معلومة

قياس العلاقة بين حيوانين

قياس العلاقة بين حيوانين


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لذا فأنا أدرك أن هناك شيئًا مثل معامل زواج الأقارب وهو رقم مخصص للفرد نتيجة لأخذ متوسط ​​معامل زواج والديها.

(لاحظ أنني أعمل من حيث الترابط القائم على النسب ، وليس الترابط الجيني.)

هل هناك رقم يحدد مستوى العلاقة بين فردين؟

إذا كان الأمر كذلك فكيف يتم حساب ذلك؟ هل يمكن أن يتم ذلك في R باستخدام حزمة النسب؟

أين نقول أن الأب أو النعجة لهما قيمة 0.5 أو شيء مشابه؟


ما مدى ارتباط البشر ارتباطًا وثيقًا بالقردة والحيوانات الأخرى؟ كيف يقيس العلماء ذلك؟ هل البشر مرتبطون بالنباتات على الإطلاق؟

يشكل البشر والشمبانزي والغوريلا وإنسان الغاب وأسلافهم المنقرضون عائلة من الكائنات الحية المعروفة باسم Hominidae. يتفق الباحثون عمومًا على أنه من بين الحيوانات الحية في هذه المجموعة ، يرتبط البشر ارتباطًا وثيقًا بالشمبانزي ، بناءً على مقارنات علم التشريح وعلم الوراثة.

إذا كانت الحياة نتيجة "النسب مع التعديل" ، كما قال تشارلز داروين ، فيمكننا محاولة تمثيل تاريخها كنوع من شجرة العائلة المستمدة من هذه الخصائص المورفولوجية والوراثية. تُظهر أطراف هذه الشجرة كائنات حية اليوم. تشير عقد الشجرة إلى الأسلاف المشتركة لجميع النصائح المتصلة بتلك العقدة. يشير علماء الأحياء إلى هذه العقد على أنها آخر سلف مشترك لمجموعة من الكائنات الحية ، وتشكل كل الأطراف التي تتصل بعقدة معينة كليدًا. في الرسم التخطيطي لسلالة Hominidae على اليمين ، فإن الكليد المعين بواسطة العقدة 2 يشمل الغوريلا والبشر والشمبانزي. ضمن هذا الفرع ، فإن الحيوان الذي يتشارك معه البشر في أحدث سلف مشترك هو الشمبانزي.

هناك فئتان رئيسيتان من الأدلة التي تسمح لنا بتقدير عمر كليد معين: البيانات الأحفورية والبيانات المقارنة من الكائنات الحية. من السهل تفسير الأحافير من الناحية المفاهيمية. بمجرد تحديد عمر الحفرية (باستخدام تقنيات التأريخ بالكربون المشع أو التلألؤ الحراري ، على سبيل المثال) ، نعلم بعد ذلك أن سلف الكائن الحي المعني كان موجودًا على الأقل منذ فترة طويلة. ومع ذلك ، هناك القليل من الحفريات الجيدة المتاحة مقارنة بالتنوع البيولوجي الواسع من حولنا. وبالتالي ، ينظر الباحثون أيضًا في البيانات المقارنة. نعلم جميعًا أن الأشقاء أكثر تشابهًا مع بعضهم البعض من أبناء العمومة ، مما يعكس حقيقة أن الأشقاء لديهم سلف مشترك (آباء) أكثر حداثة من أبناء العمومة (الأجداد). وبالمثل ، فإن التشابه الأكبر بين البشر والشمبانزي أكثر من التشابه بين البشر والنباتات يؤخذ كدليل على أن آخر سلف مشترك للإنسان والشمبانزي هو أحدث بكثير من آخر سلف مشترك للإنسان والنبات. يشير التشابه ، في هذا السياق ، إلى السمات المورفولوجية مثل العيون والبنية الهيكلية.

تتمثل إحدى مشكلات البيانات المورفولوجية في صعوبة تفسيرها في بعض الأحيان. على سبيل المثال ، قد يكون تحديد أوجه التشابه الناتجة عن الأصل المشترك والتي نتجت عن التطور المتقارب أمرًا صعبًا في بعض الأحيان. علاوة على ذلك ، يكاد يكون من المستحيل الحصول على تقديرات الوقت من هذه البيانات. لذلك على الرغم من تحليلات علم التشريح ، ظلت العلاقات التطورية بين العديد من مجموعات الكائنات الحية غير واضحة بسبب نقص البيانات المناسبة.

تغير هذا في الخمسينيات والستينيات عندما أصبحت بيانات تسلسل البروتين وبيانات تسلسل الحمض النووي ، على التوالي ، متاحة. يمكن مقارنة تسلسل البروتين (على سبيل المثال ، الهيموجلوبين) من كائنين ، وعدد المواضع التي يختلف فيها التسلسلان. سرعان ما تم التعلم من هذه الدراسات أنه بالنسبة لبروتين معين ، يمكن التعامل مع عدد بدائل الأحماض الأمينية في السنة - كأول تقدير تقريبي - على أنه ثابت. أصبح هذا الاكتشاف معروفًا باسم "الساعة الجزيئية". إذا تم معايرة الساعة باستخدام بيانات أحفورية أو بيانات عن الانجراف القاري ، فيمكن نظريًا حساب أعمار مجموعات مختلفة من الكائنات الحية بناءً على مقارنات تسلسلها.

باستخدام مثل هذا التفكير ، تم تقدير أن آخر سلف مشترك للبشر والشمبانزي (الذين نتشارك معهم 99٪ من جيناتنا) عاش قبل خمسة ملايين سنة. بالعودة إلى الوراء قليلاً ، يبلغ عمر كليد Hominidae 13 مليون سنة. إذا واصلنا إلى الوراء بعيدًا ، نجد أن الثدييات المشيمية يتراوح عمرها بين 60 و 80 مليون سنة وأن أقدم حيوان رباعي الأطراف ، أو رباعي الأرجل ، عاش ما بين 300 و 350 مليون سنة وأقدم الحبليات (الحيوانات ذات الحبل الظهري) ) منذ حوالي 990 مليون سنة. ينتمي البشر إلى كل مجموعة من هذه المجموعات الأوسع نطاقًا على التوالي.

إلى أي مدى يمكن العودة إلى الوراء بهذه الطريقة؟ إذا حاولنا تتبع كل أشكال الحياة على كوكبنا ، فإننا مقيدون بعمر الأرض البالغ 4.5 مليار سنة. أقدم الأحافير الشبيهة بالبكتيريا يبلغ عمرها 3.5 مليار سنة ، لذلك هذا هو التقدير الأعلى لعمر الحياة على الأرض. والسؤال هو ما إذا كان قد وُجد في وقت ما قبل هذا التاريخ سلف مشترك أخير لجميع أشكال الحياة ، "سلف عالمي". على مدى الثلاثين عامًا الماضية ، أصبحت الوحدة الكيميائية الحيوية الأساسية لجميع النباتات والحيوانات والميكروبات واضحة بشكل متزايد. تشترك جميع الكائنات الحية في آلية وراثية مماثلة وبعض الزخارف البيوكيميائية المتعلقة بعملية التمثيل الغذائي. لذلك من المحتمل جدًا أن يكون هناك سلف عالمي ، وبهذا المعنى ، فإن كل الأشياء الحية مرتبطة ببعضها البعض. لقد استغرق الأمر أكثر من ملياري سنة حتى يتطور هذا الشكل المبكر من الحياة إلى أول خلية حقيقية النواة. أدى ذلك إلى ظهور آخر سلف مشترك للنباتات والفطريات والحيوانات ، والتي عاشت منذ حوالي 1.6 مليار سنة.

تعكس الجدل الدائر حول التطور البيولوجي اليوم حقيقة أن علماء الأحياء تأخروا في قبول التفكير التطوري. أحد أسباب ذلك هو أنه من الصعب ملاحظة التعديلات الهامة للكائنات الحية خلال العمر. لم ير داروين أبدًا التطور يحدث في الطبيعة وكان عليه الاعتماد على أدلة من الحفريات ، وكذلك تربية النبات والحيوان. ظلت فكرته بأن الاختلافات التي لوحظت داخل الأنواع تتحول بمرور الوقت إلى اختلافات بين الأنواع هي النظرية الأكثر قبولًا للتنوع البيولوجي في عصره ، ولكن كان هناك نقصًا محرجًا في الملاحظات المباشرة لهذه العملية. اليوم تغير هذا الوضع. يوجد الآن عدد من الروايات المذهلة عن التطور في الطبيعة ، بما في ذلك العمل الاستثنائي على عصافير جزر غالاباغوس - نفس الحيوانات التي ألهمت عمل داروين لأول مرة.


