Informacja

7.4: Rozmiar i kształt – biologia

7.4: Rozmiar i kształt – biologia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ostatnim rodzajem wzorców rozwojowych, na które może oddziaływać ewolucja, jest rozmiar i kształt tkanek lub narządów. Są to ogólnie uważane za „morfometryczne” problemy skalowania i klasyfikowane jako zmiany „allometryczne”. Morfometria to badanie, w jaki sposób można zniekształcić ciągłą geometrię (jak zewnętrzna powierzchnia ciała). Allometria bada to w kontekście ewolucji i rozwoju. Jedna z osób, które zdefiniowały tę dziedzinę, D'arcy Wentworth Thompson, wymyśliła zmiany morfometryczne, które pozwalają na przekształcenie jednego znanego gatunku ryb w inny znany gatunek (ryc. 7).

Chociaż zakres roli, jaką allometria odgrywa w ewolucji nie jest całkowicie jasny, wiemy z przykładów, że odgrywa ona pewną rolę. Łatwo to zauważyć, jeśli rozejrzymy się po pokrewnych gatunkach. Na przykład czaszki hominidów są bardzo podobne i często różnią się w sposób, który można łatwo wytłumaczyć niewielkimi różnicami we wzorcach rozwojowych. Dodatkowa lub wcześniejsza proliferacja komórek tutaj, mniejsza lub późniejsza proliferacja komórek tam. Chociaż wiemy, że wiele markerów genetycznych proliferacji komórek (na przykład regulator cyklu komórkowego cyklina D1) zwiększa proliferację komórek, istnieje wiele różnych aktywatorów proliferacji poprzedzających proliferację w zależności od typu tkanki/komórki i stadium rozwoju. Aby zacząć rozumieć rolę allometrii w ewolucji, naukowcy porównują wzrost tkanek i regulatory tego wzrostu między dość blisko spokrewnionymi gatunkami.

Dwa miejsca, w których zarówno rozwój, jak i ewolucja zmian wielkości i kształtu są dość dobrze poznane, to kształty dziobów u ptaków i elytry u chrząszczy. Jednym z najbardziej znanych przykładów ewolucji jest Łuszczaki Darwina. Ta grupa zięb przeszła promieniowanie adaptacyjne na Wyspach Galapagos, które rozpoczęło się około 2,3 miliona lat temu12. Od tego czasu zięby przystosowały się do różnych nisz wyspiarskich na 14 różnych gatunków. Porównanie morfologii dzioba między tymi gatunkami ujawniło dwa konserwatywne programy allometryczne do zmiany wzorców proliferacji komórek. We wczesnym stadium rozwoju, szerokość dzioba jest regulowana przez poziomy BMP4 - wyższy BMP4 oznacza głębszy i szerszy dziób. Na przykład zięby naziemne mają wysoką ekspresję BMP4 w regionie, który sygnalizuje dominującemu regionowi szkieletowemu wczesnego dzioba - chrząstce przednosowej (pnc).13. Podobnie wysokie poziomy kalmoduliny obok pnc są związane z dłuższymi dziobami, takimi jak dzioby zięb kaktusowych (ryc. 8).

Nieco później w rozwoju zaczyna rosnąć górna struktura dzioba zwana kością przedszczękową (pmx). To ostatecznie utworzy części górnego dzioba, które strukturalnie i funkcjonalnie różnią się między wieloma gatunkami ptaków. Ta część dzioba również wyraża różne zestawy genów w różnych kształtach dzioba. Receptor TGFβ typu II (TGFβIIr), β-katenina i Dickkopf-3 (Dkk3) to wszystkie geny kaskady transdukcji sygnału, które ulegają ekspresji na znacznie wyższych poziomach w dzióbach dużych naziemnych w porównaniu z ziębami z mniejszymi dziobami. Te trzy geny ulegały ekspresji w szerszych domenach w większych dziobach niż w mniejszych dziobach, patrząc na wszystkie pięć gatunków na powyższym rysunku (ryc. 9)14.

