معلومة

16.8: لماذا يهم - علم الأحياء الحديث - علم الأحياء

16.8: لماذا يهم - علم الأحياء الحديث - علم الأحياء


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.

لماذا وصف ومناقشة التقنيات المستخدمة في علم الأحياء الحديث؟

أثر علم الأحياء تقريبًا على كل جانب من جوانب حياة الإنسان. يعتمد مجال الطب بأكمله على الاكتشاف والاستكشاف البيولوجي ؛ بدون معرفة كيفية عمل جسم الإنسان ، لن يكون لدينا أي فكرة عن كيفية إصلاح أجسادنا عندما يحدث خطأ ما.

على مر العقود ، تم تطوير تقنيات جديدة لدراسة علم الأحياء. قام العلماء مؤخرًا بتعيين الجينوم البشري الكامل. تم تطوير تقنيات جديدة للمساعدة في تسريع هذه العملية. كما تأثر علم الطب الشرعي بشكل كبير بالاكتشاف البيولوجي. تمكّن التقنيات الجديدة جهات إنفاذ القانون من جمع أدلة الحمض النووي في مسرح الجريمة ، مما يساعد على ضمان تحديد المشتبه به الصحيح. يمكن تطبيق المعلومات المستندة إلى الحمض النووي على العديد من هذه الحالات. ضع في اعتبارك السيناريو التالي.

في يوم الذكرى عام 1984 ، تم دفن رفات جندي قُتل خلال حرب فيتنام في قبر المجهول في مقبرة أرلينغتون الوطنية. لكن بعد عقد من الزمان ، بدأت الأسئلة تثار حول هوية هذا الجندي المجهول. على وجه الخصوص ، بدأ الناس يتساءلون عما إذا كان يمكن التعرف على الجندي بسبب التحسينات والتطورات العلمية.

نتائج التعلم

  • قائمة التقنيات الرئيسية التي تمكن الاستخدامات الحديثة للبيولوجيا
  • تحديد الاستخدامات المجتمعية للتكنولوجيا الحيوية
  • ناقش المخاطر والفوائد التي تنطوي عليها تطبيقات علم الجينات والجينوم

16/8 صيام متقطع - حمية لمدة 8 ساعات لإنقاص الوزن بسرعة

النظام الغذائي لمدة 8 ساعات هو استراتيجية للصيام المتقطع (IF) لفقدان الوزن بسرعة. يُعرف هذا النظام أيضًا باسم حمية 16/8 أو صيام 16/8 المتقطع. يسمح لك بتناول أي شيء في غضون 8 ساعات والصيام لمدة 16 ساعة. تؤكد الأبحاث العلمية أن اتباع نظام غذائي لمدة 8 ساعات قد يخفض ضغط الدم والكوليسترول السيئ ويقلل من مخاطر مقاومة الأنسولين (1). ترشدك هذه المقالة خلال نظام 8 ساعات الغذائي ، وماذا تأكل ، وعينة من مخطط النظام الغذائي ، وما إذا كان عليك تجربتها.


ما هو الصيام المتقطع وكيف يعمل؟

قد يبدو الصيام المتقطع تقنيًا بعض الشيء ، ولكن ربما تكون قد فعلت ذلك من قبل دون أن تدرك ذلك. أولاً ، يساعد في معرفة الفرق بين حالة الصيام وحالة التغذية.

حالة الصيام مقابل ولاية الاحتياطي الفيدرالي

عندما تأكل كل بضع ساعات ، فأنت في حالة "تغذية" ، أي عندما يكون جسمك مشغولاً بهضم وامتصاص واستيعاب العناصر الغذائية من وجباتك. إن تسريع حرق الدهون ليس هو الأولوية رقم 1 هنا. يظل معظمنا في حالة التغذية أثناء النهار ، بصرف النظر عن الوقت الذي ننام فيه.

السبب في أن الصيام المتقطع يمكن أن يوفر فوائد معينة لفقدان الوزن هو أنه يسمح لجسمك بالدخول في حالة الصيام ، وهو الوقت الذي يمكن أن يتسارع فيه حرق الدهون في الجسم.

كيف يعمل الصيام المتقطع

الصيام المتقطع يعني ببساطة أن تقضي فترة من الوقت دون تناول الطعام ، عادة ما بين 12 إلى 48 ساعة. تُعرف هذه المدة الزمنية بنافذة الصيام ، وخلال هذه الفترة لا تتناول سوى السوائل ، مثل الماء أو شاي الأعشاب أو المرق.

يوصي بعض الخبراء بشرب عصائر الخضروات الخضراء منخفضة السعرات الحرارية وتناول المكملات الغذائية أثناء الصيام للمساعدة في الحفاظ على تناسق تناول الفيتامينات والمعادن ، بينما يعتقد البعض الآخر أنه يجب استهلاك الماء فقط. مثل العديد من الموضوعات في مجال الصحة ، فإن القواعد المتعلقة بالصيام المتقطع ذاتية ، اعتمادًا على من تسأل.

إذا كنت تصوم أقل من 24 ساعة ، فستكون لديك أيضًا نافذة لتناول الطعام. هذا هو الوقت المخصص للوجبات قبل أن تبدأ الصيام. بالنسبة لمعظم الأشخاص الذين يمارسون الصيام المتقطع ، تتراوح فترة تناولهم للأكل ما بين ست إلى 12 ساعة. أكثر أوقات الصيام شيوعًا هي 12 و 14 و 16 و 18 ساعة.

على سبيل المثال ، إذا كنت ستفعل صيامًا لمدة 12 ساعة ، فستكون نافذة الأكل الخاصة بك 12 ساعة. يمكنك أن تبدأ نافذة تناول الطعام في الساعة 7 صباحًا وتنتهي الساعة 7 مساءً. كنت ستفطر في اليوم التالي في الساعة 7 صباحًا.

على الرغم من أن بعض طرق الصيام المتقطع على الإنترنت تبدو أكثر شدة من غيرها (يمكن أن يستمر بعضها لمدة تصل إلى 48 ساعة) ، إلا أن جمال الصيام المتقطع يكمن في أنه أنت عليك أن تختار وتجربة مدى صومك. هذا لا يسمح لك فقط بتحديد كيف يمكن أن يتناسب الصيام المتقطع مع نمط حياتك ، ولكن لاكتشاف مكان الصيام الجميل الذي يساعدك على الشعور بشكل أفضل جسديًا.


كيف أبدأ الصيام المتقطع 16/8؟

في الأساس ، لا توجد قاعدة واحدة تناسب الجميع لهذا النوع من الصيام ، فأنت مسيطر تمامًا.

ابدأ باختيار فترة نافذة سريعة: عليك فقط اختيار فترة الصيام التي تناسبك كثيرًا ويمكنك في الواقع التواصل مع اختصاصي التغذية أو الطبيب للحصول على فكرة عن الوقت الأفضل لك. يمكنك تجربة ذلك لمدة 4 أسابيع ومعرفة ما إذا كان قد تم تحقيق فقدان الوزن والفوائد الصحية ، يمكنك بعد ذلك تحديد ما إذا كان يجب عليك الاستمرار أو التوقف. من المؤكد أن الصيام المتقطع 16/8 ليس له أي تأثير سلبي مؤكد على صحتك ، فقط الآثار الجيدة مثل انخفاض ضغط الدم والاستجابة الأفضل لعلاج الأنسولين وتحسين صحة مرضى السكري وفقدان الوزن الصحي بشكل واضح تم تسجيلها كفوائد.

قد يقرر بعض الأشخاص تناول الطعام بين الساعة 12 ظهرًا والساعة 8 مساءً ، مما يعني أنهم سيتخطون وجبة الإفطار ولكنهم يتناولون وجبة غداء وعشاء صحية في الساعة 7 مساءً ويبدأون صيامهم في الساعة 8 مساءً. سيساعدهم ذلك على الصيام أثناء الليل والساعات الأولى من النهار ، وعادةً يتخطى بعض الأشخاص وجبة الإفطار بسهولة دون أن يفوتهم ذلك. قد يقرر الآخرون القيام بذلك بين الساعة 9 صباحًا و 5 مساءً ، أي أنهم سيأخذون وجبات الإفطار والغداء العادية ويتناولون العشاء مبكرًا في الساعة 4 مساءً ويبدأون صيامهم من الساعة 5 مساءً حتى 9 صباحًا في اليوم التالي. كما قلت سابقًا ، يمكنك وحدك أن تقرر ما هو الأفضل بالنسبة لك ومن الأفضل القيام به خلال اليوم الذي يعمل فيه الجسم بنشاط من أجلك لتحقيق أفضل النتائج. يجب أن تعلم أيضًا أنه يمكنك تناول وجبات خفيفة بين وجباتك ، في الواقع ، من الأفضل تناول وجبات صغيرة بدلاً من تناول كل شيء مرة واحدة. سيساعد ذلك على استقرار نسبة السكر في الدم وإبعاد الجوع عنك.


