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 Une histoire de tout ou presque

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MessageSujet: Une histoire de tout ou presque   Mer 28 Juin - 13:19

Une histoire de tout ou presque

En lisant ce résumé, vous aborderez les grandes questions scientifiques de la vie et de l’Univers. Il vous permettra de comprendre vos origines et sur quelle planète vous vivez.

Vous découvrirez aussi que :

• La Terre ne représente qu’une infime partie de l’Univers

• De nombreux dangers nous menacent, sous terre et dans notre système solaire

• Nos ancêtres, les hominidés Homo Sapiens, n’ont pas révélé tous leurs secrets

• Le monde de l’infiniment petit est aussi important que celui de l’infiniment grand

Pour commencer, il faut savoir que nous ne devons notre existence qu’à un assemblage hasardeux d’atomes. Notre vie est constituée par ces mélanges atomiques extraordinaires. Cette idée nous amène à ce premier constat : notre vie ne tient qu’à un fil, tout comme notre survie. En effet, la longévité de l’espèce humaine est aussi incertaine que ces assemblages d’atomes.

L’Univers, de par son immensité et sa complexité, nous reste majoritairement inconnu

En 2003, à l’aide d’un nouveau genre de satellite, la NASA a annoncé que l’Univers avait 13.7 milliards d’années. Cependant, on ignore encore de quoi il est constitué. En fait, 90% serait constitué de matière noire, invisible à nos yeux. Il y aurait aussi une énergie dans l’Univers (appelée énergie du vide ou quintessence) qui le pousserait à s’étendre.

Edwin Hubble fut le plus célèbre astronome du 20ème siècle. A l’époque, nous ne connaissions qu’une seule galaxie : la Voie Lactée. Hubble allait démontrer la fausseté de cette croyance en trouvant de multiples galaxies indépendantes. On compte aujourd’hui 140 milliards de galaxies connues.

Hubble fit une autre découverte incroyable. Il annonça que l’Univers était en expansion dans toutes les directions. En effet, il remarqua que toutes les galaxies s’éloignaient de la nôtre, agrandissant un peu plus l’Univers. Cela suppose qu’avant de s’étendre, celui-ci avait eu un point de départ, un commencement.

L’hypothèse de la naissance de la vie sur Terre repose sur deux éléments : le Big Bang et les Supernova

La base de cette hypothèse est la théorie de l’inflation cosmologique du physicien Alan Guth (1979). Il postule qu’une fraction de seconde après la création de l’Univers, celui-ci connut une formidable expansion due au Big Bang.

Selon les scientifiques, cet instant de la création daterait de 13.7 milliards d’années. Le Big Bang serait une explosion unique. En trois minutes, elle aurait produit toute la manière de l’Univers. Cette matière était surtout constituée de gaz légers comme l’hélium ou l’hydrogène.

Le terme de Supernova est créé par Fritz Zwicky dans les années 30. Une Supernova est l’explosion provoquée par l’extinction d’une étoile géante. Lors de l’explosion, elle dégage une énergie équivalente à une centaine de milliards de soleils. Les explosions de Supernova sont considérées comme les plus grands événements de la création. Elles engendrent une quantité d’énergie suffisante pour provoquer le Big Bang. Elles peuvent donc être à l’origine de la création de l’Univers.

Notre système solaire se situe dans le vide interstellaire de l’Espace

L’immensité de l’espace suppose un vide tout aussi important. Notre système solaire est l’endroit le plus animé sur des milliards de kilomètres aux alentours. Hors de notre système, c’est le vide, le néant. L’étoile la plus proche de notre système solaire, Proxima du Centaure, se trouve à 4.3 années-lumière (ce qui correspond à 100 millions de fois le voyage jusqu’à la Lune).

On sait aujourd’hui qu’aucun humain ne pourra aller au-delà de notre système solaire, puisqu’on ne peut déjà pas aller aux limites de celui-ci. Dans ce système, l’unité de mesure est l’unité astronomique notée « AU ». Une AU est égale à la distance Terre-Soleil, soit 150 millions de kilomètres. Pluton (qui n’est même pas la vraie limite de notre système solaire) est déjà à 40 AU de nous.

