Réseaux de vie 

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CYCLES et RESEAUX de vie  

DES CYCLES physico-biochimiques aux informations qu’il véhicule.

 

Manger ou être mangé, telle est la question.

 

      Pensée, réflexion, logique

Si le coeur est un muscle, ou un moteur organique,ils sont tous issu du d’un développement « le plus simple et le plus optimal » d’une matière organique noble en interraction complète avec le système auquel elle participe

DES CYCLES physico-biochimiques aux informations qu’il véhicule.

RESEAUX et CYCLES DE LA VIE

Si les réseaux, qu’ils soient familiaux, physiques, sociologique, informatiques, climatiques, biologiques, chimiques sont partout autour de nous, leur modélisation avec l’ère de l’informatique s’en trouve grandement facilité dans les prédictions de leur développement. Omniprésents, les réseaux biologiques ou chimiques nous accompagnent.. Et lorsqu’il sont structurés par de la matière, nous nous trouvons face au réseaux de toutes les sciences de la nature qui nous entoure ou dans laquelle nous baignons.

 

QUELQUES TYPES DE RESEAUX à imaginer en 3 D

(images reproduites en grand en bas de page)

Cette première approche issues des superbes réflexions de Hugues Bersini, nous montre que les réseaux sont partout.

C’est dans un contexte fonctionnement et d’analyse des contenus de la matière vivantes, tels les protoplasmes et cie, les lipides, les enzymes, les protéines, les hydrates de carbone, ADN (ACGT – Sucres – Phosphates, …), et les catalyseurs qui s’organisent que j’aborderai ce chapitre des plus complexes.

L’avantage de la modélisation des réseaux déploie ici tout son charge pour aboutir à des simplifications de présentation pour des processus très compliqués.

Aussi, lorsqu’une organisation structurée, dictée par un système atomique et moléculaire organisé, forment différents types de cellules qui dans un milieu donné, aboutissent différents organes, organismes, espèces et sous-espèces; lorsque cette organisation grandit en s’approvisionnant à l’extérieur, tout en disposant d’une structure évoluée qui lui est propre, et qu’elle transmet à l’aide d’un code d’information, l’information qui touche à un telle organisation y est ordonnée comme la géométrie spatiale des éléments qui la composent … c’est la raison des réseaux et des cylces entre eux.

Et c’est ainsi que des monocellulaires et du minéral, la vie a passé aux organismes multi-cellulaires, aux organismes vivants du règne végétal ou animal.

 

Affronter la complexité de l’ensemble là ou elle se trouve

Regardons donc ces complexités cellulaires de plus près et redefinissont tout d’abord le contexte des ordres de grandeurs dont nous parlons

 

A. la Terre contient 7 millards d’être humain

Un humain peut réfléchir beaucoup

La cellule primaire contient toutes les informations qui lui permettent aussi de réfléchir un peu, d’être électriquement réactive et laissant passer chaleur lumière et de croitre jusqu’à obtenir une « copie » adaptée et évoluante. C’est la plus petite unité capable de produire une information.

B. Il y a 75 milliards de cellules (dont plus de 200 types différents) dans un corps humain et qui le font fonctionner

Chaque cellule contient (outre le reste), des chromosomes.

L’humain en compte précisément 46, la mouche 8, le papillon 380, la fougère 1200. Chaque chromosome contient entre 50 – 250 millions de paires de base

C. Chaque cellule contient environ 3 milliards de paires de bases

Chaque paire de base contient de l’A, C, G, T ou U pour l’ARN (messager)

Il s’agit de molécules d’acides aminés complexes formés d’une dizaine d’atomes « simples et complexe » formés de carbone, d’azote, d’hydrogène et d’oxygène.

Ces molécules (mono-mères ou mères) forment ainsi de longue supramolécules (polymères ou poly-mères), des chaines de 50-250 millions de molécules reliés entre elles formant un chromosome

Chaque cellule humaine contient dans ses 46 chromosomes quelques 32500-32600 gènes différents qui concernent l’être humain (plutôt que parler de codage).

De quoi passer un stock d’information équivalent à 770-827 Mbytes pour le total des chromosomes XX et entre 756-819 pour l’ensemble des chromosomes XY.

(par chromosome: 2968, 2288, 2032, 1297, 1643, 1963, 1443, 1127, 1299, 1440, 2093, 1652, 748, 1098, 1652, 748, 1098, 1122, 1098, 1576. 766, 1454, 927, 303, 288, 1184, 231, ? 250 nd )

 

Remarque SUR LES papillons:

Les papillons représentent environ 10 % des 1 450 000 espèces d’insectes connues à la surface de la Terre.

