Definicja alometrii, równania i przykłady



The allometria, zwany również wzrostem allometrycznym, odnosi się do zróżnicowanego tempa wzrostu w różnych częściach lub wymiarach organizmów podczas procesów związanych z ontogenezą. Podobnie można to zrozumieć w kontekstach filogenetycznych, wewnątrz i międzygatunkowych.

Te zmiany w zróżnicowanym wzroście struktur są uważane za lokalne heterochrony i odgrywają fundamentalną rolę w ewolucji. Zjawisko to jest szeroko rozpowszechnione w naturze, zarówno u zwierząt, jak i roślin.

Indeks

  • 1 Podstawy wzrostu
  • 2 Definicje allometrii
  • 3 równania
    • 3.1 Reprezentacja graficzna
    • 3.2 Interpretacja równania
  • 4 Przykłady
    • 4.1 Pazur skrzypiącego kraba
    • 4.2 Skrzydła nietoperzy
    • 4.3 Kończyny i głowa u ludzi
  • 5 referencji

Podstawy wzrostu

Przed ustaleniem definicji i implikacji wzrostu allometrycznego konieczne jest zapamiętanie kluczowych pojęć geometrii obiektów trójwymiarowych.

Wyobraźmy sobie, że mamy sześcian krawędzi L. Tak więc powierzchnia figury będzie 6L2, podczas gdy głośność będzie L3. Jeśli mamy sześcian, którego krawędzie są dwa razy większe niż w poprzednim przypadku, (w zapisie byłoby to 2L) obszar wzrośnie 4-krotnie, a objętość 8-krotnie.

Jeśli powtórzymy to logiczne podejście ze sferą, uzyskamy te same relacje. Możemy stwierdzić, że objętość rośnie dwa razy więcej niż obszar. W ten sposób, jeśli mamy 10-krotny wzrost długości, objętość wzrośnie 10 razy więcej niż powierzchnia.

Zjawisko to pozwala zaobserwować, że kiedy zwiększamy rozmiar obiektu - czy jest on żywy czy nie - jego właściwości są modyfikowane, ponieważ powierzchnia będzie się różnić w inny sposób niż objętość.

Związek między powierzchnią a objętością jest określony w zasadzie podobieństwa: „podobne figury geometryczne, powierzchnia jest proporcjonalna do kwadratu wymiaru liniowego, a objętość do sześcianu tego samego”.

Definicje allometrii

Słowo „allometria” zostało zaproponowane przez Huxleya w roku 1936. Od tego czasu opracowano szereg definicji, skupionych na różnych punktach widzenia. Termin pochodzi od korzeni griella allos co oznacza inny i metron co to znaczy miara.

Słynny biolog i paleontolog Stephen Jay Gould zdefiniował allometrię jako „badanie zmian proporcji skorelowanych ze zmianami wielkości”.

Allometrię można rozumieć w kategoriach ontogenezy - gdy względny wzrost występuje na poziomie indywidualnym. Podobnie, gdy zróżnicowany wzrost występuje w kilku liniach, allometria jest definiowana w perspektywie filogenetycznej.

Zjawisko to może również występować w populacjach (na poziomie wewnątrzgatunkowym) lub między gatunkami pokrewnymi (na poziomie międzygatunkowym).

Równania

Zaproponowano kilka równań do oceny wzrostu allometrycznego różnych struktur ciała.

Najpopularniejszym równaniem w literaturze do wyrażania alometrii jest:

y = bxa

W wyrażeniu, x i i i są dwoma pomiarami ciała, na przykład wagą i wysokością lub długością kończyny i długości ciała.

W rzeczywistości w większości badań, x jest to miara związana z rozmiarem ciała, np. wagą. W związku z tym dąży się do wykazania, że ​​dana struktura lub środek ma nieproporcjonalne zmiany w stosunku do całkowitej wielkości organizmu.

