Математик среди биологов

Я немного умею складывать, но от вычитания у меня всегда кружится голова

Систематика — это рутина и гадание на кофейной гуще

С точки зрения теории эволюции организм стремится приспособиться к окружающей среде. Для этого он отращивает разнообразные органы и обтачивает их морфологию в процессе борьбы за существование.

Морфологическая структура есть адаптация к окружающему миру

Так организм отращивает хвост, чтобы ловко отмахиваться от мух; рога, чтобы защищаться от врагов; копыта, чтобы быстро ходить по каменистой почве; дышит серой, потому что это энергетически выгодно.

Если использовать линейную шкалу полезности адаптаций, то получим два крайних варианта. Морфологическая структура есть либо эффективно действующий инструмент, либо бесполезное приспособление. Последнее организму уже не нужно, но он от него еще не успел избавиться.

Детальное рассмотрение разнообразия эволюционных адаптаций можно найти в многочисленной литературе.

Если морфологическая структура выполняет какую-то функцию в жизнедеятельности организма, значит первейшая задача биолога — понять функциональную роль наблюдаемой структуры. Понять — это ответить на вопрос как.

  • Как работает морфологическая структура?
  • Какую пользу или вред она приносит?
  • Как она связана с другими частями?
  • Как она возникла?

В 95% случаев систематики отвечают на вопрос что. Что я вижу? Что за название у этой структуры? Что писали про нее до меня? Неужели комбинация найденных штук раньше в литературе нигде не упоминалась? И что с этим делать? Батеньки-родные, да я новый вид описал! Осталось встроить его в «естественную систему» классификации живых существ. Блин, не встраивается. Все наперекосяк. Ну да ладно, наболтаю что-нибудь про своеобразный изгиб эволюционного пути развития жизни.

Эволюционные изгибы древа жизни. Круциал консидерейшенс

Систематик всего лишь выполняет рутинную работу. Он перелопачивают гору напечатанного материала с описаниями видов, чтобы проверить, есть ли у найденной комбинация морфологических структур какое-то отличие от известных. Если отличие найдено и, к тому же, подобные отличия описаны у авторитетов, значит зарегистрирован новый вид. Функцией практически никто не занимается.

Особенно хорошо подобная рутина видна среди систематиков-днк-рнк-штрихкодеров. Эволюционное (филогенетическое) дерево строит алгоритм, думать вообще не нужно.

Систематика — обычная рутина

На вопрос как пытается ответить функциональный морфолог. Он использует знания по физике, строит математические модели, ищет аналоги структур среди искусственных механизмов и живых организмов, рассуждает, выдвигает гипотезы, доказывает. В результате функциональный морфолог выясняет биофизическое значение морфологический структуры. Именно по этой причине работы функциональных морфологов интересно читать. В них видна мыслительная деятельность.

Функциональная морфология объясняет как работает морфология организма

Таким образом, систематик основывает исследования морфологических структур на рутинном поиске отличий, а функциональный морфолог — на применении естественных физических законов. Почему тогда право объяснять происхождение жизни отдано систематикам, а не функциональным морфологам? Ведь объяснения систематиков — всего-лишь гадание на кофейной гуще.

Геодезическое расстояние

Геодезическое расстояние измеряют вдоль произвольной траектории, не обязательно прямой.

Путь из А в Б по хорошему шоссе и путь из Б в А по битой грунтовке — два разных геодезических расстояния

Например, если велосипедист выехал из точки А в точку Б по извилистому шоссе, то пройденный путь будет учитывать все изгибы дороги. Он соответствует геодезическому расстоянию измеренному вдоль шоссе. Если навстречу ему выедет другой велосипедист, но он решит кое-где сократить дорогу по грунтовке, то его путь из точки Б в точку А будет меньше. Соответственно меньше будет и измеренное геодезическое расстояние.

Геодезическое расстояние зависит от выбранной траектории

Такое определение геодезического расстояния отличается от классического. Однако, именно оно используется в биологии, например, для описания ветвления растений или морфогенеза животных.