الملخص

في العديد من الأنواع ، سهلت آثار اللياقة السلبية لزواج الأقارب تطور مجموعة واسعة من آليات تجنب زواج الأقارب. على الرغم من أن آليات التجنب التي تعمل قبل التزاوج موثقة جيدًا ، إلا أن الأدلة على آليات ما بعد التزاوج لتفادي زواج الأقارب لا تزال نادرة. هنا ، ندرس احتمالية تحيز الأبوة لصالح الذكور غير المرتبطين عندما تتنافس حيواناتهم المنوية على الإخصاب من خلال آليات تجنب زواج الأقارب بعد التزاوج في غوبي ، Poecilia شبكي. لاختبار هذا الاحتمال ، استخدمنا سلسلة من التلقيح الاصطناعي لإيصال عدد متساوٍ من الحيوانات المنوية من أحد الأقارب (إما شقيق كامل أو نصف شقيق) ومن غير ذي صلة إلى أنثى بينما نتحكم إحصائيًا في الفروق في جودة الحيوانات المنوية بين القذف المتنافس. وبهذه الطريقة ، تمكنا من التركيز حصريًا على آليات ما بعد التزاوج لتجنب زواج الأقارب ومراعاة الاختلافات في القدرة التنافسية للحيوانات المنوية بين الذكور المتنافسين. في ظل هذه الظروف الخاضعة للرقابة بعناية ، أبلغنا عن تحيز كبير في الأبوة تجاه الذكور غير المرتبطين ، على الرغم من أن هذا التأثير كان واضحًا فقط عندما كان الذكر ذو الصلة شقيقًا كاملًا. نظهر أيضًا أن منافسة الحيوانات المنوية بشكل عام تفضل الذكور ذوي الحيوانات المنوية عالية القدرة ، وبالتالي يمكن أن يُعزى بعض التباين في القدرة التنافسية للحيوانات المنوية إلى الاختلاف في جودة الحيوانات المنوية. تتوافق النتائج التي توصلنا إليها بشأن تجنب زواج الأقارب بعد التزاوج مع العمل السابق على أسماك الجوبي ، مما يكشف أن نجاح منافسة الحيوانات المنوية يتراجع خطيًا مع مستوى الترابط ، ولكن أيضًا هذه التأثيرات تظهر فقط في مستويات الارتباط للأشقاء الكاملين أو أعلى. تكشف هذه النتائج أن عمليات ما بعد الولادة وحدها يمكن أن تسهل تجنب زواج الأقارب.


الآليات الجينية والجزيئية المستخدمة لتقييم القرابة

من المدهش أنه كان هناك تقدم ضئيل في إنشاء العلامات الجينية والجزيئية المستخدمة للتعرف على الأقارب من خلال الروائح في الفقاريات. قد يكون هذا جزئيًا بسبب التعقيد الجزيئي لروائح الفقاريات ، والتي هي نتاج ليس فقط لجينات الفرد ولكن أيضًا للحالة الهرمونية والتمثيل الغذائي والنظام الغذائي والنباتات الدقيقة. على مدار الثلاثين عامًا الماضية ، كان التركيز على الآليات الجينية الكامنة وراء التعرف على أقارب الفقاريات من خلال الروائح على معقد التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) ، والذي غالبًا ما يُعتبر المكون الجيني الرئيسي الذي يحدد على ما يبدو رائحة الفرد. كانت الفئران المختبرية الفطرية كائنًا نموذجيًا رئيسيًا لمعالجة جينات معقد التوافق النسيجي الكبير على خلفية وراثية ثابتة كدليل على أن الحيوانات يمكنها اكتشاف نوع معقد التوافق النسيجي الكبير من خلال الرائحة. نظرًا لأن معقد التوافق النسيجي الكبير متعدد الأشكال للغاية في المجموعات الطبيعية ، فمن المحتمل جدًا أن تكون تلك التي تشترك في نفس نوع معقد التوافق النسيجي الكبير (ورائحة تعتمد على معقد التوافق النسيجي الكبير) مرتبطة ارتباطًا وثيقًا - يمكن استخدام روائح معقد التوافق النسيجي الكبير كعلامة على الارتباط الجيني. ومع ذلك ، على الرغم من التحكم الجيني الدقيق الذي توفره سلالات القوارض المختبرية ، فقد وجدت التحليلات الكيميائية للملامح المتطايرة ارتباطات لبعض المكونات المتطايرة بنوع MHC ولكنها لم تكتشف بعد اختلافات ثابتة في المركبات التي ينظمها نوع MHC [3-6]. في الواقع ، توجد تفاعلات معقدة مع الخلفية الجينية والنباتات الدقيقة والنظام الغذائي ، وكلها تغير من خصائص الرائحة [3 ، 5-7].

هذه اللدونة للنمط النموذجي المشتق من معقد التوافق النسيجي الكبير تخلق لغزًا. لكي تكون مفيدة في التجمعات الطبيعية ، يجب أن تكون علامات الأقارب مستقرة ويمكن التعرف عليها بسهولة مقابل الخلفية الجينية والبيئية المتغيرة للحيوانات الطبيعية. قدمت دراساتنا الخاصة للفئران المشتقة من البرية ذات الاختلاف الجيني الطبيعي في المجموعات شبه الطبيعية دليلاً واضحًا على أن الفئران البرية لا تستخدم معقد التوافق النسيجي الكبير لتجنب زواج الأقارب [8]. في الواقع ، أظهرت الفئران تجنبًا قويًا جدًا للتزاوج الداخلي مع أولئك الذين يشاركون علامة أخرى متعددة الأشكال للغاية في رائحة الفئران ، وهي البروتينات البولية الرئيسية (MUPs) ، والتي لها تأثير قوي على ملف تعريف رائحة الفرد بغض النظر عن الاختلاف الجيني وغير الجيني. [9].

يمكن أن توفر مشاركة علامة واحدة متعددة الأشكال للغاية ، مثل نوع MUP أو MHC ، مؤشرًا موثوقًا للارتباط لأن الأقارب المقربين فقط هم الذين من المحتمل أن يرثوا كلا الأليلين نفسه في موضع معين (أو كلاهما من نفس النمط الفرداني في حالة المجموعات من الجينات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا مثل MUP أو MHC). ومع ذلك ، فإن هذا النوع من الآلية يمكن أن يكون فعالًا جزئيًا فقط للتعرف على الأقارب. بالنسبة إلى أي موضع واحد ، فإن عدد الأليلات المشتركة بين اثنين من الأقارب هو مسألة صدفة حتى الأقارب المقربين جدًا مثل الأشقاء الكامل من المحتمل أن لا يتشاركون أي أليلات كما يجب أن يتشاركوا كلا الأليلين في موضع معين. إن نمذجة الآليات الجينية البديلة التي يمكن استخدامها للتمييز بين الأشقاء الكاملين والحيوانات غير ذات الصلة [10] يكشف أن الاعتماد على موضع جيني واحد إما أن يفشل في تحديد العديد من الأقارب (إذا كان الشرط هو أن كلا الأليلين مشتركان) أو سيخطئ في العديد من الحيوانات غير ذات الصلة كأشقاء (إذا تم استخدام مشاركة أي أليل). على الرغم من هذه النظرية ، فإن الفئران المنزلية تستخدم نوع MUP ، المشفر بواسطة مجموعة جينات واحدة مرتبطة بإحكام ، لتجنب زواج الأقارب [8]. قد يكون هذا خاصًا بالفئران المنزلية - لا توجد بيانات كافية لتقييم ما إذا كانت أنظمة التعرف البسيطة هذه منتشرة على نطاق واسع.

نموذج بديل هو أنه بدلاً من المقارنة المباشرة بين تشابه الروائح مع الذات ، يتم استخدام البصمة على رائحة الأم المشفرة بواسطة عدة مواقع مستقلة لتوفير التعرف الموثوق به على جميع الأشقاء ونصف أشقاء الأمهات ، لأن جميع الأبناء يتشاركون مع أمهم أليل واحد في كل موضع [10]. اقترحت دراسات التعزيز المختبر التي تمت فيها رعاية صغار الفئران حديثي الولادة على أم من نوع MHC مختلف عن أمهاتهم أن الحيوانات قد تطبع على النمط الجيني لأمها وبالتالي تتجنب "زواج الأقارب" مع أولئك الذين يتشاركون في النمط الجيني للأم الحاضنة بدلاً من تجنبها. الأصحاب الذين يتطابقون مع نوع MHC الخاص بهم [11 ، 12]. ومع ذلك ، فإن بصمة الأم لا تتطلب التعرف على النمط الجيني للأم للتعرف على الأقارب بدلاً من ذلك يجب أن تكون الحيوانات قادرة على التعرف على الأنماط الفردية المنفصلة التي تحملها الأم عندما يتم دمجها مع أنماط فردانية أخرى غير معروفة. من المحتمل أن تكون مهمة التعرف هذه أكثر صعوبة نظرًا للتأثيرات المعقدة لنوع معقد التوافق النسيجي الكبير على الروائح ، خاصة وأن روائح معقد التوافق النسيجي المتغاير ليست مزيجًا مضافًا من الملامح المتماثلة اللواقح [3]. سيكون الاختبار الرئيسي هو ما إذا كانت الفئران (أو الحيوانات الأخرى) يمكنها التعرف على الأنماط الفردية المنفصلة لـ MHC التي يحملها حيوان متغاير الزيجوت عند دمجها مع أنماط فردانية أخرى لـ MHC (على سبيل المثال ، يجب أن تكون الحيوانات المطبوعة على النمط الفرداني MHC bd قادرة على التعرف على MHC bk أو MHC dq ) يحتاجون أيضًا إلى أن يكونوا قادرين على القيام بذلك على الخلفية الجينية ذات الترتيب العشوائي للحيوانات الفطرية. يمكن أن تساهم التأثيرات غير الوراثية للأم أيضًا في بصمة الأم للتعرف على الأقارب. وجدت دراسة حديثة باستخدام الفئران المختبرية الفطرية أن الحيوانات تعرفت على أوجه التشابه غير الجينية في ذرية من نفس الأم مقارنة بتلك من أنثى أخرى متطابقة وراثيًا بسبب والدتها المشتركة (في الرحم وما بعد الولادة) [13].


