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16.6: Análisis morfométrico - Biología

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Morfometría y marcadores físicos

Morfometría (morfo- forma; métrica- mediciones) es el uso de mediciones físicas para determinar la relación de organismos. Con organismos extintos que se extinguieron hace mucho tiempo, la extracción de ADN resulta difícil. Asimismo, antes de las tecnologías de ADN para analizar especies, Taxonomía linneana se atribuyó a organismos basados ​​en similitudes en características.

Descripción de especies y variación de morfologías

A continuación se muestran imágenes de hitos del cráneo de la familia de lagartos Varanidae. Esta familia incluye lagartos monitores y dragones de Komodo. Como se puede ver a continuación, la morfología general de los cráneos es lo suficientemente similar como para que todos conserven los mismos puntos de referencia. La siguiente figura también ilustra la diversidad de estos lagartos que ilustra una gran variación entre especies.

Cráneos de las especies involucradas en este análisis. McCurry y col. (2015) (CC-BY)

Puntos de referencia estandarizar las mediciones

Tener un conjunto de puntos de referencia compartidos brinda la oportunidad de realizar mediciones sistemáticas de características morfométricas.

Hitos y métricas de medición para el análisis morfométrico de cráneos. (2015) (CC-BY)

Distancia euclidiana para medir la relación

La distancia euclidiana es una medida derivada de la geometría pitagórica que describe la distancia más corta ( (d )) entre 2 puntos ( (A ) y (B )) como una línea recta usando triangulación. En un espacio cartesiano, los puntos se pueden definir:

[A = left (x _ {A}, y _ {A} right) nonumber ]

y

[B = left (x _ {B}, y _ {B} right) nonumber ]

El teorema de Pitágoras estándar se puede expresar como:

[x ^ {2} + y ^ {2} = d ^ {2} nonumber ]

Para encontrar la distancia entre los 2 puntos, utilizamos álgebra para calcular .

[d = sqrt {x ^ {2} + y ^ {2}} nonumber ]

En este caso, ampliamos para comparar las coordenadas de los dos puntos:

[ Delta x = x _ {B} - x _ {A} nonumber ]

y

[ Delta y = y _ {B} - y _ {A} nonumber ]

Luego, podemos expandir esta idea para incluir las diferencias en los puntos de datos que describen las comparaciones de múltiples mediciones.

[d left ( mathbf {X} _ { mathbf {i}}, mathbf {X} _ { mathbf {j}} right) = sqrt { sum _ {k = 1} ^ { p} left (X _ {ik} - X _ {jk} right) ^ {2}} nonumber ]

Calcular la distancia con R

  1. Descargar el conjunto de datos (McCurry et al. 2015) asociado con esta actividad (un archivo .csv de valores separados por comas). Esto se puede utilizar en una hoja de cálculo o en un editor de texto. Estos datos se pueden importar a R para determinar las distancias euclidianas de los puntos de referencia.
  2. El seguimiento el código en R se descargará el conjunto de datos en una variable llamada "varanoid", mida la distancia euclidiana y guarde un gráfico en un archivo PDF en un directorio llamado "/ tmp".

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## instalar curl para recuperarlo de Internet si no lo es

install.packages('rizo')

## Carga la biblioteca de curl

Biblioteca(rizo)

## leer los datos de las medidas y asignarlos a una variable 'varanoid'

varanoid =read.csv(rizo('https://raw.githubusercontent.com/jeremyseto/bio-oer/master/data/varanoid.csv'))

## establece los nombres de las filas en la columna Especies

nombres de fila(varanoide) = varanoide $ Especie

## eliminar la primera columna de la tabla para tener datos puramente numéricos

varanoid_truncated = (varanoid [, 2: 14])

## calcular la distancia usando euclidiana como método

dist_measure =dist(varanoid_truncated, método ='euclidiana')

## muestra dist_measure para ver las comparaciones

dist_measure

varanoid_cluster =hclust(dist_medida)

## abre PDF como dispositivo gráfico para guardar un archivo en el directorio '/ tmp'

pdf(archivo ='/tmp/varanoid_tree.pdf')

trama(grupo_varanoico)

dev.off()

## cierra el dispositivo para guardar el gráfico como pdf

Análisis de ADN

Antes de comenzar esta actividad, revise bioinformática y análisis de secuencia.

