?

Log in

No account? Create an account

DeLong et al., 2010
covtoc
basil_yakimov

DeLong J.P., Okie J.G., Moses M.E., Sibly R.M., Brown J.H. Shifts in metabolic scaling, production, and efficiency across major evolutionary transitions of life // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2010. 107(29): 12941-12945.

В основе теории метаболического скейлинга лежит предположение о базовой зависимости уровня метаболизма от размеров организма. Такая зависимость полагается степенной (с показателем степени меньше единицы) и единой для самого широкого круга организмов.

В данной работе авторы поставили под сомнение вопрос о единстве скейлинговых показателей для групп организмов, существенно отличающихся планом организации, в частности – прокариот, одноклеточных эукариот-протистов и многоклеточных (специально рассматривались мелкие морские животные). Непосредственно анализировались уровень метаболизма, скорость роста популяции и эффективность производства биомассы.

Главный результат состоит в том, что в трех группах скейлинг присутствует, но существенно отличается: у прокариот коэффициент а районе 2, то есть метаболизм демонстрирует взрывной рост с увеличением размеров, у протистов скейлинг линейный (коэффициент в районе единицы), то есть метаболизм прямо пропорционален размеру, а у многоклеточных рост метаболизма замедляется с ростом размера и коэффициент меньше единицы, что соответствует стандартной модели.

Такое разное поведение в трех группах обсуждается с позиций эволюции энергетики. Высказывается гипотеза о том, что внутри рассмотренных групп и их планов строения действуют разные механизмы и ограничители. У прокариот с ростом объема растет размер генома и число кодирующих генов, что увеличивает разнообразие энзимов и усложняет метаболическую сеть, которая может работать с большим числом метаболитов. Ограничителем здесь служит поверхность мембраны, на которой расположены дыхательные комплексы и белки-насосы. У протистов процессы дыхания локализованы на мембранах митохондрий, количество которых пропорционально объему, отсюда и линейный скейлинг. Ограничителем здесь служит расстояние транспорта метаболитов, то есть расстояние от митохондрий до источника поступления (по сути – до внешней мембраны). У многоклеточных определяющим звеном становится транспортная система, распределяющая субстраты внутри организма, подробно описанная в модели Уэста, Брауна и Энквиста, которая обосновывает степенной скейлнг с показателем в районе 0.75.

P.S. Лично меня очень заинтересовали ссылки на применение nested ANOVA для выявления отличий в коэффициентах регрессии и на использование reduced major axis для фиттинга линейной зависимости.