مرحبًا بك في حاسبة الارتباط

يتم التعبير عن العلاقة بين شخصين بمقياسين:

  • معامل الارتباط: ما هي نسبة الجينات التي تشاركها.
  • درجة العلاقة: إلى أي مدى أنت بعيد عن ذلك الشخص في شجرة عائلتك.

بحيث ولد عم يكون 12.5% متعلق بك و 4 خطوات إزالتها منك في شجرة عائلتك.

  • تحدث الحالة الغريبة لأبناء العمومة المزدوجة عندما يتزوج شقيقان من عائلة واحدة من شقيقين من عائلة أخرى. يتشارك أبناء العمومة المزدوجة 25٪ من جيناتهم و [مدش] مثل الأجداد / الأحفاد ونصف الأشقاء. لا علاقة لسفاح القربى ، لكنه لا يزال غريبًا نوعًا ما!
  • على الرغم من أنه غير قانوني في العديد من الأماكن ، إلا أن أكثر من 10٪ من الزيجات في جميع أنحاء العالم تتم بين أبناء العمومة. من بين أبناء العم المشهورين تشارلز داروين وجيري لي لويس وشيلبيفيل مانهاتن.
  • من حيث القرابة ، من المرجح أن "تلاحق" عمك (25٪) مثل جدك (25٪).
  • تشير عبارة "بمجرد الإزالة" ، و "الإزالة مرتين" ، وما إلى ذلك ، إلى المسافة لأعلى أو لأسفل في شجرة عائلتك بالنسبة إلى ابن عمك. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون "ابن عمك الثاني ، بمجرد إزالته" إما ابن ابن عمك الثاني أو ابن عمك الثاني. لها نفس معامل الارتباط مثل الأشقاء العاديين (50٪) ، لكن التوائم المتطابقة تشترك في 100٪ من جيناتها. لذا فأنت على صلة وثيقة بأطفال التوأم المتطابقين (50٪) كما ترتبط ارتباطًا وثيقًا بأطفالك (50٪)!
  • إذا كان هناك سفاح القربى في أسلافك ، فيمكنك حساب معامل الارتباط بأفراد الأسرة الآخرين عن طريق إضافة أي معاملات إضافية بسبب سفاح القربى. على سبيل المثال ، إذا كان والداك أبناء عمومة ، فإن قرابة والدك هي 56.25٪ ، لأنه والدك (50٪) ، وكذلك ابن عم والدتك (6.25٪).
  • على الرغم مما قد تكون قد شاهدته في فوتثرما ، ليس من الممكن أن يكون فراي هو جده. سيحتاج إلى مشاركة 125٪ من جيناته مع نفسه.

يقدم ريتشارد دوكينز شرحًا رائعًا لكيفية حساب معاملات الارتباط في الجين الأناني:

حدد أولاً جميع الأسلاف المشتركين لـ A و B. على سبيل المثال ، فإن الأجداد المشتركين لزوج من أبناء العمومة هم الجد والجدة المشتركان. بمجرد العثور على سلف مشترك ، فمن المنطقي بالطبع أن جميع أسلافه مشتركون في A و B أيضًا. ومع ذلك ، فإننا نتجاهل جميع الأسلاف المشتركة ما عدا أحدثها. بهذا المعنى ، فإن أبناء العمومة من الدرجة الأولى لهم أسلاف مشتركون فقط. إذا كان B سليلًا سليلًا لـ A ، على سبيل المثال حفيده العظيم ، فإن A نفسه هو "الجد المشترك" الذي نبحث عنه.

بعد تحديد موقع السلف المشترك (الأسلاف) لـ A و B ، احسب مسافة التوليد على النحو التالي. بدءًا من A ، تسلق شجرة العائلة حتى تصل إلى سلف مشترك ، ثم انزل مجددًا إلى B. العدد الإجمالي للخطوات لأعلى الشجرة ثم لأسفل مرة أخرى هو مسافة الجيل. على سبيل المثال ، إذا كان "أ" هو عم "ب" ، فإن مسافة الجيل تساوي 3. والجد المشترك هو والد "أ" (على سبيل المثال) وجد "ب". بدءًا من A ، عليك أن تتسلق جيلًا واحدًا لتصل إلى السلف المشترك. ثم للوصول إلى النقطة B ، عليك أن تنزل جيلين على الجانب الآخر. لذلك فإن مسافة التوليد هي 1 + 2 = 3.

بعد العثور على مسافة التوليد بين A و B عبر سلف مشترك معين ، احسب ذلك الجزء من القرابة الذي يكون هذا السلف مسؤولاً عنه. للقيام بذلك ، اضرب 1/2 في نفسه مرة واحدة لكل خطوة من مسافة التوليد. إذا كانت مسافة التوليد 3 ، فهذا يعني حساب 1/2 × 1/2 × 1/2 أو (1/2) ^ 3. إذا كانت مسافة التوليد عبر سلف معين تساوي g من الخطوات ، فإن جزء القرابة الناتج عن هذا السلف هو (1/2) ^ g.

لكن هذا ليس سوى جزء من العلاقة بين A و B. إذا كان لديهم أكثر من سلف مشترك واحد ، فعلينا إضافة الرقم المكافئ لكل سلف. عادة ما تكون مسافة التوليد هي نفسها لجميع الأسلاف المشتركين لزوج من الأفراد. لذلك ، بعد أن توصلت إلى العلاقة بين A و B بسبب أي من الأسلاف ، كل ما عليك فعله عمليًا هو الضرب في عدد الأسلاف. أبناء العمومة الأوائل ، على سبيل المثال ، لديهم سلفان مشتركان ، ومسافة التوليد عبر كل منهما هي 4. وبالتالي فإن قرابةهما هي 2 × (1/2) ^ 4 = 1/8. إذا كان "أ" هو أحد أبناء حفيد "ب" ، فإن مسافة الجيل هي 3 وعدد "الأجداد" المشتركين هو 1 (ب نفسه) ، وبالتالي فإن القرابة هي 1 × (1/2) ^ 3 = 1/8.


الفصل 51 - علم البيئة السلوكية

    بسبب تأثير الجينات على السلوك ، يمكن أن يؤدي الانتقاء الطبيعي إلى تطور الصفات السلوكية في السكان.

يختلف السلوك في التجمعات الطبيعية.

  • الاختلافات السلوكية بين الأنواع وثيقة الصلة شائعة.
    • يغني الذكور من أنواع ذبابة الفاكهة المختلفة أغاني مغازلة مختلفة.
    • تختلف أنواع الفئران في رعاية الأب.
    • تتغذى ثعابين الرباط الساحلي على السمندل والضفادع والضفادع ، ولكن تتغذى بشكل أساسي على الرخويات.
    • تأكل الثعابين الداخلية الضفادع والعلقات والأسماك ، ولكنها لا تأكل الرخويات.
    • قدم الرخويات إلى الثعابين من كلا المجموعتين ، لكن الثعابين الساحلية فقط هي التي قبلت الرخويات بسهولة.
    • قام باختبار الثعابين حديثة الولادة التي ولدت في المختبر ووجد أن 73٪ من الثعابين الصغيرة من أمهات شواطئ هاجمت البزاقات التي عُرضت عليها.
      • فقط 35٪ من الأفاعي الساذجة من الأمهات الداخلية هاجمت الرخويات.
      • استفادت هذه الثعابين من مصدر الغذاء الوفير الذي تمثله البزاقات وكانت تتمتع بلياقة أعلى من الثعابين التي تجاهلت الرخويات.
      • زادت القدرة على التعرف على الرخويات كفريسة في تواتر سكان المناطق الساحلية.
      • شبكة العنكبوت عبارة عن ملاءة حريرية تنتهي بقمع مخفي ، حيث يجلس العنكبوت ويراقب الطعام أثناء البحث عن الطعام.
      • عندما تصطدم الفريسة بالويب ، يركض العنكبوت عبر الويب لالتقاطه.
      • في الموائل القاحلة فقيرة الغذاء ، يكون A. aperta أكثر عدوانية للفريسة المحتملة والعناكب الأخرى في الدفاع عن شبكتها ، ويعود إلى البحث عن الطعام بسرعة أكبر بعد الاضطراب.
      • المواقع المشاطئة عالية الإنتاجية غنية بالفرائس للعناكب ، ولكن كثافة الطيور المفترسة عالية أيضًا.
      • تم اختيار السلوك الخجول للفطر A. aperta في الموائل المشاطئة من خلال مخاطر الافتراس.

