비교생리학

Comparative physiology

비교생리학은 다양한 종류의 유기체의 기능적 특성의 다양성을 연구하고 이용하는 생리학의 하위 학문이다. 진화생리와 환경생리와 밀접한 관련이 있다. 많은 대학들이 동물 생리학의 비교적인 측면을 다루는 학부 과정을 제공한다. 클리포드 라드 프로서(Clifford Ladd Prosser)에 따르면, "비교 생리학은 관점, 철학만큼 정의된 규율이 아니다"[1]라고 한다.

역사

원래 생리학은 주로 인간에 초점을 맞췄는데, 대부분 의료행위를 개선하려는 욕구에서 비롯됐다. 생리학자들이 처음 다른 종들을 비교하기 시작했을 때, 유기체가 어떻게 작용하는지 이해하는 것은 단순한 호기심에서 비롯되기도 했지만 또한 기본적인 생리학적 원리를 발견하려는 욕구에서 비롯되었다. 특정한 질문을 연구하는데 편리한 특정한 유기체의 이러한 사용은 크록 원리라고 알려져 있다.

방법론

C. 현대 비교 생리학의 창시자인 [2]라드 프로서는 1950년 편집된 책에서 비교 생리학에 대한 광범위한 의제를 간략히 설명하였다(갈랜드와 카터의[3] 요약 및 토론 참조).

1. 서로 다른 종류의 동물들이 어떻게 그들의 필요를 충족시키는지 묘사한다.

이는 생물학적 다양성의 기능적 측면을 분류하는 것에 해당하며, 최근 이 분야가 초기 탐구 단계를 넘어서야 한다는 제안으로 "스탬프 수집"이라는 비판을 받아왔다.[4]

2. 생리적 정보를 이용하여 유기체의 계통적 관계를 재구성한다.

원칙적으로 생리적 정보는 유기체의 진화적 차이를 측정하기 위해 형태학적 정보나 DNA 서열을 사용하는 것과 마찬가지로 사용될 수 있다. 실제로, 이것은 최소한 네 가지 이유 때문에 거의 수행되지 않았다.
  • 생리학은 많은 화석 단서를 남기지 않지만
  • 박물관 견본으로는 측정할 수 없지만
  • 형태학이나 DNA 서열과 비교하여 정량화하기가 어렵다.
  • 생리학은 DNA보다 적응하기 쉬우며, 따라서 유전적 재구성을 혼동하는 평행과 수렴 진화의 대상이 된다.

3. 생리가 유기체와 그 환경 사이의 상호작용을 어떻게 매개하는지를 해명한다.

이것은 본질적으로 생리적 생태학이나 생태학적 생리학이다.

4. 특정 생리적 기능을 연구하기 위한 "모델 시스템"을 확인한다.

이러한 예로는 오징어 거대 축사를 사용하여 일반적인 신경전달 원리를 이해하고, 방울뱀 꼬리 셰이커 근육을 사용하여 대사물의 생체내 변화를 측정하고(NMR 기계에 동물 전체를 넣을 수 있기 때문),[5] 생리학에 대한 온도의 영향을 연구하기 위해 엑토테틱스 포이킬로테스(Ectothermic poikilotherms)를 사용하는 것을 들 수 있다.

5. "동물의 종류"를 실험 변수로 사용하는 것.

생리학의 다른 분야에서는 빛, 온도, 산소 긴장, 호르몬 균형과 같은 변수를 사용하는 반면, 비교 생리학은 또한 종이나 동물의 종류를 각 기능의 변수로 사용한다.[6]
25년 후, 프로서는 "나는 그것을 일종의 유기체를 하나의 실험 변수로 사용하는 생리학에서 그런 방법으로 생각하고 싶다."[1]라고 말했다.

비교 생리학자들은 흔히 "극단적인" 환경(예를 들어 사막)에 사는 유기체를 연구하는데, 이는 진화적 적응의 특히 명확한 예를 발견하기를 기대하기 때문이다.[3] 한 예는 신장 전문화를 보이는 것으로 밝혀진 사막에 사는 포유류의 물 균형에 관한 연구다.[7]

마찬가지로, 비교 생리학자들은 매우 크거나 작은 유기체와 같은 "비정상적인" 유기체에 끌렸다. 예를 들어 후자의 경우 벌새가 연구되어 왔다. 또 다른 예로서 기린은 긴 목과 이것이 혈압 조절과 관련된 전문화로 이어질 것이라는 기대 때문에 연구되어 왔다. 보다 일반적으로, ectotheric 척추동물은 체온 변화에 따라 혈액 산-기반의 균형과 pH가 어떻게 변화하는지 결정하기 위해 연구되어 왔다.

