous qu'il existe environ 100 000 protéines différentes dans le corps humain ? Les protéines, l'un des principaux nutriments nécessaires à notre corps, sont de grosses molécules composées de centaines, voire de milliers d'acides aminés combinés de différentes manières. La graisse est un autre nutriment essentiel, fournissant une réserve d'énergie, une isolation et une protection pour le corps, et une structure pour les cellules.

Sommaire

Les graisses et les protéines sont deux des principaux groupes de nutriments dont notre corps a besoin. Ce module fournit une introduction à ces deux macronutriments. La structure chimique de base des graisses sous forme de triglycérides est présentée avec les objectifs et les types de graisses. Le module présente également la structure étonnante des molécules de protéines, y compris la liaison peptidique, et explique le but des protéines.

Concepts clés
  • En plus des glucides, les graisses et les protéines sont les deux autres macronutriments nécessaires au corps humain.
  • Les graisses, un sous-groupe de lipides, sont également appelées triglycérides, ce qui signifie que leurs molécules sont constituées d'une molécule de glycérol et de trois acides gras.
  • Les graisses dans le corps servent principalement de système de stockage d'énergie. Ils sont également utilisés comme isolants pour conserver la chaleur corporelle et protéger les organes internes, pour former le principal matériau structurel des membranes cellulaires et pour fabriquer des stéroïdes et des hormones pour aider à réguler la croissance et l'entretien des tissus.
  • Les graisses sont classées comme saturées ou insaturées. Les graisses saturées ne contiennent pas de doubles liaisons carbone-carbone dans leurs chaînes d'acides gras et ont tendance à être solides à température ambiante. Les graisses insaturées contiennent des doubles liaisons carbone-carbone et sont généralement liquides à température ambiante. Les graisses insaturées peuvent être polyinsaturées (nombreuses doubles liaisons) ou monoinsaturées (une ou quelques doubles liaisons).
  • Les protéines sont des polymères de centaines voire de milliers d'acides aminés. Chaque protéine a une structure différente et remplit une fonction différente dans le corps. Il existe environ 100 000 protéines différentes dans le corps humain, chacune étant constituée de combinaisons de seulement 20 acides aminés.
  • Les enzymes sont des protéines qui aident à effectuer des réactions chimiques spécifiques dans le corps.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que le corps humain contient environ 100 000 protéines différentes, toutes dues aux nombreuses façons dont seulement 20 acides aminés peuvent se combiner ? Les protéines sont de grosses molécules composées de centaines, voire de milliers d'acides aminés combinés de différentes manières.

Sommaire

Ce module explore comment les protéines sont des polymères composés de blocs de construction appelés acides aminés. En utilisant comme point de départ les recherches historiques de Frederick Sanger sur l'insuline, les structures complexes des protéines, dues à des liaisons moléculaires telles que le pont disulfure et la liaison peptidique, sont expliquées.

Concepts clés
  • Les protéines sont des composants essentiels à presque tous les processus biologiques.
  • Les protéines sont des polymères composés de blocs de construction appelés acides aminés, dont la vie sur Terre n'en utilise qu'une vingtaine.
  • Les liaisons moléculaires déterminent les structures des acides aminés et des protéines. Les liaisons peptidiques relient les acides aminés ensemble dans une chaîne. Les liaisons pont disulfure maintiennent les protéines ensemble.
  • En utilisant des techniques telles que l'électrophorèse et la chromatographie, Frederick Sanger a découvert que les protéines étaient constituées de séquences d'acides aminés spécifiques et que changer la séquence en ferait une protéine différente.
  • Les protéines peuvent avoir quatre types de structures : (1) Primaire, la séquence d'acides aminés, (2) Secondaire, les liaisons hydrogène entre les brins d'acides aminés forment des feuillets bêta ou des hélices alpha, (3) Tertiaire, le tridimensionnel, structure torsadée basée sur les interactions de liaison entre les brins d'acides aminés, et (4) Quartnerary, la structure complexe composée de plusieurs sous-unités repliées.
Le saviez-vous?

Saviez-vous qu'au début des transfusions sanguines, plus de personnes mouraient qu'elles n'y survivaient ? Tout le sang se ressemble à l'œil nu, mais le sang qui sauve la vie d'une personne peut être mortel pour une autre. Les transfusions ne sont devenues une procédure médicale sûre que lorsque les scientifiques ont compris la complexité des composants sanguins et des différents groupes sanguins.

Sommaire

La connaissance des composants sanguins a révolutionné la chirurgie grâce à la sécurité transfusionnelle. Le module retrace le développement de notre compréhension du sang au cours des siècles, à partir de 1628 avec les recherches révolutionnaires du médecin anglais William Harvey sur la circulation. En mettant l'accent sur les expériences du début du XXe siècle menées par le chercheur autrichien Karl Landsteiner, le module montre à quel point l'identification des facteurs de coagulation, des groupes sanguins et des antigènes était essentielle à la science médicale. Le sang total, le plasma, le sérum et différents types de cellules sanguines sont définis.

Concepts clés
  • Le sang est un fluide complexe avec de nombreux composants différents, mais peut être divisé en solides (globules rouges, globules blancs et plaquettes) et en liquide (plasma).
  • Le plasma sanguin comprend des facteurs de coagulation (agents qui aident à former des caillots sanguins) et lorsque ceux-ci sont éliminés, le liquide restant est appelé sérum.
  • Les principaux composants cellulaires du sang sont : les globules rouges (érythrocytes), les globules blancs (leucocytes) et les plaquettes (thrombocytes).
  • Le chercheur autrichien Karl Landsteiner a étudié l'agglutination, ou agglutination de cellules sanguines avec certains antigènes. Sur la base de ses découvertes, il a proposé qu'il y avait trois types de sang (A, B, O) et a ajouté plus tard un quatrième type (AB).
  • Les anticorps sont des protéines produites par les plasmocytes, un type de lymphocytes B, et sont présents dans le sérum sanguin. Ces anticorps sont importants pour la transfusion sanguine, car le groupe sanguin d'un patient et le type d'anticorps présents dans le sang du donneur détermineront s'il s'agglutine ou s'agglutine ou non.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que l'étude des lipides peut nous aider à comprendre et à traiter des conditions médicales telles que les maladies cardiaques, les troubles hormonaux, la sclérose en plaques et bien d'autres ? Les lipides sont nécessaires à la structure de toutes les cellules vivantes. Leur composition chimique leur permet d'avoir de nombreuses fonctions importantes, du stockage de l'énergie à la régulation du métabolisme en passant par l'aide à la fourrure des loutres de mer pour repousser l'eau.

