Схожі основи "еволюції" рослин і скрипок

11.11.2015

Що може бути спільного у природної різноманітності і краси листя рослин з одним з найбільших творчих винаходів людства, скрипкою? Набагато більше, ніж ви можете собі уявити.

- Між листям і скрипками існує безліч паралелей, - вважає Ден Чітвуд, доцент Центру рослинництва Дональда Данфота в Сент-Луїсі, штат Міссурі. - Обидва володіють гарними формами, які потенційно функціональні, змінюватися з плином часу, або в результаті мімікрії. Форма - це інформація, яка може розповісти нам історію. Так само, як еволюційні зміни в формі листя, повідомляють нам про механізми, які, в кінцевому рахунку, визначають морфологію рослин, аналіз культурних інновацій, таких як скрипки, дає нам можливість поглянути на історичні сили, які формували наше життя і творчість.

Будучи біологом рослин, Чітвуд проводить більшу частину свого часу, досліджуючи генетичні і молекулярні механізми, що лежать в основі різноманітності в морфології рослин, або кажучи простою мовою, займається питаннями освіти форми листа і того, що це означає для зростання і процвітання рослини. Він також вивчає те, як змінюються форми листя у міру розвитку різних видів рослин, дозволяючи їм адаптуватися в різних середовищах. Наприклад, дослідження того, як пристосованим до пустельниммісцевостях томатам вдається виживати з невеликою кількістю води, проливає світло на те, як архітектура листя впливає на ефективність використання рослинами води.

У дослідженні Чітвуд використовуються інструменти "морфометрії", Які дозволяють оцінити риси еволюційної значимості. Зміни в формі з плином часу дають розуміння функції об`єкта або еволюційних взаємин. Однією з головних завдань морфометрії є статистична оцінка гіпотези, з точки зору факторів, що впливають на форму.

Але любов вченого до музики, і його вміння грати на альті, привели Чітвуд до питання про те, як музичні інструменти, особливо створені майстрами, розвивалися з плином часу. Чи може форма скрипки розповісти про функції приладу, або про те, у кого скрипкові майстри запозичили свої ідеї? Чи можна проаналізувати і зрозуміти фактори, що впливають на розвиток скрипок, використовуючи той же морфометрические підхід, що і для еволюції природних видів?

Форма скрипки постійно змінювалася, починаючи з проектування і створення перших інструментів в 16 столітті в Італії. Численні інновації покращили акустичні властивості і придатність скрипок для гри. Хоча основна форма скрипки є невід`ємною частиною її конструкції, деталі контуру можуть варіюватися без істотного збитку для якості звуку.

Чітвуд зібрала дані за формою більше 9000 скрипок за більш ніж 400-річну історію їх створення, використавши іконографічні дані з аукціонних будинків. Ці дані охоплюють найцінніші і володіють історичним значенням скрипки, в тому числі скрипки створені Джованні Паоло Маджіні, Джузеппе Гварнері дель Джезу і Антоніо Страдіварі, а також наслідувачами Страдіварі - Ніколя Люпотом, Вінченцо Панормо і Жан-Батист Вільома.

Результати досліджень Чітвуд були опубліковані в статті "Імітація, генетичне походження і час, що вплинули на морфологічну еволюцію скрипки" в журналу PLOS ONE.

Чітвуд виявив, що певні атрибути форми диференціюють інструменти, і ці деталі сильно корелюють з історичним часом. Його лінійний дискримінантний аналіз показує скрипкових майстрів, які, швидше за все, копіювали обриси своїх інструментів у інших, що підтверджується історичними свідченнями. Кластеризація зображень усереднених скрипкових форм ділить майстрів на чотири основні групи, демонструючи набір дискретних форм, що переважають в більшості інструментів.

Як з`ясовується, генетика також грає роль в створенні скрипок. Скрипкові форми, що виникли в кількох поколіннях сімей скрипкових майстрів, мають тенденцією групуватися разом, і сімейне походження є значним чинником, що пояснює форми скрипок. Аналіз чотирьох століть скрипкових форм демонструє не тільки вплив історії та часу, що призвели до появи сучасної скрипки, а й широко поширене наслідування, і передачу дизайну в залежності від спорідненості.

Як і будь-яка наукова робота, стаття Чітвуд пройшла суворе рецензування, в даному випадку, деяких з провідних світових експертів з морфометрії. Передувала публікації критика привела до поліпшення морфометричних методів, що використовувалися в остаточному аналізі. І тепер Чітвуд застосовує ці поліпшені методи в своїх дослідженнях рослин в Центрі рослинництва Дональда Данфота.

- Це фантастичний приклад того, як прогрес в одній області може сприяти просуванню в, здавалося б, не пов`язаної з нею сфері, - зізнається Чітвуд. - Я буду щасливим вченим і музикантом, якщо розуміння еволюції скрипки призведе до поліпшення культурних рослин, і дозволить зробити їх більш продуктивними і стійкими.