  1. Busque en el NCBI secuencias mitocondriales de las especies involucradas en McCurry 2015. Los datos han sido presentados por Ast (2001).
  2. Encuentre las secuencias e identifique / extraiga elementos que sean comunes a todos.
  3. Reúna las secuencias compartidas en un editor de texto como un solo archivo FASTA donde cada especie está separada por un encabezado ("> Especie A").
    • Bloc de notas en Windows (pero es mejor descargar notepad ++)
    • Textedit en Mac (pero probablemente sea mejor descargar TextWrangler)
    • Gedit en Linux
  4. Guarde el archivo como "algo.fasta".
  5. Realice un análisis de secuencia múltiple usando UGENE.
  6. Genere un árbol filogenético usando UGENE. Para este ejercicio, utilice Máxima probabilidad (PhyML) como algoritmo. Presenta el tutorial a continuación.
  7. Compare el ADN con los análisis morfométricos. ¿Qué problemas podríamos imaginar que surgen si nos basamos únicamente en la morfometría?

Referencias

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Análisis morfológico y morfométrico automatizado de datos de imágenes de espectrometría de masas: aplicación al descubrimiento de biomarcadores

Los conjuntos de datos de imágenes de espectrometría de masas se analizan principalmente en términos de intensidad media en las regiones de interés. Sin embargo, los tejidos biológicos tienen diferentes morfologías con varios tamaños, formas y estructuras. La importante información biológica, contenida en esta organización celular tan heterogénea, podría ocultarse analizando las intensidades medias. Encontrar un proceso analítico de morfología ayudaría a encontrar dicha información, describir el modelo de tejido y respaldar la identificación de biomarcadores. Este estudio describe un enfoque informático para la extracción e identificación de características de imágenes de espectrometría de masas y su aplicación al análisis y modelado de muestras. Para la prueba de concepto, se tomaron imágenes y se analizaron dos tipos de tejido diferentes (riñón sano y tejidos tumorales de xenoinjerto CT-26). Se generó un modelo de riñón de ratón y un modelo de tumor utilizando información morfométrica (número de objetos y superficie total). La información morfométrica se utilizó para identificar m / z que tienen una distribución heterogénea. Parece ser una búsqueda que vale la pena, ya que la heterogeneidad clonal en un tumor tiene relevancia clínica. Este estudio proporciona un nuevo enfoque para encontrar biomarcadores o respaldar la clasificación de tejidos con más información. Resumen gráfico ᅟ.

Palabras clave: Visión por computadora Análisis de datos Imágenes por espectrometría de masas Morfología Análisis cuantitativo.


Una investigación morfométrica multivariante de Atherina boyeri Risso, 1810 y A. presbítero Cuvier, 1829 (Teleostei: Atherinidae): evidencia morfométrica en apoyo de las dos especies

Escuela de Biología Pura y Aplicada, University of Wales College of Cardiff, P.O. Box 915, Cardiff CF13TL, Reino Unido

Escuela de Biología Pura y Aplicada, University of Wales College of Cardiff, P.O. Box 915, Cardiff CF13TL, Reino Unido

Abstracto

Para volver a abordar si Atherina boyeri Risso, 1810 y A. presbítero Cuvier, 1829 son morfométricamente distintos. Los resultados revelaron que existen diferencias morfométricas entre A. boyeri y A. presbítero, en consonancia con las expectativas de la existencia de dos especies.

Las hembras de las dos especies se discriminaron claramente en dos grupos separados porque las covarianzas dentro del grupo de varios caracteres dentro de las poblaciones de cada especie eran diferentes entre las especies, es decir, las covarianzas eran heteroscedásticas. La ocurrencia de heterocedasticidad dentro de los datos, aunque invalida estadísticamente los resultados de análisis de variantes canónicas, indicó que existe una gran cantidad de variación morfológica entre las hembras de las dos especies. Los machos se diferenciaron como resultado de las diferencias en la "forma" del cuerpo, en particular la relación entre la "forma" de la cabeza y la "forma" del cuerpo.

Se dan varias razones probables del fracaso de un estudio previo para diferenciar las dos especies. Los datos rechazan la sinonimia de las dos especies en apoyo del uso continuado de los taxones. A. boyeri Risso, 1810 y A. presbítero Cuvier, 1829.