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Graisses, huiles, cires, stéroïdes, certains pigments végétaux et parties de la membrane cellulaire – ce sont tous des lipides. Ce module explore le monde des lipides, une classe de composés produits à la fois par les plantes et les animaux. Il commence par un aperçu de la réaction chimique qui produit le savon, puis examine la composition chimique d'une grande variété de types de lipides. Les propriétés et fonctions des lipides sont discutées.

Concepts clés
  • Les lipides sont une classe vaste et diversifiée de molécules biologiques caractérisées par leur caractère hydrophobe ou incapables de se dissoudre dans l'eau.
  • La nature hydrophobe des lipides provient des nombreuses liaisons covalentes non polaires. L'eau, en revanche, a des liaisons covalentes polaires et ne se mélange bien qu'avec d'autres composés polaires ou chargés.
  • Les graisses et les huiles sont des molécules à haute énergie utilisées par les organismes pour stocker et transférer de l'énergie chimique. Les structures distinctes des différentes molécules de graisse leur confèrent des propriétés différentes.
  • Les phospholipides sont des lipides spécialisés qui sont partiellement solubles dans l'eau. Cette double nature leur permet de former des structures appelées membranes qui entourent toutes les cellules vivantes.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que le corps humain se compose de milliers de milliards de cellules individuelles et de 200 types de cellules distincts ? La taille des cellules humaines varie de 1/12 000 de pouce (quelques micromètres) à plus de 39 pouces (plus d'un mètre) de long. Tous les êtres vivants sont constitués de cellules, mais malgré de grandes différences de taille, de forme et de fonction, ces éléments constitutifs de la vie partagent des similitudes remarquables.

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Les cellules sont l'unité structurelle et fonctionnelle de base de la vie. Ce module retrace la découverte de la cellule dans les années 1600 et le développement de la théorie cellulaire moderne. Le module examine les similitudes et les différences entre les différents types de cellules et la relation entre la structure et la fonction des cellules. La théorie de la descendance commune universelle est présentée avec la preuve que tous les êtres vivants sur Terre descendent d'un ancêtre commun.

Concepts clés
  • Les cellules sont l'unité structurelle et fonctionnelle de base de tous les êtres vivants et contiennent du matériel génétique héréditaire.
  • L'activité d'une cellule est assurée par les structures sous-cellulaires qu'elle possède.
  • Les cellules possèdent une couche limite externe, appelée membrane cellulaire, un cytoplasme, qui contient des organites et du matériel génétique.
  • Il existe une variété considérable parmi les cellules vivantes, y compris la fonction des membranes et des structures subcellulaires, et les différents types de fonctions que les cellules exécutent, telles que le transport chimique, le support et d'autres fonctions.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que les expériences de 1774 de Benjamin Franklin consistant à verser de l'huile sur un étang d'eau étaient une première étape dans l'acquisition d'une compréhension scientifique des membranes cellulaires ? Les membranes cellulaires étaient considérées comme des barrières passives jusque dans les années 1960, mais nous savons maintenant qu'elles sont des structures actives et réactives qui remplissent une fonction critique en tant que gardiens et communicateurs.

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Les membranes cellulaires sont bien plus que des barrières passives, ce sont des structures complexes et dynamiques qui contrôlent ce qui entre et sort de la cellule. Ce module explore comment les scientifiques en sont venus à comprendre les membranes cellulaires, y compris les expériences qui ont conduit au développement du modèle fluide-mosaïque de la structure membranaire. Le module décrit comment les composants et la structure des membranes cellulaires sont liés aux fonctions clés.

Concepts clés
  • La couche externe d'une cellule, ou membrane cellulaire, est une structure complexe avec de nombreux types de molécules qui sont en mouvement constant, se déplaçant de manière fluide à travers la membrane.
  • Les membranes cellulaires forment des barrières sélectives qui protègent la cellule de l'environnement aqueux qui les entoure tout en laissant passer les molécules insolubles dans l'eau comme l'oxygène, le dioxyde de carbone et certaines hormones.
  • La majeure partie de la membrane cellulaire est formée de phospholipides qui ont une structure unique qui les amène à s'auto-organiser en une double couche hydrophobe au milieu et hydrophile à l'extérieur.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que l'absence d'un minuscule acide aminé dans les membranes cellulaires provoque la fibrose kystique, une maladie mortelle ? Et un aliment courant, les brûlures d'estomac, est traité avec des médicaments qui ralentissent la vitesse à laquelle les protons sont pompés à travers les membranes cellulaires dans l'estomac. L'étude de la façon dont les molécules traversent les membranes plasmiques (membranes cellulaires) est la clé pour comprendre et traiter de nombreuses conditions médicales.

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Pour que les êtres vivants survivent, différentes molécules doivent entrer et sortir des cellules, mais les membranes cellulaires servent de barrière à la plupart des molécules. Heureusement, toutes les cellules vivantes ont des transporteurs intégrés qui permettent à l'eau, au glucose, au sodium, au potassium, au chlorure et à d'autres molécules de traverser la membrane plasmique. Ce module examine le fonctionnement des transporteurs passifs et actifs. Il souligne l'importance de l'étude des membranes cellulaires en examinant les avancées dans le traitement de la mucoviscidose et des troubles digestifs courants ainsi que le développement d'analgésiques efficaces.

Concepts clés
  • Qu'une molécule soit ou non capable de passer facilement, ou pas du tout, dans ou hors d'une cellule dépend en grande partie de sa charge et de sa solubilité dans l'eau.
  • La membrane plasmique sert de barrière semi-perméable à la cellule. Seules les molécules non chargées et non polaires peuvent entrer ou sortir de la cellule sans aide.
  • Toutes les membranes plasmiques possèdent des transporteurs pour aider à déplacer les molécules d'un côté de la membrane à l'autre. Ces transporteurs peuvent être actifs (pompes) ou passifs (canaux) et sont parfois régulés par des portes.
  • L'absence d'un transporteur spécifique peut interrompre les fonctions cellulaires et provoquer des maladies comme la mucoviscidose.
  • La recherche sur les analgésiques a permis de mieux comprendre le transporteur le plus important et le plus universel du corps humain, la pompe sodium-potassium.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que la « survie du plus fort » n'est pas la seule explication du succès d'une espèce au fil du temps ? La coopération peut être tout aussi importante lorsqu'il s'agit de savoir comment les espèces s'adaptent pour survivre. Selon Lynn Margulis, qui a proposé que les mitochondries et les chloroplastes modernes évoluaient par endosymbiose, « la vie n'a pas conquis le monde par le combat, mais par la mise en réseau.