      تقدم التجارب دليلاً على التطور السلوكي.

      • يقوم الباحثون بإجراء تجارب على الكائنات الحية ذات فترات الحياة القصيرة ، بحثًا عن دليل على التطور في مجموعات المختبرات.
      • درست مارلا سوكولوفسكي تعدد الأشكال في جين للبحث عن الطعام في ذبابة الفاكهة السوداء.
      • الجين مطلوب ، وله أليلين.
        • ينتج عن أحد الأليل ، forR ، نمط ظاهري "متجول" تتحرك فيه يرقة الذبابة أكثر من المعتاد.
        • ينتج الأليل الآخر ، forS ، عن نمط ظاهري "حاضنة" حيث تتحرك يرقة الذبابة أقل من المعتاد.
        • زاد أليل forS في التجمعات منخفضة الكثافة ، بينما زاد forR في التجمعات عالية الكثافة.
        • في الكثافات المنخفضة ، ينتج عن البحث عن العلف على مسافة قصيرة غذاء كافٍ.
        • في الكثافات العالية ، ساعد البحث عن الطعام لمسافات طويلة اليرقات على تجاوز مناطق نضوب الطعام.
        • كانت الطيور محبوسة في أقفاص قمع مغطاة بالزجاج مبطنة بورق الكربون.
        • أثناء تحرك الطيور حول الممرات ، أظهرت العلامات التي رسموها على الورق الاتجاه الذي كانوا يحاولون الهجرة إليه.
          • كان التوجه المهاجر للطيور البالغة التي تم أسرها في فصل الشتاء في بريطانيا مشابهًا لنسلها المربى في المختبر.
          • الطيور الشابة في الأصل من ألمانيا كان لها اتجاه هجرة مختلف للغاية.
          • تشير هذه الدراسة إلى الأساس الجيني للتوجه المهاجر للطيور الصغيرة.
          • هل تطور السلوك بمرور الوقت؟
            • تشير دراسة Berthold إلى أن التغيير في سلوك الهجرة لدى Blackcaps حديث وسريع ، وقد حدث على مدار الخمسين عامًا الماضية.
            • قبل عام 1960 ، لم يكن هناك قبعات سوداء مهاجرة غربًا في ألمانيا.
            • بحلول التسعينيات ، كان المهاجرون باتجاه الغرب يشكلون 7-11٪ من تعداد السكان السود في ألمانيا.
            • اقترح برتولد أن المهاجرين المتجهين غربًا استفادوا من سلوكهم الجديد ، بسبب مناخ الشتاء المعتدل ووفرة مغذيات الطيور في بريطانيا.

            المفهوم 51.5 يفضل الانتقاء الطبيعي السلوكيات التي تزيد من البقاء والنجاح الإنجابي

            • تتطور المكونات الجينية للسلوك من خلال الانتقاء الطبيعي لصالح السمات التي تعزز البقاء والنجاح الإنجابي في مجموعة سكانية.
            • اثنتان من أكثر الطرق المباشرة التي يمكن أن يؤثر بها السلوك على اللياقة هما من خلال التأثيرات على البحث عن الطعام واختيار الشريك.
            • لا يشمل البحث عن الطعام الأكل فحسب ، بل يشمل أيضًا أي آليات يستخدمها الحيوان للتعرف على المواد الغذائية والبحث عنها والتقاطها.
            • تنظر نظرية العلف الأمثل إلى سلوك العلف كحل وسط بين فوائد التغذية وتكاليف الحصول على الغذاء ، مثل إنفاق الطاقة وخطر الافتراس أثناء البحث عن الطعام.
              • يجب أن يفضل الانتقاء الطبيعي سلوك العلف الذي يقلل من تكاليف البحث عن الطعام ويزيد من الفوائد.
              • تبحث الغربان في برك المد والجزر في جزيرة ماندارت ، قبل الميلاد ، عن الحلزونات التي تسمى الحلزونات.
              • يطير غراب ويسقط الحلزون على الصخور لكسر قوقعته.
              • إذا نجح القطرة ، يأكل الغراب جسم الحلزون اللين.
              • إذا لم تنجح ، يطير الغراب أعلى ويحاول مرة أخرى.
              • تنبأ زاك - ووجد - أن الغربان ، في المتوسط ​​، تطير إلى ارتفاع يوفر أكبر قدر من الطعام بالنسبة إلى إجمالي كمية الطاقة المطلوبة لكسر أصداف الحلزون.
              • سيتم اختيار الأفراد الأصغر إذا كانت الفريسة الأكبر بعيدة جدًا.
              • في حالة الكثافة العالية ، يكون من المفيد أن تتغذى سمكة الخيشوم الزرقاء على القشريات الكبيرة فقط.
              • في حالة الكثافة المنخفضة ، يجب أن تظهر سمكة الشمس ذات الخيشوم الزرقاء انتقائية صغيرة الحجم لأن كل الفرائس مطلوبة لتلبية متطلبات الطاقة.
              • ربما لا تحكم الأسماك الأصغر حجمًا على الحجم والمسافة بدقة لأن رؤيتها لم تتطور بالكامل بعد.
              • قد يؤدي التعلم أيضًا إلى تحسين كفاءة العلف لسمكة الشمس الزرقاء الخيشومية مع تقدم العمر.
              • درس الباحثون تجمعات الغزلان البغل في ولاية أيداهو لتحديد ما إذا كانت تتغذى بطريقة تقلل من خطر الوقوع فريسة لأسود الجبال.
              • وجد الباحثون أن الطعام المتاح للغزلان كان متجانسًا إلى حد ما عبر منطقة البحث المحتملة.
                • ومع ذلك ، فقد تباينت مخاطر الافتراس بشكل كبير.
                • قتلت أسود الجبال معظم غزال البغل عند أطراف الغابة.
                  • وقتل عدد قليل في المناطق المفتوحة والغابات الداخلية.
                  • تتغذى غزال البغل في الغالب في المناطق المفتوحة ، وتجنب حواف الغابات والأجزاء الداخلية للغابات.
                  • عندما تكون الغزلان على حافة الغابة ، فإنها تقضي وقتًا أطول بكثير في مسح محيطها مقارنةً بمناطق أخرى.
                  • في العديد من الأنواع ، يكون التزاوج مختلطًا ، بدون روابط زوجية قوية أو علاقات دائمة.
                  • في الأنواع التي يظل فيها الأزواج معًا لفترة أطول ، قد تكون العلاقة أحادية الزواج (يتزاوج ذكر واحد مع أنثى واحدة) أو متعددة الزوجات (يتزاوج فرد واحد مع عدة شركاء).
                  • قد تشمل العلاقات متعددة الزوجات ذكرًا واحدًا والعديد من الإناث (تعدد الزوجات) أو أنثى وحيدة والعديد من الذكور (تعدد الأزواج).
                  • تكون الأنواع متعددة الزوجات بشكل عام ثنائية الشكل ، حيث تكون الذكور أكبر حجما وأكثر بروزًا.
                  • في الأنواع متعددة الأزواج ، تكون الإناث مزخرفة وأكبر من الذكور.
                  • في مثل هذه الحالات ، سيكون للذكر ذرية أكثر نجاحًا إذا ساعد شريكه في تربية صغارها مما لو ذهب للبحث عن المزيد من رفاقه.
                  • هذا هو السبب في أن معظم الطيور أحادية الزواج.
                  • يمكن للذكور من هذه الأنواع تحقيق أقصى قدر من النجاح الإنجابي من خلال البحث عن رفقاء آخرين.
                  • في بعض أنواع الثدييات ، يحمي الذكور العديد من الإناث وصغارها.
                  • إذا كان الذكر غير متأكد مما إذا كان نسله هو ، فمن المرجح أن يكون استثمار الوالدين أقل.
                  • يمكن للإناث أن تتأكد من أنها ساهمت في النسل عندما تلد أو تضع البيض.
                    • لا يتمتع الذكور بهذا الضمان لأن أفعال التزاوج والولادة تنفصل بمرور الوقت.
                    • تتم رعاية الوالدين من الذكور في 7٪ فقط من عائلات الأسماك والبرمائيات ذات الإخصاب الداخلي وفي 69٪ من العائلات التي لديها إخصاب خارجي.

