ALLOMETRIA: DEFINÍCIA, ROVNICE A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2026

Alometría , tiež volal alometrického rast, sa odkazuje na rôzne rýchlosti rastu v niekoľkých častiach alebo veľkosť organizmov počas procesov v ontogenézy. Podobne to možno chápať vo fylogenetickom, intraspecifickom a medzidruhovom kontexte.

Tieto zmeny v diferenciálnom raste štruktúr sa považujú za lokálne heterochrónie a majú zásadnú úlohu v evolúcii. Tento jav je v prírode rozšírený, a to tak u zvierat, ako aj u rastlín.

Zdroj: pixabay.com

Základy rastu

Pred stanovením definícií a dôsledkov allometrického rastu je potrebné pamätať na kľúčové pojmy geometrie trojrozmerných objektov.

Povedzme, že máme kocku s hranami L. To znamená, že povrch na obrázku bude 6L ² , zatiaľ čo objem bude L ³ . Ak máme kocku, ktorej okraje sú dvakrát väčšie ako v predchádzajúcom prípade (v zápisnici by to bolo 2 l), plocha sa zvýši faktorom 4 a objem faktorom 8.

Ak tento logický prístup zopakujeme s guľou, získame rovnaké vzťahy. Môžeme konštatovať, že objem rastie dvakrát toľko ako plocha. Týmto spôsobom, ak budeme mať 10-násobnú dĺžku, objem sa zvýši 10-krát viac ako povrch.

Tento jav nám umožňuje pozorovať, že keď zväčšujeme veľkosť objektu - či už je nažive alebo nie - jeho vlastnosti sa upravia, pretože povrch sa bude líšiť inak ako objem.

Vzťah medzi povrchom a objemom je uvedený v zásade podobnosti: „podobné geometrické obrazce, povrch je úmerný štvorcu lineárneho rozmeru a objem je úmerný jeho kocke.“

Definície allometrie

Slovo „allometria“ navrhol Huxley v roku 1936. Od tej doby sa vyvinula séria definícií, ktoré sa priblížili z rôznych hľadísk. Termín pochádza z koreňov griella allos, ktoré znamenajú ďalšie, a metron, čo znamená mieru.

Slávny biológ a paleontológ Stephen Jay Gould definoval allometriu ako „štúdiu zmien v pomeroch korelovanú s odchýlkami vo veľkosti“.

Allometria sa dá chápať ako ontogenéza - keď sa relatívny rast vyskytuje na úrovni jednotlivca. Podobne, keď dôjde k diferenciálnemu rastu vo viacerých líniách, je allometria definovaná z fylogenetického hľadiska.

Podobne sa tento jav môže vyskytovať v populáciách (na medzidruhovej úrovni) alebo medzi príbuznými druhmi (na medzidruhovej úrovni).

rovnice

Bolo navrhnutých niekoľko rovníc na vyhodnotenie alometrického rastu rôznych štruktúr tela.

Najpopulárnejšou rovnicou v literatúre na vyjadrenie allometík je:

Vo výraze xay sú dve merania tela, napríklad hmotnosť a výška alebo dĺžka končatiny a dĺžka tela.

V skutočnosti vo väčšine štúdií je x mierou súvisiacou s veľkosťou tela, napríklad hmotnosťou. Snaží sa teda preukázať, že predmetná štruktúra alebo opatrenie majú zmeny, ktoré sú neprimerané celkovej veľkosti organizmu.

Premenná a je v literatúre známa ako allometrický koeficient a opisuje relatívne rýchlosti rastu. Tento parameter môže nadobúdať rôzne hodnoty.

Ak sa rovná 1, rast je izometrický. To znamená, že obe štruktúry alebo dimenzie vyhodnotené v rovnici rastú rovnakou rýchlosťou.

V prípade, že hodnota priradená premennej y má väčší rast ako rast x, je allometrický koeficient väčší ako 1 a hovorí sa, že existuje pozitívna allometria.

Na rozdiel od toho, keď vyššie uvedený vzťah je opak, je allometria negatívna a hodnota prevzatých hodnôt je menšia ako 1.

Grafické znázornenie

Ak vezmeme predchádzajúcu rovnicu na zobrazenie v rovine, získame krivočiary vzťah medzi premennými. Ak chceme získať graf s lineárnym trendom, musíme použiť logaritmus na obe pozdravy rovnice.

Pomocou vyššie uvedeného matematického spracovania získame riadok s nasledujúcou rovnicou: log y = log b + a log x.

Interpretácia rovnice

Predpokladajme, že hodnotíme formu predkov. Premenná x predstavuje veľkosť tela organizmu, zatiaľ čo premenná y predstavuje veľkosť alebo výšku nejakej charakteristiky, ktorú chceme vyhodnotiť, ktorej vývoj začína vo veku a a prestane rásť v b.

Procesy súvisiace s heterochróniami, ako je pedomorfóza, tak aj peramorfóza, sú výsledkom evolučných zmien v ktoromkoľvek z dvoch uvedených parametrov, buď v miere vývoja alebo v trvaní vývoja v dôsledku zmien v parametroch definovaných ako a alebo b.

Príklady

Pazúrik husa

Allometria je v prírode rozšíreným javom. Klasickým príkladom pozitívnej allometrie je kraba husárska. Ide o skupinu kôrovcov bez kolapsu patriacich do rodu Uca, z ktorých najobľúbenejší je druh Uca pugnax.

U mladých samcov zodpovedajú pazúry 2% tela zvieraťa. Ako jednotlivec rastie, strmeň rastie neprimerane v pomere k celkovej veľkosti. Nakoniec môže svorka dosiahnuť až 70% telesnej hmotnosti.

Krídla netopierov

Rovnaká pozitívna allometrická udalosť sa vyskytuje vo falongách netopierov. Predné končatiny týchto lietajúcich stavovcov sú homológne s našimi hornými končatinami. U netopierov sú teda falangy neprimerane dlhé.

Aby sa dosiahla štruktúra tejto kategórie, rýchlosť rastu falang sa musela zvýšiť v evolučnom vývoji netopierov.

Končatiny a hlava u ľudí

U nás ľudia tiež existujú alo-lógie. Zamyslime sa nad novorodencom a o tom, ako sa budú jednotlivé časti tela meniť z hľadiska rastu. Končatiny sa počas vývoja predlžujú viac ako iné štruktúry, napríklad hlava a kmeň.

Ako vidíme vo všetkých príkladoch, alometrický rast významne mení proporcie tiel počas vývoja. Ak sa tieto hodnoty zmenia, tvar dospelých sa podstatne zmení.

Referencie

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF a Wake, DB (1979). Veľkosť a tvar v ontogenéze a fylogenéze. Paleobiology, 5 (3), 296-317.
2. Audesirk, T., a Audesirk, G. (2003). Biológia 3: evolúcia a ekológia. Pearson.
3. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Pozvánka do biológie. Macmillan.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, a Garrison, C. (2001). Integrované princípy zoológie. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Stavovce: porovnávacia anatómia, funkcia, vývoj. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML a McNamara, KJ (2013). Heterochronia: vývoj ontogenézy. Springer Science & Business Media.