Биокоммуникация (наука) - Biocommunication (science)

Не путать с Биокоммуникация (паранормальное явление).

При изучении Биологические науки, биосвязь какой-то конкретный тип коммуникация внутри (внутривидовой) или между (межвидовой ) разновидность из растения, животные, грибы, простейшие и микроорганизмы.[1] Общение в основном означает знак -опосредованные взаимодействия, следующие за тремя уровнями (синтаксический, прагматичный и семантический ) правила. Признаки в большинстве случаев химические молекулы (полухимикаты),[2] но также тактильно, или, как у животных, также зрительно и слухово. Биокоммуникация животных может включать вокализацию (как между конкурирующими видами птиц) или феромон продукция (как между различными видами насекомых),[3] химические сигналы между растениями и животными (как в танин продукция, используемая сосудистыми растениями для предупреждения насекомых), и химически опосредованная связь между растениями[4][5] и внутри растений.

Биокоммуникация грибов демонстрирует, что коммуникация мицелия объединяет межвидовые знакопосредованные взаимодействия между грибковыми организмами, почвенными бактериями и клетками корней растений, без которых невозможно организовать питание растений. Биокоммуникация инфузорий определяет различные уровни и мотивы коммуникации у этих одноклеточных эукариот. Биокоммуникация архей представляет ключевые уровни знаковых взаимодействий в эволюционно самых старых акариотах. Биокоммуникация фагов демонстрирует, что самые распространенные живые агенты на этой планете координируются и организуются посредством взаимодействий, опосредованных знаками.

Биокоммуникация, биосемиотика и лингвистика

Теорию биокоммуникаций можно рассматривать как раздел биосемиотика. В то время как биосемиотика изучает производство и интерпретацию знаков и кодов, теория биокоммуникаций исследует конкретные взаимодействия, опосредованные знаками. Соответственно различают синтаксический, семантический и прагматический аспекты процессов биокоммуникации.[6] Биокоммуникация, специфичная для животных (общение с животными ) считается ветвью зоосемиотика.[7] Семиотическое исследование молекулярная генетика, можно рассматривать как исследование биокоммуникаций на самом базовом уровне.[8]

Biocommunication.png

Интерпретация абиотических индексов

Интерпретация стимулов из окружающей среды организма - неотъемлемая часть жизни любого человека. К абиотическим вещам, которые организм должен интерпретировать, относятся климат (погода, температура, осадки), геология (скалы, тип почвы) и география (расположение растительных сообществ, воздействие элементов, расположение источников пищи и воды относительно укрытий.[9] Птицы, например, мигрируют, используя такие сигналы, как приближающаяся погода или сезонные сигналы продолжительности светового дня. Птицы также мигрируют из районов с низкими или сокращающимися ресурсами в районы с высокими или увеличивающимися ресурсами. Обычно ищут два основных ресурса - пищу или места гнездования. Птицы, гнездящиеся в Северном полушарии, как правило, мигрируют на север в весенний сезон из-за увеличения популяции насекомых, бутонизированных растений и большого количества мест для гнездования. Зимой птицы будут мигрировать на юг, чтобы не только спастись от холода, но и найти устойчивый источник пищи.[10] Растения начнут цвести и попытаться воспроизвести потомство, когда почувствуют, что дни становятся короче. Если они не смогут оплодотворять до смены сезонов и смерти, то они не передадут свои гены. Таким образом, их способность распознавать изменение абиотических факторов позволяет им обеспечивать воспроизводство.

