Какое эволюционное давление может привести к метаболической НЕэффективности?

Какое эволюционное давление может привести к тому, что метаболическая IN -эффективность станет адаптацией , повышающей приспособленность животного?

Под «метаболической эффективностью» я подразумеваю «процент полезной энергии, извлеченной из проглоченных энергосодержащих веществ», а не «сколько энергии это животное использует в состоянии покоя». Дело не в том, сколько он использует в целом, а в том, сколько он может извлечь без потерь. Поскольку такая «метаболическая неэффективность» означает, что животное извлекает мало энергии из пищи, которую оно ест. В качестве эталона «метаболической неэффективности» предположим, что это животное способно использовать не более 10% энергии пищи, которую оно глотает.

Под «эволюционным давлением» я подразумеваю «причину, по которой животное могло развить такой аспект своей биологии».

Под «приспособленностью» я подразумеваю «способность животного выживать достаточно долго, чтобы производить потомство».

Вообще говоря, эволюционное давление ведет к большей , а не к меньшей метаболической эффективности; в конце концов, отсутствие необходимости тратить столько времени и энергии на еду означает, что животное более приспособлено к эволюции в других областях.

Обратите внимание, что закон Клейбера - это вещь - идея о том, что скорость основного обмена масштабируется до 3/4 степени массы тела животного. Другими словами, в нем утверждается, что животное массой 100M потребляет примерно в 32 раза больше энергии, чем животное массой M, при этом соответствующее уравнение имеет вид

[energy used] = roughly [mass^0.75]

Однако это не столько эволюционная адаптация, сколько естественная константа, которая, по-видимому, имеет какое-то отношение к рассеиванию тепла, эффективности распределения питательных веществ, отношению структурной массы к массе роста или другим подобным причинам (на самом деле ни одна индивидуальная причина не была установлена). найдено, что полностью соответствует закону Клейбера); и это не эволюционное давление. Поэтому, пожалуйста, не цитируйте закон Клейбера в качестве ответа.

Кроме того, «животное маленькое», «животное большое» или «животное медлительное» не являются ни свойствами, связанными с тем, насколько эффективно это животное извлекает энергию из пищи, ни эволюционным давлением. Они могут быть причинами того, что животное использует много энергии или мало энергии, но они не связаны с тем, почему животное не может извлечь много энергии из пищи. Поэтому, пожалуйста, не используйте в качестве ответа размер или уровень активности животного.

Хорошие ответы объяснят причину или причины, по которым животное было бы более приспособленным к эволюции, если бы оно было менее метаболически эффективным.

Лучшие ответы будут ссылаться на эволюционное давление, которое действительно может существовать на Земле, или планета, относительно похожая на Землю с точки зрения атмосферного давления и состава, типа жизни (на основе углерода, конечно), гравитации, состава и т. д. - нет суперземли , не живущие в атмосфере газового гиганта и т.д.

Гигантская панда Ailuropoda melanoleuca и красная панда Ailurus fulgens — два хорошо известных примера плотоядных, которые эволюционировали, чтобы есть растительную пищу, таким образом перейдя от очень высокой эффективности извлечения энергии из пищи к очень низкой эффективности. (Кроме того, они не являются близкими родственниками: один принадлежит к семейству медвежьих Ursidae, а другой — к надсемейству куньих куньих.) Их эволюционная история может представлять интерес.
@AlexP Ну, как им это эволюционно выгодно?
Я не знаю. Но тот, кто интересуется таким процессом, должен почитать об их эволюционной истории.
Неэффективность — это дефинитивное предложение, и оно основано на том, как вы определяете, что такое эффективность, так как же вы определяете эффективность? Как вы определяете метаболическую неэффективность? Кроме того, размер абсолютно связан с тем, насколько эффективно вы можете извлекать энергию, это основной фактор длины кишечника, который ограничивает пищеварение. Эндотермия — это массовая метаболическая неэффективность, она развилась, потому что стоимость значительного увеличения потребности в пище более чем компенсируется значительно возросшим уровнем активности.
@Джон, я упомянул об этом в своем посте - процент энергии, извлекаемой из пищи. Чем ниже этот процент, тем менее эффективен метаболизм.
Определите, что вы имеете в виду под энергией, мы не извлекаем ватты из пищи, мы извлекаем молекулы, и везде есть неэффективность, от того факта, что вы не можете переваривать значительное количество клетчатки, до того, как лошади не могут переваривать большие количества толстый.
@John Под «энергией» я подразумеваю химическую энергию в пищевых молекулах.
тогда у вас есть миллионы примеров, каждый организм не может что-то переварить. тот факт, что вы не можете извлечь энергию из целлюлозы, несмотря на то, что она является пятой по распространенности молекулой, которую мы потребляем.
Какова ваша цель построения мира здесь? Это больше похоже на вопрос биологии, чем на построение мира.
@John Пытаюсь понять, как сделать жвачное животное, которое должно постоянно есть.
Тогда, пожалуйста, спросите об этом. это вопрос построения мира, на который можно ответить, в его нынешнем виде это не так. есть много способов сделать это, и многие из них, вероятно, лучше, чем полагаться на метаболические процессы. многим травоядным нужно есть более или менее непрерывно, не считая сна.

