معلومة

سؤال أساسي حول أشجار النشوء والتطور

سؤال أساسي حول أشجار النشوء والتطور


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.

ما يلي هو رسم توضيحي لكتابي عن شجرة النشوء والتطور المكونة من 6 شعب حيوانية (المادة الحمراء ملكي):

أعتقد أن ما يسبب بعض الالتباس هو عدم وجود أسماء / سنوات في العقد المحاطة بدائرة.

سؤالي الأول هو ، هل كان هناك تعداد فعلي بين العقدتين (على سبيل المثال) 2 و 3؟

أود التحقق من صحة فهمي للشجرة:

قبل العقدة 1 ، كان هناك مجتمع انقسم إلى مجموعتين: بوريفيرا والسكان بين العقدتين 1 و 2 والذي سنسميه السكان 1-2. هذه المجموعة غير مسماة في الرسم التخطيطي ، إما لأنه ليس لدينا اسم لها ، أو لأن أفراد هذه المجموعة لم يعدوا موجودين ، أو للحفاظ على الرسم التخطيطي مبسطًا.

بعد ذلك ، بعد ملايين السنين ، انقسم السكان 1-2 إلى الكائنات المجوفة والسكان 2-3. إلخ.

هل فهمي صحيح؟

شكرا جزيلا.


نعم ، فهمك صحيح.

ومع ذلك ، فمن المعتاد الإشارة إلى السكان / الأنواع في نقاط زمنية محددة. أيضًا ، من المعتاد الإشارة إلى هؤلاء الأسلاف بالنسبة إلى أسلافهم. على سبيل المثال ، لا نشير عمومًا إلى ملفعدد السكان 2-3(كما سميته) لكننا نشير إلىالعقدة / السكان / الأنواع 3كأحدث سلف مشترك (MRCA) من أثروبودا, مولوسكا, الحبليات و شوكيات الجلد. الشجرة المعروضة هنا ليست كاملة بل كلها أثروبودا, مولوسكا, الحبليات و شوكيات الجلد نكون بيلاتيريا في حين Cnideria و بوريفيرا ليست كذلك. ومن ثم ، يمكنك القول أن السلف في العقدة 3 هو MRCA للجميع بيلاتيريا.

المنشورات ذات الصلة


المزيد من الأسئلة حول الأشجار

قبل بضعة أسابيع ، بعد التنزه في الغابة ، كتبت عن التنوع المحير لأشجار الغابات. خلال مسيرتي ، وجدت عشرات الأنواع تشترك في نفس الموطن وتتنافس على ما يبدو على نفس الموارد - الوصول إلى ضوء الشمس بشكل أساسي. يقول مبدأ بيئي أن نوعًا واحدًا يجب أن يفوز في هذه المسابقة ويطرد جميع الأنواع الأخرى ، لكن ملاذ الأشجار & # 8217t يقرأ كتب البيئة المدرسية.

أشرت في هذا المقال أيضًا إلى ثلاثة أسئلة أخرى عن الأشجار كانت تزعجني منذ فترة طويلة. في هذا التكملة ، أود أن أتعمق أكثر في تلك الأسئلة الأخرى.

الصف العلوي: بلوط أبيض (Quercus ألبا)، البلوط الأحمر (كويركوس روبرا) ، سن البلوط (Quercus palustris) ، سكر القيقب (أيسر السكاروم). الصف السفلي: Shagbark hickory (كاريا أوفاتا) ، البتولا الحلو (بيتولا لينتا). تم جمع جميع العينات على طول مسار روبرت فروست في أمهيرست ، ماساتشوستس ، من الأشجار التي تنمو على مسافة لا تزيد عن 100 متر.

يمتلك علماء النبات مفردات معقدة لوصف أشكال الأوراق: قلبي الشكل (مثل قلب فال & خجول) ، cuneate (wedgelike) ، إنفورم (شكل السيف) ، سنانى الشكل (مثل رأس السهم ، مع الانتقادات اللاذعة) ، رمح (مثل رأس الحربة) ، مطوية (رأس حربة متخلف) ، راحي القدمين (منشورات تشع مثل الأصابع) ، دعاة (على شكل كمان) ، رينيفورم (على شكل كلية) ، رانسين (مسنن) ، ملق (ملعقة). هذه & # 8217s ليست ، بأي حال من الأحوال ، قائمة كاملة.

ستيفن فوجل ، في كتابه لعام 2012 حياة الورقة، يعدد العديد من العوامل والقوى التي قد يكون لها تأثير على شكل الورقة. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون الأوراق & # 8217t ثقيلة جدًا ، أو قد تكسر الأطراف التي تبقيها عالياً. من ناحية أخرى ، يمكن & # 8217t أن تكون حساسة للغاية وهشة ، أو أنها & # 8217ll تمزقها الريح. كما يجب ألا تولد الأوراق قدرًا كبيرًا من السحب الديناميكي الهوائي ، وإلا فقد تنهار الشجرة بأكملها في عاصفة.

الوظيفة الأولى للورقة هي عملية التمثيل الضوئي: تجمع ضوء الشمس ، وتجمع جزيئات ثاني أكسيد الكربون والماء معًا ، وتصنيع الكربوهيدرات. يؤدي القيام بذلك بكفاءة إلى وضع قيود إضافية على التصميم. بقدر الإمكان ، يجب أن تحول الورقة وجهها إلى الشمس ، مما يزيد من تدفق الفوتونات الممتصة. لكن التحكم في درجة الحرارة مهم أيضًا ، حيث يتم إيقاف تشغيل جهاز التخليق الحيوي إذا كانت الورقة شديدة الحرارة أو شديدة البرودة.

يشير Vogel إلى أن السمات الدقيقة لشكل الورقة يمكن أن يكون لها تأثير ملموس على الأداء الحراري والديناميكي الهوائي. على سبيل المثال ، يكون التبريد بالحمل الحراري أكثر فاعلية بالقرب من ارتفاع درجة حرارة الورقة مع المسافة من أقرب حافة. في البيئات التي يمثل فيها ارتفاع درجة الحرارة مخاطرة ، فإن الأشكال التي تقلل هذه المسافة تقلل من هذه المسافة - مثل فصوص أشكال أوراق البلوط — يبدو أنها تتمتع بميزة على الأشكال الأبسط التي تشبه القرص. لكن الاختيار بين الأشكال المزخرفة والمضغوطة يعتمد على عوامل أخرى أيضًا. تعترض الأوراق العريضة ذات الأشكال المحدبة معظم ضوء الشمس ، لكن هذا قد لا يكون دائمًا شيئًا جيدًا. تسمح الأوراق ذات التصميم اللاصق لضوء الشمس المرقط بالمرور ، مما يسمح لطبقات متعددة من الأوراق بمشاركة عمل التمثيل الضوئي.

الانتقاء الطبيعي هو أداة رائعة للتفاوض على حل وسط بين هذه المعايير المتداخلة والخجولة. إذا كان هناك مجموعة واحدة من السمات التي تعمل بشكل أفضل مع الأوراق التي تنمو في موطن معين ، أتوقع أن يجدها التطور. لكني لا أرى أي دليل على التقارب حول الحل الأمثل. على العكس من ذلك ، حتى الأنواع ذات الصلة الوثيقة تضع أوراقًا مميزة تمامًا.

ألق نظرة على أوراق البلوط الثلاثة في الربع العلوي الأيسر من الصورة أعلاه. من الواضح أنها اختلافات في موضوع ما. ما تشترك فيه الأوراق هو سلسلة من نتوءات شبه الجزيرة التي تنبثق بالتناوب إلى يسار ويمين خط الوسط. الاختلافات في الموضوع تتعلق بعدد أشباه الجزر (ثلاثة إلى خمسة لكل جانب في هذه العينات) ، وشكلها (مستدير أو مدبب) ، وعمق الكهوف بين شبه الجزيرة. يمكن أن تُعزى هذه الاختلافات إلى الاختلافات الجينية في مواقع قليلة فقط. لكن لماذا هل اكتسبت الأوراق هذه الخصائص المختلفة؟ ما هي القوة التطورية التي تجعل الفصوص المستديرة أفضل لأشجار البلوط الأبيض والأشجار المدببة أفضل للبلوط الأحمر والبلوط الدبوس؟

لقد تم تعلم الكثير عن آليات التطور التي تولد أشكال الأوراق. من الناحية الكيميائية الحيوية ، فإن الجهات الفاعلة الرئيسية هي الهرمونات النباتية المعروفة باسم الأكسينات ، وتوزيعها المكاني ونقلها عبر الأنسجة النباتية ينظم معدلات النمو المحلية وبالتالي نمط التطور. (تغطي مقالة مراجعة عام 2014 بقلم جيريمي دخار وأشواني باريك هذه الجوانب من شكل الأوراق بتفصيل كبير.) على الجانب الرياضي والنظري ، ابتكر آدم رونيونز وميلتوس تسيانتيس وبرزيميسلاف بروسينكيفيتش خوارزمية يمكنها توليد طيف واسع من الأوراق. الأشكال مع إمكانية مؤثرة. (ورقة 2017 الخاصة بهم ، جنبًا إلى جنب مع الكود المصدري ومقاطع الفيديو ، موجودة في algorithmicbotany.org/papers/leaves2017.html.) مع قيم معلمات مختلفة ، ينتج البرنامج نفسه أشكالًا يمكن التعرف عليها مثل البلوط والقيقب والجميز وما إلى ذلك. مرة أخرى ، ومع ذلك ، فإن كل هذا العمل يعالج أسئلة كيف، ليس لماذا.

خاصية أخرى لأوراق الشجر - حجمها -هل يبدو أنه يستجيب بطريقة بسيطة للضغوط التطورية. في جميع نباتات الأرض (وليس الأشجار فقط) ، تختلف مساحة الأوراق بمعامل مليون - من حوالي 1 مليمتر مربع لكل ورقة إلى 1 متر مربع. تشير ورقة بحثية أعدها إيان جيه رايت وزملاؤه عام 2017 إلى أن هذا الاختلاف يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالمناخ. المناطق الدافئة الرطبة تفضل الأوراق الكبيرة مثل الموز. تستضيف البيئات الباردة والجافة ، مثل تلال جبال الألب ، نباتات صغيرة بشكل أساسي بأوراق أصغر. لذا فإن الانتقاء الطبيعي ما زال حيًا وبصحة جيدة في عالم أوراق الشجر ، ويبدو أنه ليس له تفضيلات واضحة عندما يتعلق الأمر بالشكل.

أم أنني أفتقد شيئًا مهمًا؟ في مكان آخر من الطبيعة ، نجد أشكالًا متوهجة تبدو غير مبررة إذا نظرت إليها بصرامة في سياق قاتم للبقاء للأصلح. أفكر في ريش الطيور ، على سبيل المثال. يرتاد كل من الكرادلة والأزرق الفناء الخلفي ، لكنني لا أقضي الكثير من الوقت في التساؤل عما إذا كان اللون الأحمر أو الأزرق هو اللون الأمثل للبقاء في هذا الموطن. ولا أتوقع أن يتقارب النوعان على ظلال من اللون الأرجواني. أعمدةهم المبهرجة ليست تكيفات مع البيئة المادية ولكنها عناصر من نظام اتصال يرسلون إشارات إلى المنافسين أو الزملاء المحتملين. هل يمكن أن يحدث شيء مشابه مع شكل الورقة؟ هل تحافظ أنواع البلوط المختلفة على أوراق مميزة لتعريف نفسها بالحيوانات التي تساعد في التلقيح أو نثر البذور؟ لقد صنفت هذه الفكرة على أنها غير محتملة ، لكن ليس لدي فكرة أفضل.

بالتأكيد هذا السؤال سهل للغاية! نحن نعلم لماذا تنمو الأشجار طويلاً. يصلون إلى السماء. إنه أملهم الوحيد في الهروب من الأعماق القاتمة للغابات & # 8217s الطوابق السفلية والحصول على نصيب من أشعة الشمس. بعبارة أخرى ، إذا كنت شجرة غابة ، فأنت بحاجة إلى أن تنمو طويلًا لأن جيرانك طويلون ويطغون عليك. والجيران يطولون لأنك & # 8217re طويل القامة. إنه & # 8217s سباق تسلح كلاسيكي. لدى Vogel تعليق حاد على هذه النقطة:

في كل سلالة توصلت بشكل مستقل إلى نباتات شبيهة بالشجرة ، تحقق مجموعة متنوعة من الأنواع ارتفاعًا كبيرًا. يبدو لي أن هذا هو ذروة الغباء & # 8230. نحن ننظر ، بشكل شبه مؤكد ، إلى درس كائن في حدود التطور والتصميم الخجول & # 8230.

ستسمح معاهدة تقييد الجذع لجميع الأفراد بإنتاج المزيد من البذور والبدء في إنتاج البذور في سن مبكرة. لكن التطور ، العملية الغبية التي هي عليه ، لم يكتشف ذلك - بعد النظر ليس هو الحل المناسب تمامًا.

كلام فوغل & # 8217s المهملات عن التطور الدارويني يعني بشكل هزلي بالطبع. لكنني أعتقد أن مسألة معاهدات تحديد الطول نكتة مجاملة روزاليند ريد. (أو ينبغي أن نسميها شجرةالعلاقات؟) يستحق اهتمامًا أكثر جدية.

غالبًا ما تنمو أشجار الغابات في شرق الولايات المتحدة على ارتفاع 25 أو 30 مترًا ، ويقترب من 100 قدم. يتطلب الأمر استثمارًا ضخمًا في المواد والطاقة لبناء هيكل بهذا الطول. لضمان القوة والصلابة الكافية ، يجب زيادة محيط الجذع كقوة ( frac <3> <2> ) للارتفاع ، وبالتالي مساحة المقطع العرضي (( pi r ^ 2) ) كمكعب الارتفاع. ويترتب على ذلك أن مضاعفة ارتفاع جذع الشجرة يضاعف كتلته بمعامل 16.

الارتفاع الكبير يفرض تكلفة أيضية أخرى مستمرة. كل يوم ، يجب أن ترفع الشجرة الحية 500 لتر من الماء - وزنها 500 كيلوغرام - من منطقة الجذر على مستوى الأرض حتى الأوراق في التاج. يشبه حمل ما يكفي من الماء لملء أربعة أو خمسة أحواض استحمام من الطابق السفلي للمبنى إلى الطابق العاشر.

يؤدي الارتفاع أيضًا إلى تفاقم بعض المخاطر على حياة الشجرة وصحتها. يشكل الجذع الأطول ذراعًا أطول للرافعة لأي قوة قد تميل إلى قلب الشجرة. ومما يضاعف الخطر ، أن متوسط ​​سرعة الرياح يزيد مع زيادة المسافة فوق سطح الأرض.

وقفت على أرضية الغابة ، أميل رأسي للخلف وأحدق بدوار لأعلى نحو التيجان المورقة ، التي تطفو فوق أعمدة كبيرة من الخشب. يمكنني & # 8217t المساعدة في رؤية هذه النباتات على ركائز متينة باعتبارها مضيعة هائلة للموارد. إنه أكثر ذكاءً من أبراج الشقق التي تشبه الإبرة للمليارديرات التي تتخلل الآن أفق مانهاتن. في تلك المباني ، تم وضع جميع الطوابق بعض استعمال. في الغابة ، جذوع الأشجار مجردة من الأوراق وأحيانًا من الفروع التي يزيد طولها عن 90 في المائة من طولها ، يشغل البنتهاوس فقط.

إذا تمكنت الأشجار بطريقة ما من الالتقاء والتفاوض بشأن صفقة - قانون تقسيم المناطق أو قانون بناء - فستفعل الكل المنفعة. ربما يمكنهم إصدار قرار بحد أقصى للارتفاع يبلغ 10 أمتار. لن يتغير أي شيء بخصوص تيجان الأشجار ، فالقاعدة ستقطع ببساطة أسفل 20 مترًا من الجذع.

إذا كانت كل شجرة تستفيد من هذا الاتفاق ، فلماذا لا نرى مثل هذه الغابات المبتورة تتطور في الطبيعة؟ الرد المعتاد على سؤال "لماذا يمكن & # 8217t- الجميع- على طول الطريق" هو ​​أن التطور لا يعمل بهذه الطريقة. عادة ما يُنظر إلى الانتقاء الطبيعي على أنه أناني وفرداني تمامًا ، حتى عندما يكون مؤلمًا. ستقول الشجرة التي يصل طولها إلى 10 أمتار لنفسها: & # 8220 نعم ، هذا جيد ، أحصل على الكثير من الضوء دون الاضطرار إلى الوقوف على رؤوس الأصابع. لكن يمكن أن يكون أفضل. إذا قمت بمد جذعي مترًا أو مترين آخر ، فأنا أجمع حصة أكبر من الطاقة الشمسية. & # 8221 بالطبع تتسبب الأشجار الأخرى بنفس الطريقة تمامًا ، وبالتالي يستأنف سباق التسلح غير المجدي. كما قال فوغل ، البصيرة ليست هي التطور و # 8217s الدعوى القوية.