Трансорганизменная коммуникация

Трансорганизменная коммуникация - это взаимодействие организмов разных видов. В биологии отношения, складывающиеся между разными видами, известны как симбиоз. Эти отношения бывают двух основных форм мутуалистических и паразитических. Мутуалистические отношения - это когда оба вида получают выгоду от своего взаимодействия. Возьмем, к примеру, рыб-пилотов: они собираются вокруг акул, скатов и морских черепах, чтобы поедать различных паразитов из более крупного организма. Рыба получает пищу, следуя за акулами, а акулы получают чистку за то, что они не едят рыбу-лоцмана.[11] Паразитарные отношения - это когда один организм получает выгоду от другого за свою цену. Возьмем, к примеру, омелу, она может быть предметом интимных праздничных традиций, но является паразитом. Чтобы омела росла, она должна вымывать воду и питательные вещества из дерева или куста. Общение между видами не ограничивается обеспечением пропитания, оно может принимать разные формы. Многие цветы полагаются на пчел для распространения своей пыльцы и облегчения цветочного воспроизводства. Поэтому они создали яркие привлекательные лепестки и сладкий нектар, чтобы привлечь пчел. В недавнем исследовании, проведенном в университете Буэнос-Айреса, они изучили возможную связь между флуоресценцией и притяжением. Однако был сделан вывод, что отраженный свет гораздо важнее для привлечения опылителей, чем флуоресценция.[12] Общение с другими видами позволяет организмам устанавливать отношения, выгодные для выживания, и все они основаны на той или иной форме трансорганизменного общения.

Межорганическая коммуникация

Межорганическое общение при общении между организмами одного вида (сородичами), включая человеческую речь. Коммуникация - это ключ к поддержанию социальной структуры, особенно у людей. Точно так же дельфины общаются друг с другом различными способами, создавая звуки, устанавливая физический контакт друг с другом и используя язык тела. Дельфины общаются голосом с помощью щелкающих звуков и свиста, характерных только для одного человека. Свист помогает сообщить другим дельфинам, где находится этот особь. Например, если мать теряет из виду свое потомство или когда два знакомых человека не могут найти друг друга, их индивидуальные шаги помогают вернуться в группу. Язык тела можно использовать для обозначения множества вещей, таких как ближайший хищник, чтобы указать другим, что пища была найдена, и продемонстрировать уровень их привлекательности, чтобы найти партнера для спаривания, и даже больше.[13] Однако млекопитающие, такие как дельфины и люди, не только общаются внутри своего вида. Павлины могут веять перьями, чтобы сообщить территориальное предупреждение. Пчелы могут сказать другим пчелам, что они нашли нектар, «танцуя», когда они возвращаются в улей. Олень может щелкнуть хвостом, чтобы предупредить других по своему следу о приближении гнева.[14]

Внутриорганическое общение

Внутриорганическое общение - это не только передача информации внутри организма, но и конкретное взаимодействие между и внутри клеток организма, опосредованное знаками. Это могло быть на клеточном и молекулярном уровне. Способность организма интерпретировать собственную биотическую информацию чрезвычайно важна. Если организм получил травму, заболел или должен отреагировать на опасность, он должен уметь обрабатывать эту физиологическую информацию и корректировать свое поведение. Возьмем, к примеру, потоотделение: когда человеческое тело начинает перегреваться, специализированные железы выделяют пот, который поглощает тепло, а затем испаряется. Это общение необходимо для выживания многих видов, в том числе растений. У растений отсутствует центральная нервная система, поэтому они полагаются на децентрализованную систему химических посредников. Это позволяет им расти в ответ на такие факторы, как ветер, свет, архитектура растений. Используя эти химические посредники, они могут реагировать на окружающую среду и оценивать наилучшую модель роста.[15] По сути, растения растут, чтобы оптимизировать свою метаболическую эффективность. Люди также полагаются на химические посланники для выживания. Адреналин, также известный как адреналин, - это гормон, который выделяется во время сильного стресса. Он связывается с рецепторами на поверхности клеток и активирует путь, изменяющий структуру глюкозы. Это вызывает быстрое повышение уровня сахара в крови, что является лишь одним из эффектов адреналина на человека. Он также активирует центральную нервную систему, увеличивая частоту дыхания, это подготавливает мышцы к естественной реакции организма на борьбу или бегство.[16] Организмы полагаются на множество различных средств внутриорганической коммуникации. Будь то нейронные связи, химические посланники или гормоны, все это эволюционировало, чтобы реагировать на угрозы, поддерживать гомеостаз и обеспечивать самосохранение.


Языковая иерархия

Учитывая сложность и разнообразие биологических организмов, а также дополнительную сложность нейронной организации любого конкретного животного организма, существует множество языков биосвязи.