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L'évolution n'est pas toujours une question de compétition. Il peut aussi s'agir de coopération, comme c'est le cas avec le développement de chloroplastes et de mitochondries à partir de bactéries libres. Ce module explique la théorie de l'endosymbiose ainsi que ses origines. Des preuves convaincantes à l'appui de la théorie sont présentées. L'évolution du noyau et d'autres organites par invagination de la membrane cellulaire est également discutée.

Concepts clés
  • L'une des principales différences entre les cellules eucaryotes et les cellules procaryotes est la présence d'un noyau et d'autres organites liés à la membrane.
  • Les chloroplastes et les mitochondries ont des rôles spécialisés dans la production d'énergie pour la cellule et ont plusieurs caractéristiques uniques, y compris certains de leur propre ADN. Pour cette raison, les scientifiques pensent que ces deux organites sont issus d'une endosymbiose lorsqu'une petite cellule a commencé à vivre à l'intérieur d'une plus grande.
  • Les organites liés à la membrane ont évolué sous forme de plis de la membrane plasmique, ce qui a permis à ces cellules d'établir des compartiments avec différents environnements appropriés à la fonction spécifique que l'organite remplit.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que chaque organe et tissu de votre corps a été formé à la suite de cellules individuelles faisant des copies de leur ADN et se séparant en deux cellules identiques ? Des expériences dans les années 1870 à la recherche plus de 100 ans plus tard, les scientifiques ont fait des découvertes fascinantes sur la série complexe d'événements qui permettent aux cellules des plantes et des animaux, y compris les humains, de se développer et de maintenir la vie.

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La division cellulaire est un processus extrêmement complexe qui doit se répéter des millions et des millions de fois au cours de la vie d'un organisme. Ce module explique la différence entre la fission binaire et le cycle de division cellulaire. Les étapes de la division cellulaire sont explorées et les recherches qui ont contribué à notre compréhension du processus sont décrites.

Concepts clés
  • La plupart des cellules qui composent les organismes supérieurs, comme les animaux vertébrés et les plantes à fleurs, se reproduisent via un processus appelé division cellulaire.
  • Dans la division cellulaire, une cellule fait une copie de son ADN puis se sépare en deux cellules identiques - chacune avec sa propre copie d'ADN enveloppée à l'intérieur d'un noyau.
  • Le terme mitose fait spécifiquement référence au processus par lequel le noyau de la cellule mère se divise en deux noyaux identiques avant la division cellulaire.
Le saviez-vous?

Saviez-vous qu'il existe une énorme variation dans le nombre de chromosomes chez les êtres vivants ? Alors que les humains ont 46 chromosomes et les chiens en ont 78, une sorte de fourmi n'a que 2 chromosomes et un type de protozoaire en a près de 16 000 ! Mais ce que toutes ces formes de vie ont en commun, c'est que leur code génétique est copié de cellule en cellule grâce au processus de mitose, par lequel le noyau d'une cellule se divise en deux avant que la cellule ne se divise.

Sommaire

En commençant par la découverte de la mitose, le module détaille chaque phase de ce processus cellulaire. Il donne un aperçu de la structure des composants cellulaires essentiels à la mitose. Le module décrit les expériences de Clark Noble avec la Pervenche de Madagascar, qui ont conduit à la découverte d'un médicament efficace contre le cancer. La relation entre la mitose et le cancer est explorée ainsi que le mécanisme par lequel les médicaments anticancéreux agissent pour ralentir ou empêcher la division cellulaire.

Concepts clés
  • Le terme mitose fait spécifiquement référence au processus par lequel le noyau d'une cellule eucaryote se divise en deux noyaux filles identiques avant la division cellulaire.
  • La mitose est un processus cyclique composé de cinq phases qui s'alimentent les unes les autres : prophase prométaphase métaphase anaphase télophase.
  • La vitesse à laquelle la mitose se produit dépend du type de cellule. Certaines cellules se répliquent plus rapidement et d'autres plus lentement, et l'ensemble du processus peut être interrompu.
  • Les chromosomes sont constitués d'un matériau appelé chromatine, qui est dispersé dans le noyau cellulaire pendant l'interphase. Pendant la mitose, cependant, la chromatine se condense, rendant les chromosomes individuels visibles sous un microscope optique ordinaire.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que la plupart des produits chimiques avec lesquels nous entrons en contact, y compris les aliments que nous mangeons, doivent traverser un système complexe de membranes cellulaires avant de pouvoir pénétrer dans la circulation sanguine ? Les produits chimiques pénètrent dans le corps de différentes manières, selon le type de produit chimique et la partie du corps avec laquelle il entre en contact.

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Pour que de nombreux médicaments fonctionnent, les produits chimiques doivent passer de l'environnement extérieur dans le corps. Ce module aborde les différents mécanismes par lesquels les produits chimiques traversent la membrane cellulaire et les facteurs qui influencent ce processus. En plus d'introduire l'absorption biologique, le module explique comment les produits chimiques sont stockés et distribués dans le corps.

Concepts clés
  • Chemicals can enter the human body by several methods, but most must pass through living cell membranes before entering the bloodstream.
  • The cell membrane consists mainly of phospholipids and proteins in the form of a lipid bilayer.
  • Mechanisms for moving chemicals through the cell membrane include: passive diffusion, facilitated diffusion, active transport, and endocytosis.
  • Factors such as human anatomy and chemical structures affect the movement of chemicals in the body.
Did you know?

Did you know similar to the way cars are manufactured, chemical compounds in living cells are built up, broken down, and moved around in assembly-line fashion? In living organisms, a series of reactions is needed to get energy from food molecules. One such important chemical pathway is the circular assembly line known as the Krebs cycle.

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Food fuels our bodies, but how does our body convert food molecules into usable energy? This module looks at glycolysis and the Krebs cycle, two important stages of cellular respiration, the process by which cells harvest energy from food. It highlights the work of Sir Hans Adolf Krebs and his focus on cyclic pathways as he discovered the main biochemical pathway for breaking down fuel to produce energy.

