WikiDer > Принцип Крога - Википедия

Kroghs principle - Wikipedia

Принцип Крога утверждает, что «для такого большого количества задач найдется какое-нибудь животное по выбору или несколько таких животных, на которых его можно будет изучить наиболее удобно». Эта концепция занимает центральное место в дисциплинах биология которые полагаются на сравнительный метод, Такие как нейроэтология, сравнительная физиология, и совсем недавно функциональная геномика.

История

Принцип Крога назван в честь датского физиолога. Август Крог, победитель Нобелевская премия в Физиология за его вклад в понимание анатомии и физиологии капиллярная система, который описал его в Американском журнале физиологии в 1929 году. Однако этот принцип был впервые разъяснен почти за 60 лет до этого, и почти теми же словами, что и Крог, в 1865 году. Клод Бернард, французский зачинщик экспериментальной медицины, на странице 27 его "Introduction à l'étude de la médecine expérimentale":

Dans l'investigation scientifique, les moindres procédés sont de la plus haute важность. Le choix heureux d'un animal, d'un instrument construit d'une suree façon, l'emploi d'un réactif au lieu d'un autre, достаточный сувенир для ответов на вопросы générales les plus élevées. («В научных исследованиях величайшее значение имеют мельчайшие процессы. Удачный выбор животногоприбора, построенного особым образом, использования одного реагента вместо другого часто бывает достаточно для решения общих вопросов самого высокого порядка. ")

— Клод Бернард, Introduction à l'étude de la medecine expérimentale, J.B. Baillière et Fils, Libraires de L'Académie Impériale de Médecine, 1865. pp. 400.

Крог написал следующее в своем трактате 1929 г. о нынешнем «статусе» физиологии (курсив мой):

... Я хочу подчеркнуть, что путь, по которому мы можем стремиться к идеалу, лежит через изучение жизненно важных функций во всех их аспектах через мириады организмы. Мы можем выяснить, более того, мы скоро выясним основные механизмы млекопитающее функция почек, но общая проблема выделение может быть решена только при выделении органы изучаются везде, где мы их находим, и во всех их существенных изменениях. Более того, такие исследования обязательно расширят и углубят наше понимание проблем человек почка и окажется ценным даже в самых узких утилитарный точка зрения.Для такого большого количества задач найдется какое-нибудь животное по выбору или несколько таких животных, на которых его будет наиболее удобно изучать.. Много лет назад, когда мой учитель, Кристиан Бор, интересовался респираторный механизм легкое и разработал метод изучения обмена через каждое легкое в отдельности, он обнаружил, что определенный вид черепаха обладал трахея разделение на основные бронхи высоко в шее, и в качестве лабораторной шутки мы говорили, что это животное было создано специально для физиология дыхания. Я не сомневаюсь, что существует довольно много животных, которые подобным образом «созданы» для особых целей. физиологический целей, но я боюсь, что большинство из них неизвестно людям, для которых они были «созданы», и мы должны обратиться к зоологи найти их и возложить на них руки ".

— Август Крог, Прогресс физиологии, Американский журнал физиологии, 1929. 90 (2) стр. 243-251.

«Принцип Крога» не использовался как формальный термин до 1975 года, когда биохимик Ганс Адольф Кребс (который первоначально описал Цикл лимонной кислоты), впервые упомянул о нем.

Совсем недавно на встрече Международного общества нейроэтологов в г. Нюборг, Дания в 2004 году принцип Крога был назван группой на 7-м Конгрессе центральным принципом. Принцип Крога также привлекает внимание в области функциональная геномика, где наблюдается растущее давление и желание расширить исследования в области геномики на более широкий спектр организмов, выходящих за рамки традиционной области.