Иерархия языков биосвязи у животных была предложена Субхаш Как: эти языки, в порядке возрастания общности, являются ассоциативными, реорганизационными и квантовыми.[17][18] Три типа формальных языков Иерархия Хомского сопоставить с классом ассоциативного языка, хотя контекстно-свободные языки не существуют в реальных взаимодействиях.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Гордон, Ричард. Секбах, Джозеф (редакторы), (2016) Биокоммуникация: опосредованные знаками взаимодействия между клетками и организмами. Всемирный научный
  2. ^ Ренье, Ф.Э. (1971) Семиохимические вещества - структура и функции. Биология репродукции 4, 309-326
  3. ^ Анантакришнан, Т. (1998). Биокоммуникация у насекомых. Научные издательства. п.104. ISBN  1-57808-031-2.
  4. ^ Тайз, Линкольн; Эдуардо Зейгер (2002). «Физиология растений онлайн». спутник физиологии растений, третье издание. Sinauer Associates. Архивировано из оригинал 7 декабря 2006 г.. Получено 2006-12-26.
  5. ^ Фермер, EE; CA Райан (1990). «Связь между растениями: переносимый по воздуху метилжасмонат вызывает синтез ингибиторов протеиназы в листьях растений». Труды Национальной академии наук. 87 (19): 7713–7716. Bibcode:1990PNAS ... 87.7713F. Дои:10.1073 / pnas.87.19.7713. ЧВК  54818. PMID  11607107.
  6. ^ Темброк, Гюнтер (1971). Биокоммуникация: Informationsübertragung im biologischen Bereich. Берлин: Akademie-Verlag.
  7. ^ Себеок, Томас (ред.) 1977. Как общаются животные. Блумингтон: Издательство Индианского университета.
  8. ^ Эммече, Клаус; Джеспер Хоффмайер (1991). От языка к природе - семиотическая метафора в биологии. Семиотика 84 (1/2): 1-42, 1991. Архивировано с оригинал 14 октября 2006 г.. Получено 2006-12-31.
  9. ^ Кадуто М. и Брухак Дж. (1988). Хранители земли: истории коренных американцев и экологические мероприятия для детей. Голден, Колорадо: Точка опоры.
  10. ^ Киз, Р. (1982). Акулы: необычный пример чистящего симбиоза. Copeia, 1982 (1), 225-227. Дои:10.2307/1444305 JSTOR  1444305
  11. ^ Уиткрофт, Д., Прайс, Т., и Уиткрофт, Д. (2013). Обучение и копирование сигналов облегчают общение между видами птиц. Ход работы. Биологические науки, 280 (1757), 20123070–20123070. Дои:10.1098 / rspb.2012.3070
  12. ^ Ириэль, А., Лагорио, М.Г. Имеет ли значение флуоресценция цветов в биосвязи? Naturwissenschaften97, 915–924 (2010). https://doi.org/10.1007/s00114-010-0709-4
  13. ^ Как общаются дельфины? Факты о китах. 2015 г., 11 июля [доступ 3 апреля 2020 г.]. https://www.whalefacts.org/how-do-dolphins-communicate/
  14. ^ Как общаются животные? Вондрополис. [доступ осуществлен 3 апреля 2020 г.]. https://wonderopolis.org/wonder/how-do-animals-communicate
  15. ^ Витцани, Гюнтер. (2006). Связь растений с биосемиотической точки зрения: различия в восприятии абиотических и биотических сигналов определяют структуру содержания реакции. контекст определяет значение мета-, внутри- и внутриорганической передачи сигналов растения. Сигнализация и поведение растений, 1 (4), 169–178. https://doi.org/10.4161/psb.1.4.3163
  16. ^ «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.
  17. ^ Как, С. Три языка мозга: квантовый, реорганизационный и ассоциативный. В обучении как самоорганизации Карл Прибрам и Дж. Кинг (редакторы). Лоуренс Эрлбаум Ассошиэйтс, Махва, Нью-Джерси, 185-219, 1996.
  18. ^ Как, С. Языки общения и агенты в биологических системах. В архиве 2019-07-24 в Wayback Machine В: Биокоммуникация: знаковые взаимодействия между клетками и организмами. Ред .: Дж. Секбах и Р. Гордон. Лондон, World Scientific Publishing: 203-226, 2016.