{
    "version": "https:\/\/jsonfeed.org\/version\/1",
    "title": "Математик среди биологов: заметки с тегом функциональная морфология",
    "_rss_description": "Я немного умею складывать, но от вычитания у меня всегда кружится голова",
    "_rss_language": "ru",
    "_itunes_email": "",
    "_itunes_categories_xml": "",
    "_itunes_image": "",
    "_itunes_explicit": "",
    "home_page_url": "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/tags\/funkcionalnaya-morfologiya\/",
    "feed_url": "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/tags\/funkcionalnaya-morfologiya\/json\/",
    "icon": false,
    "author": {
        "name": "Антон Лях",
        "url": "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/",
        "avatar": false
    },
    "items": [
        {
            "id": "413",
            "url": "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/all\/morfologicheskaya-adaptaciya-centricheskoy-diatomovoy-minidiscus\/",
            "title": "Морфологическая адаптация центрической диатомовой Minidiscus comicus к крошечному размеру",
            "content_html": "<p>Некоторые биологические публикации достойны краткого пересказа. Вот одна из таких статей. Она рассказывает, как один из видов диатомовых водорослей меняет геометрию панциря, чтобы выжить при крошеных размерах.<\/p>\n<p>***<\/p>\n<p><i>Jewson D., Kuwata A., Cros L., Fortuno J.-M., Estrada M.<\/i> (2016) <a href=\"https:\/\/doi.org\/10.3989\/scimar.04331.06C\"><b>Morphological adaptation to small size in the marine diatom <i>Minidiscus comicus<\/i><\/b><\/a>. Scientia Marina. 80 (S1): 89-96.<\/p>\n<p>***<\/p>\n<p><b>Объект исследования<\/b>: центрическая диатомовая водоросль <i>Minidiscus comicus<\/i>.<\/p>\n<div class=\"e2-text-picture\">\n<img src=\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Minidiscus-comicus-[Jewson-et-al,-2016,-fig.-1A-B]---1000px---depictions.png\" width=\"1000\" height=\"421\" alt=\"\" \/>\n<div class=\"e2-text-caption\"><i>Minidiscus comicus<\/i> с римопортулой и фултопортулами. Переделка рис. 1 А, Б из [Jewson et al., 2016]<\/div>\n<\/div>\n<p><i>Minidiscus comicus<\/i> относится к группе самых маленьких диатомовых. Его диаметр панциря меняется от 1,9 до 6 мкм.<\/p>\n<p><b>Исходные положения<\/b>.<\/p>\n<ul>\n<li>Подавляющее большинство диатомовых после многократных делений становится меньше.<\/li>\n<li>Уменьшение размеров приводит к закономерному уменьшению внутреннего объема панциря.<\/li>\n<li>Существует некоторый критический минимальный объем, после которого одноклеточные организмы существовать не могут.<\/li>\n<li>Если считать, что панцирь <i>Minidiscus comicus<\/i> имеет форму круглого цилиндра (как на рисунке), то при минимальных значениях диаметра (менее 3 мкм), объем панциря станет критическим. Но организмы живут при таких маленьких размерах. Значит они каким-то образом адаптируются.<\/li>\n<\/ul>\n<p><big><b>Задача<\/b>: выяснить, что происходит с морфологией панциря панциря <i>Minidiscus comicus<\/i> при уменьшении диаметра панциря.<\/big><\/p>\n<div class=\"e2-text-picture\">\n<img src=\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Minidiscus-comicus-[Jewson-et-al,-2016,-fig.-5]---depictions.png\" width=\"1000\" height=\"256\" alt=\"\" \/>\n<div class=\"e2-text-caption\">Размерный спектр <i>Minidiscus comicus<\/i> из западной части Средиземного моря. Пунктирная линия соответствует значению диаметра, ниже которого клетки образуют ауксоспоры и восстанавливают первоначальный крупный размер. Переделка рис. 5 из [Jewson et al., 2016]<\/div>\n<\/div>\n<p><b>Результаты<\/b><\/p>\n<ul>\n<li>Диаметр панциря <i>Minidiscus comicus<\/i> действительно уменьшается после многократных делений.<\/li>\n<li>Однако, уменьшение диаметра приводит к изменению формы панциря: <i>круглый цилиндр с плоскими створками<\/i> → <i>круглый цилиндр с выпуклыми створками<\/i> → <i>шар<\/i>.<\/li>\n<\/ul>\n<div class=\"e2-text-picture\">\n<img src=\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Minidiscus-comicus---shape-adaptation.png\" width=\"1000\" height=\"552\" alt=\"\" \/>\n<div class=\"e2-text-caption\">Адаптация формы панциря <i>Minidiscus comicus<\/i> к уменьшению диаметра панциря. Размерные отрезки соответствуют 1 мкм. Компиляция рис. 1, 3 и 4 из [Jewson et al., 2016]<\/div>\n<\/div>\n<blockquote>\n<p><big>Трансформация цилиндрического панциря в шарообразный позволяет избежать двукратного уменьшения объема панциря и сохранить достаточный для жизни внутренний объем панциря при крохотном диаметре.