أنا على استعداد لقبول هذه النظرة القاسية للتطور ، لكنني لست متأكدًا على الإطلاق من أنها تفسر بالفعل ما نراه في الغابة. إذا لم يكن للتطور مكان للعمل التعاوني في وضع مثل هذا ، فكيف يحدث أن تتوقف جميع الأشجار في الواقع عن النمو على نفس الارتفاع تقريبًا؟ على وجه التحديد ، إذا كانت اتفاقية الحد من الارتفاع إلى 10 أمتار ستفسد بسبب الغش المتفشي ، فلماذا لا يحدث الشيء نفسه عند 30 مترًا؟

قد يتخيل المرء أن 30 مترًا هو حد فسيولوجي ، وأن الأشجار ستنمو أطول إذا أمكن ذلك ، لكن بعض القيود المادية تمنع ذلك. ربما يمكنهم فقط & # 8217t رفع المياه أعلى. سأعتبر هذه فرضية واعدة جدًا إذا كانت & # 8217t بالنسبة إلى السكويا والخشب الأحمر الساحلي في غرب الولايات المتحدة لم تسمع هذه الأشجار عن أي من هذه الحواجز المادية. تنمو بشكل روتيني إلى 70 أو 80 مترًا ، وقد تجاوز عدد قليل من العينات 100 متر. وبالتالي فإن السؤال عن أشجار الساحل الشرقي ليس فقط & # 8220 لماذا أنت طويل جدًا؟ & # 8221 ولكن أيضًا & # 8220 لماذا & # 8217t أنت أطول؟ & # 8221

يمكنني التفكير في سبب وجيه واحد على الأقل لنمو أشجار الغابات إلى ارتفاع موحد. إذا كانت الشجرة أقصر من المتوسط ​​، فسوف تعاني من تركها في الظل. لكن وقوف الرأس والكتفين فوق الحشد له أيضًا عيوب: مثل هذه الشجرة البارزة معرضة لرياح أقوى ، وحمل أثقل من الجليد والثلج ، وربما احتمالات أعلى من الصواعق. وبالتالي فإن الشرود بعيدًا جدًا إما أسفل أو أعلى من متوسط ​​الطول قد يعاقب عليه انخفاض النجاح الإنجابي. لكن يبقى السؤال الكبير: كيف تتوصل كل الأشجار إلى إجماع على الارتفاع الأفضل؟

احتمال آخر: ربما لم يكن ارتفاع أشجار الغابات نتيجة لسباق تسلح بعد كل شيء ، بل هو رد فعل على الافتراس. تحمل الأشجار أوراقها عالياً لإبعادها عن العواشب. لا أستطيع أن أقول إن هذا خطأ ، لكن يبدو لي أنه غير مرجح. لا توجد زرافة تتجول في غابات أمريكا الشمالية (وإذا فعلت ذلك ، فسيكون 10 أمتار أكثر من كافية لإبعاد الأوراق عن متناول اليد). معظم الحيوانات التي تتغذى على أوراق الشجر هي مفصليات الأرجل ، والتي يمكنها إما الطيران (الحشرات البالغة) أو الزحف فوق الجذع (اليرقات واليرقات الأخرى). وبالتالي لا يمكن أن يوفر الارتفاع حماية كاملة للأوراق في أفضل الأحوال ، فقد يوفر رادعًا. أوراق الشجر ليست نظامًا غذائيًا مغذيًا ، فربما تعتبرها بعض الحيوانات العاشبة الصغيرة أنها تستحق تسلق 10 أمتار ، ولكن ليس 30.

بالنسبة لعالم الأحياء ، فإن الشجرة هي نبات خشبي ذو ارتفاع كبير. بالنسبة لعالم الرياضيات ، فإن الشجرة هي رسم بياني بدون حلقات. اتضح أن أشجار الرياضيات والأشجار الحيوية تشترك في بعض الخصائص المهمة.

يوضح الرسم البياني أدناه رسمين بيانيين رياضيين. إنها مجموعات من النقاط (المعروفة رسميًا باسم الرؤوس) ، مرتبطة بمقاطع خطية (تسمى الحواف). ويقال أن يكون الرسم البياني متصل إذا كان بإمكانك السفر من أي رأس إلى أي رأس آخر باتباع تسلسل من الحواف. كلا الرسمين البيانيين الموضحين هنا متصلان. تشكل الأشجار نوعًا فرعيًا من الرسوم البيانية المتصلة. هم انهم مصغرة و shymally متصل: كن & بين أي رأسين ، هناك تفاصيل تقنية واحدة بالضبط: المسار عبارة عن سلسلة من الحواف يمكن أن تظهر فيها أي حافة مرة واحدة على الأكثر. هذا يستبعد التكرار غير المجدي ذهابًا وإيابًا. تسلسل مثل س ، ص ، س ، ض ليس طريق. طريق. الرسم البياني على اليسار عبارة عن شجرة. يظهر الخط الأحمر المسار الفريد من أ إلى ب. الرسم البياني الموجود على اليمين ليس شجرة. هناك طريقان من أ إلى ب (خطوط حمراء وصفراء).

هنا & # 8217 طريقة أخرى لوصف شجرة الرياضيات. إنه رسم بياني يخضع لقاعدة مكافحة الذرات: ما الذي يضعه التفرع ، لا يجتمع أحدًا معًا مرة أخرى. تعمل الأشجار الحيوية عمومًا بنفس الطريقة: لن يعود الطرفان اللذان يتفرعان بعيدًا عن الجذع لاحقًا إلى الجذع أو يلتحمان مع بعضهما البعض. بمعنى آخر ، لا توجد دورات أو حلقات مغلقة. يتضح نمط الفروع المشعة التي لا تتقارب أبدًا في البنية المنتظمة للغاية للشجرة الحيوية الموضحة أدناه. (الشجرة هي شجرة صنوبر جزيرة نورفولك ، موطنها جنوب المحيط الهادئ ، ولكن تم تصوير هذه العينة في سردينيا.)

حققت الأشجار نجاحًا كبيرًا بدون حلقات في فروعها. لماذا يريد النبات يومًا أن تنمو عناصره الهيكلية في دوائر؟

يمكنني التفكير في سببين. الأول هو القوة الميكانيكية والاستقرار. يعرف المهندسون قيمة المثلثات (أصغر حلقات مغلقة) في بناء الهياكل الصلبة. أيضًا الأقواس ، حيث يتكئ عنصران عموديان لا يمكنهما الوقوف بمفردهما على بعضهما البعض. يمكن للأشجار الاستفادة من هذه الحيل & # 8217t أطرافهم ناتئة ، مدعومة فقط عند نقطة التقاطع مع الجذع أو الطرف الأم. تسمح هياكل Loopy بأنواع مختلفة من الدعامة والدعامة.

السبب الثاني هو الموثوقية. سيؤدي توفير قنوات متعددة من الجذور إلى الأوراق إلى تحسين متانة الجهاز الدوري للشجرة. الإصابة بالقرب من قاعدة أحد الأطراف لم تعد تقضي على جميع الهياكل التي تتجاوز نقطة الضرر.

يتم استغلال الشبكات ذات المسارات المتعددة بين العقد في أماكن أخرى في الطبيعة ، وحتى في جوانب أخرى من تشريح الأشجار. القنوات الشبكية في الصورة أدناه عبارة عن عروق توزع السوائل والمواد الغذائية داخل ورقة من شجرة بلوط حمراء. تمتلك أكبر الأوردة (أو الأضلاع) ترتيبًا شبيهًا بالشجرة ، لكن القنوات الأصغر تشكل تسلسلاً هرميًا متداخلاً من الحلقات داخل الحلقات. (يذكرني النمط بخريطة لمدينة قديمة). نظرًا لوجود العديد من المسارات الزائدة عن الحاجة ، فإن الحشرة التي تأخذ قضم بصوت عالي من منتصف هذه الشبكة لن تمنع الاتصال ببقية الورقة.

قد يكون عدم وجود حلقات في الهيكل الأكبر للجذع والفروع نتيجة طبيعية لبرنامج التطوير والتطور الذي يوجه نمو الشجرة. اخترع Aristid Lindenmayer ، عالم الأحياء المجري الهولندي ، عائلة من اللغات الرسمية (تسمى الآن أنظمة L) لوصف هذا النمو. اللغات هي أنظمة إعادة الكتابة: تبدأ برمز واحد (ملف بديهية) واستبدله بسلسلة من الرموز المحددة في قواعد القواعد النحوية. ثم تصبح السلسلة الناتجة عن هذا الاستبدال مدخلاً جديدًا في نفس عملية إعادة الكتابة ، حيث يتم استبدال كل رمز من رموزها بسلسلة أخرى تم تشكيلها وفقًا لقواعد القواعد النحوية.في النهاية ، يتم تفسير الرموز على أنها أوامر لبناء شكل هندسي.

هنا & # 8217s قواعد نظام L لرسم الأشجار الكارتونية ثنائية الأبعاد:

الرموز f و l و r هي العناصر الأساسية للغة عند تفسيرها على أنها أوامر رسم ، فهي تمثل العناصر الأساسية للغة إلى الأمام, اليسار، و حق. تستبدل القاعدة الأولى من القواعد أي تكرارات لـ f بالسلسلة f [l f] [r f] القاعدتان الثانية والثالثة لا تغيران شيئًا ، مع استبدال l و r بأنفسهما. الأقواس المربعة تتضمن برنامجًا فرعيًا. عند الوصول إلى قوس أيسر ، يقوم النظام بتدوين موضعه الحالي واتجاهه في الرسم. ثم يقوم بتنفيذ التعليمات داخل الأقواس ، وأخيرًا عند الوصول إلى المسارات الخلفية للقوس الأيمن إلى الموضع والاتجاه المحفوظين.

بدءًا من البديهية f ، ينتج عن القواعد سلسلة متوالية من تسلسلات الأوامر الأكثر تفصيلاً:

عندما تستمر عملية إعادة الكتابة هذه لبضع مراحل أخرى ثم يتم تحويلها إلى إخراج رسومي ، نرى شتلة تنمو لتصبح شجرة صغيرة ، بشكل يشبه الدردار. لقد أهملت تحديد بعض التفاصيل. في كل مرحلة ، يبلغ طول ملف إلى الأمام يتم تقليل الخطوة بمعامل 0.6. وكل المنعطفات ، كلاهما اليسار و حق، بزاوية مقدارها 20 درجة.

يمكن للأنظمة L مثل هذا أن تنتج مجموعة متنوعة غنية من الهياكل المتفرعة. يمكن للإصدارات الأكثر تفصيلاً من نفس البرنامج إنشاء صور واقعية للأشجار البيولوجية. (يحتوي موقع علم النبات الخوارزمي في جامعة كالجاري على وفرة من الأمثلة.) ما هي أنظمة L يمكن & # 8217t هل هو إنشاء حلقات مغلقة. قد يتطلب ذلك نوعًا مختلفًا تمامًا من القواعد ، مثل قاعدة التحويل التي تأخذ رمزين أو سلاسل كمدخلات وتنتج نتيجة مرتبطة. (لاحظ أنه في الرسم التخطيطي للمرحلة 5 أعلاه ، يبدو أن فرعين من الشجرة متداخلين ، لكنهما غير مرتبطين. الرسم البياني ليس له رأس عند نقطة التقاطع.)

إذا كانت الآليات البيوكيميائية التي تحكم نمو الأشجار وتطورها تعمل بنفس قيود أنظمة L ، فلدينا تفسير مرتب لغياب الحلقات في تفرع الأشجار الحيوية. لكن ربما يكون التفسير مرتبًا بعض الشيء. لقد كنت أقول إن الأشجار لا تفعل الحلقات ، وهذا صحيح بشكل عام. ولكن ماذا عن الشجرة التي تظهر في الصورة أدناه — كريب ميرتيل قمت بتصويرها قبل بضع سنوات في شارع في رالي بولاية نورث كارولينا؟ (يذكرني بنحت هنري مور المليء بالحيوية).

هذا النبات عبارة عن شجرة بالمعنى النباتي ، لكنها بالتأكيد ليست شجرة رياضية. يخرج جذع واحد من الأرض وينقسم على الفور. عند ارتفاع الخصر توجد أربعة فروع ، ثم يتم إعادة تجميع ثلاثة منها. عند ارتفاع الصدر ، كان هناك انقسام آخر واندماج آخر. هذه الشجرة المارقة تنتهك كل شرائع وعادات ترييدوم.

وكريب ميرتيل ليس الجاني الوحيد. أشجار بانيان ، موطنها الهند ، لها فروعها الأفقية مدعومة بالعديد من دعامات الركائز التي تسقط على الأرض. الأثأب الموضح أدناه ، في هيلو ، هاواي ، به تجويف مجوف حيث يجب أن يكون الجذع محاطًا بالعشرات أو المئات من البراعم الداعمة ، مع الأقواس المتقاطعة. لا يمكن لنظام L الموضح أعلاه إنشاء مثل هذه الشبكة. ولكن إذا كان بانيان يستطيع فعل ذلك ، فلماذا لا تتبنى الأشجار الأخرى نفس الحيلة؟

في علم الأحياء ، السؤال & # 8220 لماذا x& # 8221 هو اختصار لـ & # 8220 ما هي الميزة التطورية x؟ & # 8221 أو & # 8220 كيف x تساهم في بقاء الكائن الحي ونجاحه التناسلي؟ & # 8221 غالبًا ما تتطلب الإجابة عن مثل هذه الأسئلة قفزة في الخيال. ننظر إلى العثة البنية المرقطة التي تتشبث بلحاء الشجر ونفترض أن تلوينها هو تمويه ، يخفي الحشرة عن الحيوانات المفترسة. ننظر إلى فراشة مبهرجة ونستنتج أن زيها موضعي - تحذير يقول ، & # 8220 أنا سام لك & # 8217 سوف آسف إذا أكلتني. & # 8221

تخاطر هذه التفسيرات بالتحول إلى قصص مشابهة تمامًا ، فالفرنسيون يطلقون عليها في الواقع & # 8220 لماذا القصص & # 8221—ليه contes des pourquoi. مثل قصة Kipling & # 8217s عن كيفية حصول الفيل على جذعه في صراع مع تمساح. بدلاً من الآلية الداروينية للطفرة والاختيار ، نميل إلى التفكير من منظور احتياجات الفرد ورغباته. هذا صعب عندما يكون الفرد حيوانًا تكون حياته العقلية - إن وجدت - بعيدة عن حياتنا. هل تخشى العثة أن تؤكل؟ هل تشعر الفراشة بسعادة غامرة عندما تأتي على مرج مشمس مليء بالأزهار البرية؟ نحن حقا لا نعرف.

وإذا واجهنا صعوبة في تخيل تجارب الحيوانات ، فإن حياة النباتات أبعد من ذلك. هل شهوة الزهرة للنحلة المحملة بحبوب اللقاح؟ هل تحزن شجرة البلوط عندما تأكل السناجب جوزها؟ كيف تشعر الأشجار تجاه نقار الخشب؟ في مواجهة هذه الأسئلة ، لا يسعني إلا أن أتجاهل. ليس لدي أي فكرة عما ترغب فيه النباتات أو تخشى.

يدعي آخرون أنهم يعرفون الكثير عن حساسيات الخضار. نشر بيتر ووللبن ، عالم حراجة ألماني ، كتابًا بعنوان الحياة الخفية للأشجار: ما يشعرون به وكيف يتواصلون. ويذكر أن الأشجار ترضع صغارها وتحافظ على صداقات مع جيرانها وتحمي المرضى أو الجرحى من مجتمعها. بقدر ما يكون لهذه الأفكار أساس علمي ، فإنها تعتمد بشكل كبير على العمل المنجز في مختبر سوزان سيمارد بجامعة كولومبيا البريطانية. Simard ، قائد مشروع Mother Tree ، يدرس شبكات الاتصال المكونة من جذور الأشجار وفطريات التربة المرتبطة بها.

أجد عمل Simard & # 8217 مثيرًا للاهتمام. أجد أن الخطاب المجسم غير مفيد ومسيء. الهدف ، كما أجمع ، هو جعلنا نهتم أكثر بالأشجار والغابات من خلال الإيحاء بأنهم يشبهوننا كثيرًا ولديهم عائلات ومجتمعات وصداقات وتحالفات. في رأيي أن & # 8217s خاطئ تمامًا. أكثر ما يثير الاهتمام بشأن الأشجار هو أنها مخلوقات فضائية بيننا ، كائنات حية تعيش حياتها الطويلة غير الحركية والصامتة ولا تشبه إلى حد بعيد ذعرنا المحموم. الأشجار غامضة للغاية بمفردها ، دون أي تراكب من المشاعر الإنسانية.


بناء شجرة حيوانية للتطور

يبدأ الفهم الحالي للعلاقات التطورية بين الحيوان ، أو الميتازوا ، الشُعب بالتمييز بين الحيوانات "الحقيقية" ذات الأنسجة المتمايزة الحقيقية ، والتي تسمى Eumetazoa ، والشُعَب الحيوانية التي لا تحتوي على أنسجة متمايزة حقيقية (مثل الإسفنج) ، وتسمى Parazoa. تطور كل من Parazoa و Eumetazoa من كائن أسلاف مشترك يشبه الطلائعيات الحديثة التي تسمى choanoflagellates. تشبه هذه الخلايا البروتستية بشدة خلايا الخلية المشوقة الإسفنجية اليوم (الشكل 1).

