Quy luật sinh học

Quy luật sinh học (biological rule) hay định luật sinh học hay quy tắc sinh học là một quy luật tổng quát, nguyên tắc hoặc có tính định hướng (quy tắc ngón tay cái) được nghiên cứu, xây dựng, đề xuất để mô tả các khuôn kiểu, mẫu hình quan sát được trong cơ thể sống. Các quy tắc và định luật sinh học thường được phát triển như những cách diễn đạt ngắn gọn có thể áp dụng rộng rãi để giải thích các hiện tượng phức tạp hoặc những quan sát nổi bật về hệ sinh thái và sự phân bố địa lý sinh học của các loài động vật và thực vật trên khắp thế giới, mặc dù chúng đã được đề xuất hoặc mở rộng cho tất cả các loại sinh vật. Nhiều quy luật sinh thái và địa sinh học này được đặt theo tên của các nhà sinh vật học đầu tiên mô tả chúng. Từ khi khoa học ra đời, các nhà sinh vật học đã tìm cách giải thích những quy luật rõ ràng trong dữ liệu quan sát thực chứng. Trong triết lý sinh học của mình, Aristotle đã suy luận ra các quy tắc chi phối sự khác biệt giữa các động vật bốn chân sống mang thai (theo thuật ngữ hiện đại là động vật có vú có nhau thai trên cạn). Trong số các quy tắc của ông là kích thước cá bố mẹ giảm theo khối lượng cơ thể trưởng thành, trong khi tuổi thọ tăng theo thời kỳ mang thai và theo khối lượng cơ thể, và khả năng sinh sản giảm theo tuổi thọ. Vì vậy, ví dụ, voi có ít bố mẹ hơn chuột, nhưng tuổi thọ và thời kỳ mang thai dài hơn. Các quy tắc như thế này được tổng kết, đúc kết và phát biểu một cách ngắn gọn từ những thức thu được từ các phép đo khoa học và các thí nghiệm thực chứng ban đầu về thế giới tự nhiên và có thể được sử dụng làm mô hình để dự đoán các quan sát trong tương lai. Trong số các quy tắc sinh học sớm nhất trong thời hiện đại là của Karl Ernst von Baer (từ năm 1828 trở đi) về sự phát triển của phôi, và của Constantin Wilhelm Lambert Gloger về sắc tố động vật vào năm 1833. Có một số hoài nghi giữa các nhà địa lý sinh học về tính hữu ích của các quy tắc chung. Ví dụ, J.C. Briggs, trong cuốn sách Biogeography and Plate Tectonics năm 1987, nhận xét rằng mặc dù các quy tắc của Willi Hennig về cladistics "nói chung là hữu ích" nhưng dù sao thì quy tắc tiến triển của ông là "đáng ngờ". Quy tắc Allen: ở động vật hằng nhiệt thì các bộ phận nhô ra khỏi cơ thể (tai, đuôi, chi) của loài thích nghi với khí hậu lạnh luôn nhỏ hơn của loài tương đồng thích nghi với khí hậu nóng. Theo đó, tỷ số diện tích bề mặt cơ thể với thể tích cơ thể của các loài tương đồng thuộc nhóm động vật hằng nhiệt là khác nhau, biểu hiện sự thích nghi với nhiệt độ môi trường sống. Quy tắc Bergmann: trong vòng một nhánh phân loại rộng rãi thì loài kích thước lớn hơn được tìm thấy trong môi trường lạnh hơn, và loài kích thước nhỏ hơn được tìm thấy trong vùng ấm áp. Quy tắc Bergmann thông thường được áp dụng cho động vật có vú và các loài chim, tức là các động vật hằng nhiệt. Quy tắc Cope: Các dòng dõi quần thể có xu hướng tăng trưởng kích thước cơ thể theo thời gian tiến hóa. Quy tắc Eichler: Loài ký sinh có xu hướng thích nghi với nhiều vật chủ, do đó có vẻ hợp lý khi mong đợi sự đồng biến giữa sự phong phú về thành phần loài của vật chủ và ký sinh trùng của chúng. Quy tắc Harrison: giữa các loài thân thuộc, kích thước cơ thể vật chủ và ký sinh trùng có xu hướng đồng biến. Tương quan sinh trưởng giữa kích thước cơ thể vật chủ và ký sinh trùng tạo thành một khía cạnh rõ ràng của quan hệ đồng tiến hóa vật chủ-vật ký sinh. Kích thước cơ thể của ký sinh trùng cũng tỷ lệ thuận với độ phong phú của loài[12] và do đó nó có khả năng ảnh hưởng đến độc lực của ký sinh trùng. Quy tắc Foster (còn được gọi là