ELI5: لماذا يوجد 16.8 مليون فقط من مجموعات الألوان في معظم منتجات RGB؟

على سبيل المثال في لوحة مفاتيح أو ماوس أو شاشة RGB ، لماذا يمكن ذلك فقط جعل 16.8 مليون لون؟

يحتوي لون RGB على 3 أرقام: مكون أحمر ومكون أخضر ومكون أزرق. يتم ترميز كل من هذه الأرقام في 1 بايت (هذا معيار). 1 بايت له نطاق من 0 إلى 255 ، وهو 256 رقمًا. لذلك إذا كان لديك 3 أرقام ويمكن لكل منها أن يحتوي على واحد من 256 رقمًا محتملاً ، فإن إجمالي احتمالاتك هو 256 3 أي 16.8 مليون.

& quotOnly & quot؟ كم عدد الألوان التي تعرفها ؟؟

يتم تخزين ألوان RGB على شكل 3 قنوات 8 بت الأحمر والأخضر والأزرق. يحتوي الرقم الثنائي 8 بت على 256 مجموعة ممكنة (2 8 = 256). نظرًا لأن اللون النهائي هو مزيج من هذه القنوات الثلاث ، فلديك 256 × 256 × 256 =

أنت تمزح ، لكن في العديد من الصور لا تستخدم ألوانًا كافية. عندما تختلف الألوان تدريجيًا ، كما في هذه الصورة ، لا توجد مستويات كافية لمنع تكون الخطوط المرئية.

675 مليون لون. على الرغم من أن تلفزيون 4K UHD من الدرجة الأولى و # x27s هو الوحيد الذي تم تسجيله. 2020 و HDR.

في تنسيق الأحمر / الأخضر / الأزرق (RGB) ، يتم تخزين & # x27re تتحدث عن مقدار الأحمر والأخضر والأزرق على التوالي كعدد صحيح 1 بايت. يمكن لعدد صحيح 1 بايت تخزين 0-255. (بالطريقة نفسها التي يمكن أن يخزن بها رقم مكون من رقمين 0-99 فقط ، يمكن أن يكون العدد الصحيح 1 بايت 0-255 فقط)

لكل قيمة حمراء يمكن أن يكون لديك أي ألوان خضراء وزرقاء عشوائية ، لذلك يمكن أن يكون لكل قيمة حمراء قيمة خضراء معينة. هذا يعني 256 * 256 مجموعة. وبالمثل ، لديك مجموعة أخرى من 256 اختلافًا لكل قيمة من الأزرق تعطي 256 3.

قام أشخاص آخرون بتغطية التفاصيل الفنية لكيفية تطبيقه ، لذلك سأذهب إلى الجانب الأكثر فلسفية ، وأشرح سبب تصميمه بهذه الطريقة:

هناك عاملان حقًا هنا: أولاً ، تعد قوى اثنين أكثر كفاءة في تخزين الكمبيوتر من أي شيء آخر (نظرًا لأن أجهزة الكمبيوتر مبنية على وحدات بت [أي: احتمالان ، احتمالان 2 بت ، وما إلى ذلك] ، لذلك إذا كنت & # x27 ، على سبيل المثال ، حصلت على 33 احتمالًا ، أنت & # x27ll تحتاج إلى جزء إضافي كامل (مما يمنحك 31 احتمالًا ضائعًا) لتخزينه بما يزيد عن 32 ، ويمكنك الذهاب إلى 64 دون أي تكلفة إضافية) ، وصلاحيات تعد 2 8 = 256 أكثر كفاءة (نظرًا لأن معظم أجهزة الكمبيوتر تستخدم 8 بت بايت ، ومن الأفضل العمل على وحدات البايت بأكملها في وقت واحد لأسباب فنية مختلفة (لذلك إذا كنت ترغب في الاستفادة من هذا ، وكان لديك 257 احتمالًا لـ شيئًا ما ، تحتاج & # x27d إلى إضافة بايت إضافي بالكامل ، مما يمنح 65279 احتمالًا ضائعًا). ولهذا السبب ، تم إنشاء النظام باستخدام 1 بايت لكل قناة ألوان (تعمل الألوان في الكمبيوتر على القنوات ، وعادةً ما تكون ثلاثة أو أربعة [أحمر والأخضر والأزرق وربما ألفا للشفافية ، على الرغم من أن ذلك ليس & # x27t مناسبًا هنا] . كل قناة من هذه القنوات هي في الأساس نسخة بالأبيض والأسود لما تعرضه & # x27re ، مع تخزين سطوع لكل بكسل في بايت واحد (كرقم من 0 إلى 255)).
الآن ، السؤال الآخر الذي يطرح نفسه هو لماذا اختر 256 ، بدلاً من 256 2؟ سيسمح لك ذلك بعرض 200 تريليون رقم ، بعد كل شيء. من شأنه أن يضاعف مساحة التخزين المطلوبة لكل شيء ، ولكن بالتأكيد أن هذا & # x27s يستحق كل هذا العناء لمثل هذا التحسين الهائل؟

هذا ليس هو الحال ، ومع ذلك ، للسبب نفسه الذي يجعل تشغيل مقاطع الفيديو بسرعة 4000 إطارًا في الثانية لن يؤدي إلى تحسين أي شيء (يمكن للعين البشرية رؤية إطارات أكثر بكثير في الثانية من الأرقام التي يدعيها بعض الأشخاص ، ولكنها & # x27s ليس لانهائي). هناك تقديرات واسعة النطاق حول عدد الألوان التي يمكن للعين البشرية إدراكها ، ولكن لا يوجد تقدير وجدته أعلى من 10 ملايين أو نحو ذلك & quot & # x27s أقل من 16.8 مليون التي يمكن أن يعرضها نظام RGB ، لذا فإن إضافة المزيد من التفاصيل ببساطة لن يتغير كثيرًا. هذا & # x27s لا يعني عدم وجود أنظمة ذات عمق بت أعلى (CMYK بها أربع قنوات (سماوي ، أرجواني وأصفر وأسود) ، لذلك مع أربع قنوات ثمانية بت ، والتي تعطي في مكان ما حوالي 4 مليارات لون يمكن تمثيله) ، ومن المؤكد أن لديهم استخداماتهم (بشكل أساسي ، إذا حدث تلف بسيط في البيانات في مكان ما على طول الخط ، فلن يكون الأمر كذلك صفقة كبيرة ، لأنه حتى بعد فقدان جزء كبير من تعريف اللون ، لا يزال بإمكان عينك & # x27t معرفة الفرق).


كيف تعمل الصيام المتقطع على روتينك

بدلاً من اتباع نظام غذائي مقيد للصيام المتقطع على مدار العام ، يفضل الدكتور Hyvernat أن يصف خطة مكثفة لمدة ثلاثة أيام & # 8220 إعادة تعيين & # 8221 بحد أقصى مرتين إلى أربع مرات في السنة.

بهذه الطريقة يمكنك إعادة تشغيل جهازك الهضمي عندما يكون مناسبًا لجدولك الزمني ويعني ذلك أنك لست مقيدًا بخطة طويلة الأمد وغير مرنة.

بينما يحث الدكتور Hyvernat على الحذر والإشراف الطبي قبل الغوص أولاً في صيام متقطع مقيد ، يعتقد آخرون ، مثل PT James Smith الصريح عبر الإنترنت ، أنه يجب أخذ الاتجاه بأكمله مع قليل من الملح.

يقول سميث من jamessmithacademy.com ومؤلف كتاب Not A Diet Book القادم: "بعيدًا عن التخفيض التلقائي للسعرات الحرارية ، لا أرى بعض الصعوبات في الصيام المتقطع بخلاف مجرد تناول كميات أقل من الطعام".

يقول: "إذا كان شخص ما يرغب في تحسين صحته ، فعليه أن يتطلع إلى إدارة تغذيته ونومه وعلاقاته وتوتره وحتى تفضيل كمية فيتامين (د) التي يحصل عليها من ضوء الشمس". "دفع الوجبة مرة أخرى ليس سحريًا بأي شكل من الأشكال. تأتي معظم التحسينات في الصحة من فقدان الدهون الذي يمكن أن يحدث ، وليس من الصيام نفسه ".

يجادل سميث بأن النوم من سبع إلى تسع ساعات في الليلة هو أكثر من "إجازة" كافية لحدوث عمليات التجديد الحاسمة في الجسم دون الحاجة إلى مزيد من الصيام أثناء النهار.