Zmienna a jest znany w literaturze jako współczynnik allometryczny i opisuje względne tempo wzrostu. Ten parametr może przyjmować różne wartości.

Jeśli jest równy 1, wzrost jest izometryczny. Oznacza to, że obie struktury lub wymiary oceniane w równaniu rosną w tym samym tempie.

W przypadku wartości przypisanej do zmiennej i Ma wyższy wzrost niż x, współczynnik allometryczny jest większy niż 1 i mówi się, że istnieje pozytywna allometria.

W przeciwieństwie do tego, gdy relacja ujawniona powyżej jest przeciwna, allometria jest ujemna, a wartość a przyjmuje wartości mniejsze niż 1.

Reprezentacja graficzna

Jeśli weźmiemy poprzednie równanie do reprezentacji w płaszczyźnie, otrzymamy krzywoliniową zależność między zmiennymi. Jeśli chcemy uzyskać wykres z trendem liniowym, musimy zastosować logarytm w obu powitaniach równania.

Po wspomnianym leczeniu matematycznym otrzymamy linię z następującym równaniem: log y = log b + a log x.

Interpretacja równania

Przypuśćmy, że oceniamy formę przodków. Zmienna x reprezentuje rozmiar ciała organizmu, podczas gdy zmienna i reprezentuje rozmiar lub rozmiar jakiejś cechy, którą chcemy ocenić, której rozwój rozpoczyna się w wieku a i przestań rosnąć b.

Procesy związane z heterochroniami, zarówno pedomorfozą, jak i peramorfozą, wynikają ze zmian ewolucyjnych w jednym z dwóch wymienionych parametrów, zarówno w tempie rozwoju, jak iw czasie rozwoju spowodowanym zmianami parametrów określonych jako a o b.

Przykłady

Pazur skrzypiącego kraba

Allometria jest zjawiskiem szeroko rozpowszechnionym w przyrodzie. Klasycznym przykładem pozytywnej allometrii jest krab skrzypcowy. Są to grupy skorupiaków ściętych, należących do rodzaju Uca, będąc najpopularniejszym gatunkiem Uca pugnax.

U młodych samców pęseta odpowiada 2% ciała zwierzęcia. W miarę wzrostu osobnika zacisk rośnie nieproporcjonalnie w stosunku do całkowitego rozmiaru. Docisk może osiągnąć nawet 70% masy ciała.

Skrzydła nietoperzy

To samo zdarzenie pozytywnej allometrii występuje w paliczkach nietoperzy. Przedni członkowie tych latających kręgowców są homologiczni do naszych górnych kończyn. Tak więc w nietoperzach paliczki są nieproporcjonalnie długie.

Aby uzyskać strukturę tej kategorii, szybkość ewolucji paliczków powinna wzrosnąć w ewolucyjnej ewolucji nietoperzy..

Kończyny i głowa u ludzi

W nas, ludziach, są też alometry. Pomyśl o noworodku io tym, jak części ciała będą się różnić pod względem wzrostu. Kończyny stają się dłuższe podczas rozwoju niż inne struktury, takie jak głowa i pień.

Jak widzimy we wszystkich przykładach, wzrost allometryczny znacząco zmienia proporcje ciał podczas rozwoju. Gdy te stawki zostaną zmodyfikowane, postać dorosła zmienia się zasadniczo.

Referencje

  1. Alberch, P., Gould, S. J., Oster, G. F., i Wake, D. B. (1979). Rozmiar i kształt w ontogenezie i filogenezie. Paleobiologia, 5(3), 296-317.
  2. Audesirk, T. i Audesirk, G. (2003). Biologia 3: ewolucja i ekologia. Pearson.
  3. Curtis, H. i Barnes, N. S. (1994). Zaproszenie do biologii. Macmillan.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii. McGraw-Hill.
  5. Kardong, K. V. (2006). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
  6. McKinney, M.L. i McNamara, K.J. (2013). Heterochrony: ewolucja ontogenezy. Springer Science & Business Media.