Ο ορισμός της αλωμετρίας, οι εξισώσεις και τα παραδείγματα



Το αλλομετρία, επίσης αναφερόμενη ως αλλομετρική ανάπτυξη, αναφέρεται στον διαφορικό ρυθμό ανάπτυξης σε διάφορα μέρη ή διαστάσεις οργανισμών κατά τη διάρκεια των διαδικασιών που εμπλέκονται στην οντογένεση. Παρομοίως, μπορεί να γίνει κατανοητό σε φυλογενετικά, ενδοεπιφανειακά και μεσοειδικά πλαίσια.

Αυτές οι αλλαγές στη διαφορική ανάπτυξη δομών θεωρούνται τοπικές ετεροχρονίες και έχουν θεμελιώδη ρόλο στην εξέλιξη. Το φαινόμενο είναι ευρέως κατανεμημένο στη φύση, τόσο σε ζώα όσο και σε φυτά.

Ευρετήριο

  • 1 Θεμέλια της ανάπτυξης
  • 2 Ορισμοί αλωμετρίας
  • 3 Εξισώσεις
    • 3.1 Γραφική παράσταση
    • 3.2 Ερμηνεία της εξίσωσης
  • 4 Παραδείγματα
    • 4.1 Το νύχι του καβουριού βιολινίτη
    • 4.2 Τα φτερά των νυχτερίδων
    • 4.3 Άκρα και κεφάλι στον άνθρωπο
  • 5 Αναφορές

Βασικές αρχές ανάπτυξης

Πριν από την καθιέρωση των ορισμών και των επιπτώσεων της αλλομετρικής ανάπτυξης, είναι απαραίτητο να θυμόμαστε τις βασικές έννοιες της γεωμετρίας των τρισδιάστατων αντικειμένων.

Ας φανταστούμε ότι έχουμε έναν κύβο ακμών L. Έτσι, η επιφάνεια του σχήματος θα είναι 6L2, ενώ η ένταση θα είναι L3. Εάν έχουμε έναν κύβο όπου οι άκρες είναι δύο φορές εκείνες της προηγούμενης περίπτωσης, (σε σημειογραφία θα ήταν 2L) η περιοχή θα αυξηθεί κατά συντελεστή 4 και ο όγκος κατά 8.

Αν επαναλάβουμε αυτή τη λογική προσέγγιση με μια σφαίρα, θα αποκτήσουμε τις ίδιες σχέσεις. Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ο όγκος αυξάνεται διπλάσια σε σχέση με την περιοχή. Με αυτό τον τρόπο, εάν έχουμε ότι το μήκος αυξάνεται 10 φορές, ο όγκος θα έχει αυξηθεί 10 φορές περισσότερο από την επιφάνεια.

Το φαινόμενο αυτό, μας επιτρέπει να παρατηρήσουμε ότι καθώς αυξάνουμε το μέγεθος ενός αντικειμένου - αν ζουν ή όχι - οι ιδιότητες τροποποιηθεί, εφόσον η επιφάνεια θα ποικίλει με διαφορετικό τρόπο από ό, τι τον όγκο.

Η σχέση μεταξύ εμβαδού επιφανείας και του όγκου περιέχεται στην αρχή της ομοιότητας «παρόμοιο γεωμετρικά σχήματα, η επιφάνεια είναι ανάλογη με το τετράγωνο της γραμμικής διάστασης, και ο όγκος είναι ο κύβος του ίδιου».

Ορισμοί αλωμετρίας

Η λέξη «alometría» προτάθηκε από Huxley, το 1936. Από τότε έχουμε αναπτύξει μια σειρά ορισμών, επικεντρώθηκε από διαφορετικές οπτικές γωνίες. Ο όρος προέρχεται από τη γριρίνα των ριζών allos που σημαίνει άλλο, και metron τι σημαίνει μέτρο.

Ο διάσημος βιολόγος και παλαιοντολόγος Stephen Jay Gould ορίζει την αλωμετρία ως «τη μελέτη των μεταβολών στις αναλογίες που συσχετίζονται με μεταβολές στο μέγεθος».

Η αλωμετρία μπορεί να γίνει κατανοητή με όρους οντογένειας - όταν η σχετική ανάπτυξη συμβαίνει σε ατομικό επίπεδο. Ομοίως, όταν η διαφορική ανάπτυξη συμβαίνει σε αρκετές γενεές, η αλωμετρία ορίζεται υπό φυλογενετική προοπτική.

Επίσης, το φαινόμενο μπορεί να εμφανιστεί σε πληθυσμούς (στο ενδοειδικό επίπεδο) ή μεταξύ συγγενών ειδών (σε μεσοειδικό επίπεδο).

Εξισώσεις

Διάφορες εξισώσεις έχουν προταθεί για την αξιολόγηση της αλλομετρικής ανάπτυξης των διαφόρων δομών του σώματος.

Η πιο δημοφιλής εξίσωση στη βιβλιογραφία για την έκφραση αλωμετρίας είναι:

y = bxα

Στην έκφραση, x και και και είναι δύο μετρήσεις του σώματος, για παράδειγμα το βάρος και το ύψος ή το μήκος ενός άκρου και το μήκος του σώματος.

Στην πραγματικότητα, στις περισσότερες μελέτες, x είναι ένα μέτρο που σχετίζεται με το μέγεθος του σώματος, όπως το βάρος. Επομένως, επιδιώκεται να αποδειχθεί ότι η εν λόγω δομή ή μέτρο έχει δυσανάλογες αλλαγές στο συνολικό μέγεθος του οργανισμού.

Η μεταβλητή α είναι γνωστό στη βιβλιογραφία ως ένας αλλομετρικός συντελεστής και περιγράφει τους σχετικούς ρυθμούς ανάπτυξης. Αυτή η παράμετρος μπορεί να λάβει διαφορετικές τιμές.

