22 ноември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Какво определя посоката на спиралите във флората и фауната

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 10 септември 2015 в 17:0053570
Ляво и дясноориентирана фораминифера.

Наляво или надясно?

Въпрос на уговорка е дали дадена спирала ще се приеме за лява или дясна. Ако завинтвате в гайка десен винт и го гледате откъм върха му, спиралата ще се движи към вас против часовниковата стрелка, така че с пълно право можете да наречете винта ляв.

Въпрос на уговорка са термините "ляв" и "десен", но самото качество е абсолютно: от никъде винтът, приет за "десен", не може да изглежда "ляв" (освен при отражение).

Генетичният код съдържа информация, която точно показва "накъде да се завие" спиралата. Винаги когато в структурата на животински или растителен вид се появи единична спирала, тя обикновено е специфична по отношение на ляво и дясно за всяко растение или животно от този вид. Това се отнася както за многобройните форми на спираловидни бактерии, така и за сперматозоидите на висшите животни. Пъпната връв на човека е тройна спирала от една вена и две артерии, които са винаги завити наляво.

Понякога доста необичайни фактори определят посоката на спиралата.

Зъбът на нарвала

Когато животни с двустранна симетрия имат спирални образувания, (c) http://bgchaos.com/286 те са огледално-симетрична двойка, по едно от всяка страна на тялото - рогата на овните, козите, антилопите и други бозайници например. Ушната раковина на човешкото ухо е конична спирала, лявозавита в лявото ухо и дясно завита в дясното.

Любопитно изключение е зъбът на нарвала - малък кит, обитател на северните морета. Това интересно същество се ражда с два зъба на горната си челюст. И двата са вътре в челюстта при женската. При мъжкия само десният е скрит, левият зъб обаче расте напред като копие и достига невероятната дължина от 2.7 метра - повече от половината от дължината на животното от муцуната до опашката! По този гигантски зъб се вият жлебове във форма на спирала, насочена към върха обратно на часовниковата стрелка.

В редките случаи, когато и двата зъба израстват като бивни, бихме очаквали десният да има спирални вдлъбнатини по посока на часовниковата стрелка. Напротив, и той винаги е ляв! Зоолозите не са на едно мнение по въпроса, как е могло да се случи това. Сър Д'Арси Томсън в книгата си "Върху расmежа u формата" защитава своя собствена теория: китът плува с леко витлово движение надясно; инерцията на огромния му зъб предизвиква въртящ момент в основата на зъба, който по време на растежа го кара да се усуква обратно на часовниковата стрелка.

Фораминифери и ледници

фораминифера с лява спирала фораминифера с дясна спирала

Отложенията на дъното на океана се натрупват много бавно - за 1 мил. години се образува седиментен пласт само от няколко метра. Намиращите се в тези пластове микроскопични изкопаеми от вече познатите ни примитивни организъм фораминифера позволяват да се определят измененията на температурата през доста отдалечени периоди.

Направлението на спиралата на фораминифера от вида Globorotalia truncatulinoides е надясно в по-топли води и наляво в по-хладни.

Изучавайки процента на дясно- и лявозавитите образци, може да се установи настъпването на ледниците и отдръпването им.

Графиката, илюстрира процента на дясно- и лявоориентираните фораминифери. Вертикалната скала е дълбочината на взетата проба в подводния утаечен пласт, в сантиметри. Тези изследвания са проведени край бреговете на Антарктида.

Въз основа на този метод, съчетан с други изследвания, учените твърдят, че климатът в Антарктика е бил мек в течение рания Терциер, въпреки местоположението й на Южния полюс. Докато не се е отделила от Австралия, бреговете й се топлели от течения, идващи от екваториалните ширини. Всъщност Антарктика е покрита с ледници "едва" през последните 15 милиона години.

