Biologie (eBook)

Dévoiler l'intersection entre la vie et la machine

Fouad Sabry (Autor)

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2025 | 1. Auflage
376 Seiten
Un Milliard De Personnes Informées [French] (Verlag)
978-0-00-069390-7 (ISBN)

Infos

Dans le monde en évolution de la robotique, la compréhension des fondamentaux de la biologie est essentielle pour la prochaine génération d'ingénieurs, de scientifiques et d'innovateurs. Biology, qui fait partie de la série Robotics Science, relie les concepts biologiques à la robotique, fournissant aux professionnels, aux étudiants et aux passionnés les connaissances essentielles pour conduire les développements futurs de l'intelligence artificielle, de la robotique et de l'automatisation.

Brève présentation des chapitres :

Biologie : Une introduction aux concepts biologiques fondamentaux de la robotique et des conceptions bio-inspirées.

Cellule (biologie) : Explore la cellule comme élément constitutif de la vie, en parallèle des réseaux cellulaires en robotique.

Microorganisme : Met en évidence le rôle joué par les micro-organismes dans les systèmes biologiques, inspirant la miniaturisation robotique.

Symbiogenèse : Examine les relations symbiotiques en biologie et leurs parallèles dans la robotique collaborative.

Domaine (biologie) : Définit les domaines biologiques, en les reliant à des systèmes robotiques catégorisés.

Système à trois domaines : Discute de la classification de la vie en trois domaines, fournissant un cadre pour les robots biologiques.

Operon : Se concentre sur la régulation des gènes chez les procaryotes, offrant un aperçu des systèmes de contrôle des robots autonomes.

Organisme unicellulaire : Étudie les organismes simples, inspirant des conceptions pour des robots minimalistes à fonction unique.

Transport passif : Explore les mécanismes cellulaires qui peuvent informer la robotique économe en énergie.

Dernier ancêtre commun universel : Plonge dans les origines de la vie, en parallèle avec les origines de l'évolution robotique.

Signalisation cellulaire : Examine la communication cellulaire, inspirant des systèmes avancés de communication entre robots.

Structure cellulaire bactérienne : Étudie l'architecture bactérienne, guidant les systèmes robotiques conçus pour des environnements complexes.

Prokaryote : Analyse les cellules procaryotes, établissant des parallèles avec des systèmes robotiques simples et robustes.

Archées : explore la résilience des archées et propose des enseignements pour la construction de systèmes robotiques résilients dans des conditions difficiles.

Eucaryote : se concentre sur la complexité des cellules eucaryotes et informe sur la robotique multifonctionnelle.

Évolution des cellules : retrace l'évolution cellulaire et propose un modèle pour l'évolution des technologies robotiques.

Hypothèse des éocytes : introduit l'hypothèse de l'ascendance des éocytes et inspire de nouvelles approches de la robotique évolutionnaire.

Lokiarchaeota : étudie ce groupe récemment découvert et offre de nouvelles perspectives sur l'adaptabilité en robotique.

Procaryotes marins : étudie les organismes marins et informe sur les conceptions d'exploration robotique sous-marine.

Système à deux domaines : revisite un système de classification alternatif et offre de nouvelles perspectives sur l'évolution robotique.

Noyau cellulaire : se concentre sur le noyau et le matériel génétique et met en parallèle la robotique avancée et les systèmes de données complexes.

La biologie offre bien plus que de simples connaissances scientifiques : elle fournit les bases biologiques nécessaires à l'innovation en robotique. Avec des applications concrètes et des idées inspirantes pour des conceptions de pointe, ce livre comble le fossé entre la biologie et la robotique. Parfait pour les professionnels, les étudiants de premier et de deuxième cycle et les amateurs, il fournit aux lecteurs les connaissances nécessaires pour contribuer au domaine en pleine croissance de la robotique.

Textauszug

Chapitre 1 : Biologie

L'étude scientifique de la vie est appelée biologie. Bien qu'il s'agisse d'une science naturelle avec un large éventail d'applications, elle est unifiée par un certain nombre de points communs qui en font un domaine unique et cohérent. Pour ne donner qu'un exemple, chaque être vivant est composé d'au moins une cellule qui est responsable du traitement de l'information génétique codée dans les gènes. Ces informations peuvent être transmises aux générations suivantes. Le concept d'évolution, qui explique à la fois la similitude et la diversité de la vie, est un autre thème important. Le mouvement, la croissance et la reproduction sont tous rendus possibles par le traitement de l'énergie, ce qui est une autre raison pour laquelle la vie est si cruciale. Enfin, chaque être vivant possède la capacité de contrôler les conditions qui existent dans son propre corps.

