ALLOMETRY: ĐỊNH NGHĨA, PHƯƠNG TRÌNH VÀ VÍ DỤ - SINH HỌC - 2025

Các alometría , hay còn gọi là tốc độ tăng trưởng tương quan sinh trưởng, đề cập đến tốc độ tăng trưởng khác biệt ở một số bộ phận hoặc kích thước của các sinh vật trong suốt quá trình tham gia vào ontogeny. Tương tự như vậy, nó có thể được hiểu trong bối cảnh phát sinh loài, nội bộ và giữa các bối cảnh cụ thể.

Những thay đổi này trong sự tăng trưởng khác biệt của cấu trúc được coi là dị hình cục bộ và có vai trò cơ bản trong quá trình tiến hóa. Hiện tượng phân bố rộng rãi trong tự nhiên, cả ở động vật và thực vật.

Nguồn: pixabay.com

Các nguyên tắc cơ bản về tăng trưởng

Trước khi thiết lập các định nghĩa và ý nghĩa của tăng trưởng sinh trắc học, cần phải nhớ các khái niệm chính về hình học của các vật thể ba chiều.

Hãy tưởng tượng chúng ta có một hình lập phương với các cạnh L. Như vậy, bề mặt của hình sẽ là 6L ² , trong khi thể tích sẽ là L ³ . Nếu chúng ta có một hình lập phương trong đó các cạnh gấp đôi so với trường hợp trước, (trong ký hiệu nó sẽ là 2 L) thì diện tích sẽ tăng lên 4 và thể tích tăng 8.

Nếu chúng ta lặp lại cách tiếp cận logic này với một hình cầu, chúng ta sẽ thu được các mối quan hệ tương tự. Chúng ta có thể kết luận rằng khối lượng phát triển gấp đôi diện tích. Theo cách này, nếu chiều dài tăng lên 10 lần, thể tích sẽ tăng gấp 10 lần so với bề mặt.

Hiện tượng này cho phép chúng ta quan sát thấy rằng khi chúng ta tăng kích thước của một vật thể - cho dù nó còn sống hay không - thì các đặc tính của nó sẽ bị thay đổi, vì bề mặt sẽ thay đổi theo một cách khác với thể tích.

Mối quan hệ giữa bề mặt và thể tích được phát biểu theo nguyên tắc tương tự: “các hình hình học tương tự, bề mặt tỷ lệ với bình phương của kích thước tuyến tính, và thể tích tỷ lệ với hình lập phương của nó”.

Định nghĩa Allometry

Từ "allometry" được đề xuất bởi Huxley vào năm 1936. Kể từ thời điểm đó một loạt các định nghĩa đã được phát triển, tiếp cận từ các quan điểm khác nhau. Thuật ngữ này xuất phát từ gốc từ griella allos có nghĩa là khác, và metron có nghĩa là thước đo.

Nhà sinh vật học và cổ sinh vật học nổi tiếng Stephen Jay Gould đã định nghĩa sinh trắc học là "nghiên cứu về những thay đổi về tỷ lệ tương quan với những thay đổi về kích thước."

Allometry có thể được hiểu theo nghĩa ontogeny - khi sự tăng trưởng tương đối xảy ra ở cấp độ của cá nhân. Tương tự như vậy, khi sự phát triển khác biệt diễn ra trong một số dòng họ, tất cả các sinh vật đều được xác định từ quan điểm phát sinh loài.

Tương tự như vậy, hiện tượng này có thể xảy ra trong các quần thể (ở cấp độ đặc hiệu) hoặc giữa các loài có liên quan (ở cấp độ giữa các loài đặc hiệu).

Phương trình

Một số phương trình đã được đề xuất để đánh giá sự phát triển sinh học của các cấu trúc khác nhau của cơ thể.

Phương trình phổ biến nhất trong tài liệu để biểu thị các tương quan là:

Trong biểu thức, x và y là hai số đo của cơ thể, ví dụ, cân nặng và chiều cao hoặc chiều dài của chi và chiều dài của cơ thể.

Trên thực tế, trong hầu hết các nghiên cứu, x là một số đo liên quan đến kích thước cơ thể, như trọng lượng. Do đó, nó tìm cách chỉ ra rằng cấu trúc hoặc thước đo được đề cập có những thay đổi không tương xứng với tổng kích thước của sinh vật.