Concepts clés
  • In a cell, chemical compounds are put together, taken apart, and moved around through pathways that resemble moving assembly lines.
  • The main types of biological macromolecules that cells use for fuel are sugars, fats, and proteins.
  • The main biochemical pathway where the breakdown of biological fuels comes together is called the Krebs cycle. Named for its discoverer, Sir Hans Adolf Krebs, this pathway is like a circular assembly line.
Did you know?

Did you know that the energy in chemical compounds is found in tiny electrons? The electron transport chain is like an assembly line inside of cells that harnesses high-energy electrons so they can be used to make ATP, the energy that organisms need to survive. When Peter Mitchell proposed the way that ATP is made inside cells, other scientists made fun of him – until he was eventually proved correct and won the Nobel Prize in Chemistry.

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ATP is the main energy currency of living cells. This module answers the question of how most ATP is generated. A look at two important compounds, NADH and FADH2, reveals their important role in the production of ATP. The module explains the workings of the electron transport chain, which provides high-energy electrons to fuel the ATP-producing process called oxidative phosphorylation.

Concepts clés
  • Adenosine triphosphate (ATP) is the main energy currency of the cell. It is generated from a similar compound, ADP, using energy harnessed from cellular fuels, such as sugars, fats, and proteins.
  • The amount of ATP generated directly during glycolysis (the breakdown of the sugar glucose) is small compared with amount of energy contained within glucose.
  • The energy held by ATP and other energy-holding chemical compounds is contained in electrons. By moving electrons, different molecules move energy around the cell.
  • Two specialized energy currency compounds, NADH and FADH2, are vital to the movement of high-energy electrons from cellular fuels like glucose to an assembly-line system of enzymes called the electron transport chain.
  • Located inside mitochondria, the electron transport chain harnesses energy from NADH and FADH2 to power a process called oxidative phosphorylation, which generates large amounts of ATP. Oxidative phosphorylation requires oxygen.
Did you know?

Did you know that the oxygen we breathe is a waste product? Of photosynthesis, that is. Through this remarkable process, plants capture energy from sunlight and produce the sugars that provide sustenance to nearly every living thing on Earth along with the oxygen we need to survive.

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Through photosynthesis, plants harvest energy from the sun to produce oxygen and sugar, the basic energy source for all living things. This module introduces photosynthesis, beginning with experiments leading to its discovery. The stages of photosynthesis are explained. Topics include the role of chlorophyll, the action spectrum of photosynthesis, the wavelengths of light that drive photosynthesis, light-harvesting complexes, and the electron transport chain.

Concepts clés
  • Photosynthesis is a process by which an organism converts light energy from the sun into chemical energy for its sustenance.
  • Photosynthesis occurs in plants, algae, and some species of bacteria.
  • In plants, chloroplasts contain chlorophyll that absorbs light in the red and blue-violet regions of the spectrum.
  • Photosynthesis occurs in two stages: the light-dependent stage that occurs in the thylakoid membrane of the chloroplast and harvests solar energy, and the light-independent stage that takes that energy and makes sugar from carbon dioxide.
Did you know?

Did you know that it is much easier to determine when life appeared on Earth than how life came to exist? Evidence points to life on Earth as early as 3.8 billion years ago, but the question of how life came to be has puzzled scientists and philosophers since prehistoric times. In the 1950s, scientists successfully created biological molecules by recreating the atmosphere of primordial Earth in a bottle and shocking it with lightning. This and other experiments give clues to the origins of life.

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Since prehistoric times, people have pondered how life came to exist. This module describes investigations into the origins of life through history, including Louis Pasteur’s experiments that disproved the long-held idea of spontaneous generation and and later research showing that the emergence of biological molecules from a nonliving environment – or abiogenesis – is not only possible, but likely under the right conditions.

Concepts clés
  • Theories about the origins of life are as ancient as human culture. Greek thinkers like Anaximander thought life originated with spontaneous generation, the idea that small organisms are spontaneously generated from nonliving matter.
  • The theory of spontaneous generation was challenged in the 18th and 19th centuries by scientists conducting experiments on the growth of microorganisms. Louis Pasteur, by conducting experiments that showed exposure to fresh air was the cause of microorganism growth, effectively disproved the spontaneous generation theory.
  • Abiogenesis, the theory that life evolved from nonliving chemical systems, replaced spontaneous generation as the leading theory for the origin of life.
  • Haldane and Oparin theorized that a "soup" of organic molecules on ancient Earth was the source of life's building blocks. Experiments by Miller and Urey showed that likely conditions on early Earth could create the needed organic molecules for life to appear.
  • RNA, and through evolutionary processes, DNA and the diversity of life as we know it, likely formed due to chemical reactions among the organic compounds in the "soup" of early Earth.
Did you know?

Did you know that scientists don’t need time travel to mimic conditions on Earth 4 billion years ago? Scientists who want to experiment in an environment like that of primordial Earth need only to visit volcanoes, which have chemical conditions similar to those on Earth long, long ago. That’s just what chemist David Deamer did in his research into the origins of life. Just as had happened in the lab, Deamer’s volcano experiments produced a necessary step toward the formation of living matter.

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Building on earlier experiments showing how life’s chemical building blocks could form from nonliving material on early Earth, this module explores theories on the next steps needed for life. These include the formation of long polymers, which then fold into complex macromolecules. The module describes experiments in an environment like that of primordial Earth, resulting in the spontaneous emergence of phospholipids, which could form into membranes, paving the way for RNA duplication and the eventual emergence of living cells.

Concepts clés
  • For life to occur, smaller molecules must join together and form polymers, which then fold into complex shapes. These large molecules are called macromolecules.
  • Simple membranes made of lipids may have served as nature’s test tubes, providing the enclosed environments necessary for RNA enzymes to develop.
  • The possible ancestor to living cells, liposomes, may have been created from phospholipids formed from the gases of Earth’s primeval atmosphere or from free fatty acids delivered to ancient Earth via meteorites.
  • To trigger abiogenesis, a system of molecules would need to develop the ability to copy themselves using polymers.
  • Protocells made of liposomes that exchanged fatty acids between their membranes possibly absorbed RNA enzymes and made copies of themselves, leading to the evolutionary development of living cells.
Did you know?

Did you know that the theory of evolution did not begin with Charles Darwin? The idea of evolution was part of Western thought for more than 2,000 years before Darwin changed the world with his legendary book À propos de l'origine des espèces.

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The experiences and observations of Charles Darwin significantly contributed to his theory of evolution through natural selection. This module explores those influences and describes evolution as a force for biological change and diversification. The first in a series, it details how the theory challenged the cultural mindset of the time, including the effect of his major works: De l'origine des espèces au moyen de la sélection naturelle et Sexual Selection and the Descent of Man.