يقول: "يقتلني أن بعض الناس يحرمون من النوم ويتوترون من اتباع نظام غذائي قذر يعتقدون أن تخطي وجبة الإفطار هو الكأس المقدسة لحياة أفضل". "جرب العيش في أستراليا حيث الإفطار هو أفضل وجبة في اليوم."


4. مناقشة

تظهر نتائجنا اختلافًا واضحًا في المناعة بين مسارات النمو المختلفة في فراشة البوليفين أ. ليفانا. على وجه الخصوص ، كانت اليرقات الأخيرة التي كانت متجهة إلى فترة التوقف نشاطًا أعلى بكثير من الإنزيمات المرتبطة بالمناعة في الهيموليمف مقارنة بالأنزيمات النامية مباشرة. الأهم من ذلك ، كانت النتائج متسقة بين الأفراد الذين تم تربيتهم في المختبر والذين تم جمعهم في الحقل. ارتبطت المعلمتان المناعيتان اللتان تمت دراستهما ارتباطًا إيجابيًا ببعضهما البعض. يشير هذا إلى أن الاختلاف المكتشف بين مسارات النمو ليس خاصًا بسمة معينة وقد يشير أيضًا إلى قدرة الحشرة على تنظيم أجزاء مختلفة من مناعتها في وقت واحد.

السبات أ. ليفانا أظهر الأفراد مستويات أعلى من كل من نشاط PO والنشاط التحليلي العام في الهيموليمف. في المقابل ، لم يكن لدى الأفراد ذوي التطور المباشر تعبير أقل عن كل من المعلمات المناعية فحسب ، ولكن أيضًا نسبة أعلى بكثير من الأفراد تفتقر إلى أي نشاط قابل للقياس للأنزيمات المعنية. هناك طريقتان على الأقل لكيفية تسبب الانتقاء الطبيعي في مثل هذه الاختلافات البلاستيكية. أولاً ، يعد الاختلاف الكبير (أكثر من 4 أضعاف) في مدى الحياة بين الفرد الذي يمثل مسارات تنموية مختلفة مرشحًا واضحًا للعامل الانتقائي. يجب أن تشير هذه الاختلافات في مدى الحياة إلى أن احتمال مواجهة أي مسببات الأمراض يجب أن يكون أعلى بكثير بالنسبة لجيل السبات. يتماشى هذا جيدًا مع الاقتراح القائل بأن الكائنات الحية ذات العمر القصير قد لا تحتاج إلى الاستثمار في آليات الدفاع ، ولكن يمكنها بدلاً من ذلك تجنب الإصابة بالتطور السريع (شميد-همبل ، 2011).

ثانيًا ، التفسير غير الحصري هو أن يرقات الاثنين أ. ليفانا قد تواجه الأجيال تجمعات مختلفة من العوامل الممرضة ، ومختلف الوفرة الإجمالية لهذه الكائنات الحية. يجب أن تختار هذه الاختلافات البيئية لمستويات نشاط الجهاز المناعي الخاصة بالموسم. يبدو أنه لا يوجد فهم شامل للتغيرات الموسمية في وفرة مسببات الأمراض الحشرية (انظر ، مع ذلك ، Antúnez et al. ، 2015 Małagocka، Jensen، & Eilenberg، 2017 ، لدراسات الحالة). في الواقع ، بدأت أنماط وفرة مسببات الأمراض من الحشرات في البيئات الطبيعية مؤخرًا فقط في تلقي الاهتمام البحثي (Małagocka et al. ، 2017) ، والتي تم تسهيلها من خلال تطوير المنهجية ذات الصلة. ومع ذلك ، يبدو من المعقول افتراض أن وفرة العوامل الممرضة تزداد قرب نهاية الموسم ، وهو نمط تم توثيقه على الأقل لمسببات الأمراض الفطرية للنمل (Małagocka et al. ، 2017). إذا كان الأمر كذلك ، فقد يكون ضغط العامل الممرض أعلى بالنسبة ليرقات جيل الشتاء الذي كان يجب أن يختار تخصيص المزيد من الموارد لآليات الدفاع ، وربما حتى على حساب انخفاض كتلة الجسم.

في الواقع ، وجدنا أن الأفراد الذين يتطورون بشكل مباشر كانوا أثقل عند التشرنق مقارنةً بالأشخاص الذين يعانون من الإيقاع. وليس من الواضح لماذا أ. ليفانا يظهر هذا الاختلاف في الحجم بين الأجيال بينما يسود النمط المعاكس في Lepidoptera (Teder et al. ، 2010 ، ولكن انظر Wiklund & Forsberg، 1991 and Esperk et al.، 2013 لمعرفة الأنماط المتوافقة مع تلك الموجودة في أ. ليفانا). تشير نتائج الدراسة الحالية إلى أن أحد الأسباب المحتملة قد يكمن في التكاليف المرتفعة للمناعة المرتفعة في الإيقاف المؤقت للأفراد أ. ليفانا. على سبيل المثال ، يبدو من الممكن أن تطور مباشرة أ. ليفانا يزيد الاستثمار في حجم الجسم على حساب تقليل الاستثمار في المناعة. تحت ضغط العوامل الممرضة المحدود المحتمل في أوائل الصيف ، يجب أن يكون بالفعل متكيفًا للاستثمار في حجم الجسم الكبير ، فقط للاستفادة من ميزة الخصوبة القوية للحجم ، النموذجية للحشرات (Honĕk، 1993 Tammaru، Esperk، & Castellanos، 2002 Tammaru، Kaitaniemi، & Ruohomaki، 1996). أسفرت الدراسات السابقة التي بحثت في العلاقة بين حجم الجسم والاستجابة المناعية في الحشرات عن نتائج متضاربة (تمت مراجعتها ومناقشتها في Brace et al.، 2017 Krams، Daukšte، Kivleniece، Krama، & Rantala، 2011 Vogelweith، Thiery، Moret، & Moreau ، 2013). وفقًا لبعض هذه الدراسات (Krams et al.، 2015 Rantala & Roff، 2005 Rantala، Roff، & Rantala، 2007) ، وجدنا أن الأفراد الأصغر وليس الأكبر لديهم استجابة مناعية أقوى من حيث نشاط PO أعلى. وهذا يدعم أيضًا فكرة أنه قد توجد مقايضة بين المناعة والتنمية أ. ليفانا (راجع. Brace et al. ، 2017). من الملاحظات ذات الصلة المحتملة أن فقدان الكتلة النسبي خلال مرحلة العذراء كان مرتبطًا بمسار النمو. يمكن النظر إلى هذه النتيجة على أنها نتيجة آلية لفترة العذراء الأطول بكثير للأفراد الذين يقضون الشتاء. بدلاً من ذلك ، أو على الأقل بالإضافة إلى ذلك ، ربما استمرت الشرانق التي تفرط في الشتاء في الاستثمار في المناعة من أجل إبقاء العدوى تحت السيطرة.

قد يكون سبب آخر للاختلاف الموسمي في بارامترات المناعة ناتجًا عن التغيرات الفينولوجية في النبات المضيف. الملف البيوكيميائي لـ أورتيكا ديويكا، النبات المضيف لـ أ. ليفانا، لقد ثبت أنه يتغير بشكل كبير عبر الموسم ، مع تأثيرات قابلة للقياس على الحشرات العاشبة (بولين ، 1987). أورتيكا ديويكا يحتوي على مستويات عالية من الفينولات (Farag ، Weigend ، Luebert ، Brokamp ، Wessjohann ، 2013) المعروف أنها تسبب الإجهاد التأكسدي في العواشب (War et al. ، 2012). كمتخصص مضيف ، أ. ليفانا يجب أن تتكيف مع مستويات عالية من المركبات الدفاعية ، مثل الفلافونويد ، والتي ثبت أن لها تأثيرات مضادة للميكروبات ضد مجموعة متنوعة من مسببات الأمراض (Cushnie & Lamb ، 2005 Gülçin ، Küfrevioǧlu ، Oktay ، & Büyükokuroǧlu ، 2004). إذا كانت الأوراق الصغيرة التي تأكلها اليرقات النامية مباشرة عالية في المركبات الدفاعية (انظر Ben Ahmed et al.، 2017 Lee، Cory، Wilson، Raubenheimer، & Simpson، 2006 Palo، Sunnerheim، & Theander، 1985) ، يمكن للمطورين المباشرين اعتمادًا جيدًا على المستقلبات الثانوية للنبات كدفاع ضد الطفيليات (Abbott، 2014 Sandre، Tammaru، & Hokkanen، 2011). بطبيعة الحال ، يجب التحقق من هذا الاحتمال تجريبياً ، ولكن يمكن أن يقدم في النهاية مثالاً على كيفية تشكيل تاريخ الحياة متعدد المتغيرات في أنظمة متعددة التغذية.