Sinistral-лявоориентиран охлюв

Ако обърнем обикновен охлюв с отвора към нас и върха нагоре, ще забележим, че отвора остава най-често вдясно от оста на черупката, т.е. раковината е дясна (dextral). Много рядко се стрещат охлюви с лявозавита (sinistral) раковина и са високо ценени от колекционерите. Изменението на посоката на завъртане е генетична мутация в майчиния геном. Честотата на такива мутации при различните видове коремоноги е различна.

В повечето семейства лявозавитите екземпляри са изключително редки (като хората със сърце вдясно). Съществуват някои видове при които има и дясно-, и лявозавити, при това с нищо друго, освен с посоката на завиване на раковината и разположението на вътрешните органи не се различават.

Има и семейства, където болшинството черупки са леви. Те образуват особени видове или даже родове, обособени от близките им дяснозавити. Защо се получава така?

Т.Асами, Р.Кауи и К.Обаяси (Asami T., Cowie R.H., Ohbayashi K. //American Naturalist. 1998. V. 152. № 2. P. 225 236) обърнали внимание на това, че сред охлювите с ниска черупка лявозавитите се стрещат крайно рядко, а сред тези с по-издължена черупка те са доста повече. Причината се крие в начина на размножаване.

Охлювите са хермафродити и се чифтосват в положение "лице срещу лице" като винаги си извъртат главите в противоположни страни и така половите им отверстия съвпадат.

Извъртането на главите е генетично заложен рефлекс, което прави чифтосването между дясно и лявозавити ниски раковини невъзможно.

По такъв начин, въпросът дали един вид или род охлюви е само от дясно или лявозавити екземпляри или сред тях има и от едните и другите, зависи преди всичко от наследствено утвърденото поведения при чифтосване.

Спиралната прегръдка на пълзящите

Спираловидните стъбла на пълзящите растения обикновено са дясно ориентирани; голям брой разновидности обаче живеят, съчетани в двойки, и затова "партньорите" са завити в другата посока.

Орловите нокти например се вият винаги наляво, а поветицата надясно. Когато двете растения се допрат, те се преплитат в страстна, и силна прегръдка, която открай време е вдъхновявала английските поети и самия Шекспир.

Тирбушоните на Дявола

В щатите Небраска и Уайоминг се среща загадъчна спирална вкаменелост, позната като "Дяволския тирбушон" (Daemonhelix). Огромните спирали, дълги шест или повече фута, понякога са десни, а друг път - леви.

Геолозите спорили десетилетия наред дали това са вкаменелости от измрели растения или спираловидни тунели, прокопани от прадедите на днешния бобър. "Бобровата" теория победи, след като в някои от тирбушоните бяха намерени останки от малки бобри.

Живеем в ляво завъртян свят

Съвременната наука е доказала, че атомите и молекулите от нашия свят (за разлика от антисветовете ) имат ляв спин, както се оказа след опита на мадам Ву"Живите" молекули, т.е. молекули на органичните вещества, които изграждат живите организми са различни от "неживите", т.е. получени изкуствено и са огледално симетрични - като лява и дясна ръкавица.

Това свойство се нарича хиралност . Неживите хирални молекули се срещат в природата както в "ляв", така и в "дясен" вариант, т.е. те са хирално нечисти. "Живите" молекули могат да бъдат само в ориентация - "лява" или "дясна", т.е. те са хирално чисти. Например, спиралата на една ДНК молекула е винаги дясна, глюкозата, образувана в организма е с дясна форма, а фруктозата - лява.

Темата за нарушението на физичните закони при огледално отражение, т.е. различието между ляво и дясно, е много интересна и засяга фундаменталната същност на света в който живеем - затова ви препоръчвам темите за Симетрията и Квантовата механика и частност тези теми, които ги обединяват:  Пространствено-времеви трансформации и закони за съхранение. Теорема на Ньотер и Дискретна (прекъсната) симетрия. P- четност, както и свързаната особено тясно с темата за посоката на спиралите :  За симетрията във флората и фауната.

В тази тема съм използвала материали от книгата на М. Гарднер "Математически развлечения" .


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Математика
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.