Biologische minaturisatie- kan dat?

[ocf81]

Ik vroeg mij af of er eigenlijk ook zoiets bestaat zoals biologische miniaturisatie - het krachtiger worden van de functie van een cel door evolutie.

Een voorbeeld zou bijvoorbeeld zijn dat je met minder of kleinere hersencellen af kan zonder een verlies van kracht c.q. functie in zou houden. En nog interessanter, zou dit te stimuleren zijn?

[Rey Nemaattori]

Sofar is het brein instaat om bij geheugencellen verlies dit te compenseren..uiteraard tot een bepaalde limiet, maar da's niet waar je op doeld lijkt me...

De minimum groote van zo'n cel lijkt me vast te liggen, om zijn taken uti te voeren dient het een bepaalde minimale grootte te hebben, of ze al zo klein zijn is nog maar de vraag...

[Herby]

Ik denk dat je zelf het antwoord al geeft. Door evolutie zijn bij duizende organisme bepaalde functies van cellen verbeterd.

Ze moesten wel anders zouden ze niet overleven. Evolutie is dus de key.

[Christiaan]

ocf81 schreef op dinsdag 15 november 2005 @ 16:03:
Ik vroeg mij af of er eigenlijk ook zoiets bestaat zoals biologische miniaturisatie - het krachtiger worden van de functie van een cel door evolutie.

Een voorbeeld zou bijvoorbeeld zijn dat je met minder of kleinere hersencellen af kan zonder een verlies van kracht c.q. functie in zou houden. En nog interessanter, zou dit te stimuleren zijn?

Het lastige is dat 'krachtiger' een beetje lastig te definieren is. Je ziet in de natuur dat organismen zich aanpassen aan hun omgeving. Soms is het dan beter om wat groter te zijn, soms juist kleiner. In het geval van de evolutietheorie is 'krachtiger' wellicht synoniem aan 'grotere kans op overleving', en dan is kleiner lang niet altijd beter.

Bij computers is de term zinvoller omdat een kleinere computer praktisch is, niet zoveel stroom vereist, enz. Maar dat hangt puur af van de omgeving.

[ocf81]

De vraag is dus of het verschijnsel ook daadwerkelijk bestaat.
Bepaalde diersoorten met hersenen vele malen kleiner dan die van ons lijken soms toch in staat om zeer complexe gedragpatronen te leren, met name bepaalde vogelsoorten. Bijvoorbeeld de kraaien en Johnny Rooks. Zou dat komen doordat hun hersenen zo zijn geevolueerd dat het een gedragsverandering te weeg kon brengen dat zij in staat waren zich razend snel aan te passen aan de omgeving? (die beesten leren echt heel snel geloof ik)

edit:
Ik was er inderdaad opgekomen via de computers en de link dat het brein soms lijkt te werken als een computer, maar het strekt zich natuurlijk uit tot elke vorm van leven wat gebruik maakt van cellen.

Op zicvh wel een goede en interessante opmerking dat kleiner niet persé beter is. anderzijds is bij gelijke groote wellicht een toename van kracht/functie ook zeer handig.

[ Voor 29% gewijzigd door ocf81 op 15-11-2005 16:45 ]

[Confusion]

ocf81 schreef op dinsdag 15 november 2005 @ 16:03:
Ik vroeg mij af of er eigenlijk ook zoiets bestaat zoals biologische miniaturisatie - het krachtiger worden van de functie van een cel door evolutie.

Een voorbeeld zou bijvoorbeeld zijn dat je met minder of kleinere hersencellen af kan zonder een verlies van kracht c.q. functie in zou houden. En nog interessanter, zou dit te stimuleren zijn?

Zoals het bestaan van zowel grote als kleine dieren aantoont is het onbepaald of groter, danwel kleiner, evolutionair gunstig is.

Er bestaat een oneindige variatie aan cellen. Het verschijnsel 'cel' is evolutionair een enorm gunstige ontwikkeling gebleken, omdat het tot bouwsteen kon dienen, zoals DNA als bouwsteen van cellen kon dienen. In zo'n rijkdom aan celvariaties over 'het krachtiger worden van een specifieke cel' spreken is betekenisloos. Het is zoiets als vragen: wordt een kiezel krachtiger door hem onderdeel van beton uit te laten maken?

