Biologie de Campbell #1 - L'évolution, les thèmes de l'étude du vivant et la démarche scientifique

Ma curiosité envers la biologie passe à un niveau supérieur : la lecture attentive de cet énorme manuel universitaire. Grand format, plus de 1500 pages, et ça m'a l'air excellemment écrit, mis en page et illustré. Je pense faire ici un petit compte-rendu pour chacun des 56 chapitres, si je ne me lasse pas avant. J'ai bon espoir ! Il m'a semblé que c'était la meilleure chose à faire ; je commençais à sentir les limites du picorage de livres individuels, j'avais besoin d'une approche plus systémique.

Le premier concept évoqué, dès la première page, est l'évolution. Je ne vais pas prendre de notes à ce sujet dans ce chapitre introductif, j'ai déjà les bases en lisant Richard Dawkins entre autres. De même, je ne prends pas de notes concernant la démarche scientifique. Je me concentre sur les concepts scientifiques que je cherche à comprendre et à apprendre.

Quelques propriétés de la vie : ordre (structure), adaptation évolutive, reproduction, réaction aux stimulus de l'environnement, utilisation d'énergie, croissance et développement, homéostasie. Je définis ce dernier point : l'ajustement de la température de l'organisme afin de maintenir une température constante. Plus généralement, c'est l'autorégulation d'un système biologique.

Réductionnisme : stratégie consistant à fragmenter les systèmes complexes en éléments plus simples et plus faciles à manipuler.

La hiérarchie de l'organisation biologique :  

• biosphère   
• écosystèmes → tous les êtres vivants d'une région et éléments non vivants qui constituent leur environnement.
  
• communautés biologiques → ensemble des organismes qui peuplent un même écosystème.
• populations → individus d'une même espèce qui vivent dans une même région.
• organismes
• organes → partie d'un organisme ayant au moins deux tissus et des fonctions spécifiques.
• tissus → chaque tissu se compose d'un groupe de cellules qui travaillent à une fonction précise.
• cellules → l'unité structurale et fonctionnelle des organismes.
• organites → les éléments fonctionnels qui composent une cellule.
• molécules → structure chimique qui comprend au moins deux atomes et dernier niveau d'organisation dans la hiérarchie de la vie.

La cellule est la plus petite unité capable d'accomplir toutes les activités nécessaires à la vie. Les cellules ont une membrane qui régit le passage des matières entre le milieu interne et l'environnement et elles utilisent toutes l'ADN comme information génétique.

On distingue cependant deux types de cellules :

• Les eucaryotes possèdent des organites délimités par une membrane et un noyau qui contient l'ADN. (eu = vrai, karuon = noyau)
  
• Les procaryotes ne possèdent pas d'organites membraneux ni de noyau et sont généralement plus petites que les eucaryotes. (pro = avant, karuon = noyau)

L'ADN, acide désoxyribonucléique. Chaque chromosome est constitué d'une seule longue molécule d'ADN le long de laquelle sont disposés des centaines ou milliers de gènes. Chaque molécule d'ADN est constituée de deux longues chaines, les brins, qui forment une double hélice. Chaque chaine est formée à partir de quatre unités structurales chimiques, les nucléotides, désignées par les lettres A, T, C, G. C'est l'assemblage de ces nucléotides qui forment les gènes, des "mots" qui stockent et transmettent l'information, par exemple la recette pour fabriquer une protéine.

C'est l'ARN, acide ribonucléique, qui sert d'intermédiaire entre l'ADN et l'exécution de l'information, par exemple la fabrication d'une protéine.

L'ensemble des directives génétiques dont un organisme hérite est appelé génome.

Quelques mots sur les interactions. Contrairement à l'énergie, les nutriments chimiques se recyclent entre les organismes et leur environnement. Les producteurs convertissent l'énergie solaire en énergie chimique ; une partie de celle-ci est transmise aux consommateurs et le reste se perd sous forme de chaleur.

Chez les êtres vivants, on trouve la régulation par rétroaction. La forme de régulation la plus répandue est la rétro-inhibition, qui fait que l'accumulation du produit final d'un processus ralentit ce même processus. Existe aussi la rétroactivation, où le produit final d'un processus biologique accélère sa propre production.

Exemple de rétro-inhibition :

1. Un taux de glucose sanguin (glycémie) élevé stimule la sécrétion d'insuline dans le sang par le pancréas.
2. L'insuline circule dans tout le corps via le sang.
3. L'insuline se lie aux cellules du corps, elle stimule l'absorption du glucose et incite les cellules du foie à en stocker. Le taux de glucose sanguin diminue.
4. La glycémie ayant baissé, la sécrétion d'insuline n'est plus stimulée.

Les trois domaines du vivant :

• Les bactéries, les organismes procaryotes les plus diversifiés et les plus répandus.
• Les archées, organismes procaryotes vivant dans des milieux extrêmes.
• Les eucaryotes, domaine qui comprend des organismes unicellulaires ou multicellulaires :
• Les végétaux, capables de photosynthèse.
• Les eumycètes, qui absorbent les nutriments par la paroi extérieure de leur corps, comme les champignons.
• Les animaux, organismes eucaryotes multicellulaires qui ingèrent d'autres organismes.
• Les protistes, principalement des organismes eucaryotes unicellulaires et quelques multicellulaires simples.