stringtranslate.com

Сравнительная физиология

Сравнительная физиология — раздел физиологии , изучающий и использующий разнообразие функциональных характеристик различных видов организмов . Это тесно связано 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, во многом из-за желания улучшить медицинскую практику. Когда физиологи впервые начали сравнивать различные виды, это иногда было вызвано простым любопытством, чтобы понять, как работают организмы, но также и желанием открыть основные физиологические принципы. Такое использование конкретных организмов, удобное для изучения конкретных вопросов, известно как принцип Крога . [ нужна цитата ]

Методология

К. Лэдд Проссер [3] , основатель современной сравнительной физиологии, изложил широкую программу сравнительной физиологии в своей книге, отредактированной в 1950 году (см. резюме и обсуждение у Гарланда и Картера [4] ):

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

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

2. Использование физиологической информации для реконструкции филогенетических взаимоотношений организмов.

В принципе, физиологическая информация может использоваться так же, как морфологическая информация или последовательность ДНК используются для измерения эволюционного расхождения организмов. На практике это делалось редко, по крайней мере, по четырем причинам:
  • физиология не оставляет после себя многих ископаемых следов,
  • его нельзя измерить по музейным образцам,
  • его трудно оценить количественно по сравнению с морфологией или последовательностями ДНК, и
  • физиология с большей вероятностью будет адаптивной, чем ДНК, и поэтому подвержена параллельной и конвергентной эволюции , что затрудняет филогенетическую реконструкцию.

3. Выяснить, как физиология обеспечивает взаимодействие между организмами и окружающей их средой.

По сути, это физиологическая экология или экологическая физиология.

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

Примеры этого включают использование гигантских аксонов кальмара для понимания общих принципов нервной передачи, использование мышц-шейкеров хвоста гремучей змеи для измерения изменений метаболитов in vivo (поскольку все животное можно поместить в ЯМР-аппарат) [6] и использование эктотермные пойкилотермы 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, кроме того, использует вид или тип животного в качестве переменной для каждой функции». [7]
25 лет спустя Проссер сформулировал ситуацию так: «Мне нравится думать об этом как о методе в физиологии, который использует тип организма в качестве одной из экспериментальных переменных». [1]

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

Точно так же сравнительных физиологов привлекали «необычные» организмы, например, очень большие или маленькие. В качестве примера последнего были изучены колибри . Другой пример: жирафы изучались из-за их длинных шеек и ожиданий, что это приведет к специализации, связанной с регуляцией кровяного давления . В более общем плане экзотермных позвоночных изучали, чтобы определить, как изменяются кислотно-щелочной баланс и pH крови при изменении температуры тела .

Финансирование

В США исследования в области сравнительной физиологии финансируются как Национальными институтами здравоохранения , так и Национальным научным фондом . [ нужна цитата ]

Общества

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

Биографии

Кнут Шмидт-Нильсен (1915–2007) был крупной фигурой в области сравнительной физиологии позвоночных, много лет работал на факультете Университета Дьюка и обучал большое количество студентов (некролог). Он также является автором нескольких книг, в том числе влиятельных текстов, известных своим доступным стилем письма. [ нужна цитата ]

Гровер К. Стивенс (1925–2003) был известным специалистом по сравнительной физиологии беспозвоночных, работавшим на факультете Университета Миннесоты , пока в 1964 году не стал председателем-основателем кафедры органической биологии Калифорнийского университета в Ирвине. наставник многих аспирантов, многие из которых продолжили развитие этой области (некролог). Он написал несколько книг и был не только опытным биологом, но и опытным пианистом и философом.

Некоторые журналы, публикующие статьи по сравнительной физиологии животных.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Проссер, CL (1975). «Перспективы сравнительной физиологии и биохимии». Журнал экспериментальной зоологии . 194 (1): 345–348. Бибкод : 1975JEZ...194..345P. дои : 10.1002/jez.1401940122. ПМИД  1194870.
  2. ^ Анктиль, Мишель (2022). Животное как машина. Стремление понять, как животные работают и адаптируются . Монреаль и Кингстон: Издательство Университета Макгилла-Куина. ISBN 978-0-2280-1053-1.
  3. ^ Гринберг, MJ; П.В. Хочачка; КП Мангум (1975). «Биографические данные: Клиффорд Лэдд Проссер». Журнал экспериментальной зоологии . 194 (1): 5–12. Бибкод : 1975JEZ...194....5G. дои : 10.1002/jez.1401940102. ПМИД  1104756.
  4. ^ Аб Гарланд , Т. младший; П.А. Картер (1994). «Эволюционная физиология» (PDF) . Ежегодный обзор физиологии . 56 : 579–621. doi : 10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID  8010752. Архивировано из оригинала (PDF) 12 апреля 2021 г. Проверено 11 февраля 2007 г.
  5. ^ Мангум, CP; П.В. Хочачка (1998). «Новые направления сравнительной физиологии и биохимии: механизмы, адаптации и эволюция». Физиологическая зоология . 71 (5): 471–484. дои : 10.1086/515953. PMID  9754524. S2CID  25169635.
  6. ^ Конли, Кентукки; С. Л. Линдстедт (1996). «Встряхивание хвостом гремучей змеи: минимальные затраты на подергивание поперечно-полосатой мышцы». Природа . 383 (6595): 71–73. дои : 10.1038/383071a0. PMID  8779716. S2CID  4283944.
  7. ^ Проссер (1950, стр. 1)
  8. ^ Аль-Кахтани, Массачусетс; К. Зулета; Э. Кавьедес-Видаль; Т. Гарланд младший (2004). «Масса почек и относительная толщина мозгового слоя грызунов в зависимости от среды обитания, размера тела и филогении» (PDF) . Физиологическая и биохимическая зоология . 77 (3): 346–365. CiteSeerX 10.1.1.407.8690 . дои : 10.1086/420941. PMID  15286910. S2CID  12420368. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2010 г. Проверено 17 января 2009 г. 

дальнейшее чтение