Об этом поговорим в другой раз.

Как определить огромное число видов диатомовых за разумный срок?

«Фотосистематизатор» помогает разложить огромное число фотографий живых организмов по полочкам. В настоящее время я работаю над этим проектом. Тестирую прототип, проверяю идеи, думаю.

Диатомовая водоросль из рода Mastogloia

Упущенное звено — это заметка, которая говорит, что между идеей и реализацией должен быть предварительный опрос пользователей. Опрос поможет проверить жизнеспособность идеи и отказаться от тупикового проекта.

Поэтому попросил в РГ посоветовать способ быстрого определению очень большого числа организмов — нескольких тысяч штук. Быстрого — значит определение должно быть завершено за несколько недель, а не длиться годы. Есть еще одно ограничение: большинство диатомовых я вижу впервые.

Если найдется работающий метод, значит «Фотосистематизатор» не нужен.

Какой-то неизвестный вид диатомовой

Если вы вдруг знаете, как очень слабый таксономист может быстро идентифицировать огромное число видов, пишите.

В свою очередь, я поделюсь своими находками.

Контуры иконок Чикина

Сергей Чикин каждый день рисует одну иконку. Еще он делится своими секретами, ведет курс и работает в Бюро, но я сейчас не об этом.

Когда смотришь на иконки Чикина, кажется, что контур — это отдельная линия. Если изменить ее толщину, контур потолстеет или похудеет.

На самом деле контур возникает за счет наложения фигур. Даже снежинка и спираль — это многоугольники без контура.

Для меня это прям открытием стало.

Приемы программирования. Залить файлы на сервер

Облачные сервисы предлагают загрузить файлы на виртуальный диск при помощью интерфейса. Тащишь группу файлов, бросаешь в окно и они понемногу загружаются, а сервис выдает красивые прогресс-бары. При этом внутри кипит работа: сервис проверяет формат и размер файлов, следит за устойчивой передачей и рисует прогресс-бары, по завершению выдает сообщения, заносит данные в базу данных и размещает файлы в надежном месте.

Такой сценарий нужен, когда виртуальным диском пользуются десятки пользователей. А для тестирования небольших проектов, когда группа пользователей ограничена двумя-тремя персонами, рекомендую закачивать файлы в выделенный каталог сервера. По Эс-Эс-Аш или ФТП, например. После, специальный скрипт сканирует каталог, обрабатывает файлы, запоминает метаданные в таблицах и реализует дальнейший интерфейс.

Именно так я тестирую «Фотосистематизатор».

Фотосистематизатор берет фотографии прямо из каталога, а пользователь закачивает их туда напрямую, без интерфейсных наворотов

Эффективный способ определения видов диатомовых водорослей

Когда у меня накопилось больше тысячи фотографий диатомовых водорослей, полученных на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ), я понял, как надо правильно определять виды.

Малая часть моей коллекции СЭМ-фотографий диатомовых. Она собрана за пять месяцев. У тех, кто исследует диатомовых десятки лет, таких фотографий — миллион

Одновходовые дихотомические ключи тут не помогают. У них много недостатков, но главное — они не позволяют определить любой вид.

Определитель диатомовых водорослей планктона Черного моря, изданный в 1955 году А. И. Прошкиной-Лавренко. Он до сих пор востребован как источник видовых и родовых описаний и иллюстраций. А дихотомическим ключем никто не пользуется

Многовходовые определительные ключи-таблицы позволяют различить небольшое число объектов. Максимум — несколько десятков, но точно меньше сотни. Потому что, чем больше объектов, тем сложнее охватить взглядом таблицу.

Таблица с признаками некоторых навикулоидных диатомовых. Признаки и значения закодированы числами. Cox, Williams, 2006

Кроме того, никто до сих пор не составил таблицу с признаками всех видов диатомовых. Или, хотя бы, родов. Или — семейств. Такая таблица не существует.