Concernant l’hypothèse de la présence d’autres espèces pensantes dans l’Univers, nous ne pourrons jamais être sûrs de leur existence. En effet, le vide interstellaire rend impossible les visites à d’autres civilisations hypothétiques. La distance moyenne avec une autre civilisation serait de 200 années-lumière.

Les astéroïdes sont les dangers internes de notre système solaire

Le 1er des astéroïdes fut découvert au 19ème siècle par Piazzi. On les prit d’abord pour des planètes, avant de s’apercevoir qu’ils étaient plus petits que la plus petite des planètes.

Les astéroïdes sont des objets rocheux orbitant dans une ceinture située entre Mars et Jupiter.

On pense que ce sont des planètes avortées, qui ne peuvent fusionner, à cause de la force gravitationnelle de Jupiter. Il semblerait qu’il y ait un minimum d’un milliard d’astéroïdes. Pourtant, à l’aube du 21ème siècle, on comptait seulement 26 000 astéroïdes identifiés.

On estime qu’environ 2 000 astéroïdes assez gros pour détruire une civilisation croisent régulièrement notre orbite. Malheureusement si un astéroïde venait à s’écraser sur Terre, nous ne serions au courant que quelques secondes avant l’impact.

Dans les années 70, un géologue du nom d’Alvarez, examina une couche d’argile datant de 65 millions d’années. Ce nombre correspond à la période d’extinction des dinosaures et de la moitié des autres espèces animales. La couche était mince, ce qui amenait à penser qu’il s’était passé un événement brutal.

La quantité d’iridium (poussière de l’espace) présente dans un échantillon de cette couche d’argile était 300 fois supérieure à la normale. Cela prouvait qu’il y avait eu un événement cataclysmique. L’explication la plus plausible pour Alvarez était la collision de la planète avec un astéroïde. Ce fut une révolution car cela résolvait un problème, celui l’extinction des dinosaures, qui restait en suspens depuis plus d’un siècle pour les paléontologues.

L’extinction des dinosaures n’est pas unique : il y a régulièrement des extinctions d’espèces

La vie sur Terre s’éteint à intervalles réguliers : les espèces meurent avec une certaine régularité. C’est un bon élément dans la dynamique terrestre. Plus les espèces sont complexes, plus elles tendent à disparaître rapidement. Le temps de vie d’une espèce complexe est d’environ 4 millions d’années, là où l’espèce humaine en est actuellement.

On ne sait pas vraiment ce qui a provoqué les extinctions d’espèces même si on a plusieurs hypothèses comme le réchauffement ou le refroidissement de la planète, le changement du niveau des mers, un impact de météorite ou des grosses éruptions volcaniques. Il est très difficile d’exterminer la vie à grande échelle, c’est pourquoi nous avons du mal à comprendre encore aujourd’hui.

On a aussi des difficultés à comprendre pourquoi certaines espèces survivent quand d’autres périssent ; par exemple, pourquoi les serpents et les crocodiles ont-ils survécu, alors que les dinosaures ont péri.

La géologie et les fossiles : à la recherche de vestiges issus des premières vies terrestres

Il est rare de se transformer en fossile : 99.9% des organismes vivants finissent en compost. Quand on meurt, chacune de nos molécules est extraite pour aller se recycler dans un autre système. La plupart des choses qui ont vécu sur Terre ne laissent pas de trace derrière elles. Les seules qui ont la chance de devenir des fossiles sont les créatures marines (elles représentent 95% des fossiles que nous possédons).

James Hutton est un des pères de la géologie moderne. L’une des grandes questions du 18ème siècle était de trouver la raison pour laquelle il y avait des fossiles marins en haut des

montagnes. Pour Hutton, cela n’était pas dû à des catastrophes naturelles. Il postula que les fossiles étaient déjà sur la base des montagnes quand celles-ci se sont élevées.

Il y eut un essor rapide de la discipline géologique au 19ème siècle. Les découvertes de fossiles allaient donner de nouvelles informations sur l’âge véritable de la Terre. En effet, William Smith comprit que si l’on notait les espèces de fossiles présentes dans les différentes strates rocheuses, on pourrait déduire l’âge de n’importe quelle roche en fonction des fossiles.

