Formänderungen im Biologie

Original: http://www.bio.umass.edu/biology/kunkel/shape.html

Puffer to Mola mola figure

Klassische Fisch Transformation D’Arcy Thompsons

Ein früher Versuch, quantitativ zu beschreiben den Mechanismus der Formänderung wurde von D’Arcy Thompson in einem historischen Buch, das alle Studierenden der Formänderung sollte (Thompson, 1917) lesen, veröffentlicht. Die besondere Bild, das die meisten, die sie oben dargestellt zu sehen inspiriert – der Kugelfisch Mola Mola auf Transformation. Während ellegant und optisch einfach, diese grafische Technik wurde nie explizit beschrieben, so dass ein Experimentator könnte sie zu wiederholen. Rund 60 ungerade Jahre später ein anderer Wissenschaftler bemüht, um die Technik zu einem Verfahren, das er als “bioorthogonale Analyse” (Bookstein, 1980) zu formalisieren. Die Mathematik hinter diesem Ansatz wurden der durchschnittliche Biologe entmutigend und damit das Verfahren blieb Brache in den Mainstream der biologischen Form Studie. Dann, im Jahr 1981, wurde eine Technik für alligning und Vergleichen homologe Sätze von Grenzstein-Koordinaten (Siegel, 1981, 1982) veröffentlicht. Die Technik wurde in relativ einfache Möglichkeiten, aber der wichtigste Fortschritt erklärt, auf die durchschnittliche Biologe, war, dass ein Computer-Algorithmus, um die allignments Berechnung wurde ebenfalls veröffentlicht. Dieses Datum war auch in der Nähe zu Beginn des Personal Computer (PC) Era signifikant. Dies erlaubt Biologen, um die veröffentlichten Algorithmus der Siegel zu folgen und anfangen zu studieren Formänderung auf diese Weise. Ich begann mein Interesse an diesem Ansatz zu dieser Zeit. Es war mir klar, dass der Ansatz war perfekt für das Studium der Formen von planaren Strukturen wie Insektenflügel. Das Feld hat sich seitdem keimte und machte große Fortschritte machen die Mathematik zugänglich von der Biologe (Bookstein, 1991). (Für die neuesten Informationen zu dieser Technologie finden Sie auf der SUNY Stony Brook Morphometrie Seite.)Human/Chimp dichotomy

Mensch / Chimp Dichotomie
In den späten 70er Jahren und Anfang der 80er Jahre wurde in der Kontroverse über die Gültigkeit der neu entwickelten Techniken, die Entwicklung der Form verwickelt, einige entwickelte ad hoc durch nicht-Biometriker. Einige der Themen waren auch umstritten. Insbesondere wurde eine Studie aus dem Allan Wilson Labor behauptete, eine schnelle morphologische Entwicklung der Formen des Menschenevolutionslinie im Vergleich zu einem gemessen langsame Entwicklung der Frösche (Kirsche, Gehäuse und Wilson, 1978) veröffentlicht. Eine Figur Vergleich Mensch zu Schimpansen zeigt die dramatische Veränderung in der Form / Proportionen für eine Spezies Paar, dessen DNA Ähnlichkeit ist näher, als fast alle aufgezeichneten Geschwistersäugetierarten.

Der Wunsch, die offensichtlich eine schnelle Evolution der Hominiden erklären, führte zu einem Papier (Wyles, Kunkel & Wilson, 1983), die die schnelle morphologische Evolution, um große Gehirne zuschreibt. Eine große Gehirn ist ein Merkmal mit Stimmkommunikation in Gruppen verbunden. So sind die hominoids die Singvögel und Meeressäuger kommunizieren jeweils innerhalb ihrer eigenen Spezies. Sie alle brauchen größere Gehirne, mit dem zu dieser Mitteilung und der damit verbundenen Verarbeitung von Informationen, die anderen Säugetieren nicht mit dotiert und nicht von Nutzen tragen. Die Kommunikation und Lernen von Informationen aus Miteinandersein enlargens die Schnittstelle des Individuums mit der Umgebung. Dies erhöht die Geschwindigkeit der Evolution (einschließlich morphologische Evolution) und wurde mit dem Namen “Verhaltens drive” gegeben. In der Tat, die Entwicklung eines größeren Gehirns und Kommunikationsfähigkeiten zu einer autokatalytischen erhöhte Rate der Evolution.

Ein weiteres aktuelles Interesse an einem Studium Formänderung konzentriert sich auf Insektenflügel (Abbasi et al., 2009) und die Möglichkeit, Formunterschiede zwischen den Geschlechtern, Populationen und Arten zu unterscheiden. Von größerem Interesse ist die Möglichkeit, diesen Ansatz auf 3-dimensionale Objekte enlargen.

 
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