<\/big><\/p>\n<\/blockquote>\n<div class=\"e2-text-picture\">\n<img src=\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Minidiscus-comicus-[Jewson-et-al,-2016,-fig.-5].png\" width=\"1875\" height=\"1283\" alt=\"\" \/>\n<div class=\"e2-text-caption\">Вычисленные объемы панциря <i>Minidiscus comicus<\/i> стремятся к объему шара, когда диаметр стремиться к двум микрометрам. Рис. 5 из [Jewson et al., 2016]<\/div>\n<\/div>\n<p><b>Авторы не выяснили<\/b><\/p>\n<ul>\n<li>Какие еще виды диатомовых демонстрируют подобную морфологическую адаптацию.<\/li>\n<li>Каким образом плоские створки становятся выпуклыми.<\/li>\n<\/ul>\n<p>***<\/p>\n<p>В целом — это прекрасный пример хорошо выполненной работы. Советую использовать в качестве образца.<\/p>\n<p>С Новым годом.<\/p>\n",
            "date_published": "2021-01-02T23:01:03+03:00",
            "date_modified": "2021-01-03T00:21:17+03:00",
            "image": "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Minidiscus-comicus-[Jewson-et-al,-2016,-fig.-1A-B]---1000px---depictions.png",
            "_date_published_rfc2822": "Sat, 02 Jan 2021 23:01:03 +0300",
            "_rss_guid_is_permalink": "false",
            "_rss_guid": "413",
            "_e2_data": {
                "is_favourite": true,
                "links_required": [],
                "og_images": [
                    "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Minidiscus-comicus-[Jewson-et-al,-2016,-fig.-1A-B]---1000px---depictions.png",
                    "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Minidiscus-comicus-[Jewson-et-al,-2016,-fig.-5]---depictions.png",
                    "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Minidiscus-comicus---shape-adaptation.png",
                    "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Minidiscus-comicus-[Jewson-et-al,-2016,-fig.-5].png"
                ]
            }
        },
        {
            "id": "360",
            "url": "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/all\/sistematika-eto-rutina-i-gadanie-na-kofeynoy-gusche\/",
            "title": "Систематика — это рутина и гадание на кофейной гуще",
            "content_html": "<p>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.<\/p>\n<blockquote>\n<p><big>Морфологическая структура есть адаптация к окружающему миру<\/big><\/p>\n<\/blockquote>\n<p>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.<\/p>\n<div class=\"e2-text-picture\">\n<img src=\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/chort_by_monopteryx.png\" width=\"491\" height=\"600\" alt=\"\" \/>\n<div class=\"e2-text-caption\">Черт <a href=\"https:\/\/www.bestiary.us\/bestiary\/images\/chert-risunok-alekseja-monzhaleja\">Алексея Монжалея<\/a><\/div>\n<\/div>\n<p>Если использовать линейную шкалу полезности адаптаций, то получим два крайних варианта. Морфологическая структура есть либо <i>эффективно действующий инструмент,<\/i> либо <i>бесполезное приспособление.<\/i> Последнее организму уже не нужно, но он от него еще не успел избавиться.<\/p>\n<p><small>Детальное рассмотрение разнообразия эволюционных адаптаций можно найти в <a href=\"https:\/\/scholar.google.com\/scholar?q=эволюция+адаптация\">многочисленной литературе<\/a>.<\/small><\/p>\n<p>Если морфологическая структура выполняет какую-то функцию в жизнедеятельности организма, значит первейшая задача биолога — понять функциональную роль наблюдаемой структуры.<\/p>\n<blockquote>\n<p><big>Понять — это ответить на вопрос <i>как<\/i><\/big><\/p>\n<\/blockquote>\n<ul>\n<li>Как работает морфологическая структура?<\/li>\n<li>Какую пользу или вред она приносит?<\/li>\n<li>Как она связана с другими частями?<\/li>\n<li>Как она возникла?<\/li>\n<\/ul>\n<p>В 95% случаев систематики отвечают на вопрос <i>что<\/i>.<\/p>\n<ul>\n<li>Что я вижу?<\/li>\n<li>Что за название у этой структуры?<\/li>\n<li>Что писали про нее до меня?<\/li>\n<li>Неужели комбинация найденных штук раньше в литературе нигде не упоминалась?<\/li>\n<li>И что с этим делать?<\/li>\n<\/ul>\n<p>Батеньки-родные, да я новый вид описал! Осталось встроить его в «естественную систему» классификации живых существ.<\/p>\n<p>Блин, не встраивается. Все наперекосяк. Ну да ладно, наболтаю что-нибудь про своеобразный изгиб эволюционного пути развития жизни.