                    الانتقاء الجنسي هو شكل من أشكال الانتقاء الطبيعي.

                    • ينتج ازدواج الشكل الجنسي داخل الأنواع عن الانتقاء الجنسي ، وهو شكل من أشكال الانتقاء الطبيعي تكون فيه الاختلافات في النجاح الإنجابي بين الأفراد نتيجة للاختلافات في نجاح التزاوج.
                      • يمكن أن يتخذ الانتقاء الجنسي شكل الاختيار ثنائي الجنس ، حيث يختار أعضاء من جنس واحد زملائهم على أساس خصائص معينة للجنس الآخر - مثل أغاني المغازلة ، أو الاختيار بين الجنسين ، والذي يتضمن التنافس بين أعضاء من جنس واحد على الزملاء.
                      • قاموا بتسجيل ريشة حمراء على رأسي الوالدين ، الوالد الذكر فقط ، أو الوالد أنثى فقط ، قبل أن تفتح الكتاكيت الصغيرة أعينها.
                      • تم تربية عصافير الحمار الوحشي من قبل آباء غير متزوجين.
                      • لم يُظهر الذكور أي تفضيل ، لكن الإناث التي تربى على يد آباء مزينين فضلت رفقاء مزخرفين.
                      • لدى الذكور ساق عيون مستطيلة ، والتي تعرضها للإناث أثناء المغازلة.
                        • تفضل الإناث التزاوج مع الذكور ذوي السيقان الطويلة نسبيًا.
                        • ربط الباحثون بين بعض الاضطرابات الوراثية في ذكور الذباب وعدم القدرة على تطوير ساق عيون طويلة.
                        • قد يُظهر الذكور ذوو السيقان الطويلة جودتهم الوراثية للإناث.
                        • الأنثى التي تختار ذكرًا سليمًا تزيد من فرصة أن يكون نسلها بصحة جيدة.
                        • قد يتم تحديد نتيجة هذه المسابقات من خلال القوة أو الحجم.
                        • في مثل هذه الحالات ، أدى الانتقاء داخل الجنس إلى تطور سلوك التزاوج الذكر البديل والتشكل.
                        • تدافع ذكور ألفا الكبيرة عن حريم الإناث داخل إسفنج المد والجزر ، إلى حد كبير ضد ذكور ألفا الآخرين.
                        • يحاكي ذكور بيتا التشكل والسلوك الأنثوي والوصول إلى الحريم الخاضع للحراسة.
                        • يغزو ذكور جاما الصغار ويعيشون داخل حريم كبيرة.
                        • ينجب ذكور ألفا غالبية الشباب عند الدفاع عن أنثى واحدة.
                        • في حالة وجود أكثر من أنثى ، فإن ذكور بيتا ينجبون 60٪ من النسل.
                        • يزيد معدل تكاثر ذكور جاما خطيًا مع زيادة حجم الحريم.

                        يمكن لنظرية اللعبة أن تكون نموذجًا لاستراتيجيات سلوكية.

                        • تقيم نظرية الألعاب الاستراتيجيات البديلة في المواقف التي تعتمد فيها النتيجة على استراتيجيات كل فرد واستراتيجيات الأفراد الآخرين.
                        • استخدم Barry Sinervo و Curt Lively نظرية اللعبة لتفسير وجود ثلاثة أنماط ظاهرية مختلفة للذكور في مجموعات السحالي ذات اللون الجانبي (Uta stansburiana).
                        • لدى الذكور ثلاثة ألوان يتم التحكم فيها وراثيًا: الحلق البرتقالي ، والحلق الأزرق ، والحلق الأصفر.
                          • الذكور برتقالية الحلق هم الأكثر عدوانية ويدافعون عن مناطق كبيرة مع العديد من الإناث.
                          • الذكور ذوو الحلق الأزرق عدوانيون أيضًا ، لكنهم يدافعون عن مناطق أصغر بها عدد أقل من الإناث.
                          • الذكور ذوو الحلق الأصفر ليسوا إقليميين ويستخدمون أساليب متستر لتقليد الإناث والتزاوج المتسلل.
                          • يختلف تواتر الأنواع الثلاثة من الذكور من سنة إلى أخرى.
                          • أظهرت النمذجة أن النجاح النسبي للذكور المختلفين يختلف باختلاف وفرة الأنواع الأخرى من الذكور.
                            • عندما تكون الذكور ذات الحلق الأزرق وفيرة ، فإنها يمكن أن تدافع عن إناثها القليلة من الذكور ذات الحلق الأصفر المتستر.
                            • ومع ذلك ، لا يمكنهم الدفاع عن أراضيهم ضد الذكور العدوانيين من أصحاب الحلق البرتقالي.
                            • يستولي الذكور ذو الحلق البرتقالي على مناطق شاسعة ولكن لا يمكنهم الدفاع عن أعداد كبيرة من الإناث ضد الذكور أصحاب الحلق الأصفر المتستر.
                            • ثم يزداد عدد الذكور أصحاب الحلق الأصفر ولكنهم يهزمون من قبل الذكور ذوي الحلق الأزرق.
                            • تستمر الدورة.

                            المفهوم 51.6 يمكن لمفهوم اللياقة الشاملة أن يفسر معظم السلوك الاجتماعي الإيثاري

                            • معظم السلوكيات الاجتماعية أنانية ، بمعنى أنها تفيد الفرد على حساب الآخرين ، وخاصة المنافسين.
                            • السلوك الذي يزيد من بقاء الفرد ونجاحه الإنجابي مفضل بالاختيار ، بغض النظر عن تأثيره على الأفراد الآخرين.
                            • كيف نحسب السلوكيات التي تساعد الآخرين؟
                              • يُعرَّف الإيثار على أنه سلوك يبدو أنه يقلل من اللياقة الفردية ولكنه يزيد من لياقة الآخرين.
                              • السنجاب عرضة للحيوانات المفترسة مثل القيوط والصقور.
                              • إذا رأى السنجاب نهجًا مفترسًا ، فغالبًا ما يصدر نداء إنذار عالي النبرة ، والذي ينبه الأفراد غير المدركين.
                                • ثم تنسحب السناجب المنبهة إلى جحورها.
                                • سيضحي العمال بأنفسهم لدغ الدخلاء للدفاع عن الخلية.
                                • هذه القوارض خالية من الشعر وتكاد تكون عمياء وتعيش في مستعمرات من 75 إلى 250 فردًا.
                                • كل مستعمرة لديها أنثى واحدة تتكاثر ، الملكة ، التي تتزاوج مع واحد إلى ثلاثة ذكور ، تسمى الملوك.
                                • تتكون بقية المستعمرة من إناث وذكور غير متكاثرة الذين يتغذون على الجذور والدرنات تحت الأرض ويرعون الملوك والملكات والفئران الصغيرة.
                                • كيف يحافظ التطور على السلوك الإيثاري؟
                                • إذا كان الأفراد المرتبطين يساعدون بعضهم البعض ، فهم في الواقع يساعدون في الحفاظ على جيناتهم في السكان.
                                • ينص حكم هاملتون على الشروط التي بموجبها سيتم تفضيل الأعمال الإيثارية عن طريق الانتقاء الطبيعي.
                                1. المنفعة التي تعود على المستلم هي B.
                                2. تكلفة المؤثر هي C.
                                3. معامل الارتباط هو r ، وهو ما يساوي احتمالية أن جينًا معينًا موجودًا في فرد واحد سيتم توريثه أيضًا من أحد الوالدين أو الجد في فرد ثانٍ.
                                • rB & GT C
                                • كلما كان الشخصان أكثر ارتباطًا ، زادت قيمة الإيثار.
                                • يمكن أن يكون هذا السلوك تكيفيًا إذا كان من الممكن الاعتماد على الفرد المساعد في رد الجميل في المستقبل.
                                • وجد أكسلرود وهاملتون أن الإيثار المتبادل يمكن أن يتطور ويستمر في مجتمع يتبنى فيه الأفراد استراتيجية سلوكية تسمى tit for tat.
                                • في هذه الإستراتيجية ، يعامل الفرد فردًا آخر بنفس الطريقة التي عومل بها في آخر مرة التقيا فيها.
                                • يكون الأفراد دائمًا إيثارًا أو متعاونًا في أول لقاء ، وسيظلون قائمين طالما أن إيثارهم متبادل.
                                  • عندما لا يكون الأمر كذلك ، فسوف ينتقمون على الفور ولكنهم سيعودون إلى السلوك التعاوني بمجرد أن يصبح الفرد الآخر متعاونًا.

                                  تتعلم الحيوانات من خلال مراقبة الآخرين.