Te odkrycia podsyciły ideę, że wzrost allometryczny może napędzać szybką ewolucję poprzez zmianę skali określonej cechy. Zmiana skali odnosi się po prostu do skalowania czegoś w górę lub w dół, powiększania lub zmniejszania w jednym lub we wszystkich wymiarach. Na przykład duży kwadrat to po prostu powiększona wersja małego kwadratu. Prostokąt byłby kwadratem, który został powiększony w jednym wymiarze, ale nie w drugim. Naukowcy od razu zauważyli, że zwykła zmiana skalowania górnego dzioba może wyjaśnić wiele różnic w Geospiza i można to wytłumaczyć powyższym układem współrzędnych genetyki (lub nawet prostszym układem genetycznym). Jednak skalowanie nie wystarczyło, aby wyjaśnić zmienność u innych pokrewnych gatunków zięb. Aby wyjaśnić tę zmienność, naukowcy odkryli, że należy wziąć pod uwagę zarówno skalowanie, jak i ścinanie. Ścinanie odnosi się do transformacji geometrycznej, takiej jak ta obserwowana w przykładzie ryby z Thompson et al. nad. W transformacji ścinania każdy punkt porusza się wzdłuż x na odległość proporcjonalną do jego współrzędnej y (lub odwrotnie), dając linię ukośną od linii prostej. Strzyżenie plus skalowanie wystarczyło do wyjaśnienia przynajmniej osi długości i głębokości badanych dziobów (ryc. 10).

Kolejnym pytaniem, na które należy odpowiedzieć, jest to, jak szeroko stosowany jest ten układ współrzędnych do transformacji kształtu dzioba? Zwiększanie lub zmniejszanie poziomów ekspresji tych genów zmienia kształt dzioba pisklęcia w sposób przewidziany przez Mallarino i in.14. Te informacje mogą prowadzić nas do przewidywania, że ​​ewolucja wykorzysta ten układ współrzędnych do stworzenia szerokiej gamy dziobów, które widzimy u żywych i skamieniałych ptaków. Jednak badania nie-Geospiza zięby pokazują, że ewolucja jest bardziej zmienna, niż możemy sobie wyobrazić. Jeśli mamy czas, omówimy referat: „Ściśle spokrewnione gatunki ptaków wykazują elastyczność między morfologią dzioba a podstawowymi programami rozwojowymi”.


10 – Rozmiar i kształt ciała: wpływy klimatyczne i żywieniowe na morfologię ludzkiego ciała

Od pierwszego rozprzestrzenienia się Homo erectus z Afryki około 1,8 miliona lat temu, linia ludzka skolonizowała każdy główny ekosystem na planecie, przystosowując się do szerokiej gamy stresorów środowiskowych (Antón i in., 2002). Podobnie jak w przypadku innych gatunków ssaków, zmienność człowieka zarówno pod względem wielkości ciała, jak i morfologii wydaje się być silnie kształtowana przez czynniki klimatyczne. Najszerzej badane związki między morfologią ciała a klimatem u gatunków ssaków są opisane przez reguły ekologiczne „Bergmanna” i „Allena”. Reguła Bergmanna odnosi się do związku między masą ciała (masą) a temperaturą środowiska, zauważając, że u gatunków szeroko rozpowszechnionych masa ciała wzrasta wraz ze spadkiem średniej temperatury (Bergmann, 1847). W przeciwieństwie do tego reguła Allena uwzględnia związek między proporcjonalnością ciała a temperaturą (Allen, 1877). Stwierdzono, że osobniki gatunku żyjącego w cieplejszych klimatach mają stosunkowo dłuższe kończyny, podczas gdy osobniki żyjące w chłodniejszych środowiskach mają stosunkowo krótsze kończyny.