La Terre et ses caractéristiques : une planète bleue, vieille de 4.5 milliards d’années

L’âge de la Terre : En 1859, Darwin annonça que certains processus géologiques sur le sol de l’Angleterre dataient de 300 millions d’années. Cette révélation fit scandale car elle allait à l’encontre du consensus de l’époque sur l’âge de la Terre. On était loin de penser qu’elle était aussi vieille.

Arthur Holmes, professeur anglais, allait s’approcher du véritable âge de la planète en résolvant le problème de la datation des roches. Sa technique se basait sur la vitesse de désintégration de l’uranium en plomb. On mesurait les quantités de chacun dans un échantillon et l’on obtenait l’âge de la roche. En 1946, Holmes annonça que la Terre avait au moins 3 milliards d’années, sûrement beaucoup plus.

Patterson, allait affiner ce résultat grâce à son travail sur des échantillons de météorites. En

1950, il annonça que la Terre avait 4.55 milliards d’années.

Le poids de la Terre : Cavendish, scientifique londonien du 18ème siècle, déduit que la Terre pesait six mille milliards de milliards de tonnes métriques (sachant qu’une tonne métrique est égale à 1000 kilos).

La gravité : La loi universelle de la gravitation par Newton est la suivante : tout objet dans l’Univers exerce une poussée sur tous les autres. La gravité est une force qui est en réalité assez faible : il suffit d’observer avec quelle facilité on ramasse un livre tombé par terre. Elle n’est puissante que lorsqu’un objet massif (par exemple le Soleil) retient un autre objet massif

(la Terre).

L’omniprésence de l’eau : Le volume d’eau sur Terre est constant, c’est un système fermé. C’est-à-dire que les océans avaient déjà leur volume actuel il y a 3.8 milliards d’années. 60% de la surface de la planète est constituée de masses océaniques. Pourtant, nous ne les connaissons pas si bien. Nous avons même de meilleures cartes de Mars que de nos fonds marins.

La Terre bouge, les continents dérivent et les plaques tectoniques se chevauchent sous nos pieds

La dérive des continents : La théorie prônant le déplacement des continents était celle d’un géologue américain du nom de Taylor. Celui-ci pensait à juste titre que les continents avaient pu dériver et que leurs brutales rencontres avaient engendré des chaînes de montagnes.

Arthur Holmes (celui qui avait pratiquement déterminé l’âge de la Terre) fut le premier à comprendre que la chaleur radioactive provoquait des courants de convection suffisants dans les entrailles de la planète pour faire glisser les continents en surface. Vers 1950, l’idée de la dérive des continents commença donc à être acceptée par la communauté scientifique géologique.

L’écartement des fonds marins et les sédiments : Il restait tout de même une grande question : où allaient tous les sédiments ? Les sédiments sont des dépôts, par exemple le calcium laissé par l’eau ou le vent. En effet, il devrait y avoir une couche de sédiments épaisse de plus de 20 000 mètres dans les fonds marins, ce qui n’est évidemment pas le cas.

Hess découvrit que les fonds marins étaient parsemés de crevasses et de monts volcaniques. Dans les années 50, des océanographes révélèrent que la plus haute chaîne de montagnes se trouvait essentiellement sous l’eau. Celle-ci part d’Islande, contourne le bas de l’Afrique, passe en dessous de l’Australie, puis bifurque à travers le Pacifique pour rejoindre les États-Unis. Ses plus hauts sommets forment des îles à la surface (comme les Canaries dans l’Atlantique ou les Iles Hawaii du Pacifique).

Au milieu de cette chaîne de montagnes se trouve une faille centrale de 20 kilomètres de large sur 19 000 kilomètres de long. Cela expliquait où passaient tous les sédiments : ils retournaient dans les entrailles de la Terre.

La tectonique des plaques : Le mystère est que la Terre est la seule planète rocheuse à avoir une tectonique des plaques. La planète Vénus (jumelle de la Terre en taille et densité) n’a pas d’activité tectonique.

Les fonds marins sont constitués de croûtes mobiles, appelées des plaques. On sait aujourd’hui que la surface de la Terre est constituée de 8 à 12 grandes plaques et de 20 plus petites. Ces plaques se déplacent dans des directions diverses à des vitesses différentes. Pendant que nous sommes tranquillement assis, les continents dérivent.