<\/p>\n<div class=\"e2-text-picture\">\n<img src=\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/izgiby-dreva-zhizni.png\" width=\"736\" height=\"548\" alt=\"\" \/>\n<div class=\"e2-text-caption\">Эволюционные изгибы древа жизни. <a href=\"https:\/\/crucialconsiderations.org\/science-and-philosophy\/evolution\/why-evolution-has-no-goal\/\">Круциал консидерейшенс<\/a><\/div>\n<\/div>\n<p>Систематик всего лишь выполняет рутинную работу. Он перелопачивают гору напечатанного материала с описаниями видов, чтобы проверить, есть ли у найденной комбинации морфологических структур (хоть) 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.<\/p>\n<blockquote>\n<p><big>Систематика — обычная рутина<\/big><\/p>\n<\/blockquote>\n<p>Особенно хорошо подобная рутина видна среди систематиков-днк-рнк-штрихкодеров. Эволюционное (филогенетическое) дерево строит алгоритм,  думать вообще не нужно.<\/p>\n<p>На вопрос <i>как<\/i> пытается ответить <i>функциональный морфолог.<\/i> 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.<\/p>\n<blockquote>\n<p><big>Функциональная морфология объясняет как работает морфология организма<\/big><\/p>\n<\/blockquote>\n<p>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.<\/p>\n",
            "date_published": "2020-04-01T19:22:28+03:00",
            "date_modified": "2024-01-05T11:22:44+03:00",
            "image": "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/chort_by_monopteryx.png",
            "_date_published_rfc2822": "Wed, 01 Apr 2020 19:22:28 +0300",
            "_rss_guid_is_permalink": "false",
            "_rss_guid": "360",
            "_e2_data": {
                "is_favourite": true,
                "links_required": [],
                "og_images": [
                    "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/chort_by_monopteryx.png",
                    "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/izgiby-dreva-zhizni.png"
                ]
            }
        },
        {
            "id": "4",
            "url": "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/all\/kristallicheskie-glaza-iz-aragonita-u-mollyuskov-hitonov-i-panci\/",
            "title": "Глаза хитонов из кристалла арагонита",
            "content_html": "<p>Рассказ о том, как геометрическая модель помогла ученым понять работу глаз моллюсков.<\/p>\n<p>Хитоны — это морские панцирные моллюски (класс Polyplacophora), обитатели приливно-отливной зоны. Они регулярно противостоят действию прибоя, поэтому приобрели обтекаемое тело покрытое восемью плотными <i>щитками<\/i>. Это тот самый панцирь-хитон, ставший названием моллюсков.<\/p>\n<div class=\"e2-text-picture\">\n<img src=\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/----.jpg\" width=\"604\" height=\"443\" alt=\"\" \/>\n<div class=\"e2-text-caption\">Хитон <i>Tonicella lineata<\/i>. Автор фото <a href=\"https:\/\/vk.com\/slsvk\/polyplacophora\">Дима Мельниченко<\/a><\/div>\n<\/div>\n<p main>Щитки состоят из <i>арагонита<\/i> — кристаллической формы карбоната кальция (CaCO<sub>3<\/sub>). По составу он идентичен кальциту — другой форме карбоната, но отличается от него строением кристаллической решетки. Многие живые организмы производят этот минерал в процессе биоминерализации. В частности из арагонита состоит перламутровый слой раковин моллюсков.<\/p>\n<p aside>Боминерализация — образование твердых неорганических веществ живыми существами.<\/p>\n<p main>Щитки пронизаны тысячами узких каналов, где расположены отростки нервной системы. Они выполняют различные сенсорные функции, в том числе фоточувствительную. Часть отростков завершаются <i>простым глазом<\/i>, который содержит линзу, играющую роль хрусталика.<\/p>\n<p aside>Простые глаза (оцеллии) содержат одну линзу<\/p>\n<p>О глазах хитонов известно давно: H. N. Moseley описал их еще в 1885 году. Однако ученые долгое время не знали состава линзы-хрусталика. Полагали, что она сформирована из прозрачного белка кристаллина, как хрусталики подавляющего большинства животных. В 2011 году D. I. Speiser с соавторами доказали, что линзы хитонов состоят из арагонита, также, как и панцирь. Это первая находка арагонитовых линз в истории науки.<\/p>\n<blockquote>\n<blockquote>\n<p>Хрусталик глаз хитонов — это монолитный кристалл арагонита<\/p>\n<\/blockquote>\n<\/blockquote>\n<p>Арагонит обладает эффектом двойного лучепреломления — внутри кристалла свет расщепляется на два луча: обыкновенный и необыкновенный. Для них арагонит является средой с разными коэффициентами преломления <i>n<\/i>. Для обыкновенного луча <i>n<sub>&alpha;<\/sub><\/i> = 1,53; для необыкновенного <i>n<sub>&beta;<\/sub><\/i> = 1,68.