Les papillons des prairies ont régressé de 50 % entre 1990 et 2005, principalement en raison de la dégradation progressive des écosystèmes, de l’agriculture intensive ou encore du réchauffement climatique. En Grande-Bretagne, environ 70 % de la totalité des espèces de papillons auraient ainsi disparu en vingt ans.

Mettons à la place des chiffres de bases ADN et ARN des informations et des notions de OU, ET, PLUS, MOINS, et l’on comprend peu à peu mieux les systèmes d’organisations et de mémorisation qui peuvent émerger du « processeur » cellulaire.

Certains réseaux sont donc très différents des autres dans leur fonctionnement. Simple, ou complexe !

 

PARODIES d’un réseau SIMPLE et réactionnel

Imaginons un système ouvert qui se recharge uniquement par l’introduction dans le système de l’une ou l’autre des particules Z+ et U-. Imaginons que ces deux particules s’attirent pour former UZ ou ZU primaire (charge neutre), mais aussi qu’elle puisse se combiner à elles-même en un composé ZZ ou UU (neutre par doublet), et autant stable que UZ/UZ.

L’objectif du système est de créer une structure à la fois stable, voire au mieux indépendante, et pour ce faire, zu/uz peuvent également se combiner à eux-mêmes.

Lorsque trois particules isolées (ou 2+1) se rencontrent, elles se combient à nouveau. La charge de l’ensemble sera à nouveau positive ou négative (2+1- ou 2-1+), donc réactive, selon la charge du nouveau venu.

Il peut alors – se dégrader en deux composant plus petits – ou absorber très rapidement un nouveau U ou un nouveau Z, voire un couple UZ/ZU ou UU/ZZ pour croitre ainsi à 4 ou 5 éléments (charge neutre), 4 éléments représentant un composé stable, 5 éléments un composé sujet à se décomposer différemment selon sa composition, … ou attirera tout composé du système qui lui est proche…

La particularité d’un tel système est que U et Z ne manqueront pas puisqu’il proviennet de la dégradation de composés plus grands qui se dégradent comme uuu ou zzz, instables.

Pour autant que le système ne comprenne pas un même nombre de particules UZ, ce système peut donc également devenir AUTONOME, se retrouver en mouvement continu, bien que sa croissance s’arrêterait.

Si le système continue de s’approvisionner en Z et U, il peut perdre tout élément du système (par exemple en servant de nourriture à un autre réseau), que celui-ci ne semblera ni destabilisé, et il y a de forte probabilité qu’a terme, il crée à nouveau ce même élément.

Il faut toutefois que de nouveau Z et U se greffent au système à un rythme identique au nombre de particules qui sortent du système pour qu’il n’en soit pas modifié.

Si le système se retrouve face à un réseau absorbeur par exemple de ZZU, il va de soi que l’ensemble du système se trouvera à terme perturbé et structurellement modifié, à mois que l’approvisionnement en Z soit le double de celui de U.

Pour terminer, ce n’est que si A et Z n’approvisionne plus le système et qu’il sont à part égaleme dans le systpme que se dernier se simplifiera en un temps donné, en des solides formé de 2, 4, voire 8 éléments, et se rigidifiera sans échange.

Voici un tel système qui est à même de représenter des chaine de polymérisation/dépolymérisation de particule positives et négatives

Un tel réseau s’automaintiendra si toutes les particules participant au réseau sont à la fois réactionnelles (se divisent en un certain point, ou s’attirent), et quêlles soient également produites au sein de ce même réseau. Sans quoi, sa structure serait rapidement modifiée en un réseau plus simple de deux particules qui se lient en chaîne.

Un réseau pourtant si SIMPLE ?!

Le cas du O₂/CO₂ de l’atmosphère. Un circuit fermé pour autant qu’il soit à l’équilibre.

Regardons ainsi de plus près ce réseau « photosynthèse / respiration »

Situation du cycle

Pour vivre et disposer d’énergie, les espèces animales ont besoin d’oxygène (sauf les anaérobies qui prennent un autre atome en otage). En assimillant l’oxygène, le monde animal libère du ainsi du CO₂. (en consommant du sucre, en présence d’hemes qui portent l’oxygène, et de lumière)

A(O₂) + B(MAHb) = C (CO₂ ) + D (MAHb-C)

la masse animale dépense de l’énergie et perd un atome C par O₂ absorbé et réémis.

Quand au espèces animales, les plantes (et le plancton) grâce à la photosynthèse absorbent le CO₂ de l’air et libèrent de l’oxygène (en présence de sucres, chlorophyle, et de lumière).

