互动式生命分形树聚焦地球的整个进化史

一个新推出的交互式网站展示了一个包罗万象的系统发育树,其缩放功能堪比谷歌地球。

从原生动物到人类,这个星球上存在着无数生命,它们都与一个共同的祖先联系在一起,万物皆从中繁衍而来。要想象、更不用说可视化所有这些生命的共性及其共享的传承,是极其困难的。但现在,你可以通过分形来实现。

今天上线的一个新网站,让你能够像浏览在线地图一样,缩放自如地探索生命的进化之树。它名为 OneZoom,其设计基于分形模式,无论视图如何展开或收缩,都呈现相同的分支形式。该想法由伦敦帝国理工学院生命科学系的教授 James Rosindell 构思,并与爱达荷大学的生物学家 Luke Harmon 合作编程完成 OneZoom。

Rosindell 在一次采访中表示,这个项目在某种程度上是一个美丽的意外。他对分形着迷,希望利用分形缩放界面来展示大型复杂数据集,但最终决定以生命之树为主题,则得益于与 Harmon 的合作。

树木是生命历史(以及其他许多事物)的一个贴切隐喻,因为它有一个明确的起点,既提供了时间线,又呈现了广阔的、相互关联的信息网络。在生命之树中,树干通常代表地球上的第一个生命,然后分叉成不同的界,如植物界和动物界。这些再分叉成更小的分支,例如鱼类、哺乳动物、鸟类等等;它们进一步细化成越来越小的细枝,代表不同的科和属,最后是代表物种的叶子。但 Rosindell 说,试图将所有这些信息呈现在一棵树上是不可能的,无论是实体树还是数字树,都无法容纳在一张页面上。

Rosindell 表示,这阻碍了科学家和公众充分认识数百万种不同物种之间的系统发育联系。尽管其他科学家和数据可视化专家曾使用同心圆等其他形式来可视化生命之树的联系,但 Rosindell 认为,可缩放的树状界面感觉更舒适。他说,他的部分灵感来源于谷歌地图,它提供了可缩放、可平移的视图,用户可以根据需要选择详略程度。

“分形视图已经实现了这一点,”他说。“无论你深入到何种程度,都会获得越来越多的信息。我想做的是构建生物学的‘谷歌地球’。”

刚开始时,OneZoom 看起来像一棵树,有树干、树枝、细枝和彩色的叶子。放大到第一个分支,你就会看到更多细节。例如,在大约 1.66 亿年前,你可以看到单孔类动物的进化,随后是哺乳动物和有胎盘的哺乳动物。这棵树螺旋式地走向未来,越来越多的分支代表着越来越多的细节。物种之间的联系就像地图上的道路,显示着清晰的连接。在叶子层面,你可以看到哪些物种濒临灭绝——由红色和绿色叶子表示——并提供更多信息链接。最终,Rosindell 还将添加照片。

它可以处理的元数据没有限制,你甚至可以以不同的分形形式查看它,从朱莉娅集合到羽毛状的树。

数据来自开放的 生命之树项目,这是一个全球生物学家和其他科学家合作的项目。它包含了数十年的系统发育学、进化史以及生物群落之间关系的研究成果。Rosindell 表示,该项目距离完成包含所有生命的完整树状图还有一年时间。他希望届时能有一个可视化系统到位。

目前,OneZoom 只包含哺乳动物,但这仍然超过 5000 个物种,它们彼此关联,并根据威胁等级进行颜色编码。Rosindell 对其余部分有宏伟的计划,他甚至希望为