Les scientifiques qui étudient la biologie sont capables d'étudier la vie à différents niveaux d'organisation, allant de la biologie moléculaire d'une cellule à la morphologie et à la physiologie des plantes et des animaux, en passant par le développement des populations. Par conséquent, il existe de nombreuses sous-disciplines qui relèvent de la biologie. Ces sous-disciplines se distinguent les unes des autres par les caractéristiques des questions de recherche qu'elles étudient et les méthodes qu'elles emploient. De la même manière que d'autres scientifiques, les biologistes utilisent la méthode scientifique pour recueillir des informations sur le monde qui les entoure en faisant des observations, en posant des questions, en développant des hypothèses, en effectuant des tests et en formulant des conclusions.

La diversité de la vie sur Terre, qui remonte à plus de 3,7 milliards d'années, est vraiment stupéfiante. En commençant par les espèces procaryotes comme les archées et les bactéries et en progressant vers les organismes eucaryotes comme les protistes, les champignons, les plantes et les animaux, les biologistes se sont efforcés d'étudier et de catégoriser les nombreuses formes de vie au fur et à mesure qu'elles ont été découvertes. Il existe de nombreuses espèces différentes qui contribuent à la biodiversité d'un écosystème. Ces organismes ont des rôles spécialisés dans le transfert de nutriments et d'énergie à travers leur environnement biophysique, c'est pourquoi ils sont importants pour l'écosystème.

Entre les années 3000 et 1200 av. J.-C., les premières racines de la science, qui comprenaient la médecine, remontent à l'Égypte ancienne et à la Mésopotamie. Les contributions qu'ils ont apportées ont influencé la philosophie naturelle de la Grèce antique. Aristote, qui a vécu de 384 à 322 av. J.-C., était l'un des plus grands philosophes grecs de l'Antiquité qui a contribué de manière significative à l'avancement des connaissances biologiques. Il a étudié le processus de causalité biologique ainsi que la variété de la vie. Suivant ses traces, Théophraste a initié l'investigation scientifique des plantes. Dans le monde islamique médiéval, plusieurs érudits ont contribué au domaine de la biologie. Parmi eux se trouvaient al-Jahiz (781-869), Al-Dīnawarī (828-896), qui publia sur la botanique, et Rhazès (865-925), qui présenta ses écrits sur l'anatomie et la physiologie. Le domaine de la médecine a été particulièrement bien étudié par les érudits islamiques qui ont travaillé dans les traditions des philosophes grecs, tandis que le domaine de l'histoire naturelle s'est principalement concentré sur les idées aristotéliciennes.

À l'époque où Anton van Leeuwenhoek faisait des progrès significatifs dans le domaine du microscope, le domaine de la biologie a commencé à progresser rapidement. Les scientifiques ont fait les découvertes qui ont conduit à la découverte des spermatozoïdes, des bactéries, des infusoires et de la variété de la vie qui existe à petite échelle. Les recherches menées par Jan Swammerdam ont contribué au développement de techniques de dissection et de coloration microscopiques, et ont suscité un nouvel intérêt dans le domaine de l'entomologie. La pensée biologique a été profondément influencée par les progrès réalisés en microscopie. Au début du XIXe siècle, les biologistes ont concentré leur attention sur la signification centrale de la cellule. En 1838, Schleiden et Schwann ont commencé à défendre les concepts désormais universels selon lesquels (1) l'unité fondamentale des organismes est la cellule et (2) que les cellules individuelles possèdent toutes les caractéristiques de la vie. Cependant, ils étaient opposés au concept selon lequel (3) toutes les cellules proviennent de la division d'autres cellules, et ils ont continué à soutenir le concept de génération spontanée. Cependant, Robert Remak et Rudolf Virchow ont réussi à réifier le troisième principe, et dans les années 1860, la majorité des biologistes avaient adopté les trois prémisses, ce qui a conduit à la consolidation de la théorie cellulaire.

