ALLOMÉTRIE: DÉFINITION, ÉQUATIONS ET EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2024

L' alometría, également appelée croissance allométrique, fait référence au taux de croissance différentiel en plusieurs parties ou à la taille des organismes au cours des processus impliqués dans l'ontogénie. De même, il peut être compris dans des contextes phylogénétiques, intra et interspécifiques.

Ces changements dans la croissance différentielle des structures sont considérés comme des hétérochronies locales et ont un rôle fondamental dans l'évolution. Le phénomène est largement répandu dans la nature, tant chez les animaux que chez les plantes.

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Fondamentaux de la croissance

Avant d'établir les définitions et les implications de la croissance allométrique, il est nécessaire de se souvenir des concepts clés de la géométrie des objets tridimensionnels.

Imaginons que nous ayons un cube avec des arêtes L. Ainsi, la surface de la figure sera 6L ², tandis que le volume sera L ³. Si nous avons un cube dont les arêtes sont deux fois celles du cas précédent (en notation, ce serait 2 L) la surface augmentera d'un facteur 4 et le volume d'un facteur 8.

Si nous répétons cette approche logique avec une sphère, nous obtiendrons les mêmes relations. Nous pouvons conclure que le volume augmente deux fois plus que la surface. De cette façon, si nous avons que la longueur augmente 10 fois, le volume aura augmenté 10 fois plus que la surface.

Ce phénomène nous permet d'observer que lorsque l'on augmente la taille d'un objet - qu'il soit vivant ou non - ses propriétés sont modifiées, puisque la surface variera différemment du volume.

La relation entre la surface et le volume est énoncée dans le principe de similitude: «figures géométriques similaires, la surface est proportionnelle au carré de la dimension linéaire, et le volume est proportionnel au cube de celle-ci».

Définitions d'allométrie

Le mot «allométrie» a été proposé par Huxley en 1936. Depuis lors, une série de définitions ont été élaborées, abordées de différents points de vue. Le terme vient des racines griella allos qui signifie autre, et métron qui signifie mesure.

Le célèbre biologiste et paléontologue Stephen Jay Gould a défini l'allométrie comme «l'étude des changements de proportions corrélés aux variations de taille».

L'allométrie peut être comprise en termes d'ontogénie - lorsque la croissance relative se produit au niveau de l'individu. De même, lorsque la croissance différentielle a lieu dans plusieurs lignées, l'allométrie est définie d'un point de vue phylogénétique.

De même, le phénomène peut se produire dans les populations (au niveau intraspécifique) ou entre espèces apparentées (au niveau interspécifique).

Équations

Plusieurs équations ont été proposées pour évaluer la croissance allométrique des différentes structures du corps.

L'équation la plus populaire dans la littérature pour exprimer les allométries est:

Dans l'expression, x et y sont deux mesures du corps, par exemple, le poids et la taille ou la longueur d'un membre et la longueur du corps.

En fait, dans la plupart des études, x est une mesure liée à la taille du corps, comme le poids. Ainsi, il cherche à montrer que la structure ou la mesure en question a des changements disproportionnés par rapport à la taille totale de l'organisme.

La variable a est connue dans la littérature sous le nom de coefficient allométrique et décrit les taux de croissance relatifs. Ce paramètre peut prendre différentes valeurs.

S'il est égal à 1, la croissance est isométrique. Cela signifie que les deux structures ou dimensions évaluées dans l'équation croissent au même rythme.

Dans le cas où la valeur attribuée à la variable y a une croissance supérieure à celle de x, le coefficient allométrique est supérieur à 1, et on dit qu'il y a allométrie positive.

En revanche, lorsque la relation indiquée ci-dessus est inverse, l'allométrie est négative et la valeur de a prend des valeurs inférieures à 1.

Représentation graphique

Si nous prenons l'équation précédente à une représentation dans le plan, nous obtiendrons une relation curviligne entre les variables. Si nous voulons obtenir un graphe avec une tendance linéaire, il faut appliquer un logarithme aux deux salutations de l'équation.

Avec le traitement mathématique mentionné ci-dessus, nous obtiendrons une droite avec l'équation suivante: log y = log b + a log x.

Interprétation de l'équation

Supposons que nous évaluions une forme ancestrale. La variable x représente la taille du corps de l'organisme, tandis que la variable y représente la taille ou la hauteur d'une caractéristique que nous voulons évaluer, dont le développement commence à l'âge a et s'arrête à b.

Les processus liés aux hétérochronies, à la fois la podorphose et la peramorphose, résultent de changements évolutifs dans l'un des deux paramètres mentionnés, soit dans la vitesse de développement, soit dans la durée du développement en raison de changements dans les paramètres définis par a ou b.

Exemples

La griffe du crabe violoniste

L'allométrie est un phénomène largement répandu dans la nature. L'exemple classique d'allométrie positive est le crabe violoniste. Il s'agit d'un groupe de crustacés décapodes appartenant au genre Uca, l'espèce la plus populaire étant Uca pugnax.

Chez les jeunes mâles, les griffes correspondent à 2% du corps de l'animal. Au fur et à mesure que l'individu grandit, l'épaisseur augmente de manière disproportionnée par rapport à la taille globale. Finalement, la pince peut atteindre jusqu'à 70% du poids corporel.

Les ailes des chauves-souris

Le même événement d'allométrie positive se produit dans les phalanges des chauves-souris. Les membres antérieurs de ces vertébrés volants sont homologues de nos membres supérieurs. Ainsi, chez les chauves-souris, les phalanges sont d'une longueur disproportionnée.

Pour réaliser une structure de cette catégorie, le taux de croissance des phalanges a dû augmenter dans l'évolution évolutive des chauves-souris.

Membres et tête chez l'homme

Chez nous, humains, il y a aussi des allométries. Pensons à un nouveau-né et à la manière dont les parties du corps varieront en termes de croissance. Les membres s'allongent plus au cours du développement que les autres structures, telles que la tête et le tronc.

Comme nous le voyons dans tous les exemples, la croissance allométrique modifie considérablement les proportions des corps au cours du développement. Lorsque ces taux sont modifiés, la forme de l'adulte change considérablement.

Références

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