Биокоммуникация (наука)
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( февраль 2024 г. ) |
В изучении наук биологических биокоммуникация — это любой специфический тип общения внутри (внутривидовых) или между межвидовыми ) видами растений ( , животных , грибов , [1] простейшие и микроорганизмы . [2] Коммуникация означает знаково -опосредованное взаимодействие, подчиняющееся трем уровням правил ( синтаксическому , прагматическому и семантическому ). Признаками в большинстве случаев являются химические молекулы ( семиохимикаты ), [3] но также и осязательное, или, как у животных, также зрительное и слуховое . Биокоммуникация животных может включать вокализацию (как между конкурирующими видами птиц) или производство феромонов (как между различными видами насекомых). [4] химические сигналы между растениями и животными (например, при производстве танина , используемого сосудистыми растениями для отпугивания насекомых) и химически опосредованная связь между растениями [5] [6] и внутри растений.
Биокоммуникация грибов показывает, что мицелиальная коммуникация объединяет межвидовые знакоопосредованные взаимодействия между грибными организмами, почвенными бактериями и клетками корней растений, без которых не может быть организовано питание растений. Биокоммуникация инфузорий определяет различные уровни и мотивы общения у этих одноклеточных эукариот . Биокоммуникация архей представляет собой ключевые уровни знаково-опосредованных взаимодействий у эволюционно древнейших акариот . Биокоммуникация фагов демонстрирует, что наиболее распространенные живые агенты на этой планете координируются и организуются посредством знаково-опосредованных взаимодействий. Биокоммуникация является важным инструментом координации поведения различных типов клеток иммунной системы . [7]
Биокоммуникация, биосемиотика и лингвистика [ править ]
Теорию биокоммуникаций можно рассматривать как раздел биосемиотики . В то время как биосемиотика изучает производство и интерпретацию знаков и кодов , теория биокоммуникаций исследует конкретные взаимодействия, опосредованные знаками. Соответственно, синтаксический , семантический и прагматический аспекты биокоммуникативных процессов. выделяют [8] Биокоммуникация, специфичная для животных ( животное общение ) считается разделом зоосемиотики . [9] Семиотическое исследование молекулярной генетики можно рассматривать как исследование биокоммуникаций на самом базовом уровне. [10]
Интерпретация абиотических индексов
Интерпретация стимулов из окружающей среды является важной частью жизни любого организма. Абиотические вещи, которые организм должен интерпретировать, включают климат (погода, температура, осадки), геологию (горные породы, тип почвы ) и географию (расположение растительных сообществ, воздействие элементов, расположение источников пищи и воды относительно укрытий). [11]
Птицы, например, мигрируют, используя такие сигналы, как приближающаяся погода или сезонные сигналы продолжительности дня. Птицы также мигрируют из районов с низкими или уменьшающимися ресурсами в районы с высокими или растущими ресурсами, чаще всего в места питания или гнездования. Птицы, гнездящиеся в Северном полушарии, имеют тенденцию мигрировать на север весной из-за увеличения популяции насекомых, бутонизации растений и обилия мест гнездования. Зимой птицы мигрируют на юг, чтобы не только спастись от холода, но и найти устойчивый источник пищи. [12]
Некоторые растения зацветут и попытаются размножиться, когда почувствуют, что дни становятся короче. Если они не смогут оплодотворить до смены времен года и умрут, то они не передают свои гены. Их способность распознавать изменение абиотических факторов позволяет им обеспечивать воспроизводство. [ нужна ссылка ]
Трансорганизменная коммуникация [ править ]
Трансорганизменная коммуникация – это взаимодействие организмов разных видов . В биологии отношения, сложившиеся между разными видами, известны как симбиоз . Эти отношения существуют в двух основных формах – мутуалистической и паразитической . Мутуалистические отношения – это когда оба вида получают выгоду от взаимодействия. Например, рыбы-лоцманы собираются вокруг акул , скатов и морских черепах , чтобы поедать различных паразитов с поверхности более крупного организма. Рыбы получают пищу, следуя за акулами, а акулы взамен получают чистку. [13]
Паразитические отношения - это когда один организм извлекает выгоду из другого организма за определенную плату. Например, чтобы омела могла вырасти, она должна выщелачивать воду и питательные вещества из дерева или кустарника.