الشكل 1 الشكل 1. خلايا السوطية المنتفخة الأولية تشبه خلايا الخلية المنتفخة الإسفنجية. يؤدي ضرب سوط الخلية المنتفخة إلى سحب الماء من خلال الإسفنج بحيث يمكن استخلاص العناصر الغذائية وإزالة النفايات.

تنقسم Eumetazoa إلى حيوانات متناظرة شعاعيًا وحيوانات متناظرة ثنائيًا ، وبالتالي يتم تصنيفها إلى clade Bilateria أو Radiata ، على التوالي. كما ذكرنا سابقًا ، فإن cnidarians و ctenophores هي شعب حيواني مع تناظر شعاعي حقيقي. جميع Eumetazoa الآخرون هم أعضاء في Bilateria clade. تنقسم الحيوانات المتناظرة ثنائية الجانب إلى deuterostomes (بما في ذلك الحبليات و echinoderms) واثنين من الصفائح المتميزة من الأوليات (بما في ذلك ecdysozoans و lophotrochozoans) (الشكل 2). يشمل Ecdysozoa الديدان الخيطية والمفصليات التي سميت على هذا النحو لخاصية شائعة بين المجموعة: انسلاخ الهيكل الخارجي (يطلق عليه اسم ecdysis). تم تسمية Lophotrochozoa لميزتين هيكليتين ، كل واحدة مشتركة في بعض الشعب داخل الكليد. تتميز بعض شُعَب lophotrochozoan بمرحلة اليرقات تسمى يرقات trochophore ، وتتميز الشُعب الأخرى بوجود بنية تغذية تسمى lophophore.

الشكل 2. الحيوانات التي تقذف هياكلها الخارجية ، مثل هذه (أ) صراصير مدغشقر الهسهسة ، موجودة في كليد Ecdysozoa. (ب) الفورونيدات في كليد Lophotrochozoa. اللوامس هي جزء من هيكل تغذية يسمى lophophore. (الائتمان أ: تعديل العمل من قبل ويتني كرانشو ، جامعة ولاية كولورادو ، Bugwood.org الائتمان ب: تعديل العمل من قبل NOAA)

ارتباط بالتعلم

استكشف شجرة الحياة التفاعلية هنا. قم بالتكبير والنقر لمعرفة المزيد عن الكائنات الحية وعلاقاتها التطورية.


راجع الأسئلة

ماذا ينجز العلماء في مجال علم اللاهوت النظامي؟

  1. اكتشف مواقع الحفريات الجديدة
  2. تنظيم وتصنيف الكائنات الحية
  3. اسم الأنواع الجديدة
  4. التواصل بين علماء الأحياء الميدانية

ما هي العبارة الصحيحة حول نظام التصنيف التصنيفي؟

  1. هناك مجالات أكثر من الممالك.
  2. الممالك هي الفئة الأولى في التصنيف.
  3. يمكن تمثيل الشعبة في أكثر من مملكة واحدة.
  4. الأنواع هي أكثر فئات التصنيف تحديدًا.

ما أفضل وصف للعلاقة بين الشمبانزي والبشر؟

  1. تطورت الشمبانزي من البشر
  2. تطور البشر من الشمبانزي
  3. تطورت الشمبانزي والبشر من سلف مشترك
  4. تنتمي الشمبانزي والبشر إلى نفس النوع

ما أفضل وصف لنقطة فرع في شجرة النشوء والتطور؟

ما هي العبارة الصحيحة حول المقارنات؟

  1. تحدث فقط كأخطاء.
  2. هم مرادفون لصفات متجانسة.
  3. وهي مشتقة من الاستجابة لضغوط بيئية مماثلة.
  4. هم شكل من أشكال الطفرة.

ما هو نوع السمة المهمة في الكلاديسيات؟

  1. الصفات المشتقة المشتركة
  2. صفات الأجداد المشتركة
  3. الصفات المماثلة
  4. الصفات البخل

ما هو صحيح بالنسبة للكائنات الحية التي هي جزء من نفس الفرع؟

  1. كلهم يشتركون في نفس الخصائص الأساسية.
  2. لقد تطورت من سلف مشترك.
  3. كلهم على نفس الشجرة.
  4. لديهم سلالات متطابقة.

أي افتراض من cladistics تم ذكره بشكل غير صحيح؟

  1. ترتبط الكائنات الحية بالنسب من سلف مشترك.
  2. يمكن أن ينتج الانتواع نوعًا واحدًا أو نوعين أو ثلاثة أنواع جديدة.
  3. تتغير السمات من حالة إلى أخرى.
  4. يمكن تحديد قطبية تغيير حالة الشخصية.

المجموعة أحادية النمط هي ________.

بصفتنا مشاركًا في Amazon ، فإننا نكسب من عمليات الشراء المؤهلة.

هل تريد الاستشهاد بهذا الكتاب أو مشاركته أو تعديله؟ هذا الكتاب هو Creative Commons Attribution License 4.0 ويجب أن تنسب OpenStax.

    إذا كنت تعيد توزيع هذا الكتاب كله أو جزء منه بتنسيق طباعة ، فيجب عليك تضمين الإسناد التالي في كل صفحة مادية:

  • استخدم المعلومات أدناه لتوليد اقتباس. نوصي باستخدام أداة استشهاد مثل هذه.
    • المؤلفون: سامانثا فاولر ، ريبيكا روش ، جيمس وايز
    • الناشر / الموقع الإلكتروني: OpenStax
    • عنوان الكتاب: مفاهيم علم الأحياء
    • تاريخ النشر: 25 أبريل 2013
    • المكان: هيوستن ، تكساس
    • عنوان URL للكتاب: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/1-introduction
    • عنوان URL للقسم: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/12-review-questions

    © 12 كانون الثاني (يناير) 2021 OpenStax. محتوى الكتاب المدرسي الذي تنتجه OpenStax مرخص بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License 4.0. لا يخضع اسم OpenStax وشعار OpenStax وأغلفة كتب OpenStax واسم OpenStax CNX وشعار OpenStax CNX لترخيص المشاع الإبداعي ولا يجوز إعادة إنتاجه دون الحصول على موافقة كتابية مسبقة وصريحة من جامعة رايس.


    نتائج

    شارك ما مجموعه 332 طالبًا في الدراسة في جميع الفصول الستة (الجدول 1). عكس المشاركون في الدراسة التركيب النموذجي للطلاب في BIOL 1134 ، ومعظمهم من طلاب السنة الثانية (40.5٪) تخصص في علوم الحياة (95.9٪). بشكل عام ، أكمل 53.6 ٪ سابقًا فصلًا دراسيًا واحدًا على الأقل من علم الأحياء التمهيدي على المستوى الجامعي. نظرًا لأن المشاركة في الدراسة كانت طوعية ، فمن الممكن أن يؤثر تحيز الاختيار الذاتي على النتائج. ومع ذلك ، لم نلاحظ أي اختلافات في خصائص الطلاب ، أو درجات أدوات التقييم ، أو الردود على أسئلة أدوات التقييم بين المشاركين والمسجلين الآخرين في الدورة التدريبية مما قد يشير إلى اختلاف المشاركين عن المسجلين في الدورة التدريبية بشكل عام. علاوة على ذلك ، أظهرت درجات UET و TTCI للمشاركين في الدراسة مجموعة من قدرات التفكير الشجري ، وتراوحت الدرجات في اختبارات MATE الأولية والاختبارات اللاحقة من القبول العالي جدًا إلى القبول المنخفض جدًا للتطور. لذلك ، نحن على ثقة من عدم وجود تحيز تجاه الطلاب ذوي المهارات العالية في التفكير الشجري أو القبول الأولي للتطور. لسوء الحظ ، فإن إجراءات جمع البيانات والأساليب اللازمة للكشف الإحصائي ، وتحديد ، وتصحيح عدد لا يحصى من العوامل المحتملة التي يمكن أن تسهم في تحيز الاختيار الذاتي (Cuddeback وآخرون ، 2004) خارج نطاق هذه الدراسة.

    التفكير الشجري وقبول التطور في فصول F09 و S10

    كان متوسط ​​درجة UET (الجدول 2) أعلى بكثير في الاختبارات اللاحقة من الاختبارات القبلية لكلا الفصلين (F09: ر = 3.86 ، مدافع = 14 ، ص & lt 0.01 S10: ر = 3.77 ، مدافع = 12 ، ص & lt 0.01) وأظهرت زيادة تغيير طبيعية قدرها ج يو = 0.28 ± 0.31 (يعني ± SD) في F09 و ج يو = 0.23 ± (0.2) في S10. حدد تحليل استجابات الاختبار القبلي لتقييم UET المُدار في F09 و S10 مفاهيم خاطئة أولية مماثلة (الجدول 2). في كلا الاختبارين القبليين ، كان لدى الطلاب فهم ضعيف لكيفية تمثيل الوقت في الأنساب ، وكثيراً ما استخدموا عد العقد والقراءة عبر النصائح لتحديد العلاقات. وبالتالي ، كان يُعتقد أن دوران الأشجار في العقد يشير إلى علاقات تطورية مختلفة بين السلالات. تم استخدام عد العقدة لتحديد الترابط من قبل 73 و 82٪ من الطلاب في الاختبارات التمهيدية F09 و S10 ، على التوالي. ومع ذلك ، انخفض معدل تعداد العقد بنسبة تزيد عن 70٪ في الاختبارات اللاحقة لكلا الفصلين الدراسيين. من المثير للدهشة أن استخدام القراءة عبر النصائح لتحديد الصلة زاد بشكل طفيف في الاختبارات اللاحقة لكلا الفصلين الدراسيين. واجه الطلاب صعوبة في قراءة كيفية تمثيل سمات السلالات المختلفة في الأشجار في الاختبارات التمهيدية. كما اعتبروا أن الأصناف الموجودة على الفروع الموجودة على يسار السلالة أقدم أو "أقل تطورًا" من الأصناف الموجودة على الفروع الموجودة على الجانب الأيمن من السلالة. على الرغم من أن العديد من الطلاب واجهوا صعوبة في بناء شجرة النشوء والتطور عند إعطائهم مجموعة بيانات صغيرة لخمسة أصناف افتراضية في الاختبارات المسبقة ، فقد أظهروا تحسنًا ملحوظًا في قدرتهم على بناء شجرة نسالة بسيطة في الاختبار اللاحق.

    متوسط ​​MATEقبل كانت الدرجات في كل من F09 و S10 (الجدول 3 ، الجزء العلوي) في فئة القبول العالي للتطور (درجات MATE 77-88). رفيقبريد زادت الدرجات في كلا الفصلين لكنها كانت أكبر بكثير من MATEقبل في الفصل الدراسي S10 فقط. أظهر المدى الربيعي زيادة أكبر في S10 من F09. في S10 MATEبريد الاستجابات (الجدول 4) ، كانت التحولات نحو القبول المتزايد للتطور واضحة بشكل خاص في الأسئلة التي تبحث في مواقف الطلاب بشأن حدوث التطور (M1 ، M3 ، M15 ، M19) ، والأدلة الداعمة للنظرية التطورية (M6 ، M7 ، M8 ، M11) ، والصلاحية العلمية لنظرية التطور (M2 ، M4 ، M10 ، M12 ، M16 ، M20) ، والتطبيق العلمي للنظرية التطورية (M9 ، M13 ، M14 ، M18 ،) ، وقبول نظرية التطور في المجتمع العلمي (M5 ، M17). كان التغيير المعياري لـ MATE في S10 ، وهو الفصل الدراسي الذي تم فيه دمج التفكير الشجري في المناهج الدراسية ، تقريبًا ضعف التغيير الطبيعي لـ MATE في F09 (الجدول 3).

    التفكير الشجري وقبول التطور في S11 خلال فصول F12

    يعني TTCIبريد كانت النتائج أعلى بكثير من متوسط ​​TTCIقبل الدرجات لجميع الفصول الدراسية الفردية وفي البيانات المجمعة (الجدول 5 ، ملف إضافي 3). الطلاب الذين أفادوا بأنهم قد درسوا سابقًا علم الأحياء التمهيدي أو رأوا أو تعلموا قراءة أشجار النشوء والتطور لديهم قراءة شجرة أفضل بكثير من أولئك الذين لم يفعلوا ذلك (الجدول 6). ضمن الاختبارات التمهيدية والاختبارات اللاحقة ، لم تكن هناك فروق في درجات TTCI بين الطلاب في سنوات مختلفة من المدرسة أو بين التخصصات وغير التخصصات. درجات التغيير الطبيعي ، ج تي، أظهر متوسط ​​زيادة بنسبة 33 ٪ عبر جميع الأسئلة في البيانات المجمعة ، مع انخفاض بنسبة 15 ٪ في S12 وارتفاع بنسبة 46 ٪ في S11 (الجدول 5). تحليل الموثوقية لـ TTCI كان له تحليل Cronbach α من 0.60 و 0.68 في الاختبارين القبلي والبعدي ، على التوالي ، مما يشير إلى أن أسئلة أداة التقييم تقيس نفس البنية المفاهيمية.

    أظهر تقييم اختبار TTCI أنه في نصف الإجابات تقريبًا ، أجاب الطلاب بشكل صحيح على أن السلالات تظهر العلاقات بين السلالات المشار إليها بالخطوط في الرسم التخطيطي (الشكل 1 ، الجدول 7). حدد ما يزيد قليلاً عن ثلث الردود بشكل صحيح كيف يتم تمثيل الوقت في نسالة. أجاب ربع واحد فقط بشكل صحيح على أن العقد تشير إلى مكان تباعد الأنساب ، لكن الثلث تقريبًا يحمل فكرة خاطئة مفادها أن العقد تشير إلى مكان تماسك الأنساب أو تهجينها. وصف الطلاب بشكل صحيح العلاقات الموضحة في الأنساب في نصف TTCI الخاصة بهمقبل استجابات. كما هو الحال في F09 و S10 ، تم استخدام حساب العقدة لتحديد العلاقات في الأنساب إلى حد أكبر من القراءة عبر النصائح. يمكن للطلاب تحديد الأشجار المتشابهة بشكل عام أظهروا نفس نمط التفرع من العلاقات على الرغم من دوران العقدة. ومع ذلك ، كانت هناك نسبة منخفضة من الإجابات الصحيحة في الأسئلة التي تطلب من الطلاب تفسير كيفية ظهور تطور السمات وانتواعها في الأشجار. أظهرت استجابات الاختبار اللاحق تحسنًا في جميع المجالات (الشكل 1 ، الجدول 7). في الاختبارات اللاحقة ، وصفت نسبة أكبر من الإجابات مكونات شجرة النشوء والتطور بشكل صحيح ، وتحسن الطلاب في قدرتهم على تحديد العلاقات وتفسير السمات في الأشجار. على الرغم من أن تكرار حساب العقدة لتحديد العلاقات انخفض في الاختبار البعدي TTCI ، إلا أنه لا يزال يميل إلى الاستخدام بتردد أكبر من القراءة عبر النصائح. أظهرت الردود في الاختبار البعدي TTCI زيادات في الإجابات الصحيحة بنسبة 15٪ أو أقل في الأسئلة T1 و T5 و T6 و T7 و T11. أظهرت أسئلة أخرى زيادات أكبر بنسبة 20-40٪ في نسبة الإجابات الصحيحة.

    ملخص المفاهيم والمهارات من S11 إلى F12 TTCI. النسبة المئوية لاستجابات TTCI لمفاهيم ومهارات التفكير الشجري المختلفة. يشار إلى المفاهيم الخاطئة والطرق غير الصحيحة لتحديد العلاقات بواسطة أ النجمة. يتم تقديم أسئلة TTCI التي تتناول مفهومًا أو مهارة في أقواس. انظر الملف الإضافي 2 والجدول 7.

    بالنظر عبر الأسئلة ، كان متوسط ​​قيم مؤشر التمييز قبل الاختبار TTCI د = 0.45 ± 0.130 (مما يشير إلى أن النسبة المئوية للإجابات الصحيحة على أسئلة الاختبار التمهيدي كانت أعلى بنسبة 45٪ في يو 27 % غرامoup من إل 27 % المجموعة) (الجدول 7). أسئلة مثل T4 كانت منخفضة د القيم بسبب النسب المئوية المنخفضة للإجابات الصحيحة في يو 27 % و أنا 27 % المجموعات ، في حين أن أسئلة مثل T5 و T6 لديها نسب عالية من الإجابات الصحيحة في جميع المجموعات. الأكثر إفادة كانت الأسئلة مع الأعلى د- القيم (على سبيل المثال ، T1 ، T9 ، T12 ، T13) التي أظهرت أن مهارات التفكير الشجري التي بدت أنها الأكثر صعوبة للطلاب ذوي الدرجات المنخفضة تضمنت تحديد العلاقات وتفسير المعلومات حول الانتواع وتطور الشخصية.