C (CO₂)+ E (MV) = A (O₂) + F MVC

Conclusions :

Le règne animal + B produisent C qui combiné au règne végétal, reproduit B, Le monde végétal gagne ainsi un C et offre au monde animal un air avec un taux d’oxygène et de CO₂ à l’équilibre

Autrement dit, chacun aura pu utiliser son 0₂ circulant, qui se trouve être l’indispensable de l’hisoire. L le règne végétal l’absorbe sous une forme simple et composée, tel le CO₂ qui se joint à la structure végétale grâce à chlorophyle (le sang vert) et la lumière. Le règne animal l’absorbera lorsqu’il se trouve sous sa forme originelle 0₂ qu’il liera avec un l’heme – globine (le sang rouge) pour pouvoir l’absorber.

On pourrait également dire que tout le monde de ce cycle baigne dans l’oxygène … et le carbone. Cette oxygène doit être lié au carbone pour que les plantes l’absorbent. et il doit se trouver non lié pour pouvoir être repris par l’hemoglobine (un C plus compliqué produit au sein des systèmes du règne animal plus omplexes et développés que le règne animal). C’est ainsi que règne végétal et animal se sont retrouvés liés et indissociables de la vie sur terre.

Hypothèse vérifiable : sans règne végétal terreste ou marin (planctons), pas de vie animale. Sans règne animal, par contre les plantes devraient trouver plus rapidement un nouveau moyen de combler leur manque d’approvisionner en CO2, ce à quoi le règne animal contribue. Mais cela reste du domaine du possible, car n’oublions pas qu’en l’absence de lumière, elles produisent également du CO2. Et se retrouveraient peut-être, en dormance.

Ce cycle respiration/ photosynthèse fait donc ainsi partie de l’équilibre de la vie sur terre de puis bien longtemps, en régularisant les taux d’0₂ et de CO₂. (Chaque monde luttant pour sa survie sont ici interdépendants, …(cqfpd)(= ce qu’il ne faut plus démontrer)

Ce cycle tend également à des réactions convergentes vers ce que l’on peut appeler un point optimal. Les concentrations de tous ces corps produits ou absorbés vont en direction d’une croissance stabilisée ou d’un arrêt de l’évolution.

Lorsqu’une diminution entraîne une augmentation compensatoire

Toute dimimution d’oxygène dans ce circuit entrainerait naturellement un accroissement de la matière végétale qui ainsi augmentera sa production d’O₂ afin de revenir à l’équilibre.

De même tout accroissement de MA qui entraine avec elle une surproduction de CO2₂ se verrait compenser par un accroissement de MV qui entraine une production d’O₂, afin de revenir à l’équilibre.

Sur terre, et principalement à notre époque de productivisme, il n’y a pas que tout accroissement de la biomasse animale qui engendre du CO₂ ou des déchets similaires et cousins du carbone organique ou du carbone fossile transformé et utilisé, ou fondu.

Nous sommes aujourd’hui face à d’autres problèmes qui influent sur cet équilibre naturel. On ne peut à l’évidence, que témoigner de la production d’un surplus artificiel de CO₂, et d’origine humaine. Ce surplus pourrait et devrait certes être compensé par un accroissement de la biomasse, mais c’est plutôt l’inverse qui se passe sous nos yeux. Le règne végétal ne va de loin pas en s’accroissant de diversité et de quantité. Des sols intoxiqués ne produisent plus de plantons, et les océans malmenés, ou des eaux stériles et toxiques se retrouvent sans planctons.

La biomasse ne serait-elle plus suffisante? Le poumon brésilien de l’Amazonie s’amenuise, de nombreuse régions sont sujettes aux phénomènes à la déforestation, au catastophes naturelles et feux de forêts, ce qui enregendrent la disparition du couvert végétal. L’agriculture intensive, la monoculture et pire encore les grand champs de génétiquement modifié aspergés d’insecticides et d’autres biocides, fout en l’air un sol tassé qui ne sera jamais aussi « couVERT » de végétaux ». On constate donc globalement un accroissement des surfaces incultes et l’épineux problème de la désertification. Répétons-le, le volume de feuillage qui absorbe le CO₂ ne serait-il ainsi plus suffisant pour maintenir le cycle « respiration / photosythèse » à l’équilibre ?

Et pour poursuivre sur les intrants et autres facteurs pouvant intervenir sur ce cycle, gageons qu’outre les feux de volcans ou les fumées humaines, certains composés ont pour « qualité » d’empêcher l’absorbtion courante de l’oxygène, d’autres bloquent l’émission de CO₂ (formol), voire l’absortion d’O2 dans les cellules (CO, monoxyde de carbone), il s’agit des toxiques cellulaires, de type plutôt asphyxiants pour les humains (chlore, fluorures, gaz toxiques)

Sans détailler ce chapitre, gageons que bien des particules artificielles, poussières, molécules complexes, voire atomes tels les uranides), lesquelles qui n’existaient pas à l’état naturel sans l’intervention passée de l’homme, composés que l’on peu classer de pathogènes, cancérigènes, mutagènes, asphyxiantes (comme le CO, simplement) se retrouvent aujourd’hui dans l’air que les plantes comme les humains, et le règne animal, respirons. Et là, encore une fois, l’homme et certes le seul responsable de cette dégradation de la qualité de l’air.