Общение между видами не ограничивается обеспечением существования. Многие цветы полагаются на пчел для распространения пыльцы и облегчения цветочного размножения. Для этого у многих цветов появились яркие, привлекательные лепестки и сладкий нектар , привлекающий пчел. В исследовании 2010 года исследователи из Университета Буэнос-Айреса изучили возможную связь между флуоресценцией и притяжением. Исследование пришло к выводу, что отраженный свет гораздо более важен для привлечения опылителей , чем флуоресценция. [14]
Общение с другими видами позволяет организмам формировать отношения, выгодные для выживания, и все эти отношения основаны на той или иной форме трансорганизменного общения.
Межорганизменная коммуникация [ править ]
Межорганизменная коммуникация — это общение между организмами одного вида ( сородичей ). Межорганизменная коммуникация включает человеческую речь, которая является ключом к поддержанию социальных структур .
Дельфины общаются друг с другом разными способами, создавая звуки, вступая в физический контакт друг с другом и используя язык тела . Дельфины общаются голосом посредством щелкающих звуков и свиста, характерных только для одной особи. Свист помогает сообщить местонахождение особи другим дельфинам. Например, если мать теряет свое потомство из виду или когда два знакомых человека не могут найти друг друга, их индивидуальные сигналы помогают вернуться в группу. Язык тела можно использовать для обозначения множества вещей, таких как ближайший хищник, чтобы указать другим, что еда найдена, и продемонстрировать свой уровень привлекательности, чтобы найти партнера для спаривания, и даже больше. [15]
Однако млекопитающие , такие как дельфины и люди, не одни общаются внутри своего вида. Павлины могут размахивать перьями, чтобы сообщить территориальное предупреждение. Пчелы могут сообщить другим пчелам, что они нашли нектар, исполняя танец по возвращении в улей. Олени могут взмахивать хвостом, чтобы предупредить других, идущих по их следу, о приближении опасности. [16]
Внутриорганизменная коммуникация [ править ]
Внутриорганизменная коммуникация — это не только передача информации внутри организма, но и конкретное взаимодействие между клетками организма и внутри них, опосредованное знаками. Это может происходить на клеточном и молекулярном уровне. Способность организма интерпретировать собственную биотическую информацию чрезвычайно важна. Если организм получил травму, заболел или должен отреагировать на опасность, ему необходимо уметь обрабатывать эту физиологическую информацию и корректировать свое поведение.
Например, когда человеческое тело начинает перегреваться, специальные железы выделяют пот , который поглощает тепло, а затем испаряется .
Это общение необходимо для выживания многих видов, включая растения. У растений нет центральной нервной системы , поэтому они полагаются на децентрализованную систему химических посланников. Это позволяет им расти в ответ на такие факторы, как ветер, свет и растительная архитектура . Используя эти химические посланники, они могут реагировать на окружающую среду и определять наилучшую модель роста. [17] По сути, растения растут, чтобы оптимизировать свою метаболическую эффективность.
Для выживания люди также полагаются на химические посланники. Адреналин , также известный как адреналин, представляет собой гормон , который выделяется во время сильного стресса. Он связывается с рецепторами на поверхности клеток и активирует путь, который изменяет структуру глюкозы . Это вызывает быстрое повышение уровня сахара в крови . Адреналин также активирует центральную нервную систему, увеличивая частоту сердечных сокращений и дыхания . Это подготавливает мышцы к естественной реакции организма «бей или беги» . [18]
Организмы полагаются на множество различных средств внутриорганизменной коммуникации. Будь то через нейронные связи, химические посланники или гормоны, [ нужны разъяснения ] все они эволюционировали , чтобы реагировать на угрозы, поддерживать гомеостаз и обеспечивать самосохранение.
Иерархия языков [ править ]
![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( февраль 2024 г. ) |
Учитывая сложность и разнообразие биологических организмов, а также дальнейшую сложность нейронной организации любого конкретного животного организма, существует множество языков биокоммуникации.
Иерархия языков биокоммуникации у животных была предложена Субхашем Каком : эти языки в порядке возрастания общности являются ассоциативными, реорганизационными и квантовыми. [19] [20] Три типа формальных языков иерархии Хомского относятся к классу ассоциативных языков, хотя контекстно-свободные языки, предложенные Хомским, не существуют в реальных взаимодействиях.
См. также [ править ]
Примечания [ править ]
- ^ Адамацкий, Андрей (2022). «Язык грибов возник на основе их электрической активности» . Королевское общество открытой науки . 9 (4): 211926. arXiv : 2112.09907 . Бибкод : 2022RSOS....911926A . дои : 10.1098/rsos.211926 . ПМЦ 8984380 . ПМИД 35425630 .
