stringtranslate.com

Сравнительная физиология

Сравнительная физиология — это раздел физиологии , который изучает и использует разнообразие функциональных характеристик различных видов организмов . Она тесно связана с эволюционной физиологией и физиологией окружающей среды . Многие университеты предлагают курсы бакалавриата, которые охватывают сравнительные аспекты физиологии животных. По словам Клиффорда Лэдда Проссера , «Сравнительная физиология — это не столько определенная дисциплина, сколько точка зрения, философия». [1]

История

Первоначально, как рассказывается в недавней истории этой области, [2] физиология была сосредоточена в первую очередь на людях, в значительной степени из желания улучшить медицинскую практику. Когда физиологи впервые начали сравнивать различные виды , это иногда было просто из любопытства понять, как работают организмы, но также вытекало из желания открыть основные физиологические принципы. Такое использование определенных организмов, удобное для изучения определенных вопросов, известно как принцип Крога . [ необходима цитата ]

Методология

К. Лэдд Проссер [3] , основатель современной сравнительной физиологии, изложил широкую программу сравнительной физиологии в своем изданном в 1950 году томе (см. резюме и обсуждение в Гарланде и Картере [4] ):

1. Описать, как различные виды животных удовлетворяют свои потребности.

Это равносильно каталогизации функциональных аспектов биологического разнообразия и недавно подверглось критике как «коллекционирование марок» с предположением, что эта область должна выйти за рамки этой начальной, исследовательской фазы. [5]

2. Использование физиологической информации для реконструкции филогенетических связей организмов.

В принципе физиологическая информация может быть использована так же, как морфологическая информация или последовательность ДНК используются для измерения эволюционной дивергенции организмов. На практике это делалось редко, по крайней мере, по четырем причинам:
  • Физиология не оставляет много ископаемых следов,
  • его нельзя измерить на музейных образцах,
  • его трудно количественно оценить по сравнению с морфологией или последовательностями ДНК, и
  • Физиология, скорее всего, более адаптивна, чем ДНК, и поэтому подвержена параллельной и конвергентной эволюции , что затрудняет филогенетическую реконструкцию.

3. Выяснить, как физиология опосредует взаимодействие организмов с окружающей средой.

По сути это физиологическая экология или экологическая физиология.

4. Определить «модельные системы» для изучения отдельных физиологических функций.

Примерами этого являются использование гигантских аксонов кальмара для понимания общих принципов передачи нервных импульсов, использование мышц-трясунок хвоста гремучей змеи для измерения изменений метаболитов in vivo (поскольку все животное можно поместить в машину ЯМР) [6] и использование экзотермических пойкилотермных животных для изучения влияния температуры на физиологию.

5. Использовать «вид животного» в качестве экспериментальной переменной.

«В то время как другие разделы физиологии используют такие переменные, как свет, температура, напряжение кислорода и гормональный баланс, сравнительная физиология использует, кроме того, вид или тип животного в качестве переменной для каждой функции» [7] .
25 лет спустя Проссер выразился так: «Мне нравится думать об этом как о методе в физиологии, который использует вид организма в качестве одной экспериментальной переменной» [1] .

Сравнительные физиологи часто изучают организмы, которые живут в «экстремальных» условиях (например, в пустынях), поскольку они ожидают найти особенно яркие примеры эволюционной адаптации. [4] Одним из примеров является изучение водного баланса у млекопитающих, населяющих пустыни, у которых, как было обнаружено, наблюдается специализация почек. [8]

Аналогичным образом, сравнительные физиологи были привлечены к «необычным» организмам, таким как очень большие или маленькие. В качестве примера последних были изучены колибри . В качестве другого примера были изучены жирафы из-за их длинных шей и ожидания, что это приведет к специализациям, связанным с регуляцией кровяного давления . В более общем плане, были изучены эктотермные позвоночные , чтобы определить, как изменяются кислотно-щелочной баланс крови и pH при изменении температуры тела .

Финансирование

В Соединенных Штатах исследования в области сравнительной физиологии финансируются как Национальными институтами здравоохранения, так и Национальным научным фондом . [ необходима ссылка ]

Общества

В ряде научных обществ имеются секции по сравнительной физиологии, в том числе:

Биографии

Кнут Шмидт-Нильсен (1915–2007) был крупной фигурой в сравнительной физиологии позвоночных, много лет проработав на факультете Университета Дьюка и обучив большое количество студентов (некролог). Он также является автором нескольких книг, включая влиятельный текст, все из которых известны своим доступным стилем письма. [ необходима цитата ]

Гровер К. Стивенс (1925–2003) был известным сравнительным физиологом беспозвоночных, работавшим на факультете Университета Миннесоты , пока не стал основателем и председателем кафедры органической биологии Калифорнийского университета в Ирвайне в 1964 году. Он был наставником для многочисленных аспирантов, многие из которых продолжили развивать эту область (некролог). Он написал несколько книг и, помимо того, что был выдающимся биологом, был также выдающимся пианистом и философом.

Некоторые журналы, публикующие статьи по сравнительной физиологии животных

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Prosser, CL (1975). «Перспективы сравнительной физиологии и биохимии». Журнал экспериментальной зоологии . 194 (1): 345–348. Bibcode :1975JEZ...194..345P. doi :10.1002/jez.1401940122. PMID  1194870.
  2. ^ Anctil, Michel (2022). Животное как машина — стремление понять, как работают и адаптируются животные . Монреаль и Кингстон: McGill-Queen's University Press. ISBN 978-0-2280-1053-1.
  3. ^ Гринберг, М. Дж.; П. В. Хочачка; К. П. Мангум (1975). «Биографические данные: Клиффорд Лэдд Проссер». Журнал экспериментальной зоологии . 194 (1): 5–12. Bibcode : 1975JEZ...194....5G. doi : 10.1002/jez.1401940102. PMID  1104756.
  4. ^ ab Garland , T. Jr.; PA Carter (1994). "Эволюционная физиология" (PDF) . Annual Review of Physiology . 56 : 579–621. doi :10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID  8010752. Архивировано из оригинала (PDF) 2021-04-12 . Получено 2007-02-11 .
  5. ^ Mangum, CP; PW Hochachka (1998). «Новые направления в сравнительной физиологии и биохимии: механизмы, адаптации и эволюция». Physiological Zoology . 71 (5): 471–484. doi :10.1086/515953. PMID  9754524. S2CID  25169635.
  6. ^ Конли, К. Э.; С. Л. Линдстедт (1996). «Дрожание хвоста гремучей змеи: минимальная стоимость сокращения поперечно-полосатой мышцы». Nature . 383 (6595): 71–73. doi :10.1038/383071a0. PMID  8779716. S2CID  4283944.
  7. ^ Проссер (1950, стр. 1)
  8. ^ Al-kahtani, MA; C. Zuleta; E. Caviedes-Vidal; T. Garland Jr. (2004). «Масса почек и относительная толщина мозгового слоя грызунов в зависимости от среды обитания, размера тела и филогении» (PDF) . Physiological and Biochemical Zoology . 77 (3): 346–365. CiteSeerX 10.1.1.407.8690 . doi :10.1086/420941. PMID  15286910. S2CID  12420368. Архивировано из оригинала (PDF) 2010-06-17 . Получено 2009-01-17 . 

Дальнейшее чтение