Cela a-t-il une influence sur le cycle respiration/photosynthèse ? cqfd (ce qu’il faut démontrer)

Voilà, vous avez vu le cycle qui inclut la respiration/photosynthèse, voici encore un autre : le grand cycle du carbone sur terre. Sans commentaire cette fois, sauf la preuve que volcans, et combustion massive de pétrole et gaz ou charbon contribuent bien au chargement du CO2 de l’air.

Malgré les « simplicités » des réseaux prédédent, les étudier, c’est se pencher sur la complexité du système, de trouver des liens entre les intrants, et définir les noeuds principaux du réseaux.

Poursuivons avec ce que j’appellerai,

LES RESEAUX et LES CYLES de la soupe vivante (biotique)

Situation très complexe encore une fois que de vouloir tout résumer sur une page A4. Mais voici à plat une représentation qui inclut presque la totalité des atomes connus et présents sur terre ou dans le système solaire. Et j’ai souhaité ici reproduire ce qui se passe sur le plan des atomes et de leurs interractions.

Simplement, nous consommons de l’oxygène, du glucose, des proteines, des lipides, aliments qui en fait sont sont des enchevêtrements de molécules avec assez peu d’atomes comparativement aux hyperstructures et autres polymères de la nature. Le sel marin contient du sodium et des chlorures.

Ainsi, le règne animal, comme le règne végétal, pour fonctionner, reprennent de choeur les particularités suivantes qui leur sont propres

1. un système chimique fermé automaintenu, à la fois fermé sur lui-même, organisé, et ouvert sur l’extérieur pour sa maintenance (métabolisme)

2. Le système chimique de la vie inclut également un système de stockage (codage, décodage) de l’information qui permette sa reproduction (le travail d’une cellule, le codage dans l’ADN, l’ordre dans l’ARN)

3. Plus le système est évolué, plus il tend à accroître ses possibillités d’évoluer dans ses systèmes d’adaptation au système extérieur dans lequel il baigne. Les notions de choix et de distances interviennent lorsque l’espèce se déplace. C’est ainsi qu’il peut se retrouver dans des conditions extérieures différentes, jusqu’à influer sur sa source d’approvisionnement. Le système est donc doté d’un système d’adaptation, dans certaines limites du supportable pour le système lui-même.

Donc, si tout se passe comme prévu sans grand changement, le milieu restant en CNTPE, l’espèce n’aura pas besoin de modifications pour s’adapter au milieu et s’éqiulibrer dans l’environnement.

(CNTPE = dans des conditions normales de température et de pression et dans des conditions d’environnement extérieur (approvisionnement, atmosphère, radioactivité, composition chimique du milieu), le système évolue sans grand changement.

Si par contre les CNTPE sont légèrement à grandement modifiées, perturbant soit ses besoins en intrants (lumière, aliments) ou le bon fonctionnement de l’organisme même (par exemple présence de radioactivité, selon composition chimique du milieu ambiant, phénomènes électriques, feu, système d’élimination perturbé), il y a de très forte probabilité pour qu’à terme :

1. le métabolisme soit modifié, entrainant peu à peu une modification des structures en vue de surmonter ces perturbations pour que l’espèce se maintienne de facon optimale (ou alors cela entraine une une disparition de l’espèce)

2. l’information codée qui sera transmise lors de la reproduction inclura très probablement les modifications qu’il convient d’adapter aux structures en vue d’adapter l’espèce à l’évolution constatée du milieux.

 

LE TABLEAU DES INTERRACTIONS DE LA VIE

 

Il s’utilise volontiers avec un tableau de Mendeleiev que je rappellerai ci-dessous dans une version que j’apprécie tout particulièrement.

En vert : ce qui compose les espèces, ce dont elles se nourrissent

A gauche: le secteur de la chimie dite « organique », avec la dénmination des familles de molécules différentes

A droite et à gauche en bas: l’inorganique, minérales ou spéciale

Au centre: les atomes les plus courants, les plus importants qui se retrouvent universellement

En haut à droite: de quoi composer une base de jardinage

En bas à droite : de quoi stimuler la croissance

A gauche: l’indispensables famille organiques: les sucres, les proteines, les lipides

En haut à gauche et au centre: les hyperstructures moléculaires … qui lorsqu’elles se trouvent ensemble dans un réseau comprenant plus de 3 milliards d’individus moléculaires pour passer l’information, mais encore 10 E28 atomes pour organiser l’ensemble, on arrive à une taille humaine

Ci bas :

TABLEAU des interractions atomiques et moléculaires de la vie.