La théorie de la tectonique des plaques explique la dynamique en surface de la Terre (par exemple l’emplacement des montagnes), mais aussi ses mouvements internes (comme les tremblements de terre). Elle est toujours d’actualité même si elle n’explique pas tout.

Chaleur : Il y aurait sous nos pieds 4 couches : une croûte de roches dures, un manteau de roches visqueuses, un noyau externe liquide et un noyau interne solide. Nul ne connaît la chaleur du noyau interne mais on l’estime entre 4 000 et 7 000 degrés (autant que la surface du Soleil).

Sous le sol de l’ouest des Etats-Unis se trouve un colossal point chaud volcanique qui rentre en éruption tous les 600 000 ans. Ce point chaud se trouve toujours au même point, sous le parc national de Yellowstone. C’est en fait du magma instable, qui provoque une explosion tous les 600 000 ans.

Tremblements de terre : Les tremblements de terre sont assez courants : il y en a deux en moyenne par jour dans le monde (magnitude de 2 ou plus). Ils peuvent se produire n’importe où. Les plus courants sont ceux qui se produisent à la limite de deux plaques tectoniques : la pression s’accroît entre elles jusqu’à ce que l’une cède la place et provoque le tremblement.

Tokyo est à la limite de 3 plaques, entre lesquelles la pression monte depuis 80 ans (date du dernier séisme).

Nos connaissances de la vie sur Terre, et plus précisément de la vie humaine, restent incomplètes

C’est Carl Linné, un botaniste suédois du 18ème siècle, qui se chargea de classer les espèces vivantes. La richesse de l’être, issue du très grand nombre de plantes et d’animaux, avait désespérément besoin d’un système de classification. Linné inventa un système de classification qui comportait des noms courts et simples. Il divisa le monde animal en 6 catégories : les mammifères, les reptiles, les oiseaux, les poissons, les insectes et les vers.

Pour autant, malgré un nombre important d’espèces répertoriées, cela n’est rien par rapport au vrai nombre d’espèces existantes.

Nous savons peu de choses sur les êtres vivants pour les raisons suivantes :

- La plupart des êtres sont petits et nous passons aisément à côté : les acariens ont été découverts seulement en 1965 alors qu’ils sont omniprésents. Pour donner un exemple, nous en avons environ 2 millions dans notre matelas.

- Nous ne regardons pas au bon endroit : pour illustration, les forêts tropicales humides abritent plus de la moitié de la vie animale mais trop peu de chercheurs vont sur place pour les étudier.

- Il n’y a pas assez de spécialistes : il n’y a pas assez de scientifiques disponibles pour étudier tout ce qu’il reste à étudier.

- Le monde est un endroit immense : on ne peut tout explorer, de par la richesse des sols, des fonds marins, des espèces végétales et animales. Nos possibilités de découvertes restent infinies.

Notre planète n’est pas un endroit facile pour vivre. Cependant, c’est le seul lieu possible pour nous car toute autre planète nous serait invivable. Et pourtant, plus de 99% de l’espace habitacle de la Terre nous est inaccessible : nous ne pouvons pas, par exemple, respirer sous l’eau. La pression devient vite trop importante pour notre organisme. Par ailleurs nous sommes vulnérables au chaud : notre espérance de vie dans un désert brûlant sans eau est de 6h.

Nous le sommes aussi face au froid : nous ne pouvons conserver notre chaleur à cause de notre absence de pilosité. C’est donc une certaine chance de trouver un endroit comme la Terre qui est propice à notre existence.

Voici les quatre conditions principales qui ont permis la vie humaine :

- Un excellent emplacement : nous sommes à la bonne distance du bon type d’étoile

(nous ne sommes ni trop près ni trop loin du Soleil). On voit que Vénus qui reçoit la chaleur du Soleil 2 minutes avant nous, a une température en surface de 470 degrés. Mars, qui est plus éloignée que nous du Soleil, est progressivement devenue un désert glacé.

- Le bon type de planète : la Terre est dotée d’une atmosphère avec un champ magnétique qui nous protège des radiations cosmiques. Par ailleurs, elle est dotée des bons éléments (6 sont cruciaux pour la vie) dans les bonnes proportions.

- Nous sommes une planète double : la Lune est le seul satellite qui a une taille comparable à sa planète. Celle-ci permet une stabilisation de la Terre.