Αν είναι ίση με 1, η ανάπτυξη είναι ισομετρική. Αυτό σημαίνει ότι τόσο οι δομές όσο και οι διαστάσεις που αξιολογούνται στην εξίσωση αυξάνονται με τον ίδιο ρυθμό.

Σε περίπτωση που η τιμή που έχει αντιστοιχιστεί στη μεταβλητή και Έχει υψηλότερη ανάπτυξη από αυτή του x, ο αλλομετρικός συντελεστής είναι μεγαλύτερος από 1 και λέγεται ότι υπάρχει θετική αλλομετρία.

Αντίθετα, όταν η σχέση που εκτίθεται παραπάνω είναι αντίθετη, η αλωμετρία είναι αρνητική και η τιμή του α λαμβάνει τιμές μικρότερες από 1.

Γραφική παράσταση

Αν πάρουμε την προηγούμενη εξίσωση σε μια παράσταση στο επίπεδο, θα έχουμε μια καμπυλόγραμμη σχέση μεταξύ των μεταβλητών. Αν θέλουμε να αποκτήσουμε ένα γράφημα με γραμμική τάση, πρέπει να εφαρμόσουμε λογάριθμο και στις δύο χαιρετισμούς της εξίσωσης.

Με την προαναφερθείσα μαθηματική επεξεργασία, θα έχουμε μια γραμμή με την ακόλουθη εξίσωση: log y = log b + a log x.

Ερμηνεία της εξίσωσης

Ας υποθέσουμε ότι αξιολογούμε μια προγονική μορφή. Η μεταβλητή x αντιπροσωπεύει το μέγεθος σώματος του οργανισμού, ενώ η μεταβλητή και αντιπροσωπεύει το μέγεθος ή το μέγεθος κάποιου χαρακτηριστικού που θέλουμε να αξιολογήσουμε, του οποίου η ανάπτυξη αρχίζει στην εποχή α και σταματήστε να μεγαλώνετε β.

Οι σχετικές διεργασίες heterochronies τόσο paedomorphosis ως αποτέλεσμα peramorfosis των εξελικτικές αλλαγές είτε αναφερθείσες παράμετροι, είτε με τον ρυθμό ανάπτυξης ή το χρόνο ανάπτυξης εξαιτίας αλλαγών στις παραμέτρους που ορίζονται ως α o β.

Παραδείγματα

Το νύχι του καβουριού βιολινίτη

Η αλωμετρία είναι φαινόμενο ευρέως κατανεμημένο στη φύση. Το κλασικό παράδειγμα της θετικής αλλομετρίας είναι το καβούρι του φιδιού. Πρόκειται για μια ομάδα δεκάδων καρκινοειδών που ανήκουν στο γένος Uca, που είναι το πιο δημοφιλές είδος Uca pugnax.

Στα νεαρά αρσενικά, οι λαβίδες αντιστοιχούν στο 2% του σώματος του ζώου. Καθώς το άτομο μεγαλώνει, ο σφιγκτήρας αυξάνεται δυσανάλογα, σε σχέση με το συνολικό μέγεθος. Τελικά, ο σφιγκτήρας μπορεί να φτάσει μέχρι και το 70% του σωματικού βάρους.

Τα φτερά των νυχτερίδων

Το ίδιο γεγονός θετικής αλλομετρίας συμβαίνει στα φαλάνγκα των νυχτερίδων. Τα εμπρόσθια μέλη αυτών των πτηνών σπονδυλωτών είναι ομόλογα με τα ανώτερα άκρα μας. Έτσι, στις νυχτερίδες, τα φαλάγγα είναι δυσανάλογα μακρά.

Για να επιτευχθεί μια δομή αυτής της κατηγορίας, η ταχύτητα ανάπτυξης των phalanges θα πρέπει να έχει αυξηθεί στην εξελικτική εξέλιξη των νυχτερίδων..

Άκρα και κεφάλι στους ανθρώπους

Σε εμάς, στους ανθρώπους, υπάρχουν και αλόμετρες. Σκεφτείτε ένα νεογέννητο μωρό και πώς τα μέρη του σώματος θα ποικίλουν σε όρους ανάπτυξης. Τα άκρα καθίστανται μακρύτερα κατά την ανάπτυξη, από άλλες δομές, όπως το κεφάλι και ο κορμός.

Όπως βλέπουμε σε όλα τα παραδείγματα, η αλλομετρική ανάπτυξη μεταβάλλει σημαντικά τις αναλογίες των σωμάτων κατά την ανάπτυξη. Όταν οι τιμές αυτές τροποποιηθούν, η μορφή ενηλίκου αλλάζει σημαντικά.

Αναφορές

  1. Alberch, Ρ., Gould, S. J., Oster, G. F., & Wake, D. Β. (1979). Μέγεθος και σχήμα σε οντογένεια και φυλογενία. Paleobiology, 5(3), 296-317.
  2. Audesirk, Τ., & Audesirk, G. (2003). Βιολογία 3: Εξέλιξη και οικολογία. Pearson.
  3. Curtis, Η., & Barnes, Ν. S. (1994). Πρόσκληση στη βιολογία. Macmillan.
  4. Hickman, C.Ρ., Roberts, L.S., Larson, Α., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Ολοκληρωμένες αρχές της ζωολογίας. McGraw-Hill.
  5. Kardong, Κ. V. (2006). Σπονδυλωτά: συγκριτική ανατομία, λειτουργία, εξέλιξη. McGraw-Hill.
  6. McKinney, Μ. L. & McNamara, Κ. J. (2013). Ετεροχρονία: η εξέλιξη της οντογένειας. Springer Science & Business Media.