    متوسط ​​MATEقبل كانت الدرجات في فئة القبول العالي للتطور (درجات MATE 77-88) ، في البيانات المجمعة و F11 و S12 و F12 (الجدول 3 ، الجزء السفلي) وفي فئة القبول المتوسط ​​للتطور (درجات MATE 65-76) لـ S11. متوسط ​​MATEبريد كانت الدرجات في فئة القبول العالي بشكل عام وللفصول الدراسية الفردية. الوسيط MATEبريد (ام دي ان = 82.50) كان أعلى بكثير (ض = 7.97, ص & lt 0.001) من MATEقبل (ام دي ان = 79.00) في البيانات المجمعة وضمن الفصول الدراسية (S11: ض = 2.60, ص = 0.009 F11: ض = 3.23, ص = 0.001 ج 12: ض = 4.47, ص & lt 0.001 F12: ض = 4.90, ص & lt 0.001). أظهر تحليل الموثوقية لـ MATE تناسقًا داخليًا ممتازًا ، مع قيم Cronbach's α البالغة 0.95 في الاختبارات التمهيدية و 0.925 في الاختبارات اللاحقة.

    الفروق المهمة الوحيدة في درجات MATE في الاختبار القبلي أو البعدي التي تم اكتشافها بين فئات الطلاب المختلفة كانت للعام الدراسي حيث كان لدى كبار السن درجة MATE أعلى بشكل ملحوظقبل و MATEبريد عشرات من الطلاب في سنوات أخرى من المدرسة (الجدول 6). كانت نتائج اختبار MATE اللاحق المتوسطة أعلى بكثير من درجات الاختبار القبلي في جميع الفئات باستثناء الطلاب الذين لم يكونوا متخصصين في علوم الحياة والطلاب الذين لم يكملوا سابقًا علم الأحياء التمهيدي. كان متوسط ​​التغيير المعياري عبر الفصول الدراسية لدرجات MATE أكبر بكثير من الصفر (ر = 7.648 ، مدافع = 295 ، ص & lt 0.001) وأظهرت متوسط ​​زيادة بنسبة 23٪ (ج م = 0.23 ± 0.53 N = 296). الغالبية العظمى من إجابات الاختبار القبلي والبعدي من الطلاب في يو 27 % كانت المجموعة في فئات Likert التي تشير إلى قبول مرتفع للتطور ، في حين أن استجابات الاختبار القبلي والبعدي في إل 27 % امتدت المجموعة إلى نطاق أكبر من فئات ليكرت (الجدول 8). على الرغم من تغطية الأدلة العلمية للتطور خلال الفصل الدراسي ، أظهرت ردود الاختبارات اللاحقة أن القبول المنخفض للتطور استمر لدى بعض الطلاب. ومع ذلك ، كانت هناك تحولات في استجابات MATE البعدي لـ إل 27 % المجموعة في البيانات التي تتناول أساس النظرية التطورية على البيانات والبحث العلمي (الجدول 8).

    تحليلات الارتباط والانحدار الخطي لكل من TTCI و MATE

    التجميع عبر الفصول الدراسية من S11 إلى S12 ، MATEقبل كان للدرجات علاقة معنوية وإيجابية مع جميع المتغيرات باستثناء السنة الدراسية والتخصصية (الجدول 9). تم حساب معامل الارتباط في تحليل الانحدار لـ MATEقبل كان منخفضا (ر = 0.309, F (6, 297) = 5.21, ص & lt 0.001) ، والمؤشرات المهمة الوحيدة لـ MATEقبل في النموذج كانت TTCIقبل يسجل وما إذا كان الطالب قد رأى من قبل أشجار النشوء والتطور. ال ر قيمة MATEبريد أكبر من ضعف حجم MATEقبل تحليلات الانحدار الخطي (ر = 0.823, F (8, 295) = 77.58, ص & lt 0.001). رفيقبريد كانت الدرجات لها علاقة إيجابية كبيرة مع جميع المتغيرات باستثناء خبرة البيولوجيا التمهيدية الرئيسية والسابقة ، ولكن فقط في السنة في المدرسة ، MATEقبلو TTCIبريد كانت تنبئًا مهمًا بقبول الطلاب للتطور كما تم قياسه بواسطة MATEبريد في نهاية الفصل الدراسي في نموذج الانحدار الخطي (الجدول 9). رفيقبريد كان له أيضًا معامل ارتباط مرتفع عندما تم استبدال درجات TTCI بـ ج تي في النموذج (ر = 0.822 F (7, 296) = 87.87, ص & lt 0.001) ، مما يشير إلى أن القبول النهائي للتطور في اختبار ما بعد MATE لم يكن مرتبطًا بشكل كبير فقط بقبول الطالب الأولي للتطور ، ولكن أيضًا مكاسبه في القدرة على قراءة الشجرة. العلاقة بين التحسن في التفكير الشجري وقبول التطور مدعومة بشكل أكبر من خلال ارتباط إيجابي مهم بينهما ج تي وجم مع ρ = 0.127 & lt 0.05).


    لا توجد موارد محددة مطلوبة لإكمال هذه الدورة.

    DOI: 10.6019 / TOL.phyl.2015.00001.1

    محتويات الدورة

    كيف ومتى تصل إلى الدورة

    تم تصميم جميع دوراتنا مع مراعاة المرونة. يمكنك الوصول إليها مجانًا في أي وقت ، ما عليك سوى النقر فوق الزر "إدخال الدورة التدريبية".

    الأمر متروك لك في كيفية استخدام الدورة ، حيث يمكنك إما دراسة الدورة التدريبية كاملة أو يمكنك التركيز على الأقسام ذات الصلة بك. للتنقل بين الأقسام ، استخدم شريط التنقل الموجود على اليسار أو الأسهم الموجودة أسفل الصفحة. يمكنك أيضًا اختيار ما إذا كنت تريد إكمال الدورة التدريبية دفعة واحدة أو عدة زيارات.

    متوسط ​​الوقت اللازم لقراءة النص الأساسي للدورة هو ساعة واحدة (لا يشمل ذلك التمارين والروابط الخارجية). قد يختلف الوقت اعتمادًا على معرفتك السابقة وكيف تختار العمل من خلال الدورة.

    الاستفادة القصوى من الدورة

    تعلم شيئًا جديدًا يستغرق وقتًا وممارسة. نحن نشجعك على:

    • استخدم الأنشطة والاختبارات لتساعدك على التحقق من التعلم والتذكر وتطبيق المفاهيم الأساسية. ابحث عن هذه الرموز: -
      أنشطة الإختبارات أشرطة فيديو
    • قم بإعادة زيارة الأقسام متى احتجت إليها. ضع إشارة مرجعية على الصفحات ذات الصلة في متصفحك أو استخدم لوحة التنقل للانتقال إلى القسم ذي الصلة.

    الحصول على المساعدة وتقديم الملاحظات

    إذا كان هناك شيء لا يعمل أو إذا كان لديك سؤال ، فاتصل بنا عن طريق الاتصال بنا على [email protected]

    أخبرنا برأيك في الدورة (سواء كانت جيدة أو سيئة!) باستخدام زر "التعليقات والمساعدة" الموجود أعلى كل صفحة.

    تساعدنا ملاحظاتك على التأكد من أننا نقدم تدريبًا ملائمًا ومفيدًا لك.

    للحصول على المساعدة والدعم بشأن موارد EMBL-EBI ، يمكنك الاتصال بمكتب المساعدة مباشرة.

    يتعلم أكثر

    يمكنك استكشاف التدريبات الأخرى المعروضة من EMBL-EBI على موقعنا على الإنترنت. نحن نقدم دورات عبر الإنترنت وندوات عبر الإنترنت ودورات وجهاً لوجه وتدريب خارج الموقع.


    بناء الأشجار لعلماء الأحياء

    لطالما كانت الرياضيات أداة قيمة لمواضيع مثل الفيزياء والكيمياء والهندسة. وبالمقارنة ، فقد أثبتت الرياضيات مؤخرًا أنها مفيدة في علم الأحياء. تكثر الأمثلة على الطريقة التي تقوم بها الرياضيات وعلم الأحياء بإخصاب بعضهما البعض ، بدءًا من الأساليب الجديدة إلى إيجاد المسافة بين كائنين موضع اهتمام (تسلسل الحمض النووي أو أشجار الأسلاف) ، أو دراسة عمل الخلايا العصبية أو الخلايا. ومع ذلك ، كان هناك قسم صغير من علم الأحياء كان للرياضيات دور أطول فيه ونجاح فيه. هذا هو مجال علم الوراثة. في حين أن الجينوميات والمساهمات الرياضية في علم الأحياء الحسابي قد تطغى في بعض النواحي على هذا العمل السابق ، فلا تزال الأساليب والأفكار التي تم تطويرها في علم الوراثة الرياضية & quot؛ الكلاسيكية & quot؛ مستمرة في العثور على تطبيقات حتى الآن. يتم أحيانًا وضع بعض هذه النتائج الكلاسيكية ضمن مجال علم الوراثة السكانية.

    سأقوم هنا بإلقاء نظرة على بعض المساهمات التي قدمتها الرياضيات مؤخرًا نسبيًا في علم الوراثة / علم الجينوم وكيف نمت الرياضيات كنتيجة لمحاولات نمذجة مشاكل علم الوراثة / علم الجينوم باستخدام الأدوات الرياضية.

    فكرة أن الأنواع تتطور بالتأكيد لها جذور قبل تشارلز داروين (1809-1882) ولكن كتابه حول أصل الأنواع من عام 1859 كان علامة بارزة في التاريخ الفكري. كان داروين مراقباً عظيماً للطبيعة وقد استقراء من ملاحظاته للعالم الطبيعي داخل موطنه إنجلترا وأثناء رحلاته (رحلة بيجل). ومع ذلك ، استخدم داروين الرياضيات بشكل محدود في عمله. كتب: & ldquo لقد ندمت بشدة لأنني لم أذهب بعيدًا بما يكفي على الأقل لفهم شيئًا من المبادئ التوجيهية العظيمة للرياضيات للرجال الذين وهبوا هكذا يبدو أن لديهم معنى إضافي. والجينوم بأهداف تتراوح بين زيادة غلة المحاصيل ، والحفاظ على صحة الماشية ، وتطوير عقاقير جديدة ، وإيجاد طرق لعلاج الأمراض الموروثة ، والحصول على فهم أساسي لتاريخ الحياة على الأرض.


    المبدأ الأساسي للتطور هو أن الأنواع التي نراها اليوم تنحدر من الأنواع التي كانت موجودة في الماضي وأي نوع معين على قيد الحياة اليوم له أصول في مثل هذه الأنواع السابقة. لفهم تعقيد الكائنات الحية ، طور العلماء نظام تصنيف للكائنات الحية ينتقل من الخاص إلى العام. ساهم العديد من العلماء في مصطلحات التصنيف (التصنيف) المستخدمة اليوم ولكن هنا نسخة حالية:


    وبالتالي ، هناك العديد من الأنواع داخل جنس معين ، وعادة ما تؤكد الكتب المدرسية الأمريكية أن هناك 6 ممالك ، لكن الكتب البريطانية غالبًا ما تستخدم 5 ممالك ، وعندما يتم تجميع الأسماء في النظامين نحصل على: Animalia ، و Plantae ، و Fungi ، و Protista ، و العتائق / البكتريا العتيقة والبكتيريا / Eubacteria و Monera. هناك خلافات على جميع مستويات نظام التصنيف. لفترة طويلة كان يُعتقد أن هناك نوعًا واحدًا فقط من الزرافة ، ولكن في الآونة الأخيرة قيل إن الزرافة تنتمي إلى أربعة أنواع مختلفة. الفكرة الأساسية للأنواع هي أن الأنواع المختلفة يمكن أن تتكاثر ذرية. ومع ذلك ، فإن الواقع ، كما هو معتاد في العلوم ، أكثر تعقيدًا. في الواقع ، ما يمكن أن يحدث ، وفي كثير من الحالات حدث في البرية في الماضي هو أن الأنواع المختلفة & quot ؛ تزاوجت & quot ؛ تُعرف هذه الظاهرة باسم & quothybridization & quot ؛ قد تكون الهجينة في بعض الأحيان معزولة ، مما يؤدي إلى نوع جديد ، أو قد يكون لديهم تصبح & quot متكاملة & quot عن طريق التزاوج مع أحد النوعين أو كلاهما مما أدى إلى ظهور الهجينة. في العصر الحديث ، هناك نوعان من الهجائن المختلفة ، على سبيل المثال ، اللايجر (الأسد الأب والدة النمر) والتيجونز (أم النمر والأب الأسد).

    غالبًا ما يكون الذكور المهجنون غير قادرين على التكاثر على الرغم من أن الإناث تستطيع ذلك ، ولكن يبدو أنه في بعض الأحيان يمكن أن يكون للذكور الهجينة ذرية. في الآونة الأخيرة ، تم إيلاء قدر كبير من الاهتمام لحقيقة أنه يبدو أن هناك دليلًا من الحمض النووي على أن هذين النوعين من البشر الانسان العاقل و Neanderthal تزاوج ويمكن العثور على الإرث الجيني لهذا في الجينوم الحديث الانسان العاقل.

    سنعود إلى قضايا التصنيف قريبًا ولكن دعونا أولاً نأخذ & quotdetour & quot في الاعتبار كيف تبني قضايا التصنيف لما يتم التحقيق فيه اليوم على رؤيتنا البيولوجية منذ داروين.

    عندما حاول علماء الطبيعة الأوائل معرفة أنواع الطيور المتشابهة (أو المختلفة) ، فإنهم عادةً ما يستخدمون أشياء مثل حجم الطائر ، وحجم وشكل مناقير الطيور ، وما إلى ذلك لتجميع الطيور. ومع ذلك ، مع ظهور علم الأحياء الحديث واكتشاف دور الحمض النووي في علم الوراثة ، تم تطوير طرق جديدة لمعرفة الأنواع التي كانت قريبة وأيها كانت متباعدة.

    هناك طرق مختلفة للنظر في تكوين المادة الجينية للأنواع. يمكن للمرء أن يفكر في جينوم الأنواع X كسلسلة واحدة طويلة من الحمض النووي ، كمجموعة من الكروموسومات ، أو كمجموعة من الجينات الموجودة في أماكن مختلفة على الكروموسومات. عندما نتحدث عن مقارنة جينوم الشمبانزي ، على سبيل المثال ، مع جينوم الإنسان ، فهناك بالفعل مضاعفات. البشر لديهم 46 كروموسوم (23 زوجًا) بينما الشمبانزي لديهم 48 كروموسوم (24 زوجًا) على الرغم من أنه يعتقد أن لدينا فهمًا جيدًا لكيفية تطابق هذه الكروموسومات وهناك زوجان من الكروموسومات من الشمبانزي يبدو أنهما يتطابقان مع واحد. زوج من الكروموسومات البشرية. تذكر أنه بالنسبة لمعظم أزواج الكروموسومات ، يتكون الفرد من كروموسوم واحد من زوج من الأب وكروموسوم واحد من زوج من الأم. أحد المضاعفات هو مسألة الجنس (أنثى أو ذكر) للإنسان (أو الشمبانزي). من بين 23 زوجًا من الكروموسومات البشرية ، يُعرف 22 منها باسم الصبغيات الجسدية ، وهناك زوج واحد يعرف باسم الكروموسومات الجنسية. عادة ، تُعرف الكروموسومات الجنسية بالكروموسومات X و Y. لدى النساء اثنان من الكروموسومات X والرجال لديهم كروموسوم X واحد وكروموسوم Y واحد. (ولكن كما هو الحال في كثير من الأحيان ، فإن المعتاد ليس القصة الكاملة.) تحصل الفتيات على كروموسوم X واحد من والدهن وواحد من والدتهن. يجب أن يكون الأولاد قد حصلوا على كروموسوم Y من والدهم (وليس كروموسوم X الخاص به) وواحد من اثنين من الكروموسومات X من والدتهم.

    عادةً ما ينظر المرء داخل نواة الخلية بحثًا عن المادة الوراثية ، حيث يجد المرء الكروموسومات ، ولكن هناك أيضًا مادة وراثية في الميتوكوندريا ، وهي هياكل (عضيات) توجد داخل معظم الخلايا والتي تشارك في احتياجات الطاقة في الخلية. المادة الوراثية في الميتوكوندريا في البشر موروثة فقط من أم واحدة. من بعض النواحي ، فإن تتبع المادة الجينية في الميتوكوندريا يبسط & quotmechanics & quot في تحديد وراثة السمات ، لكن الثمن هو أن أي موهبة وراثية كاملة للفرد هي مزيج مما يحصل عليه المرء من كلا الوالدين. من الممكن في بعض الحالات أن يعمل الجين & quotsame & quot الموروث من الأم أو الأب بشكل مختلف.