[Opi]

Confusion schreef op dinsdag 15 november 2005 @ 20:38:
Het verschijnsel 'cel' is evolutionair een enorm gunstige ontwikkeling gebleken, omdat het tot bouwsteen kon dienen, zoals DNA als bouwsteen van cellen kon dienen. In zo'n rijkdom aan celvariaties over 'het krachtiger worden van een specifieke cel' spreken is betekenisloos.

Toevallig kwam ik vandaag een stuk tegen over de parameter 'lambda' die Chris Langton introduceerde. Deze parameter is de fractie waarin een cel leeft (hierbij gaat het over cellulaire automata). Meer info is hier te vinden. Het is gerelateerd aan de complexiteit, de chaos en de stabiliteit van het element in het systeem. Door enkelen wordt dit geëxtrapoleerd naar levende organismen en de natuur in het algemeen.

Afhankelijk wat de topicstarter wil verkleinen, zou je dit als uitgangspunt kunnen nemen. Analogiën tot het energieverbruik of hartritme in verhouding tot de grootte/massa van een organisme zouden ook beschouwd kunnen worden.

[Verwijderd]

Allereerst heeft een cel een minimumgrootte, benodigd om de basisfunctionaliteit (zoals bijvoorbeeld celdeling en metabolisme) van een cel te huisvesten. Als een cel een specifieke functie heeft, zal dat extra ruimte vergen. Cellen zijn ongelooflijk efficient ingedeelde fabriekjes, in tegenstelling tot de zakken met water en hier en daar een organel die sommige tekstboeken weergeven.

Echter, dankzij evolutie hoeft klein niet perse beter te zijn, er zijn veel tegenovergestelde selectiekrachten op cellen (of beter, organismen in het algemeen). Om er eens een aantal te noemen:

kleine cellen gunstig

- Alle stoffen die de cel in moeten komen, moeten door het celmembraan. Hoe groter een cel, hoe groter zijn inhoud/oppervlakte verhouding. Bij een grotere cel moeten er dus relatief meer deeltjes per seconde door het celmembraan. Die transportsnelheid loopt op den duur tegen limieten aan. In ieder geval zal een grote cel meer in transport door het celmembraan moeten investeren, bijvoorbeeld door middel van transporter-eiwitten of het hebben van een onregelmatige vorm met veel plooien om zo het oppervlak te vergroten.

- Kleine organismen planten zich over het algemeen sneller voort. Ze hoeven voor hun nageslacht minder voedsel te assimileren dan grote cellen, en kunnen dus eerder delen dan grote cellen.


- Kleine, snel reproducerende cellen zijn flexibel. Een grote cel plant zich traag voort, waardoor het voortbestaan van een populatie in gevaar kan komen wanneer door een toevallige oorzaak een deel van de populatie sterft.

grote cellen gunstig

- Het metabolisme van een cel schaalt ruwweg met een factor gewicht^0.75. Een grotere cel is dus per gewichtseenheid relatief efficienter qua metabolisme dan een kleinere cel.

- grootte biedt bescherming. Als je als organisme groter bent dan degene die je probeert op te eten, is de kans dat dat lukt een stuk kleiner dan wanneer je kleiner bent.

-Te kleine cellen hebben wellicht te weinig celvolume om alle celfuncties in uit te voeren. Dit stelt een ondergrens aan celgrootte.

- grote cellen/organismen hebben meer reserve. Ze kunnen vaak dankzij reservevoedsel langer overleven in tijden van schaarste of andere moeilijkheden.


Met zoveel tegen elkaar in werkende krachten lijkt het me duidelijk dat er geen eenduidig antwoord is welke strategie beter is. Dat hangt volledig af van de niche waar het organisme/de cel zich in bevindt. Wel komen deze strategieen meestal op 1 van de 2 archetypen neer: Organismen zijn vaak of klein, kortlevend en snel en veel voortplantend, waarbij nageslacht snel aan het lot overgelaten wordt, of groot, langzaam, verzorgend en lang levend.