                                  • التعلم الاجتماعي هو التعلم من خلال مراقبة الآخرين.
                                    • يشكل التعلم الاجتماعي جذور الثقافة ، والتي يمكن تعريفها على أنها نظام لنقل المعلومات من خلال التعلم الاجتماعي أو التدريس.
                                      • Cultural transfer of information has the potential to alter behavioral phenotypes and influence the fitness of individuals.
                                      • Below a certain threshold of difference in mate color, mate choice copying by female guppies can mask genetically controlled female preference for orange males.
                                      • A female that mates with males that are attractive to other females may increase the probability that her male offspring will also be attractive and have high reproductive success.
                                      • Distinct alarm calls warn of leopards, eagles, or snakes, all of which prey on the small vervets.
                                      • Vervets react to each alarm differently, depending on the threat.
                                      • Infant vervets give alarm calls but in an undiscriminating way.
                                        • For example, they call “eagle” for any bird.
                                        • Vervets learn how to give the right call by observing other members of the group and by receiving social confirmation for accurate calls.

                                        Sociobiology places social behavior in an evolutionary context.

                                        • Human culture is related to evolutionary theory in the discipline of sociobiology, whose main premise is that certain behavioral characteristics exist because they are expressions of genes that have been perpetuated by natural selection.
                                        • In his seminal 1975 book Sociobiology: The New Synthesis, E. O. Wilson speculated about the evolutionary basis of certain kinds of social behavior in nonhuman animals, but he also included human culture, sparking a heated debate.
                                        • The spectrum of possible human social behaviors may be influenced by our genetic makeup, but that is very different from saying that genes are rigid determinants of behavior.
                                        • This distinction is at the core of the debate about evolutionary perspectives on human behavior.
                                          • Evolutionary explanations of human behavior do not reduce us to robots stamped out of rigid genetic molds.
                                          • Just as individuals vary extensively in anatomy, so we should expect variation in behavior.
                                          • In human behavior, as in other animals, genes and environmental factors build on each other.
                                          • Perhaps it is our social and cultural institutions that provide us with the only uniquely human feature.

                                          Lecture Outline for Campbell/Reece Biology, 7th Edition, © Pearson Education, Inc. 51-1


                                          المواد والأساليب

                                          Baboon data collection

                                          Baboon odours were collected from a total of 77 wild chacma baboons (بابيو أورسينوس Kerr 1792), including adults and juveniles, males and females, living in Tsaobis Leopard Park, on the edge of the Namib Desert in Namibia, Southern Africa [for details of the site and population, see Cowlishaw (Cowlishaw, 1999)]. The baboons, belonging to two troops (containing 32 and 57 individuals, respectively), were captured in October 2006 in order to gather biological samples (including tissue samples for microsatellite genotyping) using individual cages baited with corn cobs, and which were set-up at dusk. The baboons were captured at dawn, anaesthetised using tiletamine–zolazepam, and they were all processed within a day in order to be released together the following morning when fully awake. For each baboon, a swab made of viscose microfibres (obtained from the French forensic police and used for criminal investigation) was applied against the axillaries (armpits) for two minutes (one minute on each side), and then against the inguinal region (groin) for two minutes (one minute on each side), using new vinyl gloves for each individual. Once impregnated with baboon odours, the swabs were individually stored in opaque glass bottles, and refrigerated at 4°C. For this study, only those odours from adult females were used, to avoid sex and age effects. Tests were then performed on the odours collected from a subsample of 14 adult females (out of the 77 odour samples available).

                                          Baboon microsatellite typing

                                          Sixteen tetra- and di-nucleotide human microsatellite markers were polymorphic in P. ursinus with reproducible results, and thus retained for relatedness analysis. Briefly, DNA was extracted using a DNeasy Tissue Kit (Qiagen, Crawley, UK), following the manufacturer's instructions. PCR amplification was performed using a Qiagen Multiplex PCR kit, following the manufacturer's instructions. PCR conditions were as follows: initial denaturation (15 min, 95°C) and then either (i) 10 cycles of denaturation at 94°C for 30 s, annealing at 60°C for 2.5 min and elongation at 72°C for 45 s, followed by 26 cycles of 94°C for 30 s, 58°C for 3 min, 72°C for 1 min, or (ii) 36 cycles of denaturation at 94°C for 30s, annealing at 47°C for 2.5 min and elongation at 72°C for 45 s and then a final elongation at 60°C for 7 min. Multiple PCR products with different fluorescent labels were run together on either an ABI373 or ABI377 sequencer (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). The software Genotyper (Applied Biosystems) was used for automatic analysis of allele size, combined with visual analysis. Apparent homozygotes were genotyped at least three times from independent amplifications to minimise the risk of genotyping error. The number of alleles per microsatellite locus ranged from 3 to 11 (mean ± s.d.=5.25±1.82), and observed heterozygosity ranged from 0.55 to 0.77 (mean ± s.d.=0.68±0.08) for the microsatellite loci. Further details on microsatellite genotyping in this population can be found elsewhere (Huchard et al., 2010).

                                          Estimation of pairwise relatedness between baboons

                                          Pairwise coefficients of relatedness based on microsatellite typing similarity were calculated between pairs of individuals, using a triadic likelihood estimator of relatedness (TL) based on a likelihood method that uses the genotypes of a triad of individuals to estimate pairwise relatedness (Wang, 2007). Using TL relatedness coefficients, the mean (±s.d.) value of pairwise relatedness (ص) between 34 mother–offspring pairs known from behavioural observations was found to be 0.48±0.08 (the TL coefficients range in value from zero to one). Pairwise relatedness coefficients ranged from 0 to 0.80 (median=0.02 mean ± s.d.=0.07±0.12, ن=21.945 dyads across six baboon groups for 210 individuals).

                                          Pairs of females for which the pairwise coefficient of relatedness was higher than the average pairwise relatedness of known mother–offspring pairs minus one standard deviation were matched as relatives in this sample (mean pairwise relatedness ± s.d.=0.48±0.08), whereas pairs for which the pairwise coefficient of relatedness was lower than the average pairwise relatedness in the population were matched as non-relatives (mean pairwise relatedness of this sample ± s.d.=0.03±0.03).

                                          Apparatus

                                          Odour tests were performed in a 4 hole-board apparatus (45.0 cm length × 45.0 cm width × 30.0 cm height) enclosed by grey Plexiglas. We used 0, 1 or 2 holes among the 4, according to the phase of the odour test. The hole-board apparatus was placed on the floor of the room (3.0 m length × 3.0 m width × 2.4 m height). Holes [3.0 cm diameter (Ø) × 2.5 cm depth] were located in each corner of the board and were 6.0 cm away from the sidewalls, each hole delimiting an open space in which the odour sample was inserted (see Table 1 for apparatus configuration). When not used, the holes were sealed. The start box consisted of a grey PVC tube (20.0 cm Ø × 20.0 cm height) placed in the centre of the board where the mice were enclosed for 15 s at the beginning of each phase of the test. The apparatus was placed in a room exposed to 2 lx lights. Before each mouse was tested, and between each phase of a test, the apparatus was cleaned with 50% ethanol and then with water. Photocells placed in each hole were used to automatically evaluate the number of sniff bouts (head dips) in each hole (Célérier et al., 2004). When only one hole was active (i.e. contained one odour sample), the parameter used to evaluate odour investigation was the number of sniff bouts. When two holes were active, the parameter used to evaluate the investigation of one odour relative to the other was the percentage of sniff bouts, considering that the percentage expected by chance is 50%. This parameter allowed us to correct for differences between individual mice in their general exploratory behaviour, which is probably more dependent on variations of locomotor activity and personality across individuals than on the sensorial perception of odour differences.

                                          Preparation of odour samples

                                          An odour stimulus consisted of a 48–52 g swab sample impregnated with baboon odours. Each odour sample was placed in a clean phial, inserted between two squares of gauze (3 cm length × 3 cm width) and held in position by a perforated cap (2 cm Ø), so that mice could come into direct contact and perceive both the volatile and non-volatile components of the odour (Cheetham, 2007). The phial was inserted at the bottom of the active hole in the apparatus and fixed so that it could not be moved by the animals. The odour samples were stored at 4°C in hermetically sealed bottles and placed at room temperature 10 min before testing. Each odour sample was prepared and manipulated using new vinyl gloves.

                                          Behavioural procedure of habituation–discrimination

                                          Hfxoj8Sw6rsTLCl70IanohxXIZAQ4OjAiqAa6k12YQuM1HpGJPNt5cPzmg99aGlT0zaTBykgUJzljNta8Yv9yoR9iex5hJUYCDF4NltH0MOyyIMvZxf6-yiB2AMXtoC8RlSREZGTQV3OmT0olCMEOoGtGykIGimRY-0whzQPWwgBr5yJeumOMTbrl7ElXS6fHBauQTDK3YDuXVGcK4dsNMSsGmFWvRSmEtgz1osF-Ag2qU7YvfQ__&Key-Pair-Id=APKAIE5G5CRDK6RD3PGA" />

                                          Mice and housing

                                          The subjects used as ‘noses’ in our ‘biological olfactometer’ were 24 naïve adult male Swiss mice (two months old 28–32 g) obtained from DEPRE (France). Animals were housed in groups of 12 with access to food and water بالشهرة الإعلانية. They were kept in a temperature (21°C) and humidity (50%) controlled facility on a 12 h:12 h light:dark cycle. All test procedures were conducted during the light phase of the cycle, between 09:00 h and 16:00 h in a sound-attenuated and air-regulated experimental room, to which the mice were habituated at least 12 h before behavioural testing.