    كانت قدرة العلماء على فحص المادة الجينية للكروموسومات علامة فارقة في فهم التركيب الجيني البشري. ومع ذلك ، هناك & quotfiner & quot وحدة الوراثة ، الجين. تم فهم الجينات كمفهوم جزئيًا قبل اكتشاف الحمض النووي. هم & اقتباسات & اقتباسات من الكروموسومات التي نعرفها الآن & quot كود & quot للبروتينات. عادة ما يبحث المرء عن سمات مثل لون الشعر ، لون العين ، المهق ، فصيلة الدم ، مرض فقر الدم المنجلي ، إلخ. هنا يلاحظ المرء الأنماط الظاهرية (الأشياء التي يمكن للمرء رؤيتها) المرتبطة بالنمط الجيني. ومع ذلك ، في الآونة الأخيرة ، تم التشكيك في فكرة وجود جين واحد بالضبط مرتبط ببعض السمات التي يُعتقد أن جينًا واحدًا يتحكم فيها. بدلا من ذلك ، في كثير من الحالات قد يكون هناك العديد من الجينات التي تؤثر على السمات التي كان يعتقد تاريخيا أن لديها آليات أبسط. كان من المضاعفات الأخرى في فهم الجينات أنه كان يعتقد في البداية أن الجينات كانت & quot ؛ أجزاء متجاورة & quot ؛ من الحمض النووي. نحن نعلم الآن أن بعض القطع من a & quotgene & quot يتم قطعها وتجميعها مع امتدادات أخرى من الحمض النووي للحصول على قطعة من المادة الجينية التي يتم فهم وظيفتها. بشكل عام ، يتم الآن استخدام المصطلحين introns و exons. هناك العديد من امتدادات الحمض النووي التي يعتقد أنها جينات ولكن الغرض منها غير معروف بعد. يستخدم المصطلح & quotjunk DNA & quot أحيانًا للدنا الذي كان يُعتقد أنه & quot؛ ترميز & quot؛ ولكن تحدث العديد من المفاجآت حول الوراثة بفهم أكبر للحمض النووي الذي لا يمثل جزءًا من الجينات.

    بعد عام 1953 وتطور أفكار فرانسيس كريك وجيمس واتسون ، كان هناك تقدم متسارع في فهم كيفية عمل المكون الجيني لكل إنسان. ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، أصبح من الواضح أكثر فأكثر أن تفاصيل الميراث أكثر تعقيدًا مما كان يعتقد في البداية. في Crick / Watson & quotmodel & quot ، الجينات مسؤولة (في كثير من الحالات عن طريق آليات معقدة) عن توليد بروتين واحد أو أكثر وهذه البروتينات هي المسؤولة عن & quottrait. & quot

    نظرًا لأن معرفتنا بعلم الوراثة الجزيئية قد زادت ، فقد تم استخدام العروض الرسومية البسيطة جدًا لمحاولة الحصول على رؤى حول قضايا الوراثة. ابدأ بالكروموسومات. تتم تسمية الكروموسومات الجسمية باستخدام الأرقام من 1 إلى 22 ، ويطلق على الكروموسومات 2 & quotsex & quot اسم X و Y. انظر فقط إلى هذا العرض (الشكل 4) ، والذي يوضح حجم الكروموسومات المقاسة في & quot أزواج القاعدة ، & quot أي ، يتنوع عدد أحرف الحمض النووي الموجودة في ذلك الكروموسوم وعدد الجينات المحددة حاليًا لكل كروموسوم. لقد تم القيام بالكثير من العمل ويتم القيام به لفهم بنية الكروموسومات ولماذا أصبحت جينات معينة (وما هي وظائفها) في مكان وجودها على & quot ؛ خرائط & quot من الكروموسومات.


    من المثير للاهتمام مقارنة الرسوم البيانية حيث يعتمد الجزء السفلي من الاثنين على معلومات أقل حداثة حول الكروموسومات والجينات الموجودة عليها. المقاييس الموجودة على الحواف ليست متشابهة تمامًا ولكن التغييرات تعكس تحديدًا متزايدًا لأجزاء من الحمض النووي على الكروموسومات الفردية التي هي في الواقع جينات. من المضاعفات الأخرى التي حدثت مع الوقت أنه تم التعرف على ظاهرة الجينات الكاذبة. تخضع الطرق التي تنتقل بها المواد الجينية بين الأجيال إلى مجموعة متنوعة من التغييرات. ترجع بعض هذه التغييرات إلى العملية المعروفة باسم طفره. في نموذج Crick / Watson ، يعني هذا أن بعض أحرف الحمض النووي تتغير ، وهذا بدوره يمكن أن يعني أن نمط النيوكليوتيدات التي تبني البروتينات (كما & quotprogrammed & quot عبر الحمض النووي) قد تم تغييره. آلية أخرى هي أن أجزاء من الكروموسومات يتم تقطيعها وإعادة تجميعها بطرق مختلفة. يسمى واحد من هذا النوع من الأحداث الازدواجية. عند حدوث الازدواجية ، قد تتكرر أقسام عديدة من المادة الجينية. بمرور الوقت ، قد يكون هناك امتدادان متطابقان بحيث & quot؛ تتطور & quot لأداء وظائف مختلفة أو قد يتم إغلاق إحدى نسختين من الامتداد المكرر ، كما كانت ، ولا تعمل. تشبه هذه الامتدادات من الحمض النووي & quot؛ & quot؛ الجينات النشطة التي ترمز للبروتينات ولكن لا يبدو ، بناءً على المعرفة الحالية ، أن تفعل ذلك. يتم أحيانًا تسمية هذه الامتدادات الشبيهة بالجينات من الحمض النووي الجينات الكاذبة، والتي ، منذ وقت ليس ببعيد ، أشار علماء الأحياء (و / أو الصحفيون) أحيانًا إلى & quot ؛ DNA. & quot ؛ كانت هذه امتدادات طويلة من الحمض النووي يبدو أنها لا تلعب دورًا في عملية الوراثة. الآن ، ثبت أن العديد من الامتدادات لما يسمى بالحمض النووي غير المرغوب فيه تنظم الجينات وتغير طريقة التعبير عن الجينات. الأجزاء الأخرى من الحمض النووي غير المرغوب فيه عبارة عن جينات خادعة ، أو امتدادات من الحمض النووي ربما كانت نشطة في الماضي ولكنها لم تعد كذلك ، وما إلى ذلك.

    بالنسبة لأولئك الذين تعلموا علم الوراثة منذ سنوات ، يتعين على المرء أن يربط بين الطريقة التي صيغت بها مناقشة علم الوراثة في الماضي غير البعيد (ووجهة النظر القديمة لا تزال ذات قيمة) والمصطلحات الأكثر حداثة. قبل أن حاول علم الوراثة Crick / Watson شرح الاختلافات المرئية التي تحدث في عائلات الأشخاص (الحيوانات والنباتات) والتي تم رسمها من خلال رؤى جريجور مندل وأولئك الذين بنوا على ما فعله. وهكذا ، يمكن للمرء أن يرى أن بعض الناس لديهم شعر أحمر ويبدو أنه يسري في العائلات ولكن في بعض الأحيان بنمط محير. بتجميع القطع القديمة والجديدة معًا ، دعونا نتخيل أن سمة أو نقصها يتم التحكم فيهما عن طريق الجين J. والإجابة تكمن في فكرة أليل وهو اختصار لمصطلح allelomorph. الأليلات لجين معين هي متغيرات الجين. وبالتالي ، فإن النمط الظاهري للسمة - ما يراه المرء - قد يعتمد على أليلات الجين J. دعونا نطلق على الأليلين المختلفين المتضمنين U و V. تذكر أن كل شخص لديه نسختان من الجين J ، واحدة من والدة الشخص والآخر من الأب. يمكن أن يكون زوج الجينات UU و UV و VU و UU حيث يكون الحرف الأول من الزوج من الأم والثاني من الأب. ما يراه المرء في الطفل إذا كان لديه الأشعة فوق البنفسجية أو VU سيكون متطابقًا.ومع ذلك ، فإن بعض الأليلات لها خاصية كونها مسيطرة وبعضها متنحي. يعني هذا المصطلح أنه عندما يكون زوج الأليلات في الطفل هو UU أو UV أو VU ، يرى المرء سمة T. لا يرى المرء إلا غياب T عندما يكون التركيب الجيني واحدًا هو VV. واحدة من الأفكار الرائعة للرياضيات في علم الوراثة هي أن ما سيحدث للسمات المتنحية في المستقبل بافتراض أن السمة المتنحية لا تغير فرصة الشخص في العيش والحصول على عائلة ذات حجم معتاد ، بغض النظر عن امتلاك السمة المتنحية. بافتراض التزاوج العشوائي حيث يظهر الأليل U بتردد نسبي ش في المجتمع ويظهر الأليل V بتردد نسبي الخامس (أين ش و الخامس هي أرقام حقيقية موجبة وتضاف إلى 1 ، ش + الخامس = 1 ، فلن تختفي السمة المتنحية. ما يحدث على المدى الطويل سيكون مستقلاً عن أحجام الأرقام ش و الخامس في البداية. باستخدام معلومات التردد النسبية التي لدينا ، حيث تنشأ المعادلة الثانية من تربيع الأولى ، لدينا هاتان العلاقتان:

    لاحظ أن ش 2 هو التكرار في المجتمع حيث يكون للنمط الجيني اثنين من أليلات U (غالبًا ما يُشار إلى وجود نفس الأليل على أنه متماثل), 2الأشعة فوق البنفسجية هو جزء من السكان حيث يتكون التركيب الوراثي من أليل واحد من كل نوع (متغاير الزيجوت)، و الخامس 2 هو جزء من السكان متماثل الزيجوت للأليل V. إذا كان الأليل U هو المسيطر على الأليل V ، فإن الجزء من السكان الذي سيظهر النمط الظاهري السائد هو ش 2 + 2الأشعة فوق البنفسجية، والجزء الذي يحتوي على النمط الظاهري المتنحي هو الخامس 2 .

    كان ج. هاردي (1877-1947) وويلهلم واينبرغ (1862-1937) اللذان أظهروا أن هناك ظروفًا يكون فيها الحدس الأول بأن الصفات المتنحية & quot ؛ تختفي & quot ؛ تتعارض مع نموذج بسيط لانتشار الجينات. تظهر الرياضيات (أساسًا الحساب أعلاه) أنه بعد جيل واحد من التزاوج العشوائي سيكون هناك توازن حيث الترددات النسبية لـ ش و الخامس لا تتغير مع مرور الوقت. بالطبع ، ستجعل بعض السمات من غير المرجح أن يتزاوج الناس بشكل عشوائي في الواقع ، ولكن في بعض الحالات تتكرر نفس الطفرات التي تخلق بعض هذه السمات مرة أخرى ، وسبب آخر قد لا تختفي سمة متنحية. وهكذا ، تظهر النمور البيضاء (والأنواع الأخرى من ألبينو) بشكل منتظم ومثل على الرغم من ندرتها.

    أسلاف

    سنبدأ الآن في إلقاء نظرة على كيفية دراسة الأسلاف رياضيًا. أسهل & quot ؛ نموذج & quot للتفكير هنا هو أنه بالنظر إلى نوعين من الثدييات ، على سبيل المثال ، كان هناك سلف مشترك لهذين النوعين في وقت سابق. هذه هي فكرة شجرة الحياة. ومع ذلك ، ربما حدث أن نوعًا سابقًا من الأنواع X والنوع Y أدى إلى ظهور نوع Z عبر & مسارات منفصلة ومثلًا لما نراه اليوم. من حيث استخدام المخططات النقطية / الخطية ، المعروفة باسم الرسوم البيانية ، لتمثيل تاريخ النسب ، قد يعني هذا أن الرسم البياني المتضمن لن يكون شجرة ولكن سيكون له دوائر. تحتوي الأشجار على مسار واحد بالضبط بين أي رأسين (نقطتين) بينما في الدوائر يمكن أن تحتوي بعض الرؤوس على مسارين (أو أكثر) بينهما. المسار هو سلسلة من الحواف التي تربط رأسين. استخدم داروين الاستعارة القائلة بوجود شجرة حياة ولكن ربما بالمعنى الرياضي ، في بعض الحالات ، لا تكون مخططات النسب هي الأشياء الرياضية المسماة الأشجار.

    تستجيب الرياضيات عادةً للأسئلة التي تُطرح خارج الرياضيات باستخدام الأدوات الرياضية الحالية أو تطوير أدوات جديدة لفهم الظاهرة المطروحة. وخير مثال على ذلك هو تطوير جزء من الرياضيات وعلم الأحياء يسمى نسالة ، علم الوراثة ، والذي يتضمن فكرة شجرة النشوء والتطور. صاغ مصطلح علم الأحياء الألماني العظيم إرنست هيجل (1834-1919) مصطلح علم الأحياء. بالإضافة إلى صياغة مصطلح نسالة ، فقد صاغ أيضًا المصطلحين علم البيئة والشعبة.

    (صورة شخصية لإرنست هيكل ، مقدمة من ويكيبيديا.)

    تُعد أشجار النشوء والتطور إطارًا يدرس فيه المرء كيف تتغير الأنواع بمرور الوقت ، ويتمثل أحد الأهداف في محاولة فهم الأنواع الأقرب إلى بعضها البعض من الأنواع الأخرى. يشير هذا إلى فكرة تحديد المسافة بين نوعين والتي من شأنها أن تخضع للخصائص اللطيفة التي تم تطويرها في الرياضيات لأسباب أخرى (المسافة الإقليدية ، مسافة التاكسي ، مسافة هامينج ، إلخ). عادةً ما تخضع المسافة بين كائنين P و Q (سواء كانت نقاطًا أو أشجارًا أو لغات) ، d (P ، Q) ، للقواعد:

    أ. د (P ، Q) هو رقم حقيقي غير سالب.

    ج. د (P ، Q) = 0 إذا وفقط إذا كان P = Q

    د. لأي ثلاثة كائنات P ، Q ، R

    (والتي تعرف باسم عدم مساواة المثلث).

    إذن ، بالنظر إلى شجرتين ، كيف يمكننا تحديد المسافة بينهما؟ أو بعبارة أخرى ، كيف يمكننا قياس التشابه مقابل الاختلاف في الأشجار ، ربما بطريقة أخرى غير استخدام & quotdistance & quot؟ لذلك إذا فكر المرء رياضيًا ، فقد يرغب المرء في معرفة أنواع الأشجار المسموح بها في المقارنات لأن الأشجار تأتي في العديد من النكهات. رسم بياني، والذي يتكون من نقاط تسمى الرؤوس وشرائح الخط تسمى حواف. ما يجعل الأشجار مميزة هو أنها لا تحتوي على & quotcircuits & quot (تسمى أحيانًا دورات) وتتكون من قطعة واحدة. حقيقة أن الشجرة في قطعة واحدة (المصطلح التقني هو متصل) يعني أنه يمكن للمرء أن يتحرك بين أي زوج من الرؤوس المميزة على طول الحواف. الدائرة عبارة عن مجموعة من الحواف بحيث إذا بدأ المرء من قمة الرأس ، فيمكنه العودة إلى البداية باستخدام حواف مميزة. في الشكل 5 نرى رسمًا بيانيًا يحتوي على عدة أجزاء غير متصل. القطعة المسماة H لها 6 رؤوس و 7 حواف وليست شجرة - لها ثلاث دوائر مختلفة. الأجزاء الثلاثة الأخرى ، التي تُعتبر معًا كرسم بياني G في الشكل 5 ، تسمى غابة ، لأن كل قطعة عبارة عن شجرة. الرسم البياني G (بدون الجزء H) غير متصل ويتكون من ثلاث أشجار منفصلة. القطعة غير المسماة هي نوع خاص من الأشجار يسمى أحيانًا a نجمة. تحتوي هذه الشجرة النجمية على 6 رؤوس و 5 حواف.


    يوضح الشكل 6 أمثلة على 7 أشجار مختلفة تختلف جميعها عن بعضها البعض ، أي أنها ليست متشابهة. في المناقشات حول أشجار النشوء والتطور ، عادة ما تكون هناك بعض القيود على أنواع الأشجار التي يتم النظر إليها.

    سنكون مهتمين بشكل خاص بالأشجار حيث تكون جميع الرؤوس إما 1-valent أو 3-valent (1 حافة أو 3 حواف عند قمة الرأس) ، والتي تم تصنيفها أو عدم تسميتها ، بالإضافة إلى الرسوم البيانية ذات الصلة والتي تُعرف باسم ثنائي الجذر. الأشجار ، التي لها رأس واحد بالضبط ثنائي التكافؤ. يجب على المرء أن يكون حذرًا لأنه لا يستخدم كل العمل الأكاديمي في هذا المجال نفس التعريفات للمصطلحات التي يستخدمها العلماء الآخرون. على وجه الخصوص ، سأتجاهل هنا مسألة وجود اتجاه على الحواف (سهم على جانب واحد أو أكثر). في العديد من المناقشات حول أشجار النشوء والتطور ، يكون للحواف اتجاه. في الحالات التي يتم فيها استخدام الأشجار لإظهار معلومات الأسلاف ، عادةً ما تمثل الرؤوس نحو الأعلى & quotolder & quot الأشياء. غالبًا ما يركز المرء في نظرية الرسم البياني على عدد حواف ورؤوس الرسم البياني في أوصاف المشكلة ، ولكن هنا سنهتم بعدد الأوراق (رؤوس 1-التكافؤ) للشجرة. عادة ما يحدد المرء رؤوس 1-valent مع الأصناف (أو العائلات اللغوية) التي يدرس أسلافها. على سبيل المثال ، يعرض الشكل 7 الشجرتين المختلفتين (غير المتشابهتين) بأربع أوراق.


    ولكن فيما يلي ، لن ننظر إلى الأشجار التي يوجد بها تكافؤ (درجات) أعلى من ثلاثة. من وجهة النظر هذه ، لا يوجد سوى نوع واحد ومثل من الشجرة ذات 4 أوراق ، والرأسان الآخران لهما التكافؤ 3. لاحظ أنه بالنسبة للشجرة الموجودة على اليسار ، فإن أزواج الرؤوس أحادية التكافؤ ليست كلها متشابهة. على سبيل المثال ، يمكن ربط رأستي التكافؤ 1 على اليسار بمسار طوله اثنان بينما تحتاج قمتا التكافؤ 1 في الأعلى إلى مسار بطول 3 للانضمام إليهما.