자금조달

미국에서 비교 생리학 연구는 국립보건원과 국립과학재단에서 자금을 지원하고 있다.

사회

다수의 과학회는 다음을 포함하여 비교 생리학에 관한 부분을 특징으로 한다.

전기

크누트 슈미트-닐슨(1915~2007)은 척추동물 비교 생리학의 주요 인물로, 다년간 듀크 대학에서 교수로 재직하며 다수의 학생(부고)을 양성했다. 그는 또한 접근하기 쉬운 문체로 알려진 영향력 있는 텍스트를 포함한 몇 권의 책을 저술했다.

그로버 C. 스티븐스(1925~2003)는 무척추동물 비교 생리학자로 잘 알려져 있으며, 1964년 어바인 캘리포니아 대학에서 유기생물학부 창립회장이 될 때까지 미네소타 대학의 교수진을 역임했다. 그는 수많은 대학원생들의 멘토였고, 그들 중 많은 학생들이 그 분야를 더욱 발전시켰다. 그는 몇 권의 책을 저술했으며, 뛰어난 생물학자가 되는 것 외에도 뛰어난 피아니스트와 철학자였다.

동물 생리학 비교 논문을 게재하는 일부 저널

추가 읽기

  • 배링턴, E. J. W. 1975. 비교 생리학과 디자인의 난제. 실험동물학 저널 194:271-286.
  • 클라크, A. J. 1927. 심장의 비교 생리학. 런던 케임브리지 대학 출판부
  • 단츨러, W. H. 에드 1997 생리학 안내서. 13절: 비교 생리학. 제1권 옥스퍼드 유니브 프레스, 뉴욕.
  • 단츨러, W. H. 에드 1997 생리학 안내서. 13절: 비교 생리학. 제2권 옥스퍼드 유니브 프레스, 뉴욕. 8 + 751-1824 페이지
  • Feder, M. E., A. F. Bennett, W. W. Burgren, R. B. 휴이, 1987년형 생태 생리학의 새로운 방향. 케임브리지 유니브 프레스, 뉴욕 364 페이지
  • Garland, T, Jr. 그리고 P. A. Carter. 1994. 진화 생리학. 연간 생리학 검토 56:579-621. PDF
  • Gibbs, A. G. (1999). "Laboratory selection for the comparative physiologist". Journal of Experimental Biology. 202 (Pt 20): 2709–2718. PMID 10504307.
  • Gilmour, K. M.; Wilson, R. W.; Sloman, K. A. (2005). "The integration of behaviour into comparative physiology". Physiological and Biochemical Zoology. 78 (5): 669–678. doi:10.1086/432144. PMID 16047293. S2CID 586358.
  • 고든, M. S., G. A. 바르톨로뮤, A. D. 그리넬, C. B. 조르겐센, F. N. 화이트 1982. 동물 생리학: 원리와 적응. 제4판 맥밀런, 뉴욕 635페이지
  • 그린버그, M. J., P. W. 호차흐카, C. P. 망금, 1975년 에드. 비교 생리학과 생화학 분야의 새로운 방향. 실험동물학 저널 194:1-347.
  • 호차치카, P.W., G.N.소메로. 2002. 생화학 적응 — 생리적 진화의 메커니즘과 과정. 옥스퍼드 대학 출판부 478쪽
  • 망금, C. P., P. W. Hochachka 1998. 비교 생리학과 생화학의 새로운 방향: 메커니즘, 적응, 진화. 생리적 동물학 71:471-484.
  • 모예스, C.D., P. M. 슐트 2006. 동물 생리학의 원리. 피어슨 벤자민 커밍스, 샌프란시스코 734 페이지
  • 프로서, C. L., 1950년경. 비교 동물 생리학. W. B. Sunders Co., 필라델피아. ix + 888 pp.
  • 랜달, D, W. 버그렌, K. 2002년 프랑스어 에커트 동물 생리학: 메커니즘과 적응. 제5판 W. H. Freeman and Co, New York. 736 페이지 + 용어집, 부록, 색인.
  • Ross, D. M. (1981). "Illusion and reality in comparative physiology". Canadian Journal of Zoology. 59 (11): 2151–2158. doi:10.1139/z81-291.
  • 슈미트-닐슨, K. 1972. 동물들이 어떻게 움직이는지. 케임브리지 대학 출판부, 케임브리지.
  • 슈미트-닐슨, K. 1984. 스케일링: 동물의 크기가 왜 그렇게 중요한가? 케임브리지 대학 출판부, 케임브리지. 241 페이지
  • 슈미트-닐슨, K. 1997. 동물 생리학: 적응과 환경. 제5판 케임브리지 대학 출판부, 케임브리지. ix + 607 pp.
  • 슈미트-닐슨, K. 1998. 낙타의 코: 호기심 많은 과학자의 회고록. 352페이지. 아일랜드 프레스. 리뷰
  • 소메로, G. N. 2000. Unity in Diversity: 비교 생리학의 방법, 기여도 및 미래에 대한 관점. 연간 생리학 검토 62:927-937.
  • Stephens, G.C.; Schinske, R.A. (1961). "Uptake of amino acids by marine invertebrates". Limnology and Oceanography. 6 (2): 175–181. Bibcode:1961LimOc...6..175S. doi:10.4319/lo.1961.6.2.0175.
  • Stephens, G.C. (1982). "Recent progress in the study of "Die Ernährung der Wassertiere und der Stoffhaushalt der Gewasser"". American Zoologist. 22 (3): 611–619. doi:10.1093/icb/22.3.611.
  • Manahan, D.T.; Wright, S.H.; Stephens, G.C.; Rice, M.A. (1982). "Transport of dissolved amino acids by the mussel, Mytilus edulis: Demonstration of net uptake from seawater by HPLC analysis". Science. 215 (4537): 1253–1255. doi:10.1126/science.215.4537.1253. PMID 17757542. S2CID 36756710.
  • Swallow, J. G.; Jr; Garland, T. (2005). "Selection experiments as a tool in evolutionary and comparative physiology: insights into complex traits - An introduction to the symposium". Integrative and Comparative Biology. 45 (3): 387–390. doi:10.1093/icb/45.3.387. PMID 21676784.
  • 윌머, P, G. 스톤, 그리고 나. 존스턴. 2005. 동물의 환경 생리학. 제2판. 블랙웰 사이언스, 영국 옥스퍼드주 블랙웰 사이언스 xii + 754 pp.