- ^ Гордон, Ричард. Зекбах, Джозеф (редакторы), (2016) Биокоммуникация: опосредованные знаками взаимодействия между клетками и организмами. Всемирный научный
- ^ Ренье, Ф. Е. (1971) Полухимические вещества - структура и функции. Биология репродукции 4, 309-326.
- ^ Анантакришнан, Т. (1998). Биокоммуникация у насекомых . Научные издательства. п. 104 . ISBN 1-57808-031-2 .
- ^ Таиз, Линкольн; Эдуардо Зейгер (2002). «Физиология растений онлайн» . дополнение к «Физиологии растений», третье издание . Синауэр Ассошиэйтс. Архивировано из оригинала 7 декабря 2006 года . Проверено 26 декабря 2006 г.
- ^ Фермер, EE; Калифорния Райан (1990). «Межрастительная коммуникация: переносимый по воздуху метилжасмонат индуцирует синтез ингибиторов протеиназ в листьях растений» . Труды Национальной академии наук . 87 (19): 7713–7716. Бибкод : 1990PNAS...87.7713F . дои : 10.1073/pnas.87.19.7713 . ПМК 54818 . ПМИД 11607107 .
- ^ Рикманн Дж.К., Гейгер Р., Хорнбург Д., Вольф Т., Квелер К., Джарроссей Д., Саллюсто Ф, Шен-Орр С.С., Ланзавеккья А., Манн М., Мейснер Ф. 2017. Архитектура социальных сетей иммунных клеток человека, раскрытая с помощью количественной протеомики. Нат Иммунол. 18(5):583-593.
- ^ Темброк, Гюнтер (1971). Биокоммуникация: Передача информации в биологической сфере . Берлин: Издательство Академии.
- ^ Себеок, Томас (ред.) 1977. Как общаются животные . Блумингтон: Издательство Университета Индианы.
- ^ Эммече, Клаус; Джеспер Хоффмейер (1991). От языка к природе — семиотическая метафора в биологии . Semiotica 84 (1/2): 1-42, 1991. Архивировано из оригинала 14 октября 2006 года . Проверено 31 декабря 2006 г.
- ^ Кадуто, М. и Бручак, Дж. (1988). Хранители земли: индейские истории и экологические занятия для детей. Голден, Колорадо: Точка опоры.
- ^ Киз, Р. (1982). Акулы: необычный пример чистящего симбиоза. Копейя, 1982(1), 225-227. doi : 10.2307/1444305 JSTOR 1444305
- ^ Уиткрофт Д., Прайс Т. и Уиткрофт Д. (2013). Обучение и копирование сигналов облегчают общение между видами птиц. Слушания. Биологические науки, 280(1757), 20123070–20123070. дои : 10.1098/rspb.2012.3070
- ^ Ириэль А., Лагорио М.Г. Имеет ли флуоресценция цветов значение для биокоммуникации? Naturwissenschaften97, 915–924 (2010). https://doi.org/10.1007/s00114-010-0709-4
- ^ Как общаются дельфины? Факты о китах. 11 июля 2015 г. [по состоянию на 3 апреля 2020 г.]. https://www.whalefacts.org/how-do-dolphins-communicate/
- ^ Как общаются животные? Чудополис. [по состоянию на 3 апреля 2020 г.]. https://wonderopolis.org/wonder/how-do-animals-communicate
- ^ Вицани, Гюнтер. (2006). Коммуникация растений с биосемиотической точки зрения: различия в восприятии абиотических и биотических сигналов определяют структуру содержания ответного поведения. контекст определяет значение мета-, меж- и внутриорганизменной передачи сигналов растений. Сигнализация и поведение растений, 1 (4), 169–178. https://doi.org/10.4161/psb.1.4.3163
- ^ «Понимание реакции на стресс». Harvard Health, Издательство Harvard Health Publishing: Гарвардская медицинская школа, 1 мая 2018 г., www.health.harvard.edu/staying-healthy/understanding-the-stress-response.
- ^ Как, С. Три языка мозга: квантовый, реорганизационный и ассоциативный. В книге «Обучение как самоорганизация» Карл Прибрам и Дж. Кинг (редакторы). Lawrence Erlbaum Associates, Махва, Нью-Джерси, 185–219, 1996 г.
- ^ Как, С. Языки общения и агенты в биологических системах. Архивировано 24 июля 2019 г. в Wayback Machine. В книге: Биокоммуникация: знаково-опосредованные взаимодействия между клетками и организмами. Редакторы: Дж. Секбах и Р. Гордон. Лондон, World Scientific Publishing: 203–226, 2016.