    هناك العديد من الطرق التي وسع بها علماء الرياضيات في دراستهم للأشجار من الجهود الأولى لعلماء الرياضيات مثل آرثر كايلي (1821-1895) ، الذي كان مهتمًا جزئيًا باستخدام الأشجار كنموذج للجزيئات الكيميائية ، وهي ممارسة مستمرة حتى اليوم. تجد نظرية الرسم البياني العديد من التطبيقات في الكيمياء. قبل العودة إلى سلسلة أفكار النسب في علم الوراثة ، دعونا & نقتبس & نقتبس بعض جوانب الأشجار الأخرى.


    أ. ما هي درجات (التكافؤ) رؤوس الشجرة؟

    يوجد في مخطط الشجرة أعلاه 6 رؤوس و 5 حواف. بشكل عام ، تمتلك الأشجار خاصية أنه يوجد دائمًا رأس واحد أكثر من الحواف.

    ب. هل للشجرة رأس خاص يسمى & quotroot؟ & quot

    في الشكل 9 أدناه ، توجد شجرتان متشابهتان (نفس الهيكل) ولكن لهما مظهر مرئي مختلف إلى حد ما بسبب طريقة رسمهما على الصفحة. تنشأ كلتا الشجرتين من الشجرة في الشكل 8 عن طريق تقسيم الحافة الأفقية للشكل 8. ويمكن اعتبار عملية التقسيم الفرعي هذه إزالة الحافة واستبدالها بمسار بطول 2 ، والذي يحتوي على رأس ثنائي التكافؤ في طريق. يمكن اعتبار هذا الرأس الجديد من الدرجة 2 بمثابة & quotroot & quot من الشجرة. من هذا المنظور ، بالنسبة للشجرة الموجودة في الشكل 8 ، فإن أربعة من الحواف تؤدي إلى ظهور أشجار متجذرة تمثل & quot

    في بعض الأحيان ، تكون الشجرة الموجودة على اليسار في الشكل 9 هي النمط الذي يتم به عرض الأشجار المستخدمة لإظهار & quotforks & quot في اتخاذ قرار من البداية & quotroot & quot. غالبًا ما تكون الشجرة الموجودة على اليمين هي النمط المستخدم لإظهار أشجار العائلة و / أو الأشجار التي تُظهر أسلافًا مشتركًا للأنواع أو الجينات.

    الشكل 10 (تم تحديد أجزاء من الأشجار في الشكل 9.)

    قد يكون مفهوم جذر الشجرة مألوفًا إذا نظرت إلى أشجار الأنساب المرسومة للنظر إلى أسلاف عائلة واحدة. قد تُظهر شجرة الأنساب الخاصة بك & quot؛ جدتك الأم & quot؛ حواء كأصل لها ولديها ملصقات توضح كيف تزوجت حواء ومن هم أطفالها ومن هم أزواج وأولاد أطفالها. تكون بعض العائلات معقدة عندما ينجب الجد أطفالًا من أحد الشركاء ثم يتزوج مرة أخرى وينجب أطفالًا آخرين. تشير المصطلحات الأخرى للأشجار في علم الأحياء إلى الرؤوس أحادية التكافؤ كأوراق والرؤوس غير الورقية بخلاف الجذر كرؤوس داخلية للشجرة.

    كل من غير الأوراق في الشجرة من التكافؤ 3. عندما يختار المرء حافة مثل هذه الشجرة لوضع جذر عليها ، يمكن القيام بذلك باستخدام أي حافة من الشجرة. ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، يمكن أن تكون الأشجار المتجذرة الناتجة ، والتي تنشأ من حواف مختلفة يمكن تقسيمها إلى أجزاء لإنشاء جذر ، متماثلة الشكل. يوضح الشكل 11 كيفية تقسيم حافة في الشكل 8 للحصول على شجرة يمكن اعتبارها متجذرة باستخدام قمة 2-valent في الأعلى بحيث لا تكون الشجرة الناتجة متماثلة مع الأشجار في الشكل 10. إحدى الطرق لرؤية هذا هو أن الشكل 11 يحتوي على ورقة متصلة برأس ثنائي التكافؤ بينما لا يحتوي الرسم البياني في الشكل 10 على ورقة من هذا النوع.


    ج. هل أنت مهتم بمقارنة المسافة بين أي زوج من الرؤوس في شجرة أم فقط الرؤوس التي لها خصائص معينة؟ على سبيل المثال ، في بعض الأحيان يهتم المرء بالمسافة بين أوراق الشجرة أو بين جذر الشجرة وأوراقها ، أو بين & quotinternal & quot رأسي الشجرة - رؤوس شجرة غير متجذرة وليست أوراقًا.

    د. هل هناك تسميات مخصصة لرؤوس و / أو حواف الشجرة؟

    في بعض الأحيان ، يتم تصنيف الرؤوس / الحواف في الرسم التخطيطي على أنها وسيلة مريحة لتكون قادرًا على & quot ؛ أي رأس أو حافة يدور في ذهن المرء عند الإشارة إلى قمة الرأس أو الحافة. ومع ذلك ، في بعض الأحيان تكون التسميات جزءًا من النموذج الرياضي (التمثيل) الذي يستخدم الرسم البياني في بنائه. على سبيل المثال ، في الشكل 12 لدينا بعض الرسوم البيانية (الأشجار في الواقع) مع تسميات homo sapiens (H) ، البابون (B) ، الغوريلا (G). هل تعتقد أن الرسومات الثلاثة جميعها مع ملصقاتها مختلفة ، أم تعتقد أن الرسمين العلويين & quotisomorphic & quot (لهما نفس البنية)؟

    ه. هل توجد أوزان عند رؤوس الشجرة؟

    قد يرغب المرء في الحصول على شجرة ثنائية ذات جذر مسماة حيث يتم تعيين رأس الجذر وزن 0 ، والذي يمثل الوقت في الماضي عند بدء & quotclock & quot. الآن الأوزان عند الرؤوس الأخرى هي الوقت الذي حدث فيه حدث كما يتضح من وجود هذا الرأس. في بعض الأحيان يتم تسمية الجذر فقط (0) والأوراق.

    F. وهل اوزانهم مبينة لحواف الشجرة؟

    قد تشير الأوزان الموجودة على الحواف إلى طريقة ما لقول مدى تباعد أطراف الحواف. في الشكل 12 ، قد نضع أوزانًا على حواف الشجرة في الجزء العلوي للإشارة إلى ما إذا كانت الغوريلا أقرب إلى البشر أم أن قردة البابون كانت أقرب إلى البشر. بالنسبة لهذا النوع من النماذج ، يتعين على المرء أن يقرر ما إذا كان جمع الحواف على طول المسار مفيدًا أم لا.

    أشجار النشوء والتطور

    لنفترض الآن أننا نريد تسمية أوراق أشجارنا (أشجار ثنائية متجذرة أو غير مقطوعة مع الأصناف (الأنواع)) ، ونريد أن نرى عدد الطرق المختلفة الموجودة للقيام بذلك. تأمل في مثال مثل هذه الشجرة بأربع أوراق. عدد طرق اختيار التسميات لرأسي الشجرة أحادي التكافؤ T1 على اليسار في الشكل 7 4ج2. تحسب هذه الكمية عدد الطرق لتحديد مجموعات من شيئين من 4 ، حيث لا يهم الترتيب. إذا لم تكن على دراية بكيفية حساب هذا الرقم ، وهو 6 ، فيمكنك فقط عدهم جميعًا: A و BA و CA و DB و CB و D و C و D ، حيث نستخدم الأحرف A و B و C و D مثل التسميات الأربعة. لاحظ أن ترتيب التحديد لا يهم ، فاختيار B و C هو نفسه التحديد C و B. يوضح الشكل 13 الطرق الثلاث لتسمية الشجرة على يسار الشكل 7 باستخدام تسميات مستمدة من التسميات الأربعة أ ، ب ، ج ، د.



    لماذا لا نظهر ثلاث أشجار إضافية مع الأزواج الأخرى من الملصقات للرؤوس التي تكون 1-valent إلى اليسار؟ الإجابة هي أنه عندما نختار زوجًا ، على سبيل المثال B و C ، نكون قد اخترنا أيضًا الزوج A و D. وهكذا ، فإن الأشجار الثلاثة المسمى في الشكل 13 تُظهر بالفعل الطرق المختلفة التي يمكن أن يظهر بها زوج من الملصقات عند 1-valent الرؤوس التي تفصل بينها وحدتان (متصلة بمسار طوله 2) أو رؤوس ذات تكافؤ واحد تفصل بينها ثلاث وحدات (متصلة بمسار طوله 3). ما فعلناه هنا هو شيء شائع جدًا في الرياضيات. عندما يناسب غرضنا التفكير في شيئين يبدو مختلفين ليكونا متشابهين ، فإننا نفعل ذلك! إنه مشابه لحقيقة أن الكسور 2/4 و 3/6 تبدو مختلفة عن 1/2 وبعضها البعض ، لكننا ما زلنا نعتقد أن هذه الكسور الثلاثة تمثل نفس العدد.


    لاحظ أنه بالنسبة للشجرة الموجودة على اليمين في الشكل 7 ، إذا قمنا بتسمية أوراق هذه الشجرة بحرف مميز من A ، B ، C ، D (وبالتالي ، تحتوي جميع الأوراق الأربعة على تسميات مختلفة) ، فهناك معنى يمكن للمرء أن يقوله جميع الطرق المختلفة لتسمية الشجرة على اليمين متكافئة. ومع ذلك ، بالنسبة للشجرة الموجودة على اليسار في الشكل 7 ، من الطبيعي التفكير في الأشجار الثلاثة الموضحة في الشكل 13 على أنها مختلفة.

    قد تتساءل عن شجرة تكون رؤوسها 1-valent و 3-valent كم عدد الأشجار المختلفة (غير المتشابهة) الموجودة مع ن أوراق.

    إذا كانت الشجرة تحتوي على رؤوس 1-valent و 3-valent ، فيجب تسمية أوراقها فقط حيث يوجد عدد الأوراق ن (ن أن تكون 3 أو أكثر) ، ثم:

    أنا. الشجرة لها ن-2 رؤوس داخلية

    ثانيا. الشجرة لها ن-3 حواف داخلية

    ثالثا. يوجد 1 (3) (5). (2ن -5) أشجار مختلفة من هذا القبيل.

    لاحظ أنه إذا كان ب (ن) (الأشجار الثنائية) تشير إلى عدد الأشجار التي نحسبها إذن


    اذا كان هناك ن عدد الحواف في شجرتنا هو ن (حواف الأوراق) + (ن -3) حواف داخلية ليصبح المجموع 2ن -3 حواف. لشجرة مع ن-1 أوراق لدينا (ن -1) حواف الأوراق معًا ن-4 حواف داخلية أو 2ن - إجمالي 5 حواف. في عدنا في الذهاب من الأشجار مع ن-1 أوراق لشجرة بها ورقة أخرى ، يمكننا الحصول على كل & quotold & quot شجرة (2ن -5) جديدة ، حيث يمكننا إضافة رأس جديد ثلاثي التكافؤ (عن طريق تقسيم حافة وإرفاق رأس 1-valent) على أي حافة موجودة. يمكننا محاولة التحقق من المعادلة (*) أعلاه من أجل ن = 4. نحصل على (منذ 2 × 4 - 5 = 3) 1 × 3 = 3 وهو عدد الأشجار التي حصلنا عليها في الشكل 13. بالنسبة ن يساوي 5 نحصل على 15 شجرة. حجم ب (ن) ، فإن عدد الأشجار ذات العلامات الثنائية ينمو بسرعة كبيرة ، مما يعني أن العمل الحسابي لحل العديد من مشاكل النشوء والتطور يبدو أنه لا يمكن تنفيذه باستخدام الخوارزميات التي تعمل في زمن متعدد الحدود.

    ماذا عن الأشجار ذات الجذور المسماة؟ لكل شجرة معنون ن يترك هناك ن العقد الورقية و ن-3 حواف داخلية بإجمالي 2ن -3 حواف. يمكن وضع الجذر الذي نحدده على أي من هذه الحواف ، وذلك للعثور على عدد الأشجار ذات الجذور المسماة ن يترك علينا ضرب المعادلة (*) في (2ن -3) الحصول


    وهكذا ، ل ن = 4 يجب أن يكون لدينا 15 شجرة من هذا النوع بأربع أوراق. هل يمكنك العثور عليهم جميعًا؟ (تحقق من إجابتك مقابل الشكل 14 حيث تكون التسميات ألوانًا وليست أحرفًا).


    من الجدير بالذكر أننا نفكر في شجرتين معنونتين متماثلتين إذا تم تبديل ترتيب الأوراق المسمى أسفل الرأس من الدرجة 3. وبالتالي ، بالنسبة للصف الأول من الشجرة الموجودة في أقصى اليسار في الشكل 14 ، إذا تم تبديل التسميات الزرقاء والحمراء ، فسنعتبر هذه الشجرة & quotsame & quot. الأشجار الموجودة في الصف العلوي من الشكل 14 هي تلك التي تنشأ من تجذير الحافة الداخلية الكاملة للأشجار في الشكل 13.

    يجد العديد من الأشخاص الرسوم التخطيطية مثل تلك الموجودة في الشكلين 7 و 13 نقطة دخول للحصول على نظرة ثاقبة للأشجار والأشجار المصنفة. يريد الآخرون شيئًا أكثر جبرية ، وعادة ما يمكن استخدام أجهزة الكمبيوتر & # 39t للمساعدة في العمليات الحسابية عندما يتعين عليهم العمل على المخططات بدلاً من سلاسل الرموز. لذلك بالنسبة لأولئك الذين يحبون التفكير في الأشياء بطريقة أكثر & quotalgebraic & quot ، يمكن للمرء الحصول على معادلات تظهر العلاقات التي تعبر عنها الهندسة في صور الرسوم البيانية. منذ شجرة مع ن القمم لديها ن-1 حواف ، وكل شجرة (بخلاف الشجرة التافهة ، الشجرة التي تتكون من رأس واحد) لها رأسان على الأقل 1-التكافؤ) ، يمكننا محاولة حساب عدد الرؤوس 1-valent لشجرة من حيث الدرجات الأخرى للرؤوس في الشجرة. إذا كانت الشجرة رأنا رؤوس التكافؤ أنا (الدرجة العلمية أنا) يمكننا اشتقاق المعادلة أدناه. الفكرة الأساسية هي أن جمع درجات الرؤوس يحسب كل حافة مرتين ، مرة في كل نهاية (مع حقيقة أن هناك رأسًا واحدًا أكثر من وجود حواف في الشجرة).


    لاحظ أنه لحساب عدد الرؤوس ذات التكافؤ الواحد في الشجرة ، فإن عدد الرؤوس ثنائية التكافؤ لا يلعب دورًا. بالطبع ، يحتاج المرء إلى حساب عدد الرؤوس ثنائية التكافؤ لمعرفة العدد الإجمالي للرؤوس في الشجرة. يمكنك التحقق من أنه نظرًا لأن الشجرة السفلية في الشكل 13 بها رأسان من الدرجة الثالثة ، فإنها تحتوي على أربعة رؤوس ذات تكافؤ واحد.

    هناك أيضا نظرية انشقاقات، والتي سنبحث عنها للأشجار ذات الرؤوس من الدرجة 1 و 3 (مثل تلك الموجودة في الشكل 13) حيث تحتوي الأوراق على تسميات مميزة. ومع ذلك ، فإن الفكرة تنتقل إلى الأشجار المسمى بشكل عام. نظرًا لأن كل حافة عند قطعها بمقص تقسم الشجرة إلى قطعتين ، يمكننا لكل حافة تسجيل الملصقات في القطعتين اللتين تقطع فيهما الشجرة. سأستخدم الترميز U | V لـ & quotsplit & quot من التسميات في مجموعتين ، حيث يتم تقسيم U | V هو نفس الانقسام V | يو.

    فيما يلي الانقسامات الخاصة بالشجرة السفلية في الشكل 13:

    من بين الانقسامات الخمسة المذكورة أعلاه ، سيكون لكل من الشجرتين الأخريين في الشكل 13 هذه الانقسامات أيضًا ، لكن التقسيم الأخير أعلاه & quotcodes & quot ؛ حقيقة أن الشجرة السفلية & quot ملصقات).

    الانقسامات & quotessential & quot (تلك الخاصة بالحواف التي تربط رأسين من غير الأوراق) للشجرتين الأخريين هي:

    وبالتالي ، يمكننا تمييز الأشجار عن بعضها باستخدام شقوقها بدلاً من الاعتماد على الجوانب المرئية للأشجار لإعلامنا بأنها مختلفة.

    يمكن أيضًا استخدام فكرة الانقسامات لبناء مسافة بين شجرتين ، فيما يعرف باسم فولد روبنسون مسافه: بعد (L.R. Foulds and D.F Robinson) بين شجرتين. (عادةً ما يتم سرد أسماء مؤلفي الأوراق العلمية في الرياضيات بالترتيب الأبجدي ولكن بالنسبة للورقة التي قدمت هذه المسافة ، تم إدراج اسم Robinson & # 39s أولاً.)