Análisis morfométrico de alta densidad de la forma y la integración: lo bueno, lo malo y lo que no es realmente un problema

El campo de la morfología comparativa ha entrado en una nueva fase con la rápida generación de datos tridimensionales (3D) de alta resolución. Con datos 3D disponibles de forma gratuita de miles de especies, están surgiendo rápidamente métodos para cuantificar la morfología que aprovechan esta rica información fenotípica. Entre estas técnicas, los enfoques morfométricos geométricos de alta densidad proporcionan un marco poderoso y versátil para caracterizar de manera robusta la forma y la integración fenotípica, las covarianzas entre los rasgos morfológicos. Estos métodos son particularmente útiles para el análisis de estructuras complejas y en taxones dispares, que pueden compartir algunos puntos de referencia de homología inequívoca. Sin embargo, la morfometría geométrica de alta densidad también presenta desafíos, por ejemplo, con covarianzas estadísticas, pero no biológicas, impuestas por la colocación y deslizamiento de semilunas y métodos de registro como la superposición de Procrustes. Aquí, presentamos simulaciones y estudios de caso de conjuntos de datos de alta densidad para escamatos, aves y cecilias que ejemplifican la promesa y los desafíos de los análisis de alta dimensión de la integración fenotípica y la modularidad. Evaluamos: (1) los méritos relativos de los datos morfométricos geométricos de alta densidad "grandes" sobre los datos de formas tradicionales (2) el impacto de la superposición de Procrustes en los análisis de integración y modularidad y (3) las diferencias en los patrones de integración entre análisis que utilizan altos -Morfometría geométrica de densidad y los que utilizan puntos de referencia discretos. Demostramos que para muchas regiones del cráneo, se necesitan de 20 a 30 puntos de referencia y / o semilunas para caracterizar con precisión su variación de forma, y ​​los análisis de solo puntos de referencia hacen un trabajo particularmente pobre al capturar la variación de forma en los huesos de la bóveda y la tribuna. La superposición de procrustes puede enmascarar la modularidad, especialmente cuando los puntos de referencia covarían en direcciones paralelas, pero este efecto disminuye con patrones de covarianza biológicamente más complejos. El efecto direccional de la variación de los puntos de referencia en la posición del centroide afecta la recuperación de los patrones de covarianza más que el número de puntos de referencia. Los análisis de integración de solo puntos de referencia y de puntos de referencia más semicírculo deslizante son generalmente congruentes en el patrón general de integración, pero los análisis de solo puntos de referencia tienden a mostrar una mayor integración entre los huesos adyacentes, especialmente cuando los puntos de referencia colocados en las suturas entre los huesos introducen un sesgo de límite . La alometría puede tener una mayor influencia en los patrones de integración en los análisis de solo hitos, que muestran una integración más fuerte antes de la eliminación de los efectos alométricos en comparación con los análisis que incluyen semilunas. La morfometría geométrica de alta densidad tiene sus desafíos e inconvenientes, pero nuestros análisis de conjuntos de datos empíricos y simulados demuestran que es poco probable que estos problemas potenciales oscurezcan la señal biológica genuina. Más bien, los datos morfométricos geométricos de alta densidad superan los métodos tradicionales basados ​​en puntos de referencia en la caracterización de la morfología y permiten comparaciones más matizadas entre taxones dispares. Combinado con los rápidos aumentos en la disponibilidad de datos 3D, los enfoques morfométricos de alta densidad tienen un inmenso potencial para impulsar una nueva clase de estudios de morfología comparativa e integración fenotípica.

© The Author (s) 2019. Publicado por Oxford University Press en nombre de la Society for Integrative and Comparative Biology.

Cifras

Caracterización de taxones morfológicamente dispares.…

Caracterización de taxones morfológicamente dispares. ( A ) La disparidad de formas biológicas ...

Solo puntos de referencia ( A, D ) y configuraciones completas de puntos de referencia y semimarca ( B,…

Experimentos de simulación 1 y 2 ...

Experimentos de simulación 1 y 2 del efecto de la superposición de Procrustes sobre la covarianza ...

Experimentos de simulación 3-5 de…

Experimentos de simulación 3-5 del efecto de la superposición de Procrustes en los patrones de covarianza y ...


Análisis morfométrico del endometrio uterino de porcinos en los días 12 y 16 postestro