Biologia E coli

MI. coli (Escherichia coli) to małe, Gram-ujemne gatunki bakterii. Większość szczepów mi. coli mają kształt pręta i mierzą około 2,0 μm długości i 0,2-1,0 μm średnicy. Zazwyczaj mają one objętość komórek 0,6-0,7 μm, z których większość jest wypełniona przez cytoplazmę. Ponieważ jest prokariotem, E coli nie mają jąder, ich materiał genetyczny pływa odsłonięty, zlokalizowany w regionie zwanym nukleoidem.

E coli są bakteriami Gram-ujemnymi, co oznacza, że ​​nie zachowują barwnika z fioletem krystalicznym powszechnie stosowanego do różnicowania bakterii. Ich status jako bakterii Gram-ujemnych wynika z ich cienkich ścian komórkowych. mi. coli ma ściany komórkowe zbudowane z dwóch warstw peptydoglikanu, wewnętrznej i zewnętrznej błony. Zewnętrzna błona Gram-ujemna wyjaśnia, dlaczego wiele szczepów E coli są odporne na penicylinę mechanizm działania jest zaburzony przez cienkie ściany komórkowe. Wiele serotypów ma również zewnętrzną wici wystającą ze ściany komórkowej, która jest wykorzystywana do ruchliwości. W jelitach ssaków E coli użyj ich wici, aby przylgnąć do mikrokosmków jelit.

E coli to małe bakterie w kształcie pręcików. Źródło: domena publiczna

E coli jest fakultatywnym beztlenowcem, co oznacza, że ​​oddycha głównie tlenem, ale może oddychać beztlenowo, gdy tlen nie jest dostępny. W szczególności, gdy tlen nie jest obecny, E coli czerpie swoje składniki odżywcze z procesu fermentacji. Podczas fermentacji E coli rozkłada węglowodany na pirogronian przy braku tlenu. W procesie tym powstaje etanol i dwutlenek węgla.

Jak wszystkie bakterie, E coli rozmnaża się poprzez rozszczepienie binarne, w którym jedna komórka dzieli się na genetycznie identyczną kopię. E. coli’s cykl komórkowy jest podzielony na trzy okresy, które z grubsza odzwierciedlają fazy mitozy eukariotycznej. Okres B występuje bezpośrednio po podziale komórki. Okres B jest "normalnym" okresem w cyklu życiowym, w którym komórka funkcjonuje normalnie, podobnie do interfazy w mitozie. Gdy DNA zaczyna się replikować, komórka wchodzi w okres C, który trwa do zakończenia replikacji chromosomów. Okres D ma miejsce po replikacji chromosomów i jest punktem podziału komórki na dwie części. Po zakończeniu okresu D nowa komórka przechodzi do okresu B, rozpoczynając cykl od nowa.

Dokładna długość okresu B zależy od dostępnych składników odżywczych. Im więcej jedzenia, tym szybciej E coli przechodzi przez swoją normalną fazę i tym szybciej zaczyna kopiować chromosomy. Jednak długości okresów C i D pozostają stałe. Kiedy źródła pożywienia są bardzo wysokie, komórki zaczną się replikować przed poprzednia runda replikacji jest zakończona, co skutkuje bardzo szybkim tempem wzrostu. To szybkie tempo wzrostu to jeden z powodów E coli są często wykorzystywane jako organizm modelowy w badaniach laboratoryjnych. W idealnych warunkach, E coli może osiągnąć szybkość powielania 22 minut.

E coli są znane z tego, że się angażują poziomy transfer genów, proces, w którym jedna bakteria wstawia fragment swojego kodu genetycznego bezpośrednio do DNA innej. Poziomy transfer genów w bakteriach pełni funkcję analogiczną do rozmnażania płciowego u eukariontów, ponieważ stanowi źródło różnorodności genetycznej. Niektóre szczepy E coli dziedziczą cechy chorobotwórcze po zmianie DNA przez inne bakterie.