- Un bon calendrier : une longue séquence d’événements s’est produite de façon spécifique (par exemple l’extinction des dinosaures).Cela nous a permis d’arriver jusque-là.

Les hominidés, comme l’Homo Erectus et l’Homo Sapiens, sont nos ancêtres

Aujourd’hui, on compte une vingtaine d’espèces d’hominidés répertoriés. La difficulté c’est que nous manquons de preuves pour étudier l’histoire des bipèdes. Par exemple, pour la préhistoire humaine, nous ne disposons que des fragments de 5000 individus, ce qui est très peu.

Tout ce que l’on croit savoir sur les humains, c’est que pendant 99.99% de notre histoire, nous avons appartenu à la même lignée ancestrale que les chimpanzés.

En 1887, Dubois chercha des restes d’hommes primitifs dans les Indes à Sumatra. Avec son équipe, il trouva un fragment de boîte crânienne humaine appelé Fossile de Trinil. On le connaît maintenant sous le nom d’Homo Erectus. Dubois annonça qu’il était le chaînon manquant entre les grands singes et l’homme.

En 1974, Johanson découvrit le squelette de Lucy en Ethiopie. Lucy était un australopithèque vieux de 3,18 millions d’années. On sait juste qu’elle était petite (environ 1 mètre), et qu’elle savait marcher et grimper.

Dans les années 2000 on a trouvé de nouveaux spécimens encore plus vieux que Lucy. On a découvert que la station « debout », autrement dit tenir sur ses deux jambes, était maîtrisée depuis bien plus longtemps que ce que l’on pensait (au moins 7 millions d’années).

Il y a environ 1 million d’années, les bipèdes sont partis d’Afrique. Ils se sont dispersés à travers le globe. Le consensus au niveau de leurs déplacements est le suivant : les hommes se sont dispersés en deux vagues à travers l’Eurasie. La première fut celle de l’Homo Erectus. La deuxième fut celle des Homo Sapiens. Les Homo Sapiens étaient plus rapides et plus adaptés. On ne sait pas pourquoi les Homo Erectus se sont éteints avant les Homo Sapiens, mais ce qui est sûr, c’est que nous sommes là car eux ont survécu.

La physique et la chimie sont deux disciplines qui nous ont apporté des connaissances sur l’espace, le temps, la matière et les éléments

Concernant la physique, s’il y a une théorie qui a marqué son temps, c’est celle de la relativité proposée par Albert Einstein. Le problème de cette théorie de la relativité était d’une part sa complexité, et d’autre part son opposition au bon sens de l’époque. La relativité affirme que l’espace et le temps sont relatifs, tant pour l’observateur que pour la chose observée.

L’image du train de Russell a été reprise maintes fois pour expliquer simplement la relativité. On imagine donc un train de 100 mètres de long se déplaçant à 60% de la vitesse de la lumière. Pour un observateur extérieur sur le quai, ce train qui passe semblera mesurer 8 mètres de long et ce qu’il contiendra paraîtra comprimé. Pour les gens dans ce train, tout semblera normal, mais les gens sur le quai auront l’air comprimés. Cette histoire montre que tout dépend de notre position par rapport à l’objet qui est en mouvement.

On est tous confrontés à plusieurs types de relativité, par exemple, selon Bodanis, quand quelqu’un écoute trop fort de la musique et nous gêne, on sait qu’il suffit de s’éloigner pour ne plus entendre cette musique (pourtant le son n’aura pas baissé).

Passons maintenant à la chimie. Lavoisier, le plus célèbre des chimistes français, apporta rigueur et clarté dans la discipline. Il créa notamment la Méthode de nomenclature chimique.

C’est à lui que l’on doit la formule « Rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme ». Elle illustre la loi de conservation de la masse selon laquelle une quantité de matière ne peut disparaître. En revanche, la matière évolue. Si je brûle mon livre, il se transformera en cendres et en fumée mais la quantité de matière dans l’Univers restera la même.

Mendeleïev, professeur russe et chimiste, créa le tableau périodique qui est une classification des éléments en fonction de leur poids et de leurs propriétés communes. Ce tableau devint une base solide pour la chimie. Aujourd’hui il existe environ 120 éléments connus (92 naturels et environ 30 synthétiques).