В любом ключе используемые термины должны быть понятны читателю любой квалификации. Иначе он запутается. А в терминологии диатомовых есть разногласия, неточности формулировок и неоднозначный смысл. Вот попробуйте разобраться, чем велум отличается от волы, вирги, вимина и инфундибулюма.

Фрагмент из словаря морфологических терминов диатомовых, изданном Гогоревым с соавторами (2018)

Поэтому тот, кто пытается эффективно определить множество видов, не использует определительный ключ.

Никто не пользуется определительным ключом

Вместо этого исследователь сравнивает картинки. Он кропотливо сопоставляет то, что видит, с тем, что опубликовано в статьях, книгах и на сайтах. Он планомерно сравнивает изображение водоросли с изображениями представителей известных видов до тех пор, пока не заметит явную схожесть. Внешнее сходство — сигнал о том, что водоросль с большой вероятностью относится к данному роду или виду. Чтобы убедиться в полном соответствии, исследователь сравнивает признаки. Только на этом этапе, он может пройтись по определительному ключу.

Настоящая идентификация заключается в кропотливом сличении картинок

Еще один легкий прием определения вида — спросить у другого. Можно спросить лично у знакомого систематика, поинтересоваться на форуме или задать вопрос на Ресечгейте. Правильный ответ не гарантирован, но ответы могут подсказать где искать.

Спросить у другого — эффективный способ видовой идентификации

Таким образом я узнал рода диатомовых из акватории Кабо-Верде и вид мелкой азовоморской диатомовой, на основании которого мы описали новый вид диатомовой Minidiscus vodyanitskiyi.

Перед сличением картинки необходимо систематизировать

Осознание принципа определения видов путем сличения изображений подтолкнуло меня к идее создать «Фотосистематизатор». Он поможет разобрать огромную кучу фотографий.

Совпадение зафиксировано. Выделенные экземпляры — это Pteroncola inane. Осталось идентифицировать еще 14372 организма

Расскажите о своем опыте идентификации видов. Согласны с тем, что все определительные ключи бесполезны? Может быть знаете другие способы определения? Пишите в комментариях или на почту: me@atonlyakh.ru

Между прочим, в предыдущем абзаце я использовал прием спросить у другого.

Удачи.

Приемы программирования. Ненужный файл с кодом не удаляю, а переименовываю

Бывает, что файл с фрагментом кода уже не нужен. Например потому, что код из него переписан, усовершенствован и перенесен в другой файл. Тогда такой файл я сразу не удаляю, а приписываю к нему приставку ’del-’.

После тестирую, нет ли ошибок и все ли работает правильно. Потом жду несколько дней и только после этого бесповоротно удаляю файл.

Подскажите журнал для публикации описания таксономической базы данных

Придумал удобную структуру для хранения дерева таксономических имен. Хочу опубликовать ее в статье на английском языке, желательно в возовском журнале.

Статья небольшая. Техническая. C примерами систем, где используется описываемая структура БД. Примеры из биологии.

За публикацию платить не хочется. Поэтому ищу бесплатный журнал или журнал с невысокой оплатой за статью (до 500 евро).

Не подходят из-за высокой цены (больше 500 евро)

Более-менее подходит (до 500 евро)

Скорее-всего не подойдут по тематике

Надо пробовать

Пишите в комментариях или на Ресечгейте.

Ошибки программирования. Забыл про юникод

В коде повторяю одни и те же ошибки. Из-за них ничего не работает. Вот одна.

При сравнении строк без учета регистра забыл, что у меня юникод.

if (strtolower($input_name) == $name) { ... }

В результате функция strtolower вместо строчных русских букв выдала мусор. Сравнение не сработало. Процесс пошел по другой ветке. Пользователь в панике.

А правильно использовать mb_strtolower.

if (mb_strtolower($input_name) == $name) { ... }

То же самое относиться и к другим функциям работы со строками. При юникоде и других кодировках использовать функции с префиксом mb_.

Успехов.

Ранее Ctrl + ↓