في هذه الدراسة ، تم إجراء قياسات متوازية على الحيوانات التي يتم تربيتها في المختبر والحيوانات التي يتم صيدها في البرية. بشكل نموذجي ، تقتصر الدراسات المناعية على الحشرات على الحيوانات المزروعة في المختبر في ظروف مضبوطة للغاية (Lemaitre & Hoffmann ، 2007). يثير هذا السؤال حول مدى جودة استقراء النتائج المستندة إلى المختبر للظروف الطبيعية. هذا الجانب مناسب أيضًا لتفسير الدراسات حول P. نابي (براساي وكارلسون ، 2011) و أ. ليفانا (Baudach et al. ، 2018) التي أبلغت عن اختلافات في المناعة بين مسارين تنمويين مختلفين يعتمدان على القياسات المختبرية. واحدة من أهم النتائج في هذه الدراسة هي الارتباط الجيد في الصفات المقاسة بين المختبر والأفراد البرية. نظرًا لأن الدراسة الميدانية تدعم البيانات التي تم الحصول عليها في المختبر ، يمكننا أن ندعي أن التأثيرات "حقيقية" ، أي أن هناك مؤشرًا قويًا على أن تجاربنا المعملية عكست بشكل كاف الوضع في ظل الظروف الطبيعية.

في المقابل ، من المهم أن الدراسة المتلاعبة سمحت لنا بالتغلب على غموض كبير ملازم للدراسات المترابطة في مجال المناعة البيئية. على وجه الخصوص ، بالاعتماد على نتائج الدراسة الميدانية ، لم نتمكن من استبعاد احتمال أن تكون المناعة المرتفعة في اليرقات المهدئة يمكن تفسيرها تمامًا من خلال المواجهات مع مسببات الأمراض الفعلية ، والتي من المحتمل أن تكون أكثر وفرة في النصف الثاني من الصيف (انظر أعلاه) ). في دراستنا المختبرية المتلاعبة ، تم إحداث مسارات تنموية مختلفة بشكل دوري ضوئيًا في ظروف معيارية ، ومع ذلك لوحظت الاختلافات في الصفات المناعية. هذا يسمح لنا باستبعاد الاستجابة المباشرة لمسببات الأمراض أو سمات النبات المضيف كتفسير وحيد. في الواقع ، بالنسبة للاختلافات المكتشفة بين المعالجات الدورية الضوئية ، من الصعب اقتراح تفسيرات أخرى غير تلك القائمة على المرونة الاستباقية ، أي قرارات التخصيص التكيفية المرتبطة سببيًا بمسار النمو.

لقد وجدنا أنه يمكن التعبير عن نشاط PO والنشاط التحليلي في وقت واحد عند مستويات عالية في جيل الإيقاف المؤقت. يضيف هذا إلى الأدلة المتناقضة حول المقايضة المقترحة بين هذين المعيارين المركزيين اللذين يعكسان المناعة (Cotter et al.، 2004 Fedorka، Copeland، & Winterhalter، 2013 Freitak، Heckel، & Vogel، 2009 Freitak، Wheat، Heckel، & Vogel، 2007 Meister et al.، 2017). السبب وراء الاعتقاد بأنه يجب التعبير عن PO والنشاط التحليلي في نقاط زمنية مختلفة مرتبط بتكاليف المناعة الذاتية المرتفعة ، المرتبطة بنشاط PO (Sadd & Siva-Jothy ، 2006). ترتبط هذه التكاليف بإطلاق الجذور الحرة أثناء تخليق الفينولوكسيديز الذي يسبب الإجهاد التأكسدي وتلف الأنسجة (Cerenius، Lee، & Söderhäll، 2008) ، مما يؤدي إلى الحاجة إلى تخصيص الموارد لمواجهة الضرر الذي يلحق بالأنسجة والحمض النووي (Jena) ، 2012).

أورتيكا ديويكا، النبات المضيف لـ أ. ليفانا، تم الإبلاغ عن احتوائه على قدرة عالية من مضادات الأكسدة (Gülçin et al.، 2004 Khare et al.، 2012). من الممكن أن يزود نبات القراص اللاذع اليرقات بمستويات عالية من المركبات المضادة للأكسدة (Upton ، 2013) ، ويسمح للحشرات بالتعبير عن مستويات عالية من نشاط PO دون التعرض لتأثيرات المناعة الذاتية. على أي حال ، تشير نتائجنا إلى أن العوامل الفسيولوجية والبيئية الخاصة بالأنواع يمكن أن تؤثر بشكل جيد على شدة المقايضات المناعية. هذا يعني أنه بدلا من السؤال لو هناك مثل هذه المقايضات ، ربما ينبغي لنا أن نسأل متي هل نتوقع أن نراهم. في هذا السياق ، قد يكون من المثير للاهتمام أن نرى كيف ستتأثر أنشطة هذه الإنزيمات عندما يصاب الحيوان بالعدوى. قد تكون الحالة ، على سبيل المثال ، أن العدوى البكتيرية ستقلل من تنظيم نشاط PO على تكلفة زيادة تنظيم النشاط التحلل (Cotter et al. ، 2004 Freitak et al. ، 2007). دراسة حديثة تبحث في الاختلافات في المناعة المستحثة في المسارات التنموية المختلفة لـ أ. ليفانا يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتوقعاتنا. وأظهرت أيضًا أنه في حالة التحدي المناعي الاصطناعي ، فإن اليرقات التي تدخل في فترة السكون كانت تتمتع ببقاء أعلى ونشاط مضاد للبكتيريا محرض أعلى من تلك النامية مباشرة (Baudach et al. ، 2018).

بإيجاز ، تشير نتائجنا إلى أنه قد يتم دمج السمات المناعية في بنية المقايضات التي تكمن وراء اختلافات تاريخ الحياة بين الأشكال المختلفة لحشرة بوليفين. باستخدام كل من الأفراد المختبريين والميدانيين ، نقوم بفحص سمات تاريخ الحياة المختلفة التي يحتمل أن تكون مرتبطة بالمناعة الفطرية. تماشيًا مع توقعاتنا ، نرى مستوى أعلى من تنشيط الجهاز المناعي في الجيل الذي يعاني من توقف النوم وعمر أطول. على وجه الخصوص ، تشير نتائجنا إلى أن الحالة المناعية قد تتعرض للخطر من أجل تحقيق نمو أسرع وكتلة جسم أعلى في بعض الحالات وليس جميعها. قد ينشأ هذا الاختلاف في قرارات التخصيص من الاختلافات في طول العمر المتوقع للأفراد ، أو قد يشكل استجابة استباقية للاختلافات الزمنية في انتشار العوامل الممرضة في البيئة. تشير نتائجنا أيضًا إلى أن المقايضة المعلنة على نطاق واسع بين نشاط الفينولوكسيديز والنشاط التحليلي قد لا تكون عالمية ، ولكنها قد تعتمد على السياق الفسيولوجي والإيكولوجي للتعبير عن هذه السمات.


علم الأحياء التطوري

العالم الحي مليء بالتنوع الهائل. من الحوت الأزرق العملاق إلى البكتيريا. من أسد شرس إلى عشب متواضع. سيكون من النادر بالفعل العثور على شخص لا يندهش من سكان كوكب الأرض الحبيب!

تسعى نظرية التطور إلى تقديم حل بسيط لأحجية التنوع البيولوجي. تدعي أن جميع أشكال الحياة لها أصل مشترك. تشرح نظرية التطور الحديثة تنوع الحياة الناجم عن التغيرات التدريجية في الشفرة الوراثية للكائنات الحية ، في المقام الأول من خلال الطفرات الجينية والانتقاء الطبيعي.

سيؤكد برو أن نظرية التطور الحديثة كافية لشرح تنوع الحياة.

سوف يجادل Con بأن أي دليل يقدمه Pro خاطئ أو مضلل أو غير كاف لشرح أصل التنوع البيولوجي. ليس من الضروري أن يقدم Con نظرية بديلة.

من المهم ملاحظة أنني لا أجادل لصالح التصميم الذكي. إن حل لغز الحياة هو "لا أعرف". هذه إجابة علمية مقبولة تمامًا.

أوافق على جميع الشروط والأحكام كما هو موضح بواسطة Pro. الإضافة الوحيدة التي أود أن أؤكد عليها هي أنه لا يُسمح بحجج جديدة في الجولة الخامسة. الجولة النهائية هي فقط للدحض والاستنتاجات. هذه قاعدة معيارية ستفيده أكثر مني ، وإلا فلن تتاح له الفرصة للإجابة على أي حجة جديدة قد أعرضها في الجولة الأخيرة.

نتطلع إلى الحجج من Relax.

