فیزیولوژی تطبیقی

آنالیز پدیده های فیزیولوژیک

مقایسه، بنیان علوم زیستی

بررس$ی ح$الت و ی$ا ک$ارکرد ارگانیس$م ه$ای زن$ده متکی مراح$ل تحقی$ق •

از جمله مبانی، آزمایش و مقایسه است.

ازاز زم$$انی ک$$ه چ$$الز داروین• اس$$تفاده ب$$ا روش مقایس$$ه ای بین

م$و$رد بررس$ی رو$اب$ط فی$لوژنی$ک جمعیت ه$ا، گ$ون$ه و $راس$ته ه$ای مختل$ف

داد ،$ رو$ش ه$ای مقایس$ه ا$ی ب$ه ط$ور$ گس$ترد$ه ا$ی جهت مطالع$ه ق$رار

رو$ند سازش موجودات ز$نده م$ورد$ استفاد$ه قرار $گرفت$ه است.

فیزیولوژی مقایس$ه ای ش$اخه از ف$یزیولوژی اس$ت ک$ه ب$ه بررس$ی و •

مختل$ف می$ان $ان$واع$ موج$و$د عملک$ر$دی ویژگی$ه$ای تن$وع از$ اس$تف$اده

موجودات زنده می پردازد.

مقایسه، بنیان علوم زیستی

مقایس$ات تط$بیقی ب$ه بررس$ی رون$د ه$ای موج$ودی می پ$ردازد ک$ه در •

میان گونه ها همچنان کشف نشده باقی مانده است.

فیزیولوژی مقایس$ه ای اغلب ب$ه مطالع$ه ارگانیس$م ه$ا در محی$ط •

$می پ$ردازد$. این$ گون$ه از $ارگ$انی$س$م ه$ا $ ه$ ش$د$ت$ بح$رانیب$ه$ای$ $

مث$ال ه$ا$ی ب$س$یار$ خ$وب$ی ب$را$ی برر$س$ی س$ا$زگاری نس$بت $ب$ه محی$ط

می باشند.

همچ$$نین در ف$$یزیولوژی مقایس$$ه ای بس$$یار ب$$ه ارگانیس$$م ه$$ای •

ب$زرگ، توج$ه ی$ا ن$امعمول مانن$د ارگانیس$م ه$ای بس$یار کوچ$ک و

می شود.

Kroghاصل

ه$ای مناس$ب جهت پاس$خ ب$ه س$واالت اس$تفاده از ارگانیس$م•

می شناسند.Kroghخاص را به نام اصل

ب$رای مس$ائل kroghاص$ل • ک$ه دارد این موض$وع ب$ه اش$اره

پیچی$ده می ت$وان از موج$وداتی اس$تفاده ک$رد ک$ه ی$ا ب$ه ص$ورت

آنه$ا را اینک$ه ب$ه س$ادگی میت$وان ی$ا مت$داول اس$تفاده می ش$ود

بررسی نمود.

اهداف ژنومیکس مقایسه ای )آنالیز پدیده های فیزیولوژیک(

پی$دا ک$ردن تن$وع در مس$یرهای بیوش$یمایی در ج$انوران مختلف 1.

اس$تفاده 2. ب$ا مختل$ف حیوان$ات بین تک$املی رواب$ط ک$ردن پی$دا

مقایسه شاخص های بیوشیمایی و فیزیولوژیک

در 3. فیزولوژی$ک ه$ای پای$ه بررس$ی جهت اب$زاری آوردن فراهم

اکولوژی

بدس$ت آوردن ش$اخص ه$ای بیوش$یمیایی متم$ایز کنن$ده موج$ودات 4.

زنده

ی$ک 5. از ب$ا اس$تفاده بیولوژی$ک تعمیم چرخه ه$ای ق$ابلیت بررس$ی

موجود خاص

چارچوب های فیزیولوژی مقایسه ای

•Ladd Prosser ،بنی$ان گ$ذار ف$یزیولوژی مقایس$ه ای م$درن

را 1950در س$ال ای مقایس$ه ف$یزیولوژی ه$ای چ$ارچوب

ارائه داد.