quy tắc đảo hoặc hiệu ứng đảo): các thành viên của một loài nhỏ hơn hoặc lớn hơn tùy thuộc vào tài nguyên có sẵn trong môi trường. Ví dụ, người ta biết rằng voi ma mút lùn đã tiến hóa từ voi ma mút thông thường trên các đảo nhỏ. Quy tắc Gloger: các loài động vật hằng nhiệt sống trong môi trường nóng ẩm, ví dụ như gần xích đạo, có xu hướng có nhiều sắc tố trên cơ thể hơn các họ hàng của chúng ở vùng lạnh và khô. Gloger phát hiện ra rằng các loài chim trong môi trường ẩm ướt hơn thì màu lông có xu hướng đậm hơn so với họ hàng của chúng ở vùng khô cằn. Quy tắc Fahrenholz Quy tắc Szidat Jørgensen, Sven Erik (2002). "Explanation of ecological rules and observation by application of ecosystem theory and ecological models". Ecological Modelling. 158 (3): 241–248. doi:10.1016/S0304-3800(02)00236-3. Allee, W.C.; Schmidt, K.P. (1951). Ecological Animal Geography (2nd ed.). Joh Wiley & sons. pp. 457, 460–472. Leroi, Armand Marie (2014). The Lagoon: How Aristotle Invented Science. Bloomsbury. p. 408. ISBN 978-1-4088-3622-4. Lovtrup, Soren (1978). "On von Baerian and Haeckelian Recapitulation". Systematic Zoology. 27 (3): 348–352. doi:10.2307/2412887. JSTOR 2412887. Gloger, Constantin Wilhelm Lambert (1833). "5. Abänderungsweise der einzelnen, einer Veränderung durch das Klima unterworfenen Farben". Das Abändern der Vögel durch Einfluss des Klimas [The Evolution of Birds Through the Impact of Climate] (in German). Breslau: August Schulz. pp. 11–24. ISBN 978-3-8364-2744-9. OCLC 166097356. Briggs, J.C. (1987). Biogeography and Plate Tectonics. Elsevier. p. 11. ISBN 978-0-08-086851-6. Sand, Håkan K.; Cederlund, Göran R.; Danell, Kjell (June 1995). "Geographical and latitudinal variation in growth patterns and adult body size of Swedish moose (Alces alces)". Oecologia. 102 (4): 433–442. Bibcode:1995Oecol.102..433S. doi:10.1007/BF00341355. PMID 28306886. Allen, Joel Asaph (1877). "The influence of Physical conditions in the genesis of species". Radical Review. 1: 108–140. Lopez, Barry Holstun (1986). Arctic Dreams: Imagination and Desire in a Northern Landscape. Scribner. ISBN 978-0-684-18578-1. Held, Lewis I.; Sessions, Stanley K. (2019). "Reflections on Bateson's rule: Solving an old riddle about why extra legs are mirror‐symmetric". Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution. 332 (7): 219–237. doi:10.1002/jez.b.22910. ISSN 1552-5007. PMID 31613418. Olalla-Tárraga, Miguel Á.; Rodríguez, Miguel Á.; Hawkins, Bradford A. (2006). "Broad-scale patterns of body size in squamate reptiles of Europe and North America". Journal of Biogeography. 33 (5): 781–793. doi:10.1111/j.1365-2699.2006.01435.x. Timofeev, S. F. (2001). "Bergmann's Principle and Deep-Water Gigantism in Marine Crustaceans". Biology Bulletin (Russian Version, Izvestiya Akademii Nauk, Seriya Biologicheskaya). 28 (6): 646–650 (Russian version, 764–768). doi:10.1023/A:1012336823275. Meiri, S.; Dayan, T. (2003-03-20). "On the validity of Bergmann's rule". Journal of Biogeography. 30 (3): 331–351. doi:10.1046/j.1365-2699.2003.00837.x. S2CID 11954818. Ashton, Kyle G.; Tracy, Mark C.; Queiroz, Alan de (October 2000). "Is Bergmann's Rule Valid for Mammals?". The American Naturalist. 156 (4): 390–415. doi:10.1086/303400. JSTOR 10.1086/303400. PMID 29592141. Millien, Virginie; Lyons, S. Kathleen; Olson, Link; et al. (ngày 23 tháng 5 năm 2006). "Ecotypic variation in the context of global climate change: Revisiting the rules". Ecology Letters. 9 (7): 853–869. doi:10.1111/j.1461-0248.2006.00928.x. PMID 16796576. S2CID 13803040. Rensch, B. (September 1948). "Histological Changes Correlated with Evolutionary Changes of Body Size". Evolution. 