Concepts clés
  • Charles Darwin played a key role in supporting and explaining the theory of evolution through natural selection.
  • Darwin's skills of observation and ability to record data accurately allowed him to create a comprehensive model of the mechanism by which evolution occurs.
  • The theory of evolution through natural selection explains how all forms of life are related to one another genealogically, and emphasizes that variation within a species is the root for evolutionary change.
Did you know?

Did you know that Darwin's experience with his ten children fueled his thinking about evolution? He theorized that some human behaviors, such as a young child's selfishness, were based upon instincts that were adaptations. These natural differences that always exist among individuals are at the heart of the principle of natural selection as the engine of evolutionary change.

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The second in a series discussing the work of Charles Darwin, this module takes a deeper look into the processes that led to Darwin's theory of natural selection and examines specific mechanisms that drive evolutionary change. Key points on which the idea of natural selection rests are outlined. Examples from Darwin's personal life shed light on his thinking about change within a species and the "struggle for existence."

Concepts clés
  • Variation within a species increases the likelihood that at least some members of a population will survive under changed environmental conditions.
  • The common characteristics of individuals within a population will change over time, as those with advantageous traits will come to be most common or widespread.
  • While evidence of evolution by natural selection exists, its effects cannot be predicted.
Did you know?

Did you know that Charles Darwin preferred the phrase descent with modification over the simpler term evolution? In his groundbreaking book À propos de l'origine des espèces, Darwin chose his words very carefully. "Evolution" was used in different ways at the time, and Darwin wanted to convey the important concept that life forms descended from a common ancestor.

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Our understanding of the term evolution has changed significantly since Darwin's time. This module explains how Darwin's work helped to give evolution the meaning it has today. It details the concept of "descent with modification" that Darwin described with the one figure originally included in L'origine des espèces. The module discusses how this model revolutionized scientific thinking about the similarities and differences between and within species, laying the foundation for our current understanding of biodiversity.

Concepts clés
  • Darwin's theory of Descent with Modification shows how as organisms reproduce, slight changes create variation, which could lead to new species over time.
  • Darwin provided the first model that could logically account for biodiversity, explaining lineage and the small variations that distinguish one species from another, similar-looking one.
  • Darwin's work radically changed thinking regarding the Scale of Nature, a model that suggested that some species were naturally inferior to one another, and showed species evolved in response to environmental pressures, not because of some hierarchy of order.
Did you know?

Did you know that there is a species of moth with a 12-inch long nectar-gathering tongue? Not by coincidence, this moth feeds on and pollinates a kind of orchid that has an 11-inch long nectar-producing tube. Nature abounds with examples of plants and animals that have adapted to their environment over time to ensure the survival of the species.

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This module introduces the concept of evolutionary adaptation. It follows the development of Charles Darwin's ideas on how species adapt to their environment in order to survive and reproduce. The difference between adaptation and natural selection is explained. With a look at penguins and other examples from nature, the module explores the processes that influence the diversity of life.

Concepts clés
  • Natural selection is the mechanism that explains comment organisms change.
  • The structure of an organism and many of its features are directly related to the environment in which it lives.
  • Numerous environmental mechanisms, both naturally occurring and man-made, influence adaptive evolution.
Did you know?

Did you know that people started classifying living things as early as 300 BCE? But our modern classification system officially began in the 18th century when Carolus Linneaus listed every plant and animal species known in the world – more than 12,000 in all. He produced one of the great works in the history of science, Systema Naturae, which we still use today.

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Modern taxonomy officially began in 1758 with Systema Naturae, the classic work by Carolus Linnaeus. This module, the first in a two-part series on species taxonomy, focuses on Linnaeus’ system for classifying and naming plants and animals. The module discusses the contribution of diverse cultures to the development of our modern biological classification and describes the historical development of a scientific basis for classifying species.

Concepts clés
  • Under Linnaeus's system, every species is known by a unique Latin-sounding genus and species name that distinguishes it from other species.
  • Linnaeus's work organized organisms into logical classes based on their appearance and characteristics, and thus provides a basis for comparing different species.
Did you know?

Saviez-vous que Tyrannosaure rex could have been called Manospondylus gigas? The rules of scientific nomenclature usually dictate that when more than one name for a species is discovered has been given, the older one prevails. Luckily, common sense won out in the case of T. Rex, and this most famous dinosaur was allowed to keep the newer name that both scientists and the general public had become familiar with.

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Carolus Linnaeus, the “father of taxonomy,” developed a uniform system for naming plants and animals to ensure that each species has a unique name. This module outlines rules of forming two-term taxonomic names according to genus and species. The module gives examples of naming controversies and describes how they were resolved, including by bending the rules in regard to certain famous beasts.

Concepts clés
  • The system of binomial nomenclature was Linnaeus' response to the need of a clear, distinct naming of species that would be recognized around the world and reduce the chance of one species being known by multiple names.
  • Scientific names are always written in italics, with the genus capitalized and the species lowercase, and should sound as though they are Latin.
Did you know?

Did you know that bones, stones, and tools are often all scientists have to go by to piece together the human family tree? This is the work of paleoanthropologists, who trace human ancestry by analyzing fossilized bones and teeth, tools made by the creatures, and the surrounding sediment and stones. Although pre-human fossils are rarely uncovered, any such find can give great insight into the evolution of humans.

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Paleoanthropology is the study of human ancestry through fossil remains and other evidence. This module explains how paleoanthropologists uncover and evaluate clues to the lineage to modern humans, tracing intermediate forms along the way since the time we diverged from our cousins, the great apes. Key discoveries are highlighted that shed light on the pathway of human evolution. The module describes different ideas through history about how the human family tree is constructed and which characteristics best define humanness.

Concepts clés
  • Paleoanthropology is the study of human ancestry through analysis of fossilized bones and teeth, the stones and sediments in which bones are buried, as well as the tools associated with those ancient creatures.
  • Charles Darwin first proposed that humans and apes shared a common ancestor in his 1871 publication The Descent of Man.
  • Early researchers sought out an ape-man fossil, or a “missing link,” to make a clear lineage from ape to man. However, we know today that the human lineage branches like a tree with many human-like species in a few genera.
  • Key discoveries have helped to provide more detail on human evolution, such as Mary and Louis Leakey’s discovery of Homo habilis, but also brought up difficult questions of taxonomic classification.
Did you know?