- توضیح پاسخ موجودات به احتیاجاتشان1

تش$کیل فهرس$تی از تن$وع بیولوژی$ک ک$ه اخ$یرا ب$ه ش$دت م$ورد

انتق$اد ق$رار گرفت$ه اس$ت و ن$ام جم$ع آوری تم$بر گرفت$ه اس$ت.

بررس$ی ب$ه تن$وع بررس$ی ج$ای ب$ه اس$ت ش$ده پیش$نهاد

کارکردها پرداخت.

چارچوب های فیزیولوژی مقایسه ای

اس$$تفاده از اطالع$$ات فیزیولوژی$$ک جهت ی$$افتن رواب$$ط - 2

فیلوژنتیکی موجودات مختلف

در ح$الت تئ$وری اطالع$ات ف$یزیولوژیکی را همانن$د اطالع$ات

می ت$$وان ب$$ه عن$$وان DNAمورفول$$وژیکی و ی$$ا ت$$والی ه$$ای

اب$زاری جهت بررس$ی و س$نجش تکام$ل موج$ودات م$ورد

اس$$تفاده ق$$رار داد. ولی در عم$$ل اطالع$$ات فیزیولوژی$$ک

بسیار کم مورد استفاده قرار گرفته است.

اطالعات فیزیولوژیک جهت یافتن دالیل استفاده کمتر از روابط فیلوژنتیکی

از اطالع$ات فیزیولوژی$ک کم$تر چه$ار م$ورد ب$رای اس$تفاده •

جهت یافتن روابط فیلوژنتیکی ذکر شده است.

.نش$انه ه$ای فس$یل ش$ده اطالع$ات ف$یزیولوژیکی چن$دانی ب$ه م$ا نمی دهد

.بر روی نمون$ه ه$ای م$وزه ه$ای نمیت$وان این ص$فات را ان$دازه گ$یری نمود

صفات فیزیولیوژی$ک بیش$تر تحت ت$اثیر محی$ط ق$رار می گیرن$د و منج$ر ب$ه

ب$ی$$دای$ش ص$$فات$ فیزیولوژی$$ک ی$کس$$ان $از ص$$فات$ متف$$اوت$ می ش$$وند$.

به$م$ین د$لی$ل اس$تفاده$ از$ ا$ین $گون$ه ص$ف$ات در$ $مطالع$ات$ فیل$و$ژ$نی مش$کل $

ت $تخت ع$ن$$وا$ن $$ ال$ $همگ$$را و تکا$م$$لای$ج$$اد$ می کن$$د.$ ا$ین گون$$ه$ از اختال$

( بیان می شود.parallel and convergent evolutionموازی )

همگرا و موازیتکامل

I II III

دیگرچارچوب های فیزیولوژی مقایسه ای

ر هم کنش فیزیولوژیک ارگانسیم و محیطببررسی - 4

مش$خص نم$ودن سیس$تم ه$ای م$دل جهت بررس$ی فع$الیت - 5منحصر به فرد فیزیولوژیک

مث$ال آن بررس$ی سیس$تم انتق$ال پی$ام در نرون ه$ای م$اهی م$رکب غ$ول •پیکر جهت فهم مراحل فیزیولوژیکی آن

- در این دس$ت از مطالع$ات می ت$وان گون$ه ه$ای مختل$ف را 6به عنوان متغیر مورد بررسی قرار داد.

در ح$الی ک$ه دیگ$ر ش$اخه ه$ای ف$یزیولوژی متغ$یر ه$ایی مانن$د ن$ور، دم$ا، •دهن$د، می ق$رار مطالع$ه م$ورد هورم$ونی ب$االنس و اکس$یژن، ف$یزیولوژی مقایس$ه ای عالوه ب$ر آن می توان$د گون$ه ه$ا و راس$ته ه$ا ب$ه

عنوان متغیر مورد بررسی قرار می دهد.

و همکاران Wetsonمطالعات (2011)

ازر هم کنش$ب$پاس$خ ش$وک ح$رارتی • پروتئین ه$ای ش$وک ی

و ( HSPsح$$رارتی ) فع$$ال اکس$$یژن س$$رکوب ش$$بکه ،

سیگنال های هورمونی است.

