关于代谢缩放的热力学起源
生物物理
2018-01-17 v4 种群与进化
摘要
自 Kleiber 发现动物的基础代谢率似乎随其体重的幂律变化且指数为 3/4（而非表面积 - 体积论据预测的 2/3）以来，代谢缩放的起源和形状一直存在争议。最近，根据观察到大量稳健指数偏离 3/4 的经验证据，关于指数 3/4 普遍性（声称基于营养网络的分形特性）的观点受到了挑战。在此，我们提出了一个概念上简单的热力学框架，其中代谢率对体重的依赖性源于以热量形式耗散的能量与生物体维持代谢所有效利用的能量之间的权衡。这种平衡调节了一个加法模型的形状，从中可以恢复不同的有效缩放作为特例，从而在统一框架下调和了先前在哺乳动物、鸟类、昆虫甚至植物中不一致的经验证据。该模型具有生物学动机，与数据拟合极好，并解释了其他特征，如以热量形式损失的能量与质量之间的关系、不同气候环境的作用和影响，以及恒温动物和变温动物之间发现的差异。
引用
@article{arxiv.1407.3659,
title = {On the thermodynamic origin of metabolic scaling},
author = {Fernando J. Ballesteros and Vicent J. Martínez and Bartolo Luque and Lucas Lacasa and Enric Valor and Andrés Moya},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.3659},
year = {2018}
}
备注
5 figures. Accepted for publication in Scientific Reports