    بالنظر إلى مجموعتين A و B ، يمكن للمرء أن يحسب الفرق المتماثل بين المجموعتين ، والتي تتكون من تلك العناصر الموجودة في A أو B ولكن ليس كلاهما. لذا فإن مسافة روبنسون-فولدز بين شجرتين (يمكن إجراؤها لأشجار وتقسيمات عامة أكثر من حالة الشجرة الثنائية غير المتجذرة التي نظرنا إليها أعلاه) تعتمد على فكرة الاختلاف المتماثل بين المجموعات. لنفترض أننا حصلنا على الأشجار T و T *. إذا كان S (T) هو عدد انقسامات الشجرة T غير الموجودة لـ T * و S (T *) هو عدد انقسامات T * غير الموجودة لـ T ، فإن d (T ، T *) = S (T) + S (T *). من السهل نسبيًا حساب هذه المسافة بالنسبة للأشجار الكبيرة الحجم ولكنها تميل إلى عكس التغييرات الطفيفة في طوبولوجيا الأشجار بطريقة ليست مثالية. & quot كما أن سلوك هذه المسافة على الأشجار العشوائية ليس مثاليًا. ومع ذلك ، فإن محاولة استخدام هذه المسافة في مشاكل النشوء والتطور كانت مسؤولة عن البحث عن خصائص وظيفة المسافة هذه للأشجار والتي تهم & quottheoretical & quot الأسباب. أيضًا ، إلى الحد الذي لا تكون فيه خصائصه & quot ما يريده المرء & quot ؛ فإنه يشجع الباحثين الآخرين على إيجاد أفكار أفضل لإيجاد المسافة بين الأشجار.

    الرسوم البيانية هي أداة رائعة لدراسة أجزاء كثيرة من الرياضيات. من المحتمل أن تكون جميعكم على دراية بأمثلة متعددة السطوح المحدبة مثل رباعي السطوح والمكعب. على سبيل المثال ، يوجد هنا رسم تخطيطي لرباعي السطوح مرسوم كرسم بياني في المستوى.


    الشكل 15 (رسم بياني لرباعي السطوح مرسوم في المستوى).


    اتضح أن جميع المجسمات المتعددة السطوح برؤوسها من الدرجة الثالثة يمكن تكوينها من رباعي السطوح من خلال سلسلة من تحولات الرسم البياني. & quot هذه الحقيقة هي حالة خاصة لما يعرف بنظرية Steinitz & # 39s. فيما يلي رسم بياني يوضح طريقة إجراء مثل هذا التحول. يختار المرء حافتين تربطان نفس المنطقة (تسمى الوجه) وينضم إليهما كما هو موضح في الشكل 15 وهو تخطيطي. الوجه الوحيد الذي يظهر هو الوجه الذي تم فيه اختيار حافتين وهذا الوجه & quotsplit. & quot


    هناك العديد من النظريات حول كيفية & quot تعديل & quot الرسوم البيانية التي لها بالفعل خاصية (لنقل أنها تمثل الرسم البياني للحافة-قمة الرأس لمتعدد السطوح المحدب) وتوضح كيفية الحصول على رسم بياني جديد ومختلف بنفس الخاصية. تتضمن نظرية شجرة النشوء والتطور أيضًا أخذ الأشجار وإظهار كيفية تغييرها أو تجميعها معًا للحصول على & quot؛ ذات الصلة & quot شجرة لها الخصائص التي يريدها المرء. على سبيل المثال ، يوضح الشكل 17 كيفية أخذ شجرتين على اليسار ، حيث تحتوي كل شجرة من هذه الأشجار على رؤوس من الدرجة 1 و 3 ، وربما رأسًا واحدًا على الأكثر من الدرجة 2 ، وتجميعها معًا لتشكيل شجرة جديدة مع الخاصية التي لها رؤوس تكافؤ 1 و 3 وعلى الأكثر رأس تكافؤ 2. تتم العملية بحيث يكون عدد رؤوس 1-valent هو مجموع مجموع رؤوس 1-valent في الأشجار المنفصلة.



    إذا تم بناء الشجرة الأولى من مجموعة واحدة من الأنواع والثانية من مجموعة منفصلة من الأنواع ، فقد يحاول المرء تجميع الشجرتين معًا للحصول على شجرة بناءً على مجموعة أكبر من الأنواع بطريقة ما.

    لمعرفة مدى تباعد النوعين ، يمكن للمرء أن يتصور مناهج مختلفة مختلفة ، قد يعطي كل منها رؤى مختلفة.

    أ. إذا كان لدى المرء كامل الجينوم البشري من البداية إلى النهاية وجينوم الشمبانزي من البداية إلى النهاية ، فيمكن للمرء حساب & quotdistance & quot بين الجينومين.

    ب. إذا كان لدى المرء قائمة بالجينات المقابلة للبشر والشمبانزي ، فيمكن للفرد لكل جين حساب المسافة بين هذه الجينات. يمكن للمرء بعد ذلك قياس مدى تباعد النوعين عن طريق جمع المسافات بين الجينات.

    في عالم أشجار النشوء والتطور ، يمكن للمرء استخدام اختلافات مماثلة من أجل بناء شجرة تُظهر العلاقات بين مجموعة من الأنواع ذات الأهمية ، مثل الرئيسيات ، والطيور ، أو مجموعة من الفيروسات. ومع ذلك ، كما هو مذكور أعلاه ، قد تكون الشجرة التي يبنيها المرء مجرد شجرة تُظهر علاقات الارتباط أو قد تحاول فعل المزيد وتشير إلى & quotdistance & quot العلاقات للقرود.

    العديد من & الاقتباسات & الاقتباسات أو التحويلات من شجرة إلى شجرة أخرى تم تصورها ومناقشتها في ضوء قضايا التقارب بين الأنواع والدوافع الرياضية. يريد المرء أن يرى الحد الأدنى من الخطوات لتحويل شجرة إلى أخرى بنفس عدد الأوراق ، مثل بعض مقاييس & quotdistance. & quot ثلاث عمليات معينة تمت دراستها جيدًا. في تسلسل المخططات أدناه ، يتم استكشاف هذه العمليات الثلاث المعروفة باسم TBR (تقسيم الشجرة وإعادة بنائها) ، و SPR (تقليم الشجرة الفرعية وإعادة تشكيلها) و NNI (أقرب تبادل جار) باستخدام المخططات. إذا نتج عن التحول رأسًا ثنائي التكافؤ ، فإن هذه الرؤوس & يتم كبحها & quot في هذه التحولات ، بحيث تكون الأشجار الوحيدة التي تم الحصول عليها هي تلك التي تحتوي على رؤوس ذات تكافؤ واحد وثلاثة تكافؤ. ومع ذلك ، في بعض الأحيان يتم استخدام إصدارات أكثر عمومية من الأشجار مع عمليات هذه الروح.


    لاحظ أنه في الشكل 18 ، تكون العناصر الموجودة في الأجزاء الفرعية للشجرة المكونة من النقطتين Z و Y أقرب بعد التبديل من ذي قبل. هنا ، قمنا بتبديل النقطتين X و Z ولكنك قد تفكر في تبديل النقطتين X و W بدلاً من ذلك.

    الشكل 19 (عملية شجرة TBR.)



    مرة أخرى ، يمكن أن تستند الشجرة التي يبنيها المرء إلى مدى تباعد أزواج الأنواع من حيث الجينوم الكامل أو يمكن للمرء أن يبني عائلة من الأشجار التي يتم إنشاؤها على أساس استخدام كل جين يمكن مقارنته عبر الأنواع للعثور على شجرة مرتبطة بهذا الجين. الآن لدى المرء مجموعة من الأشجار ، كل واحدة تعتمد على جين مختلف ويمكن للمرء أن يحاول بناء شجرة واحدة هي الأكثر & تناسقًا & مثل مجموعة الأشجار المعينة التي من شأنها أن تمثل النوع ككل. يمكن ابتكار طرق مختلفة لبناء مثل هذه الشجرة & quot؛ تم دعم الرؤى من خلال الرياضيات التي تحاول فهم كيفية اختيار الفائز في الانتخابات حيث توجد معلومات حول كيفية تصويت أعضاء المجموعة.

    في مجال ناشئ بسرعة مثل علم الأحياء الحسابي (علم الوراثة الحاسوبية) ، استفادت الرياضيات بقدر استفادة علم الأحياء (علم الوراثة) من محاولات المدربين رياضيًا لاستخدام الأفكار الحالية أو الجديدة للمساعدة في الحصول على مزيد من الفهم. على مدى فترة من الزمن ، أصبحت هذه الأفكار والأفكار أساسًا لأجزاء جديدة كاملة من المشهد الرياضي والبيولوجي. يواصل العديد من علماء الرياضيات وعلماء الأحياء إلهام بعضهم البعض في الحصول على فهم أفضل لكل من عالم الرياضيات وعالم الأحياء.

    مراجع

    Alon، N. and H. Naves، B. Sudakov، على المسافة الرباعية القصوى بين أشجار النشوء والتطور ، SIAM J.

    Bryant، D. بناء الأشجار ، والبحث عن الأشجار ومقارنة الأشجار ، رسالة الدكتوراه ، الولايات المتحدة في كانتربري ، 1997.

    Clote، P. and R. Backofen، Computational Molecular Biology، Wiley، New York، 2000.

    فيلسنشتاين ، ج.

    Finden ، C. ، الحصول على أشجار مشذبة مشتركة ، J. of Classification 2 (1985) 255-276.

    Gusfield، D.، Algorithms on Strings، Trees and Sequences، Cambridge U. Press، New York، 1997.

    Gusfield ، D. ، ReCombinatorics: The Algorithmics of Ancestral Recombination Graphs and Explicit Phylogenetic Networks ، MIT Press ، Cambridge ، 2014.

    Hall، B.، Phylogenetic Trees Made Easy، Sinauer، Sunderland، 2004.

    Hein، J. and M. Schierup، C. Wiuf، Gene Genealogies، Variation and Evolution، Oxford، New York، 2005.

    Jansson ، و C. Shen ، W-K Sung ، خوارزمية مثالية لبناء شجرة إجماع على قاعدة الأغلبية ، RECOMB 2013 ، 2013 ، p. 88-99 ، سبرينغر.

    جونز ، إن وب. بيفزنر ، مقدمة في خوارزميات المعلوماتية الحيوية ، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، 2004.

    Klein ، P. ، حساب مسافة التحرير بين الأشجار المرتبة غير المتجذرة ، في G. Bilardi et. آل. (محرران)، ESA 98، LNCS 1461، pp.91-102، 1990، Springer.

    Lin، Y.، and V.

    Margush، T. and F. McMorris، Consensus-trees، Bull. رياضيات. السيرة الذاتية. 43 (1981) 239-244.

    Page، R. and E.Holmes، Molecular Evolution: A Phylogenetic Approach ، بلاكويل ساينس ، أكسفورد ، 1998.

    بيفزنر ، بيولوجيا الجزيئات الحاسوبية ، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، 2000.

    روبنسون ، د. ، مقارنة بين الأشجار المسمى التكافؤ 3 ، ج. كومب. نظرية 11 (1971) 105-119.

    Robinson، D. and L. Foulds، Mathematical Biosciences 53 (1981) 131-147.

    Semple ، C. and M. Steel ، Phylogenetics ، Oxford U. Press ، New York ، 2003.

    Strimmer، K. and A. von Haeseler، Quartet Puzzling: أسلوب رباعي أقصى احتمالية لإعادة بناء طبولوجيا الأشجار ، Mol. بيول. Evol.، 137 (1996) 964-969.

    ستيل ، إم ، نسالة ، سيام ، فيلادلفيا ، 2016.

    Steel، M. and D. Penny، توزيعات مقاييس مقارنة الأشجار - بعض النتائج الجديدة، Syst. السيرة الذاتية ، 42 (1993) 126-141.

    Waterman، M.، Introduction to Computational Biology، Chapman & amp Hall، London، 1995.


    أولئك الذين يمكنهم الوصول إلى JSTOR يمكنهم العثور على بعض الأوراق المذكورة أعلاه هناك. بالنسبة لأولئك الذين لديهم إمكانية الوصول ، يمكن استخدام American Mathematical Society & # 39s MathSciNet للحصول على معلومات ببليوغرافية إضافية ومراجعات لبعض هذه المواد. يمكن العثور على بعض العناصر المذكورة أعلاه عبر بوابة ACM ، والتي توفر أيضًا خدمات ببليوغرافية.

    تشجع AMS تعليقاتك ، وتأمل أن تنضم إلى المناقشات. نحن نراجع التعليقات قبل نشرها ، ولن يتم نشر التعليقات المسيئة أو المسيئة أو الخارجة عن الموضوع أو التي تروّج لمنتج تجاري أو شخص أو موقع ويب. التعبير عن الخلاف أمر جيد ، لكن الاحترام المتبادل مطلوب.

    مرحبًا بك في عمود الميزات!

    تم تصميم مقالات الويب هذه لأولئك الذين اكتشفوا بالفعل مباهج الرياضيات وكذلك لأولئك الذين قد يكونون غير مرتاحين للرياضيات.
    اقرأ أكثر . . .


    مراجع

    Albert، J.، Wahlberg، J.، Leitner، T.، Escanilla، D. and Uhlen، M. (1994) "تحليل حالة الاغتصاب عن طريق التسلسل المباشر لفيروس نقص المناعة البشرية من النوع 1 pol و gag gene." ياء فيرول 68: 5918-24. [PubMed]

    Arnold، C.، Balfe، P. and Clewley، J.P (1995) "مسافات التسلسل بين جينات env لفيروس HIV-1 من الأفراد المصابين من نفس المصدر: الآثار المترتبة على التحقيق في أحداث الانتقال المحتملة." علم الفيروسات 211: 198-203. [PubMed]

    أتشيلي ، دبليو آر ، وفيتش ، دبليو إم (1991) "أشجار الجينات وأصول السلالات الفطرية للفئران". Science 254: 554-558. [PubMed]

    Avise، J.C، and Wollenberg، K. (1997) "علم الوراثة وأصل الأنواع." PNAS 94: 7748-7755. http://www.pnas.org/cgi/ content / full / 94/15/7748

    بيرش ، سي جيه ، مكاو ، آر إف ، بولاش ، DM ، ريفيل ، بنسلفانيا ، كارتر ، جيه تي ، تومني ، جيه ، هاتش ، ب. ، ميدلتون ، تي في ، تشيبو ، دي ، كاتون ، إم جي ، بانكهورست ، جي إل ، بريشكين ، إيه إم ، Locarnini، SA and Bowden، DS (2000) "التحليل الجزيئي لسلالات فيروس نقص المناعة البشرية المرتبطة بحالة انتقال إجرامي للفيروس." J إنفيكت ديس 182: 941-4. http://jid.oxfordjournals.org/content/182/3/941.long

    Blanchard، A.، Ferris، S.، Chamaret، S.، Guetard، D. and Montagnier، L. (1998) "الدليل الجزيئي لانتقال المستشفيات لفيروس نقص المناعة البشرية من الجراح إلى أحد مرضاه." J فيرول 72: 4537-40. http://jvi.asm.org/cgi/content/full/72/5/4537؟view=full&pmid=9557756

    بروكس ، دي آر ، وماكلينان ، دي إيه (1991) علم الوراثة وعلم البيئة والسلوك. شيكاغو: مطبعة جامعة شيكاغو.

    بوش ، آر إم ، سي أ بندر ، وآخرون. (1999) "توقع تطور الإنفلونزا البشرية أ". Science 286: 1921-1925. [PubMed]

    دوليتل ، دبليو إف (1999) "تصنيف النشوء والتطور والشجرة العالمية." Science 284: 2124. [PubMed]

    Doolittle، W. F. (2000) "طبيعة السلف الكوني وتطور البروتيوم." الرأي الحالي في علم الأحياء الإنشائي 10: 355-358. [PubMed]

    إدواردز ، إيه دبليو إف وكافالي سفورزا ، إل إل (1963) "إعادة بناء التطور." حوليات علم الوراثة البشرية 27: 105-106.

    إيفرون ، ب. (1979) "طرق التمهيد: نظرة أخرى على سكين الرافعة." حوليات الإحصاء 7: 1-26.

    Efron، B. and Gong، G. (1983) "نظرة على مهل إلى الحذاء ، والسكين ، والتحقق من الصحة." الإحصائي الأمريكي 37: 36-48.

    إدواردز ، إيه دبليو إف وكافالي سفورزا ، إل إل (1964) "إعادة بناء الأشجار النشوء والتطور." في التصنيف الوراثي والتطور. إد. هيوود ، في.إتش وماكنيل. لندن: Systematics Assoc. حانة رقم 6.

    Felsenstein، J. (1981) "نهج احتمالي لترجيح الشخصية وما يخبرنا به عن البخل والتوافق." بيول جي لين سوك لوند 16: 183-196.

    Felsenstein، J. (1981) "الأشجار التطورية من تسلسل الحمض النووي: نهج الاحتمالية القصوى." جيه مول إيفول 17: 368-376. [PubMed]

    Felsenstein، J. (1985) "حدود الثقة في الأنساب: نهج يستخدم التمهيد." تطور 39: 783-791.