El endometrio uterino de los cerdos está compuesto por células epiteliales luminales, epiteliales glandulares y estromales que secretan luteolisina, prostaglandina F (PGF), durante el diestro tardío. Sin embargo, ¿cuál de estas células contribuye más a la PGF luteolítica? se desconoce la secreción porque no se ha cuantificado la composición celular del endometrio. Por lo tanto, este estudio cuantificó la composición celular del endometrio en los días 12 y 16 postestro mediante análisis histológicos y morfométricos. El día 12, el endometrio estaba formado predominantemente por células estromales (47% de la cantidad total de células) y células epiteliales glandulares (37%), mientras que las células epiteliales luminales representaban sólo el 16% del total de los tres tipos de células. El número de células epiteliales glandulares tendió a aumentar (PAG & lt 0,10) entre los días 12 y 16, de manera que comprendían el 45% del endometrio el día 16, mientras que el número de células estromales y luminales no cambiaba y representaban el 45% y el 10% de las células, respectivamente. Las células epiteliales luminales tenían un área transversal 58% mayor (PAG & lt 0,001) que las células epiteliales glandulares, mientras que las células epiteliales glandulares tenían un área 22% mayor (PAG & lt 0,001) que las células estromales. Disminución de las células epiteliales glandulares (PAG & lt 0,001) en el área de la sección transversal entre los días 12 y 16, mientras que el área de las células del estroma y el epitelio luminal permaneció sin cambios. Estos resultados indican que el endometrio porcino está compuesto predominantemente por células epiteliales estromales y glandulares que probablemente contribuyan sustancialmente a la PGF endometrial. secreción durante la luteólisis. La contribución del epitelio glandular a la PGF luteolítica la secreción probablemente aumenta durante el diestro a medida que aumenta el número de estas células. Anat Rec Part A 270A: 59–66, 2003. © 2003 Wiley-Liss, Inc.


Departamento de Computación Científica La Universidad Estatal de Florida

El campo de la morfometría se ocupa del análisis de la forma y la forma (forma + tamaño). La forma se define como el conjunto de propiedades geométricas de un objeto que son invariantes a la posición, orientación y escala (1). A menudo, la escala se secuestra en una variable separada y se reincorpora a un análisis para examinar la totalidad de la variación en una población de especímenes de interés o asociaciones de variabilidad de forma con tamaño (alometría).

El análisis morfométrico ha hecho y sigue haciendo contribuciones importantes a los estudios de biomecánica, ecología, biología evolutiva, antropología, medicina, seguridad industrial y muchas otras áreas de investigación.

Los métodos analíticos incluyen la aplicación del análisis estadístico de las medidas y atributos lineales tradicionales y, de importancia creciente desde finales del siglo XX, los métodos de Morfometría Geométrica (GM) que enfatizan la fidelidad de la información geométrica y permiten resumir los resultados de los análisis multivariados en atractivas representaciones gráficas y reconstrucciones.

Los habitantes de nuestro laboratorio están interesados ​​en todos los aspectos de la investigación morfométrica, incluida la morfometría teórica, el desarrollo de software morfométrico y la aplicación del análisis morfométrico a una serie de problemas. Nuestra investigación es a menudo de naturaleza colaborativa y se une a investigadores que tienen problemas específicos para abordar esos problemas en formas generales para producir herramientas útiles para investigadores de un amplio espectro de especialidades. Estas colaboraciones abarcan la investigación desde el Laboratorio Marino hasta el Cuerpo de Marines (2).

(1) Slice, DE, FL Bookstein, LF Marcus y FJ Rohlf. 1996. Glosario de morfometría geométrica. En Advances in Morphometrics, 284: 531D551. Serie ASI de la OTAN Serie A: Ciencias de la vida. Nueva York: Plenum Press.


Análisis morfométrico geométrico de la variación de la forma de la concha en Conus (Gastropoda: Conidae)

Las técnicas de morfometría geométrica permiten la cuantificación directa y el análisis de la variación en la forma biológica y se han utilizado en estudios de biología sistemática. Sin embargo, estas técnicas no se han utilizado para la discriminación de especies en el género de gasterópodos. Conus, un taxón importante de depredadores de arrecifes tropicales importantes reconocidos por sus toxinas basadas en péptidos. Aquí, utilizamos la digitalización y el análisis de referencia para mostrar que cinco especies comúnmente estudiadas por sus conotoxinas:Conus consors, Conus millas, Conus stercusmuscarum, Conus striatus, y Textil Conus - pueden distinguirse eficazmente entre sí por su forma, como se manifiesta en los resultados de un análisis de componentes principales (PCA) y las ranuras de placa delgada generadas. Dos especies piscívoras, C. stercusmuscarum y C. striatus, muestran claras superposiciones en la gráfica de PCA, aunque cada taxón se agrupa dentro de sí mismo, al igual que cada uno de los demás. Las cargas en los dos primeros componentes principales muestran que las formas de la abertura y la aguja de los proyectiles son particularmente importantes para la discriminación. El análisis filogenético que utiliza métodos de unión de vecinos muestra que las separaciones de grupos son comparables con los esquemas filogenéticos publicados basados ​​en datos moleculares y modo de alimentación (es decir, piscivoría, vermivoría, moluscivoría). Los resultados de este estudio establecen la utilidad de los métodos morfométricos geométricos para capturar las diferencias interespecíficas en la forma de la concha en el género. Conus. Esto puede llevar a la utilización de estos métodos en otros taxones de gasterópodos y a la creación de programas de reconocimiento de especies basados ​​en la forma de la concha.

