代谢缩放中3/4与2/3幂律的共同起源
生物物理
2015-10-01 v1 其他定量生物学
摘要
生物学中的一个核心争论是代谢率的异速缩放。Kleiber观察到动物的基础代谢率按体重的3/4次幂缩放（Kleiber定律），这在过去八十年中一直是主流假说。越来越多的证据支持替代的2/3次幂缩放律，尤其是针对较小动物。2/3律可追溯到Kleiber时代之前，并被认为源于欧几里得几何中的表面积与体积关系。在本研究中，我们表明3/4和2/3缩放律实际上有一个共同起源。它们受动物的营养供给网络——遵循Murray定律的血管系统——所支配。Murray定律描述了层流下能量最优血管网络的分支模式。通常认为血管严格遵循该定律。我们的分析与实验观测以及近期显示代谢缩放中存在曲率的数值分析一致。当应用于代谢数据时，我们的模型精确产生了观察到的~10 kg或以下小动物的2/3缩放律，以及除最小动物（~15 g）外所有动物的3/4律。该模型对正在进行的争论具有广泛意义。它证明3/4和2/3指数均是在各自适用质量范围内的同一缩放律的现象学近似，且2/3律并非源于经典表面积定律。
引用
@article{arxiv.1509.08912,
title = {A common origin for 3/4- and 2/3-power rules in metabolic scaling},
author = {Jinkui Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.08912},
year = {2015}
}
备注
This work was done in 2011 and was rejected by PNAS after two rounds of review. The manuscript sat in my computer for the last four+ years as this is not my normal research field. I thought it should be to have the work see some daylight. Others might be able to improve upon or correct the model