Ответы (5)

Энергия идет на питание микробных комменсалов в кишечнике.

Микробы получают энергию. Взамен они синтезируют витамины и белок, которые хозяин не может получить, и они передаются хозяину. Хозяин использует свою способность собирать и пережевывать пищу, чтобы поддерживать микробы, живущие внутри него. В свою очередь, эти микробы поддерживают своего хозяина своими метаболическими и синтетическими способностями.

Это не фантастика.

Буквально все пищеварение.

Все пищеварение — это компромисс: хорошо усваивать что-то означает плохо усваивать что-то другое. Давайте возьмем пример целлюлозы.

Вы не можете переваривать целлюлозу, молекулу с высокой энергией, потому что оборудование (производство ферментов, больший пищеварительный тракт и т. Д.), Необходимое для ее переваривания, очень дорого и не дает достаточного преимущества, чтобы компенсировать те постоянные затраты на поддержку этого оборудования. Все пищеварение — это компромисс: выбирайте низкие затраты на пищеварение, но высокие поведенческие затраты или низкие поведенческие затраты и высокие затраты на пищеварение. Существует также большой компромисс между временем извлечения и предотвращением приема большего количества пищи. Если бы мы могли переваривать целлюлозу, это помешало бы нам заполнить наш кишечник более легко перевариваемым материалом, к которому мы приспособлены.

Точно так же приготовление пищи: процесс передачи части пищеварения инструментам и другим людям, чтобы вы могли обходиться менее эффективной и менее ресурсоемкой пищеварительной системой.
@notovny или используйте существующую систему, чтобы получить вдвое большую питательную ценность, чем люди.

Ядовитая экосистема

В вашей гипотетической системе каждый потенциальный источник пищи токсичен для других форм жизни.

Для этого есть эволюционные обходные пути, но в этой экосистеме все они увеличивают неэффективность метаболизма или имеют другие негативные побочные эффекты (похожие на подавление иммунной системы при регулярном приеме алкоголя).

Поэтому большинство организмов придерживаются осторожной пищеварительной стратегии, при которой они извергают или иным образом выделяют что-либо чрезмерно токсичное и интенсивно переваривают все остальное, чтобы обеспечить его безопасность. Это очень энергоемко и поэтому снижает эффективность, но предпочтительнее альтернативы регулярному отравлению со смертельным исходом.

Неэффективность связана с окружающей средой. Возьмем, к примеру, людей с высоким уровнем пигментации кожи. Их пигментация делает так, что из всего солнечного света только очень мало проходит через кожу и способствует выработке витамина D. Из-за высокого уровня солнечного света в местах их происхождения эта неэффективность является функциональной, а не совсем неэффективной. Когда они живут в таких странах, как Северная Европа, с низким уровнем воздействия солнечного света, их неэффективность становится заметной.

Та же самая мотивация может существовать и в вашем случае: когда есть много еды, которую можно съесть с минимальными усилиями, использование только небольшой ее части не является проблемой.

Для следующего поколения.

Потребности очень молодых, только что отлученных от груди, связаны с повторным заселением их кишечника бактериями, подходящими для их будущего рациона, и большим количеством энергии и питательных веществ для роста. Они следуют за взрослыми, когда те пасутся, надеясь получить в подарок предварительно переваренную пищу и здоровые кишечные бактерии. (Это требует затрат большого количества энергии на переваривание пищи, но без потери энергии и полезных свойств).

Если в этот момент вы думаете «фу, ни за что», подумайте о приятной и милой коале , которая кормит отлученного от груди ребенка фекальными кашами, предварительно переваренной, богатой бактериями едой, чтобы приучить его к растительной пище. еда.

Кролики также являются копрофагами , термиты передают своих простейших пассажиров, что позволяет переваривать целлюлозу, даже слонята едят кашу своих родителей.

Это имеет косвенный эффект, позволяя молодым накапливать массу тела и расти быстрее, чем без этого предварительного переваривания, что делает их сильнее и с большей вероятностью передаст свои гены.

Возможно, не вся группа, а конкретное подмножество, скажем, старших самцов, может быть отнесено к обязанности кормить младенцев таким образом, оставляя других взрослых членов группы достаточно сильными, чтобы защитить его.

Какое эволюционное давление может привести к метаболической НЕэффективности?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v