Did you know that only half of British children lived to age 21 in Charles Darwin’s time? Thanks to modern medicine and public health measures, most humans in developed countries now survive to adulthood. As survival constantly improves, natural selection is no longer a major force that shapes the human population. However, evolution will likely continue among humans due to other evolutionary forces at work.

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Some noted modern scientists have declared that human evolution is over. With advances in medicine and public health, natural selection is no longer a major shaping force for humans. Even so, it doesn’t mean that humans won’t evolve. This module explores the various directions that human evolution might take. Various influences on human evolution are discussed by way of specific examples, including artificial selection through surgical advances and how “bottlenecking” could affect the human gene pool if distant space colonies are formed in the future.

Concepts clés
  • Humans continue to evolve due to a variety of evolutionary forces: natural selection, artificial selection, genetic drift, and via transhuman breakthroughs.
  • Evolution is the gradual genetic change of a species over time due to unequal reproduction among members.
  • Natural selection is the phenomenon that rewards certain advantageous traits and punishes others through better or worse survival or reproduction. Natural selection is one of the forces that moves evolution forward.
  • Artificial selection is the selective breeding of animals or plants by humans to modify an organism.
  • Genetic drift is a change in the frequency of a population's genes and alleles over time, often by founder effects (when a small group of individuals relocate) or bottlenecking (when a large population is decimated, leaving a smaller group to repopulate).
  • Transhumanism is the idea that humans can evolve new physical and mental capabilities, particularly through the use of science and engineering.
Did you know?

Did you know that the Piltdown Man hoax inspired the development of various scientific tests for authenticating paleoanthropological specimens? From the 1960s onward, scientists developed methods for more accurately finding both the date and geography of origin for materials.

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The Piltdown Man was once hailed as the "missing link" in the evolution of apes to humans. However, the discovery at Piltdown - human skull fragments, ancient mammal bones, and archaic tools - was an elaborate hoax. The deception took a long time to be revealed due to errors by the discoverers. They succumbed to confirmation bias by accepting any evidence that supported their discovery and rejecting any contradictory evidence.

Concepts clés
  • Confirmation bias is the tendency to accept any evidence that seems to support one’s belief while rejecting all evidence that is contrary.
  • The 1912 discovery of Piltdown Man was widely hailed as the discovery of the "missing link" between humans and apes, but was really an elaborate deception.
  • The hoax perpetrator buried ancient animal bones, flint tools, and both human and ape skull fragments in the English town Piltdown.
  • The discoverers of the Piltdown Man were so enthusiastic about their findings that they ignored contradictory evidence and failed to carefully test the bones.
  • By the 1940s the scientific community were skeptical of the Piltdown discovery and it was officially declared a hoax in 1953.
Did you know?

Did you know people used to believe that fully formed miniature versions of offspring were contained in sperm cells? Early theories of reproduction were later disproven, but inheritance patterns remained a mystery until Gregor Mendel performed his groundbreaking experiments with pea plants in the 1800s.

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This module describes the experiments that resulted in Mendel's Laws of Inheritance. A look at specific traits in pea plants over generations shows how Mendel's research methods resulted in an understanding of dominant and recessive genes. Partial dominance is also discussed.

Concepts clés
  • Mendel determined that an organism inherits two copies of the genetic material that determines an individual's physical traits, one copy coming from each the male and female parent.
  • Mendel observed that for each trait, sometimes what is inherited from one parent masks what is inherited from the other. He called the hidden trait recessive and the expressed trait dominant.
  • Since the time of Mendel, other scientists have observed that not all traits are inherited with the simple dominant-recessive pattern incomplete dominance and co-dominance can result in a variety of phenotypes for some traits.
Did you know?

Did you know that Gregor Mendel is known as the “Father of Genetics,” and yet his work was largely ignored by scientists during his lifetime? It was only when three scientists rediscovered Mendel’s work nearly 35 years after it was published that people came to appreciate its implications for the scientific understanding of inheritance.

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The power of Mendel’s scientific approach can be seen in the research that led to his Second Law. This module, the second in a series, provides details on Mendel's work with dihybrid crosses and independent assortment. The module describes tests that confirmed Mendel’s ideas about the random and independent segregation of genetic factors.

Concepts clés
  • Genetic markers randomly and independently segregate into a parent’s gametes, some of which are dominant over others.
  • The cross of two organisms that each possess multiple heterozygous pairs is called a dihybrid cross.
  • Dihybrid crosses result in a trait expression ratio of 9:3:3:1 – 9 with both traits dominant, 3 with trait one dominant and trait two recessive, 3 with trait one recessive and trait two dominant, and 1 with both traits recessive.
Did you know?

Did you know that one of the most important discoveries in biology was made while a British army medical officer was trying to develop a vaccine for pneumonia after World War I? Although a vaccine for pneumonia still does not exist, Frederick Griffith discovered “transformation.” This means that organisms can be genetically reprogrammed into a slightly different version of themselves.

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This module is the first in a series that discusses the discovery, structure, and function of DNA. Key experiments are discussed: from Griffith’s discovery of genetic “transformation” to Avery, MacLeod, and McCarty’s determination of the “transforming agent” to confirmation by Hershey and Chase of DNA rather than protein as the genetic material.

Concepts clés
  • It required numerous experiments by many scientists to determine that DNA, and not protein, is the genetic material on which life is built.
  • DNA can be “transformed,” or genetically re-programmed, into a slightly different version of itself.
Did you know?

Did you know that the precise combinations of just four nitrogen bases form the billions of nucleotides that make up our own unique DNA molecules? The information stored in the base sequence of a single DNA strand stores all of the genetic information in your body and gives us our individual genetic traits.

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Exploration of the structure of DNA sheds light on fascinating properties of the molecule. This module, the second in a series, highlights major discoveries, from the parts of a nucleotide - the building blocks of DNA - to the double helix structure of the DNA molecule. The module describes scientific developments that led to an understanding of the mechanism by which DNA replicates itself.

Concepts clés
  • DNA consist of two strands of repeating units called nucleotides each nucleotide is made up of a five-carbon sugar, a phosphate group, and a nitrogen base.
  • The specific sequence of the four different nucleotides that make up an organism's DNA gives that organism its own unique genetic traits.
  • The four nitrogen bases are complementary – adenine is complementary to thymine, cytosine is complementary to guanine – and the pairs form hydrogen bonds when the 5'/3' ends of their attached sugar-phosphate groups are oriented anti-parallel to one another.
Did you know?