أشكر خصمي لقبوله التحدي وأتطلع لسماع أفكاره. أنا متأكد من أنها ستكون ممتعة :)

قضية التطور: الفيروسات القهقرية الذاتية
الفيروسات القهقرية عبارة عن فيروس يدخل إلى خلية مضيفة ثم يستخدم إنزيمات النسخ العكسي للحصول على نفسه في الحمض النووي للخلية المضيفة ، حيث يمكن نسخه باستخدام موارد وآليات الخلايا المضيفة. في بعض الأحيان ، يمكن أن تدخل هذه الخلايا الجرثومية حيث يتم غرسها في أساس الحمض النووي ، والذي يمكن أن يصبح ذرية. الشيء الآخر الذي يمكن أن يحدث للفيرا ، والذي يحدث أيضًا لجميع أشكال الحياة ، هو الطفرات. إذا حدث كلا الأمرين ، وخرج النسل الناجح منه ، عندها يمكننا تتبع جميع الأحفاد اللاحقين لذلك الوالد ، لأن كل نسل في هذا السطر سيحتوي على الأرجح على هذا الفيروس الارتجاعي المحدد في ذلك الموضع المحدد.

الفيروسات القهقرية الذاتية هي ما تسمى هذه الفيروسات القديمة الثابتة. لا يوجد سبب ، لماذا يجب أن تشترك سلالتان مختلفتان ، مثل الشمبانزي والبشر ، في نفس ERV في نفس الموضع بالضبط في الجينوم ، إلى جانب السلالة المشتركة أو الصدفة القصوى. السبب في ضرورة أن تكون فرصة كبيرة هو ما يلي:

يحتوي الجينوم الخاص بك على حوالي 3.2 مليار نيوكليوتيد. هذا هو 3200000000 حرف وهو رمز لك. يمكن أن يدخل إدخال الفيروسات القهقرية بين كل هذه النيوكليوتيدات ، لذا فإن فرصة أن تنتهي حيث تنتهي ، لديها فرصة 1 من 3،2b لذلك.

لكي تهبط في نفس الموضع بالضبط بالنسبة لك وللشمبانزي ، عن طريق الصدفة ، بمعنى ، بدون النسب المشترك والعلاقة البيولوجية ، ستكون الفرصة 1 / 3،2b ^ 2 التي تعطي = 9.765625 & مرات 10 ^ -20 أو لوضع بطريقة أخرى ، حوالي 1 في 980000000000000000000 (تقريب)

ومع ذلك ، فإن الحقيقة هي أننا نتشارك أكثر من 1 ERV مع الشمبانزي. في ورقة بحثية [1] ذكروا 16 موقعًا من مواقع ERV التي يشترك فيها كل من الشمبانزي والبشر ، فإن فرصة حدوث ذلك ستكون شيئًا على غرار ما يلي: (1/3 200000000) ^ 16 = 8.27180613 & مرات 10 ^ -153

في الواقع ، نحن نشارك عددًا أكبر من مضادات الفيروسات العكوسة أكثر من ذلك بكثير ، لكنني قد أتطرق إلى ذلك لاحقًا.

العشوائية
لقد سمعت ادعاءات بأن ERV ليس عشوائيًا جدًا ، ويميل إلى تحديد موقع الإدراج بمعدل أعلى في مواقع الترميز النشطة ، بدلاً من المناطق غير المشفرة. ومع ذلك ، حتى لو أعدنا الحسابات وقلصنا أنفسنا إلى 0.1٪ من الجينوم ، وهو أقل بكثير من الجزء النشط من الجينوم ، ولكن فقط لمساعدة النقاد ، نذهب مع هذا الرقم. سيترك هذا 3،2 مليون موقع إدخال فقط ، ومع وجود 16 ERV في نفس المكان بالضبط ، فسيتم ترك ذلك للصدفة ، وستكون الفرصة (1/3 200000) ^ 16 = 8.27180613 & ضرب 10 ^ -105.

لذا فإن هذا من شأنه أن يجعله غير مرجح للغاية ، فإن هذا الأصل المشترك هو التفسير العقلاني الوحيد.

[1] ج. رومانو ، آر إف رامالو ، وبي إم دي إيه زانوتو وتيمبو ونمط تطور ERV-K في جينومات الإنسان والشمبانزي. قوس فيرول (2006) 151: 22152228

شكرا جزيلا ل Relax على جهوده.

== مقدمة ==

كان القراء سيلاحظون الآن ، أن Relax لا يحاول إثبات أن التطور هو تفسير لكل التنوع في الطبيعة. بل إنه يستخدم الحجج الجينية ليجادل في أن الإنسان والشمبانزي لهما نفس الأصل. أرحب بهذا. وهذا يمكننا من إجراء مناقشة متعمقة حول مشكلة علمية واحدة وإنصافها بشكل مناسب. يُطلب من القضاة التصويت وفقًا للموضوعات التي تمت مناقشتها بدلاً من حل المناقشة.

من ناحية أخرى ، سأظل أفترض أننا ما زلنا نتحدث عن الإنسان والشمبانزي لهما أصل مشترك كما تنبأت بشكل عام نظرية التطور الحديثة. على سبيل المثال ، سأفترض أنه من وجهة نظر خصمي للعالم ، كان للبشر والشمبانزي أصل مشترك 7 (+ - 2) مليون سنة وأن عملية التطور بدأت منذ بضعة مليارات من السنين. [1]

== التفويضات ==

اختار خصمي أحد فيروسات ERV (فيروس ERV-K) وأجرى بعض التحليلات الاحتمالية بناءً على ذلك. لدي عدة اعتراضات.

هل اختيار الموقع عشوائي ؟: للقيام بنوع التحليل الاحتمالي الذي قام به خصمي ، علينا أولاً التأكد من أن ERV-K يمكنه اختيار أي نقطة في تسلسل الحمض النووي بشكل عشوائي تمامًا. لم يقدم Pro تفاصيل الآلية التي يتم من خلالها إدخال ERV في التسلسل الجيني. يدرك Pro هذه المشكلة ، لأنه يقر بأن الفيروس الرجعي من المرجح أن يهاجم المناطق النشطة من الشفرة الجينية. هذه ليست المشكلة الوحيدة. من الممكن أيضًا أن تبحث ERVs عن تسلسل كود معين n DNA ثم تحاول إرفاق نفسها في هذا الموقع. إذا حدث هذا ، فسيتم تقليل عدد المواقع المتاحة لمنتج ERV معين بشكل كبير. حتى يقدم Pro دليلًا واضحًا على أن تسلسل الكود الجيني نفسه لا يلعب أي دور في هجمات ERV ، فمن الواضح أن نوع حساب الاحتمال الذي قام به سابق لأوانه.

عدم التطابق: يحاول Pro جعل الأمر يبدو كما لو كان هناك 16 تطابقًا بالضبط ولا يوجد أي تطابق. هذا ببساطة خطأ. وفقًا لملخص البحث الذي استشهد به Pro [2] (على الرغم من أنه لم يقدم الروابط)

& hellipwe حدد وتميز 76 عنصر ERV-K كامل ، 54 في الإنسان (HERV-K) ، 34 منها موصوفة سابقًا ، و 21 في الشمبانزي (CERV-K). "

من هذا ، كما يخبرنا خصمي ، كان هناك 16 موقعًا في مواقع متطابقة. إذن ماذا عن الآخرين؟

وفقًا لنظرية التطور الحديثة ، كان البشر والشمبانزي منفصلين لمدة 7 ملايين سنة. لكن كان لديهم أبوين متطابقين لعدة مليارات من السنين. لنفترض أن النسب المشترك هو مليار سنة. في هذه الحالة ، يجب أن تكون أجزاء 7/1000 فقط من ERV في مواقع مختلفة! هذا ما يقرب من جزء واحد من 150. من الواضح أن أوجه عدم التطابق أكثر من ذلك بكثير.

كيف يفسر العلماء هذا التناقض؟ يجادلون بأن ERV الخاص ربما لم يكن قد نشأ قبل مليار سنة. هذا تفسير صحيح. لكنهم بعد ذلك يستخدمون النسبة المئوية لحالات عدم التطابق وافتراض أن الإنسان والشمبانزي كان لهما نفس السلالة حتى الآن ERV المحدد! هذا يجعل أي تحليل احتمالي على نسبة عدم التطابق / المطابقة للتحقق من التطور دوريًا بشكل أساسي. إلى أن تكون هناك طريقة مستقلة لمعرفة عمر ERVs ، فإن مباريات ERV غير مجدية كحجج لصالح التطور.

حجم العينة الصغير: من غير الواضح لماذا اختار خصمي هذا ERV بالتحديد. وفقًا لبعض التقديرات ، يتكون حوالي 8٪ من الشفرة الوراثية البشرية من ERV [3]. في ضوء هذه الحقيقة ، فإن حجة خصمي و rsquos حول 16 مباراة هي قصص مضحكة.