Les historiens de la nature, quant à eux, ont commencé à concentrer leur attention sur la taxonomie et la classification. Une taxonomie fondamentale pour le monde naturel a été publiée par Carl Linné en 1735. Dans les années 1750, il a introduit des noms scientifiques pour toutes les espèces qu'il avait découvertes. Le comte de Buffon, Georges-Louis Leclerc, considérait les espèces comme des catégories artificielles et les formes vivantes comme flexibles, impliquant même l'idée d'une descendance commune. Il croyait également que les êtres vivants pouvaient être manipulés.

Les travaux de Jean-Baptiste Lamarck, qui a établi une théorie cohérente de l'évolution, sont considérés comme la naissance d'une pensée évolutionniste sérieuse. Afin de développer une théorie de l'évolution plus réussie basée sur la sélection naturelle, le naturaliste britannique Charles Darwin a combiné l'approche biogéographique de Humboldt, la géologie uniformitariste de Lyell, les écrits de Malthus sur la croissance de la population, ainsi que sa propre expertise morphologique et des observations naturelles approfondies. Alfred Russel Wallace est arrivé indépendamment aux mêmes conclusions ; Des raisonnements et des preuves similaires l'ont amené à accomplir cela.

En 1865, Gregor Mendel a jeté les bases de ce qui allait devenir plus tard connu sous le nom de génétique moderne. Les principes fondamentaux de l'hérédité biologique ont été présentés dans cette discussion. La valeur de son travail, en revanche, n'a pas été pleinement appréciée jusqu'au début du XXe siècle, lorsque l'évolution a été reconnue pour la première fois comme une théorie cohésive. Cela s'est produit lorsque la synthèse moderne a réuni l'évolution darwinienne et la génétique classique. Alfred Hershey et Martha Chase ont tous deux mené une série d'études dans les années 1940 et au début des années 1950 qui ont montré que l'ADN était le composant des chromosomes porteurs des unités porteuses de traits qui étaient devenues connues sous le nom de gènes. Ces essais ont été menés dans les années 1940 et au début des années 1950. Le début de la période de la génétique moléculaire a été caractérisé par la découverte de la structure en double hélice de l'ADN par James Watson et Francis Crick en 1953. Cette découverte a coïncidé avec l'accent mis sur de nouveaux types d'organismes modèles, tels que les virus et les bactéries. Depuis les années 1950, il y a eu une expansion significative du domaine de la biologie dans le domaine de la biologie moléculaire. Après avoir découvert que l'ADN contient des codons, Har Gobind Khorana, Robert W. Holley et Marshall Warren Nirenberg ont pu déchiffrer le code génétique. Dans le but de cartographier le génome humain, le projet du génome humain a été lancé en 1990.

La majorité de la masse de tous les organismes est composée d'éléments chimiques ; L'oxygène, le carbone, l'hydrogène et l'azote constituent la majorité de la masse (96 %) de tous les organismes. Le calcium, le phosphore, le soufre, le sodium, le chlore et le magnésium constituent la majorité de la masse restante. L'eau, qui est essentielle à la vie, est l'un des composés qui peuvent se former lorsque divers éléments se combinent pour former des composés. L'étude des processus chimiques qui se produisent dans les organismes vivants et des relations entre eux est connue sous le nom de biochimie. Le domaine de la biologie connu sous le nom de biologie moléculaire s'intéresse à l'étude de la base moléculaire de l'activité biologique à l'intérieur et entre les cellules. Cela comprend l'étude de la synthèse moléculaire, de la modification, des mécanismes et des interactions liés aux processus biologiques.

Il y a environ 3,8 milliards d'années, le premier océan sur Terre s'est développé, et c'est de cet océan que la vie a émergé. Depuis lors, l'eau est restée le produit chimique que l'on trouve en plus grande quantité dans chaque vivant. L'eau est essentielle à la vie car c'est un solvant puissant qui peut dissoudre des solutés comme les ions sodium et chlorure ainsi que d'autres minuscules molécules pour produire une solution aqueuse. Cette caractéristique fait de l'eau un élément essentiel de la vie. Après avoir été dissous dans l'eau, ces solutés ont plus de chances d'entrer en contact les uns avec les autres et, par conséquent, de participer à des réactions chimiques nécessaires à la continuation de la vie. En ce qui concerne sa structure moléculaire, l'eau est une minuscule molécule polaire qui a une forme courbée. Cette forme est le résultat de la formation...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 1.1.2025
• Übersetzer: Nicholas Souplet
• Sprache: französisch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• ISBN-10: 0-00-069390-1 / 0000693901
• ISBN-13: 978-0-00-069390-7 / 9780000693907