Философия и приложения

Центральным понятием принципа Крога является эволюционная адаптация. Эволюционная теория утверждает, что организмы подходят для определенных ниши, некоторые из которых являются узкоспециализированными для решения конкретных биологических проблем. Эти адаптации обычно используются биологами несколькими способами:

Thermus aquaticus
  • Методология: (например, Полимераза Taq и ПЦР): Необходимость манипулировать биологическими системами в лаборатории привела к использованию специализации организма. Один из примеров принципа Крога проявляется в широко используемых Полимеразной цепной реакции (ПЦР), метод, основанный на быстром воздействии ДНК к высокой температуре для амплификации конкретных интересующих последовательностей. ДНК-полимераза фермент от многих организмов денатурируют при высоких температурах, однако, чтобы решить эту проблему, Чиен и его коллеги обратились к Thermus aquaticus, штамм бактерий, присущих гидротермальные источники. Thermus aquaticus содержит полимеразу, термостабильную при температурах, необходимых для ПЦР. Биохимически модифицированная полимераза Taq, как ее обычно называют, теперь обычно используется в приложениях ПЦР.
  • Преодоление технических ограничений: (например, большой нейроны в Моллюска): Две группы исследований, получивших Нобелевскую премию, были облегчены благодаря использованию идей, лежащих в основе принципа Крога, для преодоления технических ограничений в нервная система физиология. В ионная основа из потенциал действия было разъяснено в гигантский аксон кальмара в 1958 г. Ходжкин и Хаксли, разработчики оригинального зажим напряжения устройство и со-реципиенты 1963 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине. Токоизмерительные клещи в настоящее время являются центральным элементом современных технологий. нейрофизиология, но было возможно развиваться только с использованием большого диаметра гигантского аксона кальмара. Еще один морской моллюск, опистобетали Аплизия обладает относительно небольшим количеством крупных нервные клетки которые легко идентифицировать и наносить на карту от человека к человеку. По этим причинам аплизия была выбрана для изучения клеточных и молекулярных основ обучения и памяти, что привело к Эрик Канделполучение Нобелевской премии 2000 г.
Tyto alba, сипуха
  • Понимание более сложных / тонких систем (например. Сипухи и звуковая локализация): Помимо преодоления технических ограничений, принцип Крога имеет особенно важное значение в свете конвергентная эволюция и гомология. Либо из-за эволюционной истории, либо из-за особых ограничений данной ниши не существует бесконечного решения всех биологических проблем. Вместо этого организмы используют аналогичные нейронные алгоритмы, поведение или даже структуры для выполнения аналогичных задач. Если цель - понять, как нервная система может локализовать объекты с помощью звука, можно использовать подход слуховой "специалист", такой как сипуха, изученный Марк Кониши, Эрик Кнудсен и их коллеги. А ночной образ жизни хищник По своей природе сипуха полагается на точную информацию о времени появления звука в ее ушах. Информация, полученная с помощью этого подхода, во многом способствовала нашему пониманию того, как мозг отображает сенсорное пространство и как нервная система кодирует информацию о времени.

Смотрите также

дальнейшее чтение

  • Беннетт А.Ф. (2003). Экспериментальная эволюция и принцип Крога: создание биологической новизны для функционального и генетического анализа. Физиологическая и биохимическая зоология 76: 1-11. PDF
  • Бурггрен WW (1999/2000). Физиология развития, животные модели и принцип Августа Крога. Зоология 102: 148-156.
  • Чиен А., Эдгар Д. Б., Трела Дж. М. (1976). «Полимераза дезоксирибонуклеиновой кислоты из крайнего термофила Thermus aquaticus». J. Bacteriol. 174: 1550-1557
  • Кроуфорд, DL (2001). «Функциональная геномика не должна ограничиваться несколькими избранными организмами». Genome Biology 2 (1): взаимодействия 1001.1-1001.2.
  • Кребс HA (1975). Принцип Августа Крога: «Для многих задач есть животное, на котором их наиболее удобно изучать». Журнал экспериментальной зоологии 194: 221-226.
  • Крог А. (1929). Прогресс физиологии. Американский журнал физиологии 90: 243-251.
  • «Принцип Крога для новой эры». (2003) [От редакции] Nature Genetics 34 (4) стр. 345–346.
  • Миллер Г. (2004) Поведенческая неврология без клетки. Наука 306 (5695): 432-434.