2 (3): 218–230. doi:10.2307/2405381. JSTOR 2405381. Stanley, S. M. (March 1973). "An Explanation for Cope's Rule". Evolution. 27 (1): 1–26. doi:10.2307/2407115. JSTOR 2407115. McClain, Craig (2015-01-14). "Why isn't the Giant Isopod larger?". Deep Sea News. Truy cập ngày 1 tháng 3 năm 2018. Timofeev, S. F. (2001). "Bergmann's Principle and Deep-Water Gigantism in Marine Crustaceans". Biology Bulletin (Russian Version, Izvestiya Akademii Nauk, Seriya Biologicheskaya). 28 (6): 646–650 (Russian version, 764–768). doi:10.1023/A:1012336823275. Dollo, Louis (1893). "Les lois de l'évolution" (PDF). Bull. Soc. Belge Geol. Pal. Hydr. VII: 164–166. Gould, Stephen J. (1970). "Dollo on Dollo's law: irreversibility and the status of evolutionary laws". Journal of the History of Biology. 3 (2): 189–212. doi:10.1007/BF00137351. PMID 11609651. Goldberg, Emma E.; Boris Igić (2008). "On phylogenetic tests of irreversible evolution". Evolution. 62 (11): 2727–2741. doi:10.1111/j.1558-5646.2008.00505.x. PMID 18764918. Collin, Rachel; Maria Pia Miglietta (2008). "Reversing opinions on Dollo's Law". Trends in Ecology & Evolution. 23 (11): 602–609. doi:10.1016/j.tree.2008.06.013. PMID 18814933. Eichler, Wolfdietrich (1942). "Die Entfaltungsregel und andere Gesetzmäßigkeiten in den parasitogenetischen Beziehungen der Mallophagen und anderer ständiger Parasiten zu ihren Wirten" (PDF). Zoologischer Anzeiger. 136: 77–83. Klassen, G. J. (1992). "Coevolution: a history of the macroevolutionary approach to studying host-parasite associations". Journal of Parasitology. 78 (4): 573–87. doi:10.2307/3283532. JSTOR 3283532. PMID 1635016. Vas, Z.; Csorba, G.; Rozsa, L. (2012). "Evolutionary co-variation of host and parasite diversity – the first test of Eichler's rule using parasitic lice (Insecta: Phthiraptera)" (PDF). Parasitology Research. 111 (1): 393–401. doi:10.1007/s00436-012-2850-9. PMID 22350674. Richard Deslippe (2010). "Social Parasitism in Ants". Nature Education Knowledge. Truy cập 2010-10-29. In 1909, the taxonomist Carlo Emery made an important generalization, now known as Emery’s rule, which states that social parasites and their hosts share common ancestry and hence are closely related to each other (Emery 1909). Emery, Carlo (1909). "Über den Ursprung der dulotischen, parasitischen und myrmekophilen Ameisen". Biologisches Centralblatt (in German). 29: 352–362. Juan Luis Arsuaga, Andy Klatt, The Neanderthal's Necklace: In Search of the First Thinkers, Thunder's Mouth Press, 2004, ISBN 1-56858-303-6, ISBN 978-1-56858-303-7, p. 199. Jean-Baptiste de Panafieu, Patrick Gries, Evolution, Seven Stories Press, 2007, ISBN 1-58322-784-9, ISBN 978-1-58322-784-8, p 42. Lomolino, Mark V. (February 1985). "Body Size of Mammals on Islands: The Island Rule Reexamined". The American Naturalist. 125 (2): 310–316. doi:10.1086/284343. JSTOR 2461638. Foster, J.B. (1964). "The evolution of mammals on islands". Nature. 202 (4929): 234–235. Bibcode:1964Natur.202..234F. doi:10.1038/202234a0. Hardin, Garrett (1960). "The competitive exclusion principle" (PDF). Science. 131 (3409): 1292–1297. Bibcode:1960Sci...131.1292H. doi:10.1126/science.131.3409.1292. PMID 14399717. Zink, R.M.; Remsen, J.V. (1986). "Evolutionary processes and patterns of geographic variation in birds". Current Ornithology. 4: 1–69. Turelli, M.; Orr, H. Allen (May 1995). "The Dominance Theory of Haldane's Rule". Genetics. 