ALLOMETRIA: DEFINICJA, RÓWNANIA I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2025

Alometría , zwany również allometrycznej wzrostu, odnosi się do różnicy szybkości wzrostu w różnych częściach lub wielkości organizmami podczas procesów zachodzących w ontogenezie. Podobnie może być rozumiane w kontekstach filogenetycznych, wewnątrz i międzygatunkowych.

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

Źródło: pixabay.com

Podstawy wzrostu

Przed ustaleniem definicji i implikacji wzrostu allometrycznego należy pamiętać o kluczowych koncepcjach geometrii obiektów trójwymiarowych.

Wyobraźmy sobie, że mamy sześcian z krawędziami L. W ten sposób powierzchnia figury będzie wynosić 6 L ² , a objętość L ³ . Jeśli mamy sześcian, w którym krawędzie są dwa razy większe niż w poprzednim przypadku (w notacji byłoby to 2 L), powierzchnia zwiększy się czterokrotnie, a objętość - ośmiokrotnie.

Jeśli powtórzymy to logiczne podejście ze sferą, uzyskamy te same relacje. Możemy wywnioskować, że objętość rośnie dwa razy bardziej niż powierzchnia. W ten sposób, jeśli mamy, że długość wzrośnie 10 razy, objętość zwiększy się 10 razy bardziej niż powierzchnia.

Zjawisko to pozwala zaobserwować, że gdy zwiększamy rozmiar obiektu - czy jest żywy, czy nie - jego właściwości ulegają zmianie, ponieważ powierzchnia będzie się zmieniać w inny sposób niż objętość.

Zależność między powierzchnią a objętością jest wyrażona w zasadzie podobieństwa: „podobne figury geometryczne, powierzchnia jest proporcjonalna do kwadratu wymiaru liniowego, a objętość jest proporcjonalna do jej sześcianu”.

Definicje allometrii

Słowo „allometria” zostało zaproponowane przez Huxleya w 1936 roku. Od tego czasu opracowano szereg definicji, traktowanych z różnych punktów widzenia. Termin pochodzi od korzeni griella allos, które oznaczają inny, i metron, który oznacza miarę.

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

Allometrię można rozumieć w kategoriach ontogenezy - gdy na poziomie jednostki następuje względny wzrost. Podobnie, gdy zróżnicowany wzrost zachodzi w kilku liniach, allometrię definiuje się z perspektywy filogenetycznej.

Podobnie zjawisko to może wystąpić w populacjach (na poziomie wewnątrzgatunkowym) lub między gatunkami pokrewnymi (na poziomie międzygatunkowym).

Równania

Zaproponowano kilka równań do oceny allometrycznego wzrostu różnych struktur ciała.

Najpopularniejszym w literaturze równaniem wyrażającym alometrie jest:

W wyrażeniu x i y to dwie miary ciała, na przykład waga i wzrost lub długość kończyny i długość ciała.

W rzeczywistości w większości badań x jest miarą związaną z rozmiarem ciała, taką jak waga. W ten sposób stara się wykazać, że struktura lub miara, o której mowa, ma zmiany nieproporcjonalne do całkowitego rozmiaru organizmu.

Zmienna a jest znana w literaturze jako współczynnik allometryczny i opisuje względne szybkości wzrostu. Ten parametr może mieć różne wartości.

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

W przypadku, gdy wartość przypisana zmiennej y ma większy wzrost niż wartość x, współczynnik allometryczny jest większy niż 1 i mówi się, że jest dodatnia allometria.

W przeciwieństwie do tego, gdy powyższa zależność jest odwrotna, allometria jest ujemna, a wartość a przyjmuje wartości mniejsze niż 1.

Reprezentacja graficzna

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

Dzięki powyższemu podejściu matematycznemu otrzymamy linię o następującym równaniu: log y = log b + a log x.

Interpretacja równania

Załóżmy, że oceniamy formę przodków. Zmienna x reprezentuje wielkość ciała organizmu, a zmienna y przedstawia wielkość lub wysokość jakiejś cechy, którą chcemy ocenić, której rozwój zaczyna się w wieku ai przestaje rosnąć w wieku b.

Procesy związane z heterochroniami, zarówno pedomorfoza, jak i peramorfoza, wynikają ze zmian ewolucyjnych któregokolwiek z dwóch wymienionych parametrów, czy to w tempie rozwoju, czy w czasie trwania rozwoju, na skutek zmian parametrów określonych jako a lub b.

Przykłady

Pazur kraba skrzypka

Allometria jest szeroko rozpowszechnionym zjawiskiem w przyrodzie. Klasycznym przykładem pozytywnej allometrii jest krab skrzypek. To grupa skorupiaków dziesięcionogów należących do rodzaju Uca, najpopularniejszym gatunkiem jest Uca pugnax.

U młodych samców pazury stanowią 2% ciała zwierzęcia. Wraz ze wzrostem osobnika zacisk rośnie nieproporcjonalnie w stosunku do całkowitego rozmiaru. Docelowo zacisk może osiągnąć nawet 70% masy ciała.

Skrzydła nietoperzy

To samo zdarzenie dodatniej allometrii występuje w paliczkach nietoperzy. Kończyny przednie tych latających kręgowców są homologiczne do naszych kończyn górnych. Zatem u nietoperzy paliczki są nieproporcjonalnie długie.

Aby osiągnąć strukturę tej kategorii, tempo wzrostu paliczków musiało wzrosnąć w ewolucyjnej ewolucji nietoperzy.

Kończyny i głowa u ludzi

W nas, ludziach, są też alometrie. Pomyślmy o noworodku io tym, jak różne części ciała będą się różnić pod względem wzrostu. Kończyny wydłużają się bardziej podczas rozwoju niż inne struktury, takie jak głowa i tułów.

Jak widać we wszystkich przykładach, wzrost allometryczny znacząco zmienia proporcje ciał podczas rozwoju. Kiedy te współczynniki ulegają zmianie, kształt osoby dorosłej znacznie się zmienia.

Bibliografia

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF i Wake, DB (1979). Wielkość i kształt w ontogenezie i filogenezie. Paleobiology, 5 (3), 296-317.
2. Audesirk, T. i Audesirk, G. (2003). Biologia 3: ewolucja i ekologia. Osoba.
3. Curtis, H. i Barnes, NS (1994). Zaproszenie na biologię. Macmillan.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML i McNamara, KJ (2013). Heterochronia: ewolucja ontogenezy. Springer Science & Business Media.