الدور: لماذا نقتصر على المقارنة بين فيروسات النسخ العكسي. ماذا عن مقارنة الشفرة الجينية الكاملة؟

حسب [4] ، هناك اختلاف بنسبة 5٪ في الشفرات الوراثية للإنسان والشمبانزي. هذا يعني ، 5٪ فرق في 7 ملايين سنة. لمساعدة خصمي وتسهيل الحسابات ، دعونا نجعلها 10 ملايين سنة. يُزعم أن البشر والشمبانزي يشتركون في الشفرات الجينية لعدة مليارات من السنين. دعونا نكون كرماء بعض الشيء لخصمي ونفترض أن التطور بدأ منذ مليار سنة.

وقت مختلف / الوقت الإجمالي = 10 ميليون / 1000 مليون

كود مختلف / إجمالي الكود = 5/100

يرجى ملاحظة أنني قمت بتعديل الرقم الأول لمساعدة خصمي. إذا وضعت القيم الحقيقية ، سيصبح الرقم الأول أصغر بشكل كبير. 5 ملايين سنة ستجعلها 1/200! يشير الاختلاف في الشكل إلى وجود خطأ خطير في نظرية التطور.

أنا أحتفظ بحقي في تقديم المزيد من الحجج في الجولة القادمة. نتطلع إلى الرد من Relax!


1 إجابة 1

The phrase "you have filled me with wrinkles" is reduced to the word qamat, קמט, in the Strong's Concordance. This word means:

As to why the translators chose "wrinkles", according to Albert Barnes' Notes on the Bible:

The word in Chaldee (קמט qâmaṭ) means to wrinkle, or collect in wrinkles and is applied to anything that is “contracted,” or rough.

The translators might have relied on the Chaldee here to tie to the thought Job referred to his face was bearing witness to the leanness. And the leanness according to Strong's:

"literally a failure of flesh, that is, emaciation" is a witness of his health being "seized/snatched away prematurely". So "leanness" is a good translation for this context. (leanness, see Strong's H3585)

The word קמט qâmaṭ is only part of the original Hebrew word, the entire word is וַֽ֭תִּקְמְטֵנִי ,vat·tik·me·te·ni, which when translating into English requires more than one word. The phrase "you have filled me with wrinkles" may be better translated as "you have seized/snatch me away prematurely".


2. المواد والأساليب

2.1 Study area

The Windermere catchment (54°18′ N 2°54′ E) is situated in the Lake District National Park in northwest England, United Kingdom, and comprises 11 lowland and upland lakes which feed into Windermere, England's largest twin-basin lake (Figure 1 Table 1). Receding glaciers formed lakes in the catchment at the end of the last glacial period, resulting in variable morphology of individual subcatchments. Regional climate is classified as temperate oceanic (Cfb in Köppen system) (Peel, Finlayson, & McMahon, 2007 ), with generally cool temperatures (mean high 13°C, mean low 5.8°C) and high average annual precipitation (>1,500 mm/year), but wide spatial and temporal variation (up to 5,000 mm/year). The shading effect of the Lake District mountains reduces temperatures and sunlight in the uplands, and rainfall is predominantly orographic, with higher mean annual precipitation in upland areas compared to lowland areas (Chiverrell, 2006 George, Hurley, & Hewitt, 2007 Kenworthy, 2014 Met Office, 1971 ).

موقع جيولوجيا Mean depth (m) Max depth (m) الطول (كم) Area (km 2 ) Catchment area (km 2 ) Catchment to lake area ratio Altitude (m.a.s.l) Mean catchment altitude (m.a.s.l.) Mean Retention time (days) TP (mg/L) or trophic status Primary data source for physical and limnological variables
Stickle Tarn BVG 8 14 0.37 0.083 1.8 21.7 469 610 39 11.7a أ denotes surface water total phosphorus (TP) samples collected and measured in July 2013. Grey shading denotes upland lakes >100 m.a.s.l.
8, 9 & 11
Codale Tarn BVG 3.3 7 0.2 0.013 0.40 30.8 467 610 12 10.5a أ denotes surface water total phosphorus (TP) samples collected and measured in July 2013. Grey shading denotes upland lakes >100 m.a.s.l.
8, 9 & 11
Easedale Tarn BVG 10.5 22.5 0.48 0.106 2.7 25.5 279 510 55 11.3a أ denotes surface water total phosphorus (TP) samples collected and measured in July 2013. Grey shading denotes upland lakes >100 m.a.s.l.
8, 9 & 11
Blea Tarn BVG 7 8 0.26 0.038 1.16 30.5 192 520 - 13.3a أ denotes surface water total phosphorus (TP) samples collected and measured in July 2013. Grey shading denotes upland lakes >100 m.a.s.l.
1 & 11
Little Langdale Tarn BVG 2.7 9.5 0.375 0.065 12 184.6 102 520 3.3 14.6a أ denotes surface water total phosphorus (TP) samples collected and measured in July 2013. Grey shading denotes upland lakes >100 m.a.s.l.
8 & 11
Loughrigg Tarn BVG 6.9 10.3 0.4 0.07 0.95 13.6 94 175 117 23.5a أ denotes surface water total phosphorus (TP) samples collected and measured in July 2013. Grey shading denotes upland lakes >100 m.a.s.l.
11 & 14
Esthwaite Water SIL 6.4 15.5 2.5 1 17.0 17 65 148 100 28 (mean for 2008) 13, 14 & 15
Grasmere BVG 7.74 21.5 1.6 0.644 30.2 46.9 62 328 25 Eutrophic 2, 3, 12 & 13
Elterwater inner basin BVG 2.3 7.4 1 0.036 1.0 27.9 55 108 106 Eutrophic 4, 6, 10, 13 & 14
Elterwater middle basin BVG 2.3 6 1 0.074 1.0 13.5 55 108 26 Mesotrophic 6, 5, 13 & 14
Elterwater outer basin BVG 2.5 7.5 1 0.083 1.0 12 55 108 20 Oligotrophic 6, 13 & 14
Rydal Water BVG 4.4 19 1.2 1.5 33 22 53 312 9 13 & 14
Blelham Tarn SIL 6.8 14.5 0.67 0.1 4.0 40 42 105 50 Eutrophic 13, 14 & 16
Windermere north basin SIL 25.1 64 7 8.1 175 21.6 39 231 180 Mesotrophic 7 & 17
Windermere south basin SIL 16.8 42 9.8 6.7 200 37.3 39 231 100 Eutrophic 7 & 17
  • BVG, Borrowdale Volcanic Group SIL, Silurian flags and slates.
  • أ denotes surface water total phosphorus (TP) samples collected and measured in July 2013. Grey shading denotes upland lakes >100 m.a.s.l.
  • Primary data references: 1 Haworth ( 1969 ), 2 Hall, Collins, Jones, and Horsley ( 1978 ), 3 Reynolds and Lund ( 1988 ), 4 Carvalho and Moss ( 1995 ), 5 Beattie et al. ( 1996 ), 6 Zinger-Gize, Hartland, Saxby-Rouen, and Beattie ( 1999 ), 7 Reynolds and Irish ( 2000 ), 8 Tipping et al. ( 2000 ), 9 Tipping et al. ( 2002 ), 10 Goldsmith et al. ( 2003 ), 11 Haworth et al. ( 2003 ), 12 Barker et al. ( 2005 ), 13 George et al. ( 2007 ), 14 Maberly et al. ( 2011 ), 15 Dong et al. ( 2012 ), 16 Foley, Jones, Maberly, and Rippey ( 2012 ), 17 McGowan et al. ( 2012 ).

The Windermere catchment is composed of two distinctive geological areas with hard, slow-weathering extrusive lavas of the Borrowdale Volcanic Group (BVG) in the north separated from Silurian Coniston Flags and Slates (SIL) to the south by a thin band of Coniston Limestone. SIL rocks are easily weathered resulting in surface waters with higher ionic concentrations and buffering capacity than the BVG group, where overlying waters have a similar ionic composition to precipitation (Sutcliffe et al., 1982 Thornton & Dise, 1998 ). These differences in geology influence soil cultivability and have been described as the ‘Pearsall sequence’ of lake evolution with ‘primitive’ lakes overlying BVG geology and ‘evolved’ SIL lakes having distinct differences in lacustrine communities (Pearsall, 1921 ). Most of the catchment lakes are predominantly phosphorus (P) limited, although production in some of the oligotrophic upland lakes is colimited with nitrogen (Maberly, King, Dent, Jones, & Gibson, 2002 ).