در محیط ه$ای کن$ترل ش$ده، منح$نی فتوس$نتزی س$ویا، ص$نوبر •

درج$ه س$انتی گ$راد 42 ت$ا 22و آرابیدوپس$یس در دم$ای می$ان

م$ورد بررس$ی ق$رار گرفت$ه اس$ت. نت$ایج مش$خص نم$ود ک$ه

س$ویا م$یزان فتوس$نتز ب$االتری را نس$یت ب$ه دو گی$اه دیگ$ر گی$اه

.دارد

(2011و همکاران ) Wetsonمطالعات

نت$ایج بررس$ی های بیوش$یمیایی و بی$ان ژن ه$ا نش$ان داد ک$ه •

در س$ویا در اث$ر ش$وک ح$رارتی اف$زایش HSP17پروتئین ه$ای

آن$تی تنظیم در را متف$اوتی پاس$خ همچ$نین و می یاب$د

نس$بت س$ویا در گرم$ایی ش$وک پروس$ه های و اکس$یدان ها

صنوبر و آرابیدوپسیس مشاهده شد.

این نت$ایج مش$خص نم$ود ک$ه پاس$خ ب$ه ش$وک ح$رارتی بس$یار •

حف$اظت ش$ده اس$ت ولی تنظیم آن از گون$ه ای ب$ه گون$ه دیگ$ر

متفاوت است.

بر روی تجمع عناصر ( 2010کان و گیلهام )مطالعات در بافت های مختلف گیاهی

( با استفاده از فیزیولوژی تطبیقی توزیع عناصر 2010کان و گیلهام )•

مورد مطالعه معدنی در گیاهان )تک لپه ای ها و اکثر دو لپه ای ها(

مشاهده نمودند:قرار داده و

رق منتق$ل می ش$وند )انتق$ال غ$یر ع$عناص$ری ک$ه ب$ا اس$تفاده از فش$ار تبخ$یر و ت1.

ف$ع$ال($ $ در$ س$لول$ه$ایی تجم$ع$ می$ یابن$د $ک$ه$ تب$خ$یر و$ تع$رق ب$ا$الی$ی دارن$د ما$نن$د منگ$نز

و کلسیم

کلسیم و فسفر هرگز در حالت محلول یکجا تجمع نمی یابند.2.

وپالس$ت ریش$ه ب$ه دام افت$اده و ب$ه ان$دام ه$ای پ بس$یاری از فل$زات س$نگین در آ3.

.هوایی را نمی یابد

ار ب$االیی دارد و در فق$دان عناص$ر دیگ$ری مانن$د ی پتاس$یم ح$الت اس$مزی بس4$.

کلسیم، کبالت و سدیم تجمع می یابد.

پروفیل بیان ژن های خاصی با میزان تجمع عناصر ارتباط دارد.5.

References• Mykles D.L., Ghalambor, C. K., Stillman, J. H. and Tomanek L., 2010, Grand

Challenges in Comparative Physiology: Integration Across Disciplines and Across Levels of Biological Organization,Integrative and Comparative Biology, volume 50, number 1, pp. 6–16.

• WESTON, D. J., KARVE, A. A., GUNTER, L. E., JAWDY, S. S., YANG, X., ALLEN, S. M. and WULLSCHLEGER, S. D., 2011, Comparative physiology and transcriptional networks underlying the heat shock response in Populus trichocarpa, Arabidopsis thaliana and Glycine max. Plant, Cell & Environment, 34: 1488–1506.

• Conn S. and Gilliham M., 2010, Comparative physiology of elemental distributions in plants, Annals of Botany 105: 1081–1102.

• Garland Jr, Theodore, and P. A. Carter. 1994. "Evolutionary physiology." Annual Review of Physiology 56.: 579-621.

• Greenberg, M. J. and Hochachka, P. W., 1975, Biographical data: Clifford Ladd Prosser. Journal of Experimental Zoology 194 )1(: 5–12.

• Mangum, C. P. and Hochachka P. W., 1998. New directions in comparative physiology and biochemistry: mechanisms, adaptations, and evolution. Physiological Zoology 71 )5(: 471–484.

• Garland Jr, T., Bennett, A. F., & Rezende, E. L. 2005( Phylogenetic approaches in comparative physiology. Journal of experimental Biology, 208)16(, 3015-3035.