Biến a được biết đến trong tài liệu là hệ số tương quan và nó mô tả tốc độ tăng trưởng tương đối. Tham số này có thể nhận các giá trị khác nhau.

Nếu nó bằng 1, tăng trưởng là đẳng tích. Điều này có nghĩa là cả hai cấu trúc hoặc kích thước được đánh giá trong phương trình đều phát triển với tốc độ như nhau.

Trong trường hợp giá trị được gán cho biến y có mức tăng trưởng lớn hơn của x, hệ số tương quan lớn hơn 1, và người ta nói rằng có tương quan dương.

Ngược lại, khi mối quan hệ được nêu ở trên là ngược lại, tương quan là âm và giá trị của a nhận các giá trị nhỏ hơn 1.

Biểu diễn đồ họa

Nếu chúng ta đưa phương trình trước đó về một biểu diễn trong mặt phẳng, chúng ta sẽ thu được mối quan hệ đường cong giữa các biến. Nếu chúng ta muốn có được một đồ thị có xu hướng tuyến tính, chúng ta phải áp dụng một lôgarit cho cả hai phần chào của phương trình.

Với cách xử lý toán học nói trên, chúng ta sẽ thu được một đường thẳng có phương trình sau: log y = log b + a log x.

Giải thích phương trình

Giả sử chúng ta đang đánh giá một dạng tổ tiên. Biến x đại diện cho kích thước của cơ thể sinh vật, trong khi biến y đại diện cho kích thước hoặc chiều cao của một số đặc điểm mà chúng ta muốn đánh giá, chúng bắt đầu phát triển ở tuổi a và ngừng phát triển ở tuổi b.

Các quá trình liên quan đến dị hình, cả hình thái phôi và hình thái giống, là kết quả của những thay đổi về mặt tiến hóa đối với bất kỳ thông số nào trong hai thông số đã đề cập, về tốc độ phát triển hoặc trong thời gian phát triển do sự thay đổi của các thông số được xác định là a hoặc b.

Ví dụ

Càng cua

Allometry là một hiện tượng phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Ví dụ cổ điển về phương pháp đo tương sinh dương tính là cua cáy. Đây là một nhóm động vật giáp xác ăn thịt thuộc chi Uca, loài phổ biến nhất là Uca pugnax.

Ở con đực non, móng vuốt tương ứng với 2% cơ thể con vật. Khi cá nhân lớn lên, thước cặp phát triển không cân đối so với kích thước tổng thể. Cuối cùng, kẹp có thể đạt tới 70% trọng lượng cơ thể.

Đôi cánh của dơi

Sự kiện tương tự dương tính cũng xảy ra ở phalanges của dơi. Chi trước của những động vật có xương sống bay này tương đồng với chi trên của chúng ta. Vì vậy, ở loài dơi, các phalang dài không cân đối.

Để đạt được cấu trúc thuộc loại này, tốc độ phát triển của phalanges phải tăng lên trong quá trình tiến hóa của loài dơi.

Chân tay và đầu ở người

Trong con người chúng ta, cũng có các chất gây dị ứng. Chúng ta hãy nghĩ về một em bé sơ sinh và các bộ phận của cơ thể sẽ khác nhau như thế nào về sự phát triển. Các chi dài hơn trong quá trình phát triển so với các cấu trúc khác, chẳng hạn như đầu và thân.

Như chúng ta thấy trong tất cả các ví dụ, sự phát triển của tử cung làm thay đổi đáng kể tỷ lệ cơ thể trong quá trình phát triển. Khi những tỷ lệ này được sửa đổi, hình dạng của con trưởng thành sẽ thay đổi đáng kể.

Người giới thiệu

1. Alberch, P., Gould, SJ, Oster, GF, & Wake, DB (1979). Kích thước và hình dạng trong ontogeny và phát sinh loài. Cổ sinh vật học, 5 (3), 296-317.
2. Audesirk, T., & Audesirk, G. (2003). Sinh học 3: tiến hóa và sinh thái. Lề.
3. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Lời mời đến sinh học. Macmillan.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Nguyên lý tổng hợp của động vật học. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Động vật có xương sống: so sánh giải phẫu, chức năng, sự tiến hóa. McGraw-Hill.
6. McKinney, ML và McNamara, KJ (2013). Heterochrony: sự tiến hóa của ontogeny. Springer Science & Business Media.