Did you know that DNA in a human body must make exact copies of itself not merely thousands of times, not millions of times, and not even billions of times, but staggeringly, more than a trillion times? Whether a yeast, a bacterium, or a human cell, every living cell must be able to copy all of its DNA with amazing accuracy.

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In the field of molecular biology, scientists examine how DNA encodes all the complexities of living things. This third module in the DNA series focuses in the process by which DNA is replicated. The module describes the DNA synthesis assay, where scientists were able to replicate DNA in a test tube. Advancements in understanding the features and properties of DNA replication are discussed.

Concepts clés
  • Once the structure of the DNA molecule was discovered, scientists could immediately envision a possible copying mechanism based on the rules of nucleotide-base pairing.
  • In order to study and observe DNA replication more directly, scientists in the 1950s devised techniques to perform DNA replication in a test tube, called the DNA synthesis assay.
  • By using the DNA synthesis assay, scientists were able to observe the features and properties of DNA replication and test various hypotheses about how the process works.
  • The process of DNA replication was identified by several teams of researchers all working together to break down the process into multiple steps that could more easily be studied individually.
Did you know?

Did you know that blue eyes are the result of defective genes for pigment? Some recessive traits, like eye color, are harmless, while others are deadly. The way that genes translate into physical traits has to do with the particular enzyme that each type of gene makes, a discovery that was made by two scientists by way of the mutant bread mold they created, winning them the Nobel Prize in 1958.

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Through a look at the devastating Tay-Sachs disease and other hereditary conditions, this module explores the connection between genes and enzymes. The role of dominance vs. recessivity is examined. The module traces developments in our understanding of gene expression, starting with a rediscovery of Mendel’s laws of inheritance and built upon by the pioneering work of later scientists. The module introduces the Central Dogma of molecular biology, which is the one-way process of using DNA to make RNA and RNA to make proteins.

Concepts clés
  • Genes cannot be used directly by organisms. The information stored in genes must be used to make products, such as enzymes, that cells need to perform different functions. Gene expression is the chemical pathway from genes to the gene products, such as proteins, that organisms can use.
  • Since organisms have two genes for everything, even If one gene of a pair produces a defective enzyme or no enzyme at all, the other gene in the pair will make enough enzyme to do its job. Only an individual with two genes for a defective enzyme will actually show the recessive trait, such as an inherited disease or condition, blue eyes, or a recessive peapod shape.
  • In the mid-1900s, George Beadle and Edward Tatum showed that a defective gene leads to a defective enzyme. Their “one gene, one enzyme” hypothesis was later expanded to “one gene, one RNA."
  • Les code génétique is the set of rules that combines amino acids to form polypeptides and is nearly the same for all life-forms on Earth.
  • The genetic code is not a way for cells to translate genetic information in DNA directly into chains of amino acids to make proteins. Rather, RNA molecules must be made as intermediaries along the way from DNA to the polypeptides that fold into proteins.
  • Genetic information moves in one direction, from DNA to RNA to protein. This is known as the Central Dogma of molecular biology.
Did you know?

Did you know that DNA testing of 50,000-year-old bones showed that the original Neanderthal man did not descend from the same mother as modern humans? However, male lineage tests revealed that 8% of the non-African human gene pool consists of Neanderthal DNA. Certain genetic sequences called haplotypes are passed on only by males or by females, so to get a complete picture of the ancestry of a population, scientists generate one family tree based on the male line and another based on the female line.

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Using genetic markers passed down through the male or female line, scientists can construct family trees going back thousands of years. This module introduces haplotypes – genetic sequences that we inherit from only one parent. As an example, the module looks at the degree of interbreeding between now-extinct Neanderthals and modern humans as determined through an analysis of Y-chromosome haplotypes (male lineage) and mitochondrial DNA haplotypes (female lineage).

Concepts clés
  • Les haplotypes sont des séquences génétiques que nous héritons d'un seul parent. There are two types: Y-chromosomes, inherited from your father, and mitochondrial DNA, inherited from your mother.
  • Y-chromosome haplotypes are subject to random mutation and the discovery of numerous different haplotypes led scientists to construct the Y-chromosome family tree.
  • Mitochondria are organelles in all eukaryotic cells and have some of their own DNA. All of your mitochondria come from your mother and help to build a mtDNA family tree.
  • The most recent common ancestor (MRCA) is someone who exists in everyone's family tree.
  • When scientists study populations of a given ethnic group, they generate one family tree based on the populations' Y-chromosomes and another one based on mtDNA.
  • When constructing family trees, often an ancestor will appear in multiple places - this is a phenomenon known as pedigree collapse.
Did you know?

Did you know that elephant seals in the Northern Pacific have a signature asymmetrical face that is extremely rare among other populations of elephant seals? This is because an evolutionary force called a bottleneck event acted upon their gene pool. Other forces can work to change the gene pool of a population, such as natural selection, gene flow, and the founder effect, among others.

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Les changements dans la constitution génétique d'une population affectent l'incidence de certains traits et maladies au sein de la population. En commençant par un aperçu du taux anormalement élevé d'un problème de santé dangereux dans les communautés Amish américaines, ce module explore les forces qui affectent le pool génétique d'une population. Parmi eux figurent la sélection naturelle, le flux de gènes et deux types de dérive génétique : les effets fondateurs et les événements de goulot d'étranglement. L'équation d'équilibre de Harvey-Weinberg est présentée avec des exemples de problèmes qui montrent comment calculer la fréquence d'allèles spécifiques dans une population.


Water, the Solvent for Life

The human body is 66% water by weight, according to Hill and Kolb. Water is the universal solvent for life, referred to by Nobel Laureate A. Szent-Gyorgy as "the matrix of life".That water serves as the solvent for sodium chloride (salt) and other substances so that the fluids of our bodies are similar to sea water. This leads Hill and Kolb to refer jokingly to us as "walking bags of sea water". Water serves to suspend the red blood cells to carry oxygen to the cells. It is the solvent for the electrolytes and nutrients needed by the cells, and also the solvent to carry waste material away from the cells.

With water as the solvent, osmotic pressure acts to transport the needed water into cells. With cells bathed in the interstitial fluid, diffusion contributes to carrying needed molecules into the cells. When more complex mechanisms control the transport of molecules across the membranes into and out of cells, the presence of water as the surrounding medium and solvent is essential.


There are 92 elements that occur naturally on Earth. For living things, only 11 of these elements are found in larger than trace quantities. Any amount 0.01% or less is considered a trace element. For vertebrates, such as humans, there are two additional elements that occur in larger than trace amounts these are Iodine and Iron. The periodic table of elements below is color coded to show the elements found in the human body.