                                          Habituation–discrimination tests

                                          Habituation–discrimination is a procedure used to assess the perception of differences in odour signals (Halpin, 1986). Using this procedure, we assessed (i) whether mice investigate unfamiliar baboon odours more than familiar ones (Experiment 1), and (ii) whether mice are able to discriminate baboon odours based on their relatedness (Experiment 2). Before each experiment, mice were allowed to freely explore the apparatus in the absence of odour stimuli for two minutes, in order to get used to the apparatus. Then the animals were submitted to a habituation phase, followed by a discrimination phase.

                                          Habituation phase

                                          For both Experiment 1 and Experiment 2, this phase consisted of the display of one referent baboon odour to a mouse for two trials of 10 minutes each, separated by a two-minute interval (the referent odour was replaced by a fresh odour, i.e. a new piece of swab from the same individual, between trials 1 and 2 to ensure that habituation was not due to odour degradation). A subject was considered habituated when it displayed a reduced interest in the odour between trials 1 and 2. Only habituated mice were tested in the second discrimination phase.

                                          Discrimination phase

                                          In Experiment 1, the mouse was simultaneously presented with two odours for five minutes: the referent odour (a fresh sample, i.e. odour A) and the test odour (the odour of a baboon unrelated to the referent baboon, to which the animal was not familiar, i.e. odour B). In Experiment 2, the mouse was simultaneously presented with two odours for five minutes: odour A belongs to a baboon closely related to the referent baboon (0.56>ص>0.40) whereas odour B belongs to a baboon unrelated to the referent baboon and unrelated to odour A (ص& lt0.03). Note that the referent odour used in the habituation phase was not used in Experiment 2. For both Experiment 1 and Experiment 2, if the subject perceived odour B as more different in quality from the referent odour than odour A, it should investigate odour B more often than expected by chance (>50%).

                                          Each odour triad formed by the association between a referent odour (habituation phase) with an odour A and an odour B (discrimination phase) was tested by three mice, and each mouse was used only once. The habituation and test odours were always placed in different holes, their locations were counterbalanced across tests, and the experimenter was blind to the identity of odours.

                                          تحليل احصائي

                                          Data were analysed using an exact permutation test for paired samples. For habituation data analysis, the number of sniff bouts in trials 1 and 2 were compared: the null hypothesis H0 is that the number of sniff bouts is identical in trial 1 and trial 2 the alternative hypothesis H1 is that the number of sniff bouts in trial 2 is lower than the number in trial 1.

                                          According to standard habituation–discrimination protocols, in the discrimination phase, if the subject perceives a greater difference between odour B (unrelated) and the referent odour than between odour A (related) and the referent odour, it is expected to investigate odour B more often than expected by chance (50%). Thus, for the discrimination data analysis, the percentage of sniff bouts of the unrelated odour (odour B) was compared with the percentage expected by chance (50%): the null hypothesis H0 is that the percentage of sniff bouts of the unrelated odour is at chance level (50%) the alternative hypothesis H1 is that the percentage of sniff bouts of the unrelated odour is above chance level.


                                          Similarities in the embryonic development of various animal species are also found at molecular level

                                          The astonishing similarity in the appearance of embryos from different animal species was observed as far back as the 19th century by scientists such as Karl von Baer, Charles Darwin and Ernst Haeckel. Such observations prompted the hypothesis that the individual development of an organism reflects its evolutionary history or phylogeny. Two groups of scientists, including researchers at the Max Planck Institute of Molecular Genetics in Dresden and the Max Planck Institute for Evolutionary Biology in Plön, have now succeeded in demonstrating, for the first time, that parallels exist between individual development and phylogeny on the level of gene expression.

                                          The research is published in the journal طبيعة سجية (Dec. 9, 2010).

                                          Whether fish or flies -- at a certain stage in their development, the embryos of different animal species within a phylum are almost impossible to distinguish on the basis of their appearance. The greatest similarity arises in the middle of embryonic development, during the "phylotypic stage" species-specific differences predominate before and after this stage. This observation is illustrated by the hourglass model. The question as to how this extensive morphological similarity -- the "waist" of the hourglass -- arises is one that has long preoccupied researchers. The extent to which the individual development of an organism (ontogeny) and that of a phylum (phylogeny) are linked was also previously unclear.

                                          For the first time, scientists have now demonstrated that the hourglass motif arises in organisms as diverse as the fruit fly and zebrafish, not only at morphological level but also at molecular level -- a finding that suggests that parallels do, indeed, exist between ontogeny and phylogeny. In a study carried out on six fruit fly species (ذبابة الفاكهة sp.), the research group working with Pavel Tomancak at the Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics in Dresden discovered that the similarities not only in morphology, but also in the expression pattern of the genes are greatest during the phylotypic stage before and after this phase, the differences between the species are greater. Moreover, the scientists also observed that the expression pattern of key genes reflects the hourglass model most faithfully. Meanwhile, Tomislav Domazet-Lo&scarono and Diethard Tautz, researchers at the Max Planck Institute for Evolutionary Biology in Plön, demonstrated with zebrafish (دانيو ريريو) that the phylogenetically oldest genes are active during the phylotypic stage and that, before and after this stage, the most active genes are those that arose later in evolutionary history. The Plön-based evolutionary biologists also made another astonishing discovery: they observed that in adult zebrafish progressively older genes are also activated with the increasing age of the animals. The same conclusion was reached in comparative analyses carried out on Drosphila , mosquitoes of the genus أنوفيليس and threadworms.

                                          These two studies throw new light on an age-old biological conundrum: that of the link between ontogeny and phylogeny. "Our discovery confirms the earlier anatomical studies and broadens our understanding of how development and evolution are linked at molecular level," explains Alex T. Kalinka, a researcher from the Dresden group. "The results show that the similarity between different animal species in the middle of their embryonic development is shaped by selection," adds Casey Bergmann, a co-author from the University of Manchester. Their findings explain how the "waist" in the hourglass arises.

                                          Fruit flies are one of the most thoroughly researched model organisms and offer unique possibilities for the study of the molecular mechanisms that underlie embryonic development. The discovery of the hourglass pattern in different species makes it possible for evolutionary biologists to travel back in time to the earliest days of evolution when the differences between organisms arose. "We hope to gain insight into the processes that led to the variety of forms in the animal kingdom," explains Pavel Tomancak.

                                          For their study on zebrafish, another model organism widely used in evolutionary biology, the researchers from Plön also developed a new method: the transcriptome age index (TAI). This method enables the measurement of the phylogenetic age of active genes. Domazet-Lo&scarono and Tautz used this new tool to trace the development of the zebrafish from the fertilised egg to the adult organism. "The TAI profile faithfully reproduces the hourglass model and therefore demonstrates that parallels exist between ontogeny and phylogeny," reports Diethard Tautz. The scientists explain the observation that the phlogenetically oldest genes are active in older zebrafish with the fact that animals which have passed reproductive age are "overlooked" by selection.

                                          These studies show that naturalists like Karl von Baer, Charles Darwin and Ernst Haeckel were basically correct in their hypothesis that embryonic development is a reflection of phylogeny. "It will be very exciting to extend our approach to other species with different blueprints and life-cycle strategies," says Domazet-Lo&scarono.

                                          مصدر القصة:

                                          المواد المقدمة من Max-Planck-Gesellschaft. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.


                                          نتائج

                                          Natural dictyostelid fruiting bodies have been reported on dung (16, 23), and we found them primarily, but not exclusively, on dung of whitetail deer [see supporting information (SI) Fig. 5 and نص SI]. We used two methods to assess relatedness. First, we collected 88 fruiting bodies from 25 deer dung piles in October 2004 at Mountain Lake Biological Station (University of Virginia, Charlottesville, VA). For each, the entire fruiting body was genotyped at three highly polymorphic microsatellite loci (19, 26) that can distinguish 㺙% of clones. Sixty-eight fruiting bodies (77%) always showed single bands expected of clonal fruiting bodies, and 20 (23%) showed multiple bands ( Fig. 1 أ). This yields a minimum relatedness of 0.86 (assuming clones in chimeras are equally represented see أساليب). To measure relatedness more directly, we clonally isolated 1,039 spores (13.85 ± SD 4.87 spores per fruiting body) from 75 additional fruiting bodies from various locations and times of year. Of these, 69 fruiting bodies (92%) showed only one clone, whereas 6 (8%) were chimeric for two or three clones ( Fig. 1 ب). Relatedness within chimeric fruiting bodies was 0.684 ± SE 0.086 and within all fruiting bodies was 0.975 ± SE 0.012. Fig. 2 shows that this level of relatedness should be sufficient to control all costly cheaters that gain by avoiding the stalk. To test this prediction, we examined the success of a cheater mutant in low-relatedness and high-relatedness laboratory populations.

