ALLOMETRIE: DEFINICE, ROVNICE A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Alometría, také volal alometrického růst, se odkazuje na různé rychlosti růstu v několika částech nebo velikost organismů během procesů v ontogenezi. Stejně tak to lze chápat ve fylogenetickém, intra a mezidruhovém kontextu.

Tyto změny v diferenciálním růstu struktur jsou považovány za místní heterochronie a mají zásadní roli v evoluci. Tento jev je v přírodě široce rozšířen, a to jak u zvířat, tak u rostlin.

Zdroj: pixabay.com

Základy růstu

Před stanovením definic a důsledků allometrického růstu je třeba si pamatovat klíčové pojmy geometrie trojrozměrných objektů.

Řekněme, že máme kostku s hranami L. To znamená, že povrch na obrázku bude 6L ², zatímco objem bude L ³. Pokud máme krychli, kde jsou hrany dvojnásobné oproti předchozímu případu (v notaci by to bylo 2 L), plocha se zvětší o faktor 4 a objem o faktor 8.

Pokud tento logický přístup zopakujeme s koulí, získáme stejné vztahy. Můžeme dojít k závěru, že objem roste dvakrát více, než je plocha. Tímto způsobem, pokud budeme mít, že se délka zvětší 10krát, objem se zvětší 10krát více než povrch.

Tento jev nám umožňuje pozorovat, že když zvětšujeme velikost objektu - ať už je živý nebo ne - jeho vlastnosti se upraví, protože povrch se bude měnit jinak než objem.

Vztah mezi povrchem a objemem je uveden v principu podobnosti: „podobné geometrické obrázky, povrch je úměrný čtverci lineárního rozměru a objem je úměrný jeho krychli“.

Definice allometrie

Slovo „allometrie“ navrhl Huxley v roce 1936. Od té doby byla vyvinuta řada definic zaměřených z různých hledisek. Termín pochází z kořenů griella allos, které znamenají jiného, ​​a metron, což znamená míra.

Slavný biolog a paleontolog Stephen Jay Gould definoval allometrii jako „studium změn v proporcích korelovaných s odchylkami ve velikosti“.

Allometrii lze chápat jako ontogenezi - když relativní růst nastává na úrovni jednotlivce. Podobně, když dochází k diferenciálnímu růstu na několika liniích, je allometrie definována z fylogenetického hlediska.

Podobně se tento jev může objevit v populacích (na intraspecifické úrovni) nebo mezi příbuznými druhy (na interspecifické úrovni).

Rovnice

Bylo navrženo několik rovnic pro vyhodnocení alometrického růstu různých struktur těla.

Nejoblíbenější rovnicí v literatuře pro vyjádření allometik je:

Ve výrazu xay jsou dvě měření těla, například hmotnost a výška nebo délka končetiny a délka těla.

Ve většině studií je x měřítkem velikosti těla, jako je hmotnost. Snaží se tedy ukázat, že dotčená struktura nebo opatření mají změny nepřiměřené celkové velikosti organismu.

Proměnná a je v literatuře známa jako allometrický koeficient a popisuje relativní rychlosti růstu. Tento parametr může nabývat různých hodnot.

Pokud se rovná 1, je růst izometrický. To znamená, že obě struktury nebo dimenze hodnocené v rovnici rostou stejnou rychlostí.

V případě, že hodnota přiřazená proměnné y má větší růst než růst x, je allometrický koeficient větší než 1 a říká se, že existuje pozitivní allometrie.

Naproti tomu, pokud je výše uvedený vztah opak, je allometrie záporná a hodnota hodnot bere méně než 1.

Grafické znázornění

Pokud vezmeme předchozí rovnici na reprezentaci v rovině, získáme křivočarý vztah mezi proměnnými. Pokud chceme získat graf s lineárním trendem, musíme použít logaritmus na obě pozdravy rovnice.

Při výše uvedeném matematickém zpracování získáme řádek s následující rovnicí: log y = log b + a log x.

Interpretace rovnice

Předpokládejme, že hodnotíme formu předků. Proměnná x představuje velikost těla organismu, zatímco proměnná y představuje velikost nebo výšku nějaké charakteristiky, kterou chceme hodnotit, jejíž vývoj začíná ve věku a a přestává růst v b.

Procesy související s heterochroniemi, jak pedomorfózou, tak peramorfózou, jsou výsledkem evolučních změn v kterémkoli ze dvou uvedených parametrů, a to buď v míře vývoje nebo v trvání vývoje v důsledku změn parametrů definovaných jako a nebo b.

Příklady

Dráp krabího houslaře

Allometrie je v přírodě široce rozšířený jev. Klasickým příkladem pozitivní allometrie je krab houslista. Jedná se o skupinu bezobratlých korýšů rodu Uca, nejoblíbenějším druhem je Uca pugnax.

U mladých samců odpovídají drápy 2% těla zvířete. Jak jednotlivec roste, třmen roste nepřiměřeně ve vztahu k celkové velikosti. Nakonec může svorka dosáhnout až 70% tělesné hmotnosti.

Křídla netopýrů

Stejná pozitivní allometrická událost se vyskytuje ve falangách netopýrů. Přední končetiny těchto létajících obratlovců jsou homologní pro naše horní končetiny. U netopýrů jsou tedy falangy nepřiměřeně dlouhé.

Aby se dosáhlo struktury této kategorie, rychlost růstu falang se musela zvýšit v evolučním vývoji netopýrů.

Končetiny a hlava u lidí

U nás lidé existují také allometiky. Podívejme se na novorozence a na to, jak se budou části těla měnit z hlediska růstu. Končetiny se během vývoje prodlužují více než jiné struktury, jako je hlava a kmen.

Jak vidíme ve všech příkladech, allometrický růst významně mění proporce těl během vývoje. Když se tyto míry změní, tvar dospělého se podstatně změní.

Reference

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF a Wake, DB (1979). Velikost a tvar ontogeneze a fylogeneze. Paleobiology, 5 (3), 296-317.
2. Audesirk, T., a Audesirk, G. (2003). Biologie 3: evoluce a ekologie. Pearson.
3. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Pozvánka k biologii. Macmillan.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrované základy zoologie. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Obratlovci: srovnávací anatomie, funkce, vývoj. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML a McNamara, KJ (2013). Heterochronie: vývoj ontogeneze. Springer Science & Business Media.