<\/p>\n<p>Авторы провели эксперименты с панцирем вида <i>Acanthopleura granulata<\/i>. Они изучили строение арагонитовых линз и построили геометрическую модель сечения линзы. Сквозь модель, окруженную водой или воздухом, пропустили обыкновенные и необыкновенные лучи света. Оказалось, что в обеих средах один из лучей фокусируется в области сетчатки глаза моллюска.<\/p>\n<div class=\"e2-text-picture\">\n<img src=\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Fig-4D---Speiser-et-al-2011.png\" width=\"672\" height=\"506\" alt=\"\" \/>\n<div class=\"e2-text-caption\">Геометрическая модель арагонитовой линзы хитона: один из лучей света фокусируется в области сетчатки глаза моллюска в воздухе (слева, синий луч) и в воде (справа, красный луч). Рис. 4, D из статьи D.I. Speiser, D.J. Eernisse, S. Johnsen (2011)<\/div>\n<\/div>\n<p>Хитоны обитают в прибойной зоне. Они регулярно оказываются то в воде, то на открытом воздухе. Получается, что поведение лучей света в арагонитовых линзах помогает моллюскам видеть опасность на суше и на море.<\/p>\n<blockquote>\n<blockquote>\n<p>Двойное лучепреломление арагонитовой линзы помогает видеть на суше и на море<\/p>\n<\/blockquote>\n<\/blockquote>\n<p>Однако, не все хитоны имеют глаза. Вид <i>Chaetopleura apiculata<\/i> без глаз, но содержит фоторецепторы.<\/p>\n<p>Авторы сравнили поведение хитонов с глазами и с фоторецепторами. Они показывали живым моллюскам темные круги на белом фоне или затеняли белый свет. Оказалось, что безглазый <i>Ch. apiculata<\/i> реагирует на незначительное изменение освещенности вызванное кругом и затенением. Глазастый <i>A. granulata<\/i> реагирует только на появление круга.<\/p>\n<p main>Авторы сделали вывод что <i>A. granulata<\/i> обладает пространственным зрением и различает объекты. <i>Ch. apiculata<\/i> ощущет интенсивность света, но объекты не видит и реагирует на любое затенение — даже на пробегающую по небу тучку. Значит он чаще дергается и тратит энергию, когда глазастый хитон спокоен. Таким образом глаза уменьшают вероятность ложных тревог и помогают моллюскам реагировать на непосредственную опасность.<\/p>\n<p aside>Лучше всего глазастый хитон видит объекты с угловым размером 9&deg;-12&deg;<\/p>\n<blockquote>\n<blockquote>\n<p>Глаза помогают хитонам различать непосредственную опасность<\/p>\n<\/blockquote>\n<\/blockquote>\n<p>Авторы не смогли ответить на вопрос о наличии зрительного центра, который обрабатывает информацию от сотен глаз и формирует единую картинку. Возможно его нет, и каждый глаз хитона напрямую связан с центром реакции.<\/p>\n<h3>См. также<\/h3>\n<p>Одно из первых описания глаз хитонов. <i>Moseley H.N.<\/i> (1885) <a href=\"http:\/\/jcs.biologists.org\/content\/s2-25\/97\/37.full.pdf\">On the presence of eyes in the shells of certain Chitonidae and on the structure of these organs<\/a>.<\/p>\n<p><i>Speiser D.I., Eernisse D.J., Johnsen S.<\/i> (2011) <a href=\"http:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/pii\/S0960982211003058\">A chiton uses aragonite lenses to form images<\/a>.<\/p>\n<p>Заметка на Элементах «<a href=\"http:\/\/elementy.ru\/novosti_nauki\/432627\/Mineralnye_glaza_mollyuskov_khitonov_sposobny_razlichat_formu_obekta\">Минеральные глаза моллюсков хитонов способны различать форму объекта<\/a>».<\/p>\n",
            "date_published": "2015-12-05T00:58:29+03:00",
            "date_modified": "2015-12-05T00:58:03+03:00",
            "image": "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/----.jpg",
            "_date_published_rfc2822": "Sat, 05 Dec 2015 00:58:29 +0300",
            "_rss_guid_is_permalink": "true",
            "_rss_guid": "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/all\/kristallicheskie-glaza-iz-aragonita-u-mollyuskov-hitonov-i-panci\/",
            "_e2_data": {
                "is_favourite": false,
                "links_required": [],
                "og_images": [
                    "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/----.jpg",
                    "https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/Fig-4D---Speiser-et-al-2011.png"
                ]
            }
        }
    ],
    "_e2_version": 3559,
    "_e2_ua_string": "E2 (v3559; Aegea)"
}