    فيلسنشتاين ، ج. (2004) استنتاج الأنساب. سندرلاند ، ماساتشوستس: سينيور أسوشيتس.

    فيشر ، ر. أ. (1912) "على معيار مطلق لتركيب منحنيات التردد." رسول الرياضيات 41: 155-160.

    فيتش ، دبليو إم (1970) "التمييز بين البروتينات المتماثلة والبروتينات المماثلة". النظام. زول. 28: 132-163.

    فوتويما ، د. (1998) علم الأحياء التطوري. الطبعة الثالثة. سندرلاند ، ماساتشوستس: سينيور أسوشيتس.

    Goujon، CP، Schneider، VM، Grofti، J.، Montigny، J.، Jeantils، V.، Astagneau، P.، Rozenbaum، W.، Lot، F.، Frocrain-Herchkovitch، C.، Delphin، N.، Le Gal، F.، Nicolas، JC، Milinkovitch، MC and Deny، P. (2000) "تشير تحليلات علم الوراثة إلى انتقال غير نمطي من ممرضة إلى مريض لفيروس نقص المناعة البشرية من النوع 1." J فيرول 74: 2525-32. http://jvi.asm.org/cgi/content/full/74/6/2525؟view=full&pmid=10684266

    هينيغ ، و. (1966) النظاميات النشوء والتطور. (الترجمة إلى الإنجليزية). أوربانا: مطبعة جامعة إيلينيوس.

    Hillis، D.M، and Bull، J.J. (1993) "اختبار تجريبي لعملية التمهيد كطريقة لتقييم الثقة في تحليل النشوء والتطور." النظام. بيول. 42: 182-192.

    هيليس ، دي إم ، جي جي بول ، وآخرون. (١٩٩٢) "علم الوراثة التجريبي: توليد نسالة معروفة." Science 255: 589-592. [PubMed]

    Holmes، E.C، Zhang، L.Q.، Simmonds، P.، Rogers، A. S. and Brown، A. J. (1993) "التحقيق الجزيئي لعدوى فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) في مريض مصاب بجراح مصاب بفيروس نقص المناعة البشرية." J إنفيكت ديس 167: 1411-4. [PubMed]

    ر. هدسون (1992) "أشجار الجينات وأشجار الأنواع وفصل الأليلات الأسلاف." علم الوراثة 131: 509-513. [PubMed]

    Huelsenbeck، J.P، Ronquist، F.، Nielsen، R.، and Bollback، J.P (2001) "الاستدلال البايزي على تطور علم الأحياء وتأثيره على علم الأحياء التطوري." Science 294: 2310-2314. [PubMed]

    كيتشنج ، آي جيه ، فوري ، بي إل ، همفريز ، سي جيه ، وويليامز ، دي إم (1998) Cladistics: نظرية وممارسة تحليل البخل. الطبعة الثانية. منشور جمعية النظاميات النظامية رقم 11. أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد.

    لي ، و. (1997) التطور الجزيئي. سندرلاند ، ماساتشوستس: سينيور أسوشيتس.

    Machuca، R.، Jorgensen، L.B، Theilade، P. and Nielsen، C. (2001) "التحقيق الجزيئي لانتقال فيروس نقص المناعة البشرية من النوع 1 في قضية جنائية." مختبر التشخيص كلين إمونول 8: 884-90. [PubMed]

    ماديسون ، دبليو بي ، وماديسون ، دي آر (1992) ماكلايد. سندرلاند ، ماساتشوستس: سينيور أسوشيتس.

    Nei، M. and Kumar، S. (2000) التطور الجزيئي وعلم الوراثة. نيويورك ، نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد.

    Nichols، R. (2001) "أشجار الجينات وأشجار الأنواع ليست هي نفسها." اتجاهات Ecol Evol. 16: 358-364. [PubMed]

    Ou، C. Y.، Ciesielski، C. A.، Myers، G.، Bandea، C.I، Luo، C.C، Korber، B. T.، Mullins، J. I.، Schochetman، G.، Berkelman، R. L.، Economou، A.N and وآخرون. (1992) "علم الأوبئة الجزيئية لانتقال فيروس نقص المناعة البشرية في عيادة طب الأسنان." Science 256: 1165-1171. [PubMed]

    Swofford، D.L، Olsen، G. J.، Waddell، P. J.، and Hillis، D.M (1996) "الاستدلال النشئي." في النظاميات الجزيئية، ص 407-514. Hillis، D.M، Moritiz، C. and Mable، B. K. eds.، Sunderland، Massachusetts: Sinauer.

    Veenstra، J.، Schuurman، R.، Cornelissen، M.، van't Wout، AB، Boucher، CA، Schuitemaker، H.، Goudsmit، J. and Coutinho، RA (1995) "انتقال نقص المناعة البشرية المقاوم للزيدوفودين متغيرات الفيروس من النوع 1 بعد الحقن المتعمد للدم من مريض مصاب بالإيدز: الخصائص والتاريخ الطبيعي للفيروس ". كلين إنفيكت ديس 21: 556-60. [PubMed]

    Vogel، G. (1997) "تحليل النشوء والتطور: الحصول على يومه في المحكمة." Science 275: 1559-60. [PubMed]

    وو ، سي آي.(1991) "استدلالات نسالة الأنواع فيما يتعلق بالفصل بين تعدد الأشكال القديم." علم الوراثة 127: 429-435. [PubMed]

    Yirrell، D.L، Robertson، P.، Goldberg، D.J، McMenamin، J.، Cameron، S. and Leigh Brown، A.J (1997) "Molecular تحقيق في تفشي فيروس نقص المناعة البشرية في سجن اسكتلندي." Bmj 314: 1446-50. http://bmj.com/cgi/content/full/314/7092/1446؟view=full&pmid=9167560

    تشو ، ت. ، ب. كوربر ، وآخرون. (1998) "تسلسل أفريقي لفيروس نقص المناعة البشرية -1 من عام 1959 وآثاره على أصل الوباء." Nature 391: 594-597. [PubMed]


    كتب

    على الرغم من وجود عدد غير قليل من النصوص التي تغطي الاستدلال الوراثي ، إلا أن القليل نسبيًا يتعامل بشكل صريح مع تفسير أشجار النشوء والتطور أو تطبيقها لمعالجة الأسئلة التطورية الأوسع. في هذا القسم ، يتم سرد بعض الكتب الكلاسيكية التي تغطي مجالات علم الوراثة العرقي فيما وراء استدلال الشجرة نفسها. من بين هؤلاء ، يوفر Baum and Smith 2013 مقدمة أكثر تعمقًا لقراءة أشجار النشوء والتطور ، بينما يناقش الآخرون (Brooks and McLennan 1991، Eldredge and Cracraft 1980، Harvey and Pagel 1991، Wiley and Lieberman 2011) بعض الطرق التي تستخدمها مهمة للإجابة على الأسئلة المتعلقة بالأنماط والعمليات التطورية.

    بوم ، دي أ ، وس د سميث. 2013. التفكير الشجري: مقدمة في علم الأحياء النشوء والتطور. قرية غرينوود ، كولورادو: روبرتس.

    يقدم هذا الكتاب المدرسي مقدمة واسعة للتفكير الشجري ، مع عدة فصول مخصصة لتفسير الارتباط التطوري وأنماط تطور السمات باستخدام الأنماط التطورية. إنه مكتوب ليكون في متناول الطلاب الجامعيين وعلماء الأحياء في مجالات خارج علم الوراثة.

    بروكس ، دي آر ، ودي إيه ماكلينان. 1991. علم التطور ، علم البيئة ، والسلوك: برنامج بحثي في ​​علم الأحياء المقارن. شيكاغو: جامعة. مطبعة شيكاغو.

    يركز هذا الكتاب على تفسير أنماط الانتواع والتكيف في إطار البخل ويتضمن العديد من الأمثلة البيولوجية الرائعة. من المهم أن نلاحظ أن العديد من الأشجار مبنية على سمات مورفولوجية ، والتي لا تُستخدم بشكل شائع اليوم لدراسات التطور النسبي للتكيف بسبب احتمالية الدوران.

    إلدردج ، إن ، وجي كراكرافت. 1980. أنماط النشوء والتطور والعملية التطورية: المنهج والنظرية في علم الأحياء المقارن. نيويورك: جامعة كولومبيا. صحافة.

    يغطي المؤلفون أساسيات الكلاديسيات ولكنهم يولون أيضًا اهتمامًا خاصًا لكيفية تطبيق تحليل النشوء والتطور لمعالجة أسئلة التطور الكلي ، مثل دور التكيف مع مجالات جديدة في التنويع. أدت التطورات الحديثة في الأساليب الإحصائية إلى تجدد الاهتمام بتطبيق الأنساب في اختبار مثل هذه الأسئلة.

    هارفي ، ب.إتش ، وم.د.باجل. 1991. الطريقة المقارنة في علم الأحياء التطوري. سلسلة أكسفورد في علم البيئة والتطور. أكسفورد: جامعة أكسفورد. صحافة.

    كتاب كلاسيكي في علم الأحياء المقارن يوضح الحاجة إلى دمج تاريخ النشوء والتطور في أي تحليل يشمل عدة أصناف. يصف كيف يمكن استخدام مناهج علم الوراثة لاختبار الفرضيات التكيفية باستخدام كل من البيانات المنفصلة والمستمرة.

    وايلي ، إي أو ، وبي إس ليبرمان. 2011. علم الوراثة الوراثي: نظرية وممارسة علم الوراثة النظامي. 2d إد. هوبوكين ، نيوجيرسي: وايلي.

    نسخة محدثة من كتاب ويلي عام 1981 (نيويورك: وايلي) ، يغطي هذا النص العديد من المفاهيم ذات الصلة بتفسير الأشجار. على سبيل المثال ، يناقش المؤلفون أنواعًا مختلفة من الأشجار والطرق المختلفة التي يتم بها تمثيل تطور الشخصية بيانياً على الأشجار.

    لن يتمكن المستخدمون الذين ليس لديهم اشتراك من مشاهدة المحتوى الكامل في هذه الصفحة. الرجاء الاشتراك أو تسجيل الدخول.


    مراجع

    أبزانوف ، إيه ، إم بروتاس ، بي آر جرانت ، بي آر جرانت ، وسي جيه تابين. 2004. Bmp4 والتباين المورفولوجي للمناقير في عصافير داروين. Science 305: 1462–1465.

    ألروي ، ج. 1999. السجل الأحفوري لثدييات أمريكا الشمالية: دليل على إشعاع تطوري في العصر الباليوسيني. النظام. بيول. 48: 107-118.

    باستيد ، بي ، سي سوليس ليموس ، آر كريبل ، كيه دبليو سباركس ، سي أني. 2018. طرق المقارنة التطورية على شبكات النشوء والتطور مع الشبكات. النظام. بيول.

    بوم ، دي أ ، وس د سميث. 2012. تفكير الشجرة: مقدمة لبيولوجيا النشوء والتطور. في التفكير الشجري: مقدمة في علم الأحياء النشوء والتطور.

    بينتون ، إم ، ودي إيه تي هاربر. 2013. مقدمة في علم الأحياء القديمة وسجل الحفريات. جون وايلي وأولاده.

    دروموند ، إيه جيه ، وآيه رامباوت. 2007. BEAST: التحليل التطوري البايزي عن طريق أخذ عينات من الأشجار. BMC Evol. بيول. 7: 214.

    فالكونر ودي إس وتي إف سي ماكاي وآر فرانكهام. 1996. مقدمة في علم الوراثة الكمية (الطبعة الرابعة). اتجاهات الجينات. 12: 280. [أمستردام ، هولندا: Elsevier Science Publishers (Biomedical Division)] ، c1985-.

    Felsenstein، J. 2004. استنتاج الأنساب. سيناوير أسوشيتس ، إنك ، سندرلاند ، ماساتشوستس.

    فلسنشتاين ، ج. 1985. الأنساب والطريقة المقارنة. أكون. نات. 125: 1-15.

    فيشر ، ر. أ. 1930. النظرية الجينية للانتقاء الطبيعي: نسخة كاملة من variorum. مطبعة جامعة أكسفورد.

    فوت ، م. 1997. تطور التنوع الصرفي. Annu. القس ايكول. النظام. 28: 129-152.

    هارفي ، ب.إتش ، وم.د.باجل. 1991. الطريقة المقارنة في علم الأحياء التطوري. مطبعة جامعة أكسفورد.

    هيث ، تي إيه ، جي بي هولسنبيك ، وتي ستادلر. 2014. عملية الولادة والوفاة المتحجرة للمعايرة المتسقة لتقديرات وقت الاختلاف. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة 111: E2957-E2966. الأكاديمية الوطنية للعلوم.

    Lande، R. 1976. الانتقاء الطبيعي والانحراف الجيني العشوائي في تطور النمط الظاهري. تطور 30: 314 - 334.

    Losos، J. 2009. السحالي في شجرة تطورية: علم البيئة والإشعاع التكيفي من anoles. مطبعة جامعة كاليفورنيا.

    لوسوس ، ج. ب. 2011. رؤية الغابة للأشجار: قيود الأنساب في علم الأحياء المقارن. أكون. نات. 177: 709-727.

    Lynch، M. 1990. معدل التطور المورفولوجي في الثدييات من وجهة نظر التوقع المحايد. أكون. نات. 136: 727-741.

    لينش ، م ، وب. والش. 1998. علم الوراثة وتحليل الصفات الكمية. سيناور سندرلاند ، ماساتشوستس.

    بينيل ، إم دبليو ، وإل جي هارمون. 2013. وجهة نظر تكاملية لطرق المقارنة التطورية: الروابط مع علم الوراثة السكانية ، وبيئة المجتمع ، وعلم الأحياء القديمة. آن. إن واي أكاد. علوم. 1289: 90-105.

    Rabosky، D. L. 2010. لا ينبغي تقدير معدلات الانقراض من السلالات الجزيئية. تطور 64: 1816-1824.

    راوب ، د. م. 1985. نماذج رياضية لتكوين cladogenesis. علم الأحياء القديمة 11: 42-52.

    راوب ، دي إم ، إس جيه جولد ، تي جي إم شوبف ، ودي إس سيمبرلوف. 1973. النماذج العشوائية لنسالة وتطور التنوع. J. جيول. 81: 525-542.

    رايس ، س. هـ. 2004. نظرية التطور. سيناور ، سندرلاند ، ماساتشوستس.

    Rolshausen، G.، G Segelbacher، K.A Hobson، and H.M Schaefer. 2009. التطور المعاصر للعزلة الإنجابية والتباعد الظاهري في التعاطف على طول فجوة الهجرة. بالعملة. بيول. 19: 2097 - 2101.

    رونكويست ، إف ، وجي بي هويلسنبيك. 2003. MrBayes 3: استدلال علم الوراثة البايزي تحت النماذج المختلطة. المعلوماتية الحيوية 19: 1572-1574.

    Rosenblum ، E.B ، H. Römpler ، T. Schöneberg ، و H.E Hoekstra. 2010. الأساس الجزيئي والوظيفي لتقارب النمط الظاهري في السحالي البيضاء في وايت ساندز. بروك. ناتل. أكاد. علوم. U. S. A. 107: 2113-2117.

    روزنديل ، ج ، و إل جيه هارمون. 2012. OneZoom: مستكشف كسوري لشجرة الحياة. بلوس بيول. 10: e1001406.

    Sepkoski، J. J. 1984. نموذج حركي للتنوع التصنيفي لدهور الحياة. ثالثا. عائلات ما بعد حقب الحياة القديمة والانقراض الجماعي. علم الأحياء القديمة 10: 246-267.

    سلاتر ، جي جي ، إل جي هارمون ، وإم إي ألفارو. 2012. دمج الحفريات مع الأنساب الجزيئية يحسن الاستدلال على تطور السمات. تطور 66: 3931-3944.

    أويدا ، وجي سي ، وتي إف هانسن ، وس. ج. أرنولد ، وجي بينار. 2011. المليون سنة في انتظار اندفاعات كبيرة في التطور. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة 108: 15908 - 15913.

    فالنتين ، جيه دبليو 1996. علم الأحياء القديمة التطوري. مطبعة جامعة شيكاغو.

    رايت ، س. 1984. التطور وعلم الوراثة للسكان ، المجلد 1: الأسس الجينية والبيومترية. مطبعة جامعة شيكاغو.

    يانغ ، زد. 2006. التطور الجزيئي الحسابي. مطبعة جامعة أكسفورد.


    شاهد الفيديو: خدع بصرية رائعة حتما ستجعلكم تهلوسون.!! (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Tegul

    إله! حسنا أنا!

  2. Kigar

    أحسنت ، الفكرة الرائعة

  3. Vitilar

    أنا أنا متحمس جدا مع هذا السؤال. قل لي ، من فضلك - أين يمكنني العثور على مزيد من المعلومات حول هذا السؤال؟

  4. Dooley

    في ذلك شيء ما.شكرا للمساعدة في هذا السؤال كيف لي أن أشكرك؟

  5. Frika

    أتوسل إلى عفو عن مقاطعةك ، لكن لا يمكنك تقديم المزيد من المعلومات.



اكتب رسالة