© 2012 Sociedad Linneana de Londres, Revista Zoológica de la Sociedad Linneana, 2012, 165, 296–310.


Biología Integrativa 200B Lecturas

= se requiere en el curso 2011 otras recomendaciones especiales destacadas por su relevancia directa para el curso, básicas para el campo ("algo que todos deberían haber leído"), etc.

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Análisis de las dimensiones mitocondriales y la estructura de las cristales en células madre pluripotentes mediante microscopía electrónica de transmisión

Las alteraciones dinámicas de la estructura y función mitocondrial regulan las decisiones del destino celular y subyacen a múltiples enfermedades genéticas y relacionadas con la edad que se modelan utilizando células madre embrionarias (ESC) y células madre pluripotentes inducidas (iPSC). La microscopía electrónica de transmisión (TEM) se puede utilizar para obtener micrografías de alta resolución de las mitocondrias, pero la ultraestructura mitocondrial se distorsiona fácilmente durante el procesamiento de la muestra. Esta unidad describe un método que preserva la estructura de la membrana mitocondrial de los cultivos de ESC adherentes para la preparación de muestras de TEM. Este procedimiento es útil para evaluar los cambios ultraestructurales de las mitocondrias durante la diferenciación, reprogramación o manipulación experimental del metabolismo de la ESC. Proporcionamos protocolos integrales para: (1) preparación de cultivos de ESC para TEM (2) recuperación de secciones delgadas de ESC individuales y (3) tinción de contraste y análisis morfométrico de mitocondrias y crestas. Esta unidad también describe un procedimiento alternativo para muestras con bajo número de células y un protocolo de apoyo para el análisis de imágenes morfométricas. En conjunto, estos protocolos permiten la observación y el análisis cuantitativo de las mitocondrias en las ESC. © 2018 por John Wiley & Sons, Inc.


ANÁLISIS MORFOMÉTRICO Y BIOLOGÍA REPRODUCTIVA DEL CANGREJO CHARYBDIS AFFINIS (DECAPODA, BRACHYURA, PORTUNIDAE) DEL ESTUARIO DE ZHUJIANG, CHINA

Los caracteres morfométricos y los índices de órganos se analizaron en Charybdis affinis recolectados en diferentes estaciones del estuario de Zhujiang, China. El cangrejo es heteroquelo, con pronunciado diestro en ambos sexos. Hay una marcada diferencia sexual en el crecimiento relativo de los quelípedos. El abdomen femenino aumenta de tamaño en la pubertad, lo que también se acompaña de una tasa de crecimiento alométrica reducida. El análisis del desarrollo de las gónadas dio una estimación de 50% de madurez gonadal a 42 y 36 mm de ancho de caparazón para hembras y machos, respectivamente. El índice hepatosomático de las hembras de cangrejo está inversamente relacionado con el índice gonadosomático que indica el papel del hepatopáncreas en el almacenamiento de los nutrientes necesarios para el desarrollo ovárico en la temporada reproductiva. Les caracteres morphologiques et les indices relatifs aux organes ont ete análisis chez Charybdis affinis, recolte a different saisons dans l'estuaire du Zhujiang, Chine. Le crabe presente une heterochelie, la pince droite etant tres desarrollos en les deux sexes. Il existe une difference sexuelle marquee dans la croissance related du chelipede. L'abdomen femelle s'accroot en taille a la puberte, ce qui s'accompagne aussi d'un taux de croissance allometrique reduit. L'analyse du Developpement des gonades a donne une maturite estimee a 50% pour des femelles et machos, respectment, ayant une largeur de la carapace de 42 et 36 mm. L'indice hepatosomatique des crabes femelles est inversamente proporcional a l'indice gonadosomatique ce qui indique le role de l'hepatopancreas dans le stockage des nutriments needaire au development ovarien lors de la reproducción.


Ver el vídeo: Curso MG: Clase Teórica 01 - Introducción (Junio 2022).


Comentarios:

  1. Sabino

    Hmm... Cada abram tiene su propio programa.

  2. Akim

    Algo es demasiado complicado... Y en mi opinión está diseñado para un blogger que para un webmaster

  3. Keanu

    Pregunta muy útil

  4. Togami

    Lo siento, pero creo que estás cometiendo un error.

  5. Riyaaz

    Creo que estas equivocado. Escríbeme en PM, discutiremos.



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