La cellule fut la première forme de vie et constitue la base de toute matière vivante

Tout débute par une cellule unique. Puis, la cellule se divise. Au bout de 47 divisions, il y a 10 millions de milliards de cellules. Le résultat final de ces 47 divisions est l’humain. Chaque cellule porte une copie de notre code génétique complet, ce qui lui permet de savoir exactement ce qu’elle doit faire mais aussi ce que font les autres cellules.

Une cellule type vit rarement plus d’un mois, même s’il peut y avoir des exceptions (par exemple les cellules du foie qui peuvent vivre plusieurs années et les cellules cérébrales durent aussi longtemps que nous).

La cellule est la base de la vie : l’ADN, les protéines, les atomes, tout ça n’existe pas sans une membrane protectrice. Toute la matière vivante est cellulaire. Cette constatation est la base de la biologie moderne.

Si l’on remonte il y a 3.8 milliards d’années, il n’y avait pas d’oxygène sur Terre, l’air était rempli de vapeurs toxiques, il y avait très peu de lumière. Pendant deux milliards d’années on suppose que les bactéries étaient l’unique forme de vie. La vie était donc invisible. Une fois que l’oxygène avait atteint ses niveaux actuels de concentration, on vit se développer un nouveau type de cellule : la mitochondrie. Elle manipule l’oxygène d’une façon qui libère l’énergie des nutriments : sans cela, la vie sur Terre se limiterait à quelques microbes.

L’ADN est un marqueur génétique commun à l’ensemble des espèces vivantes

Le noyau d’une cellule contient 46 chromosomes (23 issus du père et 23 de la mère). Les chromosomes sont constitués de longs brins d’ADN (= acide désoxyribonucléique). Dans notre corps, nous avons l’équivalent de 20 millions de kilomètres d’ADN.

Watson découvrit la structure en double hélice de l’ADN. Une fois cette structure identifiée, la génétique fit des progrès. Le but de l’ADN est de se répliquer à l’identique. Parfois il peut y avoir des erreurs de réplications, qui peuvent devenir un avantage ou un inconvénient. Ces erreurs constituent le 0,1% des gènes qui nous différencient les uns des autres.

Un humain est quasi semblable à un autre humain : nos gênes sont les mêmes à 99.9%. C’est ce qui fait de nous une espèce. Seul le 0,1% restant va nous différencier et nous donner notre individualité.

Par ailleurs, grâce à la génétique, on a pu savoir que la vie vient d’un unique plan. En effet, nous partageons notre ADN avec la majorité des espèces vivantes. Ainsi, on retrouve essentiellement les mêmes gênes chez un humain, une souris ou une mouche.

Conclusion

Nous, ainsi que toutes les autres choses vivantes, avons une chance incroyable d’être sur Terre. Le fait que la vie soit apparue est déjà un exploit, lorsque l’on voit le nombre de hasards qu’il a fallu pour en arriver là.

Pour autant, on s’aperçoit que l’on ne connaît pas grand-chose de notre histoire, ni de notre futur. Il nous reste encore beaucoup de choses à découvrir et à comprendre. Ce n’est que le début.

Que retenir de la lecture de ce résumé

• L’Univers, de par son immensité et sa complexité, nous reste majoritairement inconnu

• L’hypothèse de la naissance de la vie sur Terre repose sur deux éléments : le Big Bang et les Supernova

• Notre système solaire se situe dans le vide interstellaire de l’Espace

• Les astéroïdes sont les dangers internes de notre système solaire

• L’extinction des dinosaures n’est pas unique : il y a régulièrement des extinctions d’espèces

• La géologie nous mène à la recherche de vestiges issus des premières vies terrestres

• La Terre et ses caractéristiques : une planète bleue, vieille de 4.5 milliards d’années

• La Terre bouge, les continents dérivent et les plaques tectoniques se chevauchent sous nos pieds

• Nos connaissances de la vie sur Terre, et plus précisément la vie humaine, restent incomplètes

• Les hominidés, comme l’Homo Erectus et l’Homo Sapiens, sont nos ancêtres.

• La physique et la chimie sont deux disciplines qui nous ont apporté des connaissances sur l’espace, le temps, la matière et les éléments

• La cellule fut la première forme de vie et constitue la base de toute matière vivante

• L’ADN est un marqueur génétique commun à l’ensemble des espèces vivantes
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