Distinct differences in land use and lake trophic status exist between cultivated and uncultivated subcatchments in the Windermere region (George, Talling, & Rigg, 2000 ). Upland cover is largely grassland for rough grazing of sheep and limited cattle farming, although some native woodland exists to the west of Lake Windermere (Maberly et al., 2003 Pickering, 2001 ). In lowland areas, agricultural intensification in the latter half of the 20th century improved pasture conditions to facilitate increased livestock densities in the fertile lowland subcatchments of Esthwaite Water and Blelham Tarn (Heathwaite, Johnes, & Peters, 1996 ). Furthermore, tourism is an important industry (15.8 million visits per year), particularly in the larger urban settlements of Ambleside and Bowness-on-Windermere on the shores of Lake Windermere (Harvey, Thompson, Scott, & Hubbard, 2013 ), and has resulted in wastewater discharge into, and eutrophication of Windermere, Grasmere, Elterwater and Esthwaite Water (McGowan et al., 2012 Talling, 1999 ). This spatial variability in land use and geology leads to pronounced differences in modern lake chemistry and ecology, despite their close proximity (Talling, 1999 ).

2.2 Sediment coring

Lake sediment cores were retrieved from the deepest point of 11 lakes in the Windermere catchment from November 2011 to July 2013 using a 50-cm-long Glew gravity corer (Glew, 1988 ) for the unproductive upland tarns (Stickle Tarn, Codale Tarn and Easedale Tarn), a 1-m mini-Mackereth corer (Mackereth, 1969 ) for the more productive lowland sites (Blelham Tarn, Esthwaite Water, Rydal Water) and a 1-m HON-Kayak gravity corer (Renberg, 1991 ) for the remaining basins (Blea Tarn, Little Langdale Tarn, Loughrigg Tarn, Grasmere, Elterwater inner, middle and outer basins). Cores from the north and south Windermere basins were collected in 2009 (see McGowan et al., 2012 ). All cores were sectioned into 0.5-cm intervals within 48 hr of collection, sealed in airtight plastic bags, and samples frozen (−20°C) for pigment analysis or refrigerated for other analyses.

2.3 Sediment chronology

Freeze-dried sediments (48 hr, 0.1 Pa) from Blelham Tarn, Esthwaite Water, Rydal Water, Easedale Tarn and Stickle Tarn were dated using 210 Pb, 226 Ra via its daughter isotope 214 Pb, 137 Cs and 241 Am by direct gamma assay. Analyses were conducted using an ORTEC HPGe GWL series, well-type coaxial, low background, intrinsic germanium detector at the Environmental Radiometric Facility at University College London, United Kingdom. Freeze-dried sediments from Elterwater inner basin, Grasmere, Loughrigg Tarn and Codale Tarn were dated using 210 Pb, 137 Cs and 214 Pb activities using a well-type, ultralow background HPGe gamma ray spectrometer at the Aquatic Research Centre, University of Brighton. Longer count times were used for these four cores due to the high water content and flocculent nature of the sediment (e.g. >400,000 s for Elterwater inner basin).

The constant rate of supply model (CRS) was used to estimate sediment ages for Blelham Tarn, Codale Tarn, Easedale Tarn, Esthwaite Water, Loughrigg Tarn, Rydal Water and Stickle Tarn, reflecting the nonmonotonic features of the 210 Pb profiles (Appleby, 2001 ). All chronologies were validated based on 137 Cs and 241 Am profiles. However, further validation was required for Elterwater inner basin and Grasmere due to the very low activity of 210 Pb in the sediments, which prevented construction of a meaningful age-depth model. At these two sites 137 Cs profiles with distinct 137 Cs maxima from the 1986 Chernobyl accident and 1963 atmospheric atomic weapons testing maxima were used to estimate ages. The depth where 137 Cs activity reached zero was assigned as 1940 prior to global nuclear weapons testing (Ritchie & McHenry, 1990 ). The chronology was interpolated using these dates and that of core collection. These chronologies were then further validated by comparing proxies to previous studies at Grasmere (Barker, Pates, Payne, & Healey, 2005 ) and Elterwater inner basin (Lund, 1981 ), including loss-on-ignition at 550°C (%LOI550), diatom (diatoxanthin) and green algal (lutein) pigment concentrations, and morphological fossils from diatoms/chlorophytes. Linear interpolation using the last two deepest age-depths to extend back to 1800 was undertaken for cores whose deepest age-depth was before this date (Grasmere, Elterwater inner basin and Windermere's north basin). Cores from Blea and Little Langdale Tarns, Elterwater middle and outer basins were not dated due to lack of funding and were excluded from analyses where absolute dates were required. These latter sites were included in the Mann–Kendall trend analyses (described below) to help interpret catchment-wide concentration trends, but their undetermined time series must be acknowledged.

2.4 Sedimentary pigment analysis

Sedimentary carotenoids were used to reconstruct changes in abundance and composition of phototrophic assemblages of algae and cyanobacteria (Leavitt & Hodgson, 2001 ). Pigments from aliquots of freeze-dried samples were extracted, solutions filtered, and individual compounds then separated and quantified using an Agilent 1,200 series quaternary pump, autosampler, ODS Hypersil column (250 × 4.6 mm 5 μm particle size) and photo-diode array (PDA) detector as previously described (Chen, Bianchi, Mckee, & Bland, 2001 ). Pigments were expressed as nmole pigment/g organic matter (OM) using %LOI550 as a determinant of the OM fraction (Heiri, Lotter, & Lemcke, 2001 ). The HPLC was calibrated using commercial pigment standards from DHI (Denmark). Analysis included chemically stable, taxonomically diagnostic carotenoids representing total algal production (β-carotene), cryptophytes (alloxanthin), potentially N2-fixing cyanobacteria (aphanizophyll), canthaxanthin (colonial cyanobacteria), zeaxanthin (all cyanobacteria), mainly diatoms (diatoxanthin) and chlorophytes (lutein) (Leavitt & Hodgson, 2001 ).

2.5 Numerical analyses

The Mann–Kendall trend coefficients were used to investigate the first hypothesis that the magnitude of phototrophic assemblage changes was greater in lowland than upland lakes over the last

200 years. Diagnostic carotenoids from all basin cores (ن = 15 Supporting information Figure S1a-o) were scaled by mean and variance to account for intersite differences in absolute concentration and preservation from ca. 1800 onwards in dated cores and for the full core length in nondated cores. Principal components analysis (PCA) axis 1 scores were used to summarize changes of the seven main biomarker carotenoids (Supporting information Figure S1a-o). The scaling and PCA were applied using the نباتي package in R (Oksanen, 2013 ). All pigments apart from aphanizophyll were strongly correlated with PCA axis 1 in the lowland lakes with the exception of Elterwater's middle basin (low correlations of alloxanthin and zeaxanthin with PCA axis 1) and Windermere's south basin (low correlations of zeaxanthin with PCA axis 1). In the upland lakes, although PCA axis 1 was correlated with alloxanthin in all sites, correlations with other pigments varied among basins (e.g. β-carotene at Blea and Little Langdale Tarns, canthaxanthin at Easedale and Little Langdale Tarns, diatoxanthin at Stickle, Codale and Little Langdale Tarns, lutein in all except Stickle Tarn and zeaxanthin in all except Easedale Tarn) (Supporting information Figure S1a-o).

The Mann–Kendall coefficient, or tau, and ص-value for each lake profile (ن = 15) was determined using the R package Kendall (McLeod, 2011 ). The Mann–Kendall test is a nonparametric test used to determine whether there is a monotonic upward (coefficient between 0 and +1) or downward (coefficient between 0 and −1) trend in a variable over time by calculating a rank correlation coefficient, which is the measure of association between random paired samples in the time series (Figure 2 Supporting information Table S1). This test assigns the sample pairs a score of +1 if the sample is greater than the subsequent samples and −1 if it is lower (Gilbert, 1987 ). Pigment concentrations sometimes increased in the top few centimetres of each core (see Supporting information Figure S1a-o) due to rapid degradation after recent deposition (Cuddington & Leavitt, 1999 Leavitt & Carpenter, 1990 ). However, because the Mann–Kendall trend test calculates randomly selected pairs of measurements throughout the entire time series, an increase confined to the uppermost centimetres does not significantly influence the dominant trend over time. To determine whether the magnitude of change in primary producer assemblages were significantly greater in lowland (<100 m.a.s.l.) relative to upland lakes (>100 m.a.s.l.), in accordance with hypothesis (1), we conducted dependent t-tests using the R package نباتي (Oksanen, 2013 ) on the Mann–Kendall coefficients based on either PCA axis 1 scores or individual pigments time series.