참고 항목

참조

  1. ^ a b Prosser, C. L. (1975). "Prospects for comparative physiology and biochemistry". Journal of Experimental Zoology. 194 (1): 345–348. doi:10.1002/jez.1401940122. PMID 1194870.
  2. ^ Greenberg, M. J.; P. W. Hochachka; C. P. Mangum (1975). "Biographical data: Clifford Ladd Prosser". Journal of Experimental Zoology. 194 (1): 5–12. doi:10.1002/jez.1401940102. PMID 1104756.
  3. ^ a b Garland, T., Jr.; P. A. Carter (1994). "Evolutionary physiology" (PDF). Annual Review of Physiology. 56: 579–621. doi:10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID 8010752.
  4. ^ Mangum, C. P.; P. W. Hochachka (1998). "New directions in comparative physiology and biochemistry: mechanisms, adaptations, and evolution". Physiological Zoology. 71 (5): 471–484. doi:10.1086/515953. PMID 9754524. S2CID 25169635.
  5. ^ Conley, K. E.; S. L. Lindstedt (1996). "Rattlesnake tail-shaking: minimal cost per twitch in striated muscle". Nature. 383 (6595): 71–73. doi:10.1038/383071a0. PMID 8779716. S2CID 4283944.
  6. ^ 프로서(1950, 페이지 1)
  7. ^ Al-kahtani, M.A.; C. Zuleta; E. Caviedes-Vidal; T. Garland, Jr. (2004). "Kidney mass and relative medullary thickness of rodents in relation to habitat, body size, and phylogeny" (PDF). Physiological and Biochemical Zoology. 77 (3): 346–365. CiteSeerX 10.1.1.407.8690. doi:10.1086/420941. PMID 15286910. S2CID 12420368.