                                          Proportion of wild fruiting bodies that are chimeric (shaded slices). (أ) Entire fruiting body genotyped at once. (ب) Individual spores genotyped. Bolded numbers represent the number of fruiting bodies and nonbold numbers represent the number of spores. Smaller pie charts correspond to the six chimeras with individual spores genotyped numbers represent number of spores for each different clone isolated from each fruiting body.

                                          Fitness at invasion of cheater that avoids stalk in fruiting bodies made of 25% stalk. The advantage of a rare cheater relative to wild type is [ج(1-ك)0.75+(1ج)]/0.75 > 1. The 3/4 denominator is the fitness of cells in wild-type fruiting bodies, which have a 25% chance of dying in stalk. The numerator is cheater cell fitness averaged over a fraction ج in clonal cheater fruiting bodies that lose ك units of fitness, and 1 − ج in chimeras, where they avoid the stalk and have fitness 1. The bands represent 95% confidence intervals (binomial distribution) for cheater fitness based on our two estimates of the percent of clonal fruiting bodies. The cheater will spread only at a relative fitness 1 (speckled gray region labeled 𠇌heat”), which means the clonal cost cannot exceed 0.166 (labeled point).

                                          To demonstrate that high relatedness allows selection against cheating, we need to show not only that a cheater can threaten cooperation and invade at low relatedness, but that it cannot invade at high relatedness. We investigated the mutant fbxA − (also known as chtA − ), a knockout of an F-box protein involved in degradation of a developmentally important phosphodiesterase (7, 27 �). fbxA − is ideal because it cheats in chimeras, but on its own it is developmentally deficient and produces few or no spores (7), so its spread through the population would be devastating.

                                          First, we ask how damaging this cheater mutant would be at sufficiently low relatedness. A cheater cell's relatedness to groupmates is ص = (ص ذص)/(1 − ص)، أين ص ذ is the frequency of the cheater allele in its group, and ص is the population frequency (30). متي ص = 0, ص ذ = ص: groups are thoroughly mixed and each group has the population frequency of the allele. fbxA − beats wild type at all mixture frequencies ( Fig. 3 أ, and see ref. 7), which means that in a very low relatedness population, fbxA − will always win and will spread at least to the highest frequency tested (0.75). To confirm that fbxA − beats wild type because of social cheating rather than because of differences in growth during the vegetative stage, we compared growth rates of each strain on its own and found no significant difference in their growth (paired ر اختبار: ن = 10, ر = 𢄡.03, ص = 0.330).

                                          Fitness of fbxA − knockout relative to wild type at different frequencies. (أ) Cheating advantage of fbxA − measured as the ratio of the percentage of fbxA − in final spores to its initial percentage in the cell stage of development (Fisher's exact test versus no change, two replicates: ∗∗, ص < 0.005 ∗∗∗, ص < 0.001 for each test ن at least 1,152 plaques for each test). (ب) Group productivity (total spore production) declines as a function of the percentage of fbxA − in fruiting bodies (Spearman's rank correlation on mean values. صس = 1, ن = 6, ص & # x0003c 0.01). Photos show fruiting bodies from each mixture. (ج) Estimate of fbxA − fitness as its cheating advantage times its group productivity. When fitness is ρ, fbxA − will not gain an advantage. The line crosses at ص = 0.25.

                                          In addition, we measured how damaging the increase would be fbxA − results in fewer and more poorly developed fruiting bodies and, therefore, much lower spore production ( Fig. 3 ب). How can the mutant spread despite this effect? At zero relatedness, all groups have the same genetic composition, so there is no opportunity for group differences in spore production to counter the within-group advantage of the cheater. Thus, at very low relatedness fbxA − is a severe threat it will spread, and, as it does so, it will greatly reduce normal cooperative fruiting and spore production.

                                          We now use the same data in a different way to ask what is the highest relatedness that would allow fbxA − to invade the population. At high levels of relatedness, cheaters will encounter themselves at high frequency within the group, and the within-group advantage of the cheater can be counteracted by the between-group cost. At invasion, when the cheater is rare, it must be more successful than wild type in pure wild-type groups. In Fig. 3 ج, we plot the fitness of fbxA − in the tested mixtures, relative to the fitness of wild-type fruiting alone, taking both the advantage of cheating ( Fig. 3 أ) and the lowered productivity ( Fig. 3 ب) into account. Finally, we note that, at invasion when the population frequency of the cheater ص is near zero, ص = (صذص)/(1 − ص) = صذ. Thus, at invasion, relatedness equals the frequency of cheaters in the group. تين. 3 ج shows that the mutant has lower fitness and cannot invade when it is in chimeric mixtures at Ϡ.25 relatedness ( Fig. 3 ج). High relatedness should prevent invasion of this potentially damaging cheater.

                                          The size of the cheating advantage we found is consistent with avoidance of stalk, but an earlier study (7) found a stronger cheating advantage of fbxA − . استطاع fbxA − spread with this larger advantage? Considering the group cost that we found, invasion would still be prevented at the observed level of relatedness (SI Fig. 6). This control depends largely on the complete fitness cost in clonal fbxA − fruiting bodies, which we confirmed also occurs on the natural substrate of dung ( Fig. 4 ).

                                          ال fbxA − mutant fails on both laboratory and natural substrates. Fruiting body phenotypes of wild-type AX3 (أ و ج) و fbxA − (ب و د) on dung (أ و ب) and SM agar (ج و د). Arrows point to mature fruiting bodies for AX3 and failed fruiting bodies for fbxA − . Measure bar corresponds to 1.5 mm for agar photos and 3 mm for dung photos.

                                          Fig. 2 predicts that no stalk cheater that has a high cost when alone should spread at the high relatedness in nature. Typical clonal isolations from soil do not necessarily address this prediction because they rely on the ability to distinguish dictyostelids from other soil microbes based on morphology (16). A clone with defective fruiting would normally be discarded because it does not resemble a dictyostelid (SI Fig. 7), and even if noticed, it may not propagate. We therefore collected wild fruiting bodies and plated out spores clonally to directly look for the fbxA − phenotype or other developmental defects (23, 24, 31). Of 3,316 spores germinated (34.9 ± SD 54.6 spores per fruiting body) from 95 wild fruiting bodies, however, all produced a robust wild-type pattern of development (SI Fig. 8). هذا يشير إلى أن fbxA − and other costly cheaters are not commonly cheating altruists in this population.


                                          What Are Phylogeny and Taxonomy?

                                          Phylogeny and taxonomy are two systems for classifying organisms. They represent the two main fields of systematic biology. Both of these systems rely on characteristics or traits for classifying organisms into different groups. In phylogenetics, the goal is to trace the evolutionary history of species by attempting to reconstruct the phylogeny of life or the evolutionary tree of life. التصنيف is a hierarchical system for naming, classifying, and identifying organisms. Phylogenic characteristics are used to help establish taxanomic groupings. The taxonomic organization of life classifies organisms into three domains:

                                          • العتيقة: This domain includes prokaryotic organisms (those that lack a nucleus) that differ from bacteria in membrane composition and RNA.
                                          • بكتيريا: يشمل هذا المجال كائنات بدائية النواة بتركيبات فريدة لجدار الخلية وأنواع الحمض النووي الريبي.
                                          • حقيقيات النوى: This domain includes eukaryotes, or organisms with a true nucleus. الكائنات حقيقية النواة تشمل النباتات والحيوانات والطلائعيات والفطريات.

                                          Organisms in the domain Eukarya are further categorized into smaller groupings: Kingdom, Phylum, Class, Order, Family, Genus, and Species. These groupings are also divided into intermediate categories such as subphyla, suborders, superfamilies, and superclasses.

                                          Taxonomy is not only useful for categorizing organisms but also establishes a specific naming system for organisms. معروف ك binomial nomenclature, this system provides a unique name for an organism consisting of a genus name and species name. This universal naming system is recognized worldwide and avoids confusion over the naming of organisms.


                                          شاهد الفيديو: العلاقات التكافلية بين الكائنات الحية (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Serafim

    لا يناسبني تمامًا.

  2. Idris

    هناك شيء في هذا.

  3. Kwatoko

    هذا ممل بالنسبة لي.

  4. JoJobar

    أعتذر ، لكن في رأيي ، أنت مخطئ. يمكنني إثبات ذلك.

  5. Keiji

    فقط ما تحتاجه. موضوع مثير للاهتمام ، سأشارك.

  6. Athanasios

    إنه رائع فقط :)

  7. Tumi

    برافو ، أعتقد أن هذه الجملة رائعة

  8. Nibei

    رسالة ممتازة بشكل لا لبس فيه



اكتب رسالة