200 years. Colonial cyanobacteria (canthaxanthin) and all cyanobacteria (zeaxanthin) are given in Supporting information Table S1. The PCA axis 1 scores are presented as absolute values to represent the magnitude of change from no change/zero (light blue) to complete species turnover/one (red). Gradient of red tones indicate positive trends and green indicates negative trends. Abbreviations of lakes: STI, Stickle Tarn CT, Codale Tarn EAS, Easedale Tarn BT, Blea Tarn LLT, Little Langdale Tarn LOU, Loughrigg Tarn EST, Esthwaite Water GRA, Grasmere ELTIN, Elterwater inner basin ELTMID, Elterwater middle basin ELTOUT, Elterwater outer basin RYD, Rydal Water BLE, Blelham Tarn WNB, Windermere north basin WSB, Windermere south basin. Significantly (ص =< 0.05) different trend coefficients between upland (squares) and lowland lakes (circles) are reflected in the t-test and ص-values presented in the grey boxes

To address the hypothesis that primary producer communities were regulated mainly by regional factors in upland lakes and local drivers in lowland lakes (hypothesis (2)), regression trees were used to determine the hierarchical relationship among explanatory environmental variables correlated with lake phototrophic assemblage change during the last

200 years. The analysis was conducted on the dated sediment cores only (ن = 11). Regression trees are useful tools to detect nonlinear or threshold changes in species and environmental relationships, with the split nodes of explanatory variables chosen according to their ability to minimize the sum of squares error (SSE) (De'ath, 2002 ). PCA axis 1 scores of the seven biomarker pigments were used as the response variable in the package mvpart in R (De'ath, 2002 ). Each explanatory variable time series differed in length and frequency (described in Supporting information Tables S2 and S3) and so had to be aligned manually to the corresponding pigment time series.

Explanatory variables in the regression tree analysis included changes in individual lake catchment WwTWs and hydrological modifications, livestock and human densities (both individuals/ha), crop type and area coverage (%). Fertilizer application data (available from 1970s onward) were only available at the national level, and climate variables were from a regional dataset (details in Supporting information Tables S2 and S3). Variation inflation factors (VIF) ≤10 indicated no collinearity in the explanatory variables (Legendre & Legendre, 2012 ). ال mvpart() function was used to perform the regression tree analysis because it avoids overfitting and produced a cross-validation model to predict how well the model performs. The cross-validation model results were plotted and the best-fitted and smallest tree with the lowest associated error (De'ath & Fabricius, 2000 ) was chosen. To avoid overfitting the model, the tree was pruned according to the one standard error (1-SE) rule, resulting in the smallest tree where the estimated error was within 1-SE of the tree with minimum error (Breiman, Friedman, Olshen, & Stone, 1984 ). Several cross-validations were run to ensure the 1-SE selected tree remained typical (De'ath & Fabricius, 2000 ). The percentage variation explained (PVE) by each environmental predictor of primary producer assemblage change was calculated by 1- RE (relative error), and was performed for each single split node. The PVE from each site was then categorized into six environmental variables (further details in supporting information Table S4) and plotted in order of descending lake elevation to understand which variables explained lake primary producer variability across the catchment over the last

200 years (Figure 3 individual trees provided in Supporting information Figure S2a-k).

Synchrony (S) among lakes was assessed among pairs of fossil pigment records from dated cores (ن = 11) to test hypothesis (3) that the dynamics in primary producer assemblages were more spatially coherent in upland than lowland basins. To allow comparisons among cores of unequal temporal resolution, scaled pigment concentrations were either averaged where multiple samples existed per 5-year time interval, or linearly interpolated, where missing values arose (Patoine & Leavitt, 2006 ). This was performed for Grasmere, Elterwater inner basin and Windermere's north basin, whose deepest sediment ages were younger than 1800 (1847, 1931 and 1846 respectively), and the upland Codale, Easedale and Stickle Tarns whose resolution was too coarse (11 + years per 0.5 cm depth at Codale Tarn and 9 + years from age-depths between 1800 and 1900 at Stickle and Easedale Tarns). The synchrony of six scaled taxon-specific carotenoids (as above) and total algal abundance (as β-carotene) during the period 1800–2005 was determined in the R package synchrony. For individual pigments, the synchrony value is the mean Pearson correlation coefficient (ص) of a group of lake pairs (Gouhier & Guichard, 2014 Kratz et al., 1998 Vogt, Rusak, Patoine, & Leavitt, 2011 ). Monte Carlo permutation testing was used to establish the statistical significance (ص ≤ 0.05) of each synchrony value. All time series were truncated at 2005. High levels of regional synchrony (س > 0.5) suggest that regional drivers such as climate or catchment-wide land use practices exert a dominant control on the response variables (George et al., 2000 Patoine & Leavitt, 2006 ). The results of the regression tree analyses described above implied timing of WwTWs varied among the lowland lakes (ن = 7), so synchrony analysis was performed on these lakes following the onset of point nutrient activity (1886) to help interpret the synchrony patterns in these impacted basins.

Finally, to examine the concept of lake and their catchments characteristics as “filters” of lake response (Blenckner, 2005 ), the Pearson's correlation coefficients (ص) from the seven carotenoids for catchment-wide lake pairs (1800–2005) were used as the response variable in a redundancy analysis (RDA) with noncollinear (VIF < 10) lake and catchment characteristics (difference in altitude, maximum depth, water retention time (WRT), catchment to lake area ratio (CA:LA), geology between lake pairs) as the explanatory variables (Figure 4). Continuous explanatory variables were first scaled by mean and variance to control for differences in magnitude prior to running the RDA. Both the scaling and RDA were undertaken in R using the نباتي package (Oksanen, 2013 ).


مراجع

1. Schneider JE. Energy balance and reproduction. فيزيول بيهاف. 2004 Apr81(2):289-317.

2. Hill JW, Elmquist JK, Elias CF. Hypothalamic pathways linking energy balance and reproduction. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008 May294(5):E827-32.

5. Melin AK, Heikura IA, Tenforde A, Mountjoy M. Energy Availability in Athletics: Health, Performance, and Physique. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2019 Mar 129(2):152–64. Available from: http://dx.doi.org/10.1123/ijsnem.2018-0201

6. Hussein AM, Wang Y, Mathieu J, Margaretha L, Song C, Jones DC, et al. Metabolic Control over mTOR-Dependent Diapause-like State. خلية التطوير. 2020 Jan 2752(2):236–50.e7. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.devcel.2019.12.018

8. Haig D. Genetic conflicts in human pregnancy. Q Rev Biol. 1993 Dec68(4):495-532. إعادة النظر.

9. De Bond JA, Smith JT. Kisspeptin and energy balance in reproduction. Reproduction. 2014 Feb 3147(3):R53-63.

10. Tolson KP, Garcia C, Yen S, Simonds S, Stefanidis A, Lawrence A, Smith JT, Kauffman AS. Impaired kisspeptin signaling decreases metabolism and promotes glucose intolerance and obesity. J Clin Invest. 2014 Jul 1124(7):3075-9.

11. Pinilla L, Aguilar E, Dieguez C, Millar RP, Tena-Sempere M. Kisspeptins and reproduction: physiological roles and regulatory mechanisms. Physiol Rev. 2012 Jul92(3):1235-316

12. Hrabovszky E, Ciofi P, Vida B, Horvath MC, Keller E, Caraty A, Bloom SR, Ghatei MA, Dhillo WS, Liposits Z, Kallo I. The kisspeptin system of the human hypothalamus: sexual dimorphism and relationship with gonadotropin-releasing hormone and neurokinin B neurons. Eur J Neurosci. 2010 Jun31(11):1984-98.

15. Frazao R, Dungan Lemko HM, da Silva RP, Ratra DV, Lee CE, Williams KW, Zigman JM, Elias CF. Estradiol modulates Kiss1 neuronal response to ghrelin. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2014 Mar306(6):E606-14.

16. Davis SR, Martinez-Garcia A, Robinson PJ, Handelsman DJ, Desai R, Wolfe R, et al. Estrone Is a Strong Predictor of Circulating Estradiol in Women Age 70 Years and Older. J Clin Endocrinol Metab. 2020 Sep 1105(9). Available from: http://dx.doi.org/10.1210/clinem/dgaa429

21. Katulski K, Podfigurna A, Czyzyk A, Meczekalski B, Genazzani AD. Kisspeptin and LH pulsatile temporal coupling in PCOS patients. Endocrine. 2018 Jul61(1):149–57. Available from: http://dx.doi.org/10.1007/s12020-018-1609-1

24. Rideout, C.A., Linden, W. & Barr, S. (2006) High cognitive dietary restraint is associated with increased cortisol excretion in postmenopausal women. The journals of gerontology. Series A, Biological sciences and medical sciences, 61(6), 628-33.


شاهد الفيديو: دور العلمان ليفنهوك وباستور والعلماء العرب في تطوير علم الاحياء مقارنة بين التعقيم والبسترة حل اسئلة (شهر نوفمبر 2022).