Wzrost an E coli kolonia w czasie. Źródło: WikiCommons CC-BY SA 4.0


2. Jak duża jest cząsteczka białka?

Zakładając tę ​​częściową objętość właściwą (v2 = 0,73 cm 3 /g), możemy obliczyć objętość zajmowaną przez białko o masie m w Dalton w następujący sposób.

Często przydatna jest również zależność odwrotna: m (Da) = 825 V (nm 3 ).

To, czego naprawdę chcemy, to fizycznie intuicyjny parametr określający wielkość białka. Jeśli założymy, że białko ma najprostszy kształt, kulę, możemy obliczyć jego promień. Będziemy to określać jako rmin, bo jest to minimalny promień kuli, która mogłaby zawierać daną masę białka

Niektóre przydatne przykłady białek od 5000 do 500000 Da podano w Tabeli ​ Tabela1 1 .

Tabela 1

rmin dla białek o różnej masie

Należy podkreślić, że jest to minimalny promień gładkiej kuli, która mogłaby zawierać daną masę białka. Ponieważ białka mają nieregularną powierzchnię, nawet te, które są w przybliżeniu kuliste, będą miały średni promień większy niż minimum.


Dodatkowe informacje

Najważniejsze

• MnFe zależny od rozmiaru i kształtu2O4 NP przygotowano łatwą metodą.

• Do przygotowania hydrofilowego MnFe . zastosowano chemię wymiany liganda2O4 NP.

• Katalityczne właściwości MnFe2O4 W pełni zbadano nanocząsteczki w kierunku degradacji barwnika.

• Katalityczne działania MnFe2O4 NP podążyli za Michaelisem — zachowaniem Mentena.

• Wszystkie MnFe2O4 Nanocząsteczki wykazują selektywną degradację na różne barwniki.


Wewnątrz Birding: rozmiar i kształt # 038

Jak dokładnie i uważnie trzeba przyjrzeć się ptakowi, aby go zidentyfikować? Idealnie byłoby mieć w ręku żywego ptaka, ale można się wiele nauczyć nawet z daleka. Czy ptak jest wielkości wrony, czy bliżej wróbla? Jak duży jest dziób w stosunku do reszty głowy? Te cechy często pozwalają odróżnić jeden gatunek ptaka od drugiego. Dołącz do Chrisa Wooda i Jessie Barry, którzy wykorzystują swoją wiedzę na temat zewnętrznej anatomii ptaków w praktyce w terenie.

Ten film jest częścią naszej 4-częściowej Wewnątrz Birding seria. Każde około 10-minutowe wideo poprowadzi Cię przez 4 podstawowe klucze do identyfikacji ptaków z jasnymi instrukcjami i przykładami. Cztery filmy z tej serii to:

Czy chcesz dowiedzieć się więcej o używaniu rozmiaru i kształtu do identyfikacji większej liczby ptaków w Twojej okolicy? Kursy online Bird Academy pozwalają entuzjastom na wszystkich poziomach uczyć się we własnym tempie. Możesz przejrzeć nasz katalog kursów, aby znaleźć dla siebie idealne źródło nauki online. Bądź lepszym obserwatorem już dziś: Zobacz katalog kursów


Obejrzyj wideo: W trójkącie kąty są odpowiednio równe, a boki naprzeciw kątów mają odpowiednio (Lipiec 2022).


Uwagi:

  1. Brodrik

    Autor, dlaczego tak chore aktualizujesz witrynę?

  2. Marx

    great ideas ... we'd better adopt ... great.

  3. Xipil

    Przepraszam, ale myślę, że się mylisz. Jestem pewien. Mogę to udowodnić. Wyślij mi e -mail na PM, porozmawiamy.

  4. Udale

    Bardzo dziękuję za pomoc w tym problemie.

  5. Horemheb

    Kullll ...

  6. Delman

    Nie mogę teraz uczestniczyć w dyskusji - jest to bardzo zajęte. Zostanę zwolniony - koniecznie wyrażę opinię.

  7. Kigadal

    Wydaje mi się wspaniałą myśl



Napisać wiadomość