140 (1): 389–402. PMC 1206564. PMID 7635302. Queller, D.C.; Strassman, J.E. (2002). "Quick Guide: Kin Selection" (PDF). Current Biology. 12 (24): R832. doi:10.1016/s0960-9822(02)01344-1. PMID 12498698. Archived from the original (PDF) on 2011-06-04. Truy cập 2017-11-18. Harrison, Launcelot (1915). "Mallophaga from Apteryx, and their significance; with a note on the genus Rallicola" (PDF). Parasitology. 8: 88–100. doi:10.1017/S0031182000010428. Archived from the original (PDF) on 2017-11-07. Truy cập 2018-04-06. Morand, S.; Legendre, P.; Gardner, SL; Hugot, JP (1996). "Body size evolution of oxyurid (Nematoda) parasites: the role of hosts". Oecologia. 107 (2): 274–282. Bibcode:1996Oecol.107..274M. doi:10.1007/BF00327912. PMID 28307314. Morand, S.; Sorci, G. (1998). "Determinants of life-history evolution in nematodes". Parasitology Today. 14 (5): 193–196. doi:10.1016/S0169-4758(98)01223-X. PMID 17040750. Harvey, P.H.; Keymer, A.E. (1991). "Comparing life histories using phylogenies". Philosophical Transactions of the Royal Society B. 332 (1262): 31–39. Bibcode:1991RSPTB.332...31H. doi:10.1098/rstb.1991.0030. Morand, S.; Hafner, M.S.; Page, R.D.M.; Reed, D.L. (2000). "Comparative body size relationships in pocket gophers and their chewing lice" (PDF). Zoological Journal of the Linnean Society. 70 (2): 239–249. doi:10.1111/j.1095-8312.2000.tb00209.x. Archived from the original (PDF) on 2018-03-31. Truy cập 2018-04-06. Johnson, K.P.; Bush, S.E.; Clayton, D.H. (2005). "Correlated evolution of host and parasite body size: tests of Harrison's rule using birds and lice" (PDF). Evolution. 59 (8): 1744–1753. doi:10.1111/j.0014-3820.2005.tb01823.x. Archived from the original (PDF) on 2018-03-31. Truy cập 2018-04-06. McDowall, R. M. (March 2008). "Jordan's and other ecogeographical rules, and the vertebral number in fishes". Journal of Biogeography. 35 (3): 501–508. doi:10.1111/j.1365-2699.2007.01823.x. Stevens, G. C. (1989). "The latitudinal gradients in geographical range: how so many species co-exist in the tropics". American Naturalist. 133 (2): 240–256. doi:10.1086/284913. Fairbairn, D.J. (1997). "Allometry for Sexual Size Dimorphism: Pattern and Process in the Coevolution of Body Size in Males and Females". Annu. Rev. Ecol. Syst. 28 (1): 659–687. doi:10.1146/annurev.ecolsys.28.1.659. Rensch, Bernhard (1950). "Die Abhängigkeit der relativen Sexualdifferenz von der Körpergrösse". Bonner Zoologische Beiträge. 1: 58–69. Lewontin, Richard; Levins, Richard (2000). "Schmalhausen's Law". Capitalism, Nature, Socialism. 11 (4): 103–108. doi:10.1080/10455750009358943. Thorson, G. 1957 Bottom communities (sublittoral or shallow shelf). In "Treatise on Marine Ecology and Palaeoecology" (Ed J.W. Hedgpeth) pp. 461–534. Geological Society of America. Mileikovsky, S. A. 1971. Types of larval development in marine bottom invertebrates, their distribution and ecological significance: a reevaluation. Marine Biology 19: 193-213 "Leigh Van Valen, evolutionary theorist and paleobiology pioneer, 1935-2010". University of Chicago. ngày 20 tháng 10 năm 2010. Opitz, John M.; Schultka, Rüdiger; Göbbel, Luminita (2006). "Meckel on developmental pathology". American Journal of Medical Genetics Part A. 140A (2): 115–128. doi:10.1002/ajmg.a.31043. PMID 16353245. Garstang, Walter (1922). "The Theory of Recapitulation: A Critical Re-statement of the Biogenetic Law". Journal of the Linnean Society of London, Zoology. 35 (232): 81–101. doi:10.1111/j.1096-3642.1922.tb00464.x. Williston, Samuel Wendall (1914). Water Reptiles of the Past and Present. Chicago: University of Chicago Press.