Periodic Table illustration of elements found in human body. Click to enlarge.


Did God Just Use Dust or Clay to Create Man?

A. E. Wilder Smith wrote, “The necessary information to build man does not reside in the few elements it takes to compose him.”2 God breathed into man the breath of life. Les termes Esprit et breath, in reference to God’s, are often used interchangeably. God’s breath is His Spirit. God exhaled His breath into the body that He had formed, giving man not only an earthly origin but a divine one. And man’s physical nature cannot merely be explained by the components that he/she can be reduced to in a science lab, because man includes genetic information. Genetic information cannot rise spontaneously, nor does matter itself operate itself into organizing itself into higher levels of complexity (functioning systems, tissues, bones, organs).3 Answers in Genesis online has more information on “Genetics and Biblical events”,4 and also the complexity of human DNA. It’s not the elements (“dust”) that we’re made of that makes a human it’s the manière we’re put together, it’s not the “dust” that makes life, but the way it’s put together with purposeful design and complex organization. Gary Parker explains the orderly and complex human design phenomena thus:

If [cells] are continually supplied with the right kind of energy and raw materials, and if all 75-plus of the RNA and protein molecules required for DNA-protein “translation” are present in the droit places at the droit times in the droit amounts with the droit structure, alors cells make proteins by using DNA’s base series . . . [Thus,] living things fonctionner in understandable ways that can be described in terms of scientific laws—but, such observations include properties of organization that logically imply a created origin of life. . . . [T]here are many more levels of order than I had once imagined and that order in nature, and a mind in tune with it, were guaranteed by God Himself.5


Osmoregulatory Mechanisms

Water cannot be actively transported across cell membranes because there are no carrier protéines capable of binding and transporting it. Water can, however, pass directly through membranes in response to changes in ion concentration. Water movement is therefore controlled indirectly, by pumping ions such as sodium and potassium across cell membranes, creating a concentration pente that causes water to follow by osmose . If sodium is excreted from the body, for example, water tends to follow it. The rate of water loss can thus be regulated by les hormones that control the rate of sodium excretion or the water permeability of the excretory ducts.

Osmoregulation is usually achieved by excretory organs that serve also for the disposal of metabolic wastes. Thus, urination is a mechanism of both waste excretion and osmoregulation. Organelles and organs that carry out osmoregulation include contractile vacuoles, nephridia, antennal glands, and malpighian tubules of invertebrates, and salt glands and kidneys of vertebrates.

Contractile vacuoles are organelles in the cells of sponges and freshwater protozoans. In the freshwater Amoeba proteus, for example, the bubble-like contractile vacuole swells with excess fluid from the cytoplasme . Its membrane then pumps valuable ions back into the cytoplasm, leaving mainly water in the vacuole. Contractile proteins surrounding the vacuole then abruptly compress it, squirting the water out of the cell through a pore in the cell membrane. The vacuole then slowly begins to refill, repeating the process with a rhythm superficially resembling a heartbeat.

Nephridia are tubular structures that filter body fluids other than blood, found in flatworms, annelids, and many other invertebrates. Battement cils or flagella draw fluid into the tubular system, leaving cells and proteins behind in the tissues. The tubules then reabsorb useful substances such as glucose et acides aminés from the fluid and return them to the tissues, while secreting excess ions into the fluid. Finally, the excess water, ions, and metabolic wastes are expelled from the body by way of nephridiopores in the body wall. Nephridia are called protonephridia if the inner end of the tubule is closed, like a porous bulb, and extracts liquid from the tissue fluid. These occur in flatworms such as planarians and tapeworms. Metanephridia have a funnellike opening at the internal end, through which they draw in fluid from the body cavity. Earthworms have metanephridia.

Antennal glands occur in crustaceans such as crayfish. They receive a blood filtrate , modify it by the reabsorption of some substances and sécrétion of others into the fluid, and then expel the modified fluid (urine) from a pore at the base of the antenna.

Malpighian tubules are found in spiders and insects. Numbering from two to several hundred, they are attached in clusters to the digestive tract between the midgut and hindgut and hang freely in the abdominal cavity. They absorb water and ions from the coelomic fluid and pass the fluid to the gut. The hindgut reabsorbs most of the water, leaving excess ions and metabolic wastes to be excreted with the feces, which are often dry.

Salt glands are associated with the eyes, nostrils, or tongue of marine reptiles (sea snakes, sea turtles, marine iguanas, saltwater crocodiles) and birds (gulls, albatrosses). These animals ingest excess salt with their food and water and excrete it by way of these glands.

Kidneys are vertebrate osmoregulatory organs in which blood pressure forces fluid to filter through the walls of blood capillaries into tubules that process the filtrate into urine. Each human kidney has about 1.2 million tiny balls of capillaries called glomeruli, where the blood pressure is very high. A filtrate of the blood plasma, free of cells and protein, seeps from these capillaries into a hollow ball called a glomerular (Bowman) capsule. From there, it flows into a series of tubules that remove most of the salt and water along with useful material such as glucose and vitamins, while secreting hydrogen and potassium ions, urea, and drugs (for example, penicillin and aspirin) into the tubular fluid. A final tube in the pathway, called the collecting duct, adjusts the salinity of the urine by reabsorbing variable amounts of water, before the urine leaves the kidney for storage in the urinary bladder and eventual elimination from the body.

Two hormones, aldosterone and antidiuretic hormone, regulate the amounts of salt and water reabsorbed, enabling the human kidney to adjust water loss or retention to the body's state of hydration. Human blood plasma and tissue fluid normally has an osmolarity of 300 milliosmoles per liter (mOsm/L) that is, 0.3 mole of dissolved particles per liter of solution. Human urine can be as dilute (hypoosmotic) as 50 mOsm/L when the body is voiding excess water, or as concentrated (hyperosmotic) as 1,200 mOsm/L when conserving water.

Freshwater fish, by contrast, cannot produce hyperosmotic urine, but they have no need to. Surrounded by water, they can afford to produce abundant, dilute urine to flush away their metabolic wastes. Among mammals, the ability to concentrate the urine is also little developed in aquatic forms such as beavers and muskrats. Kangaroo rats, by contrast, are desert rodents that need never drink water (they obtain it from food), and can concentrate their urine to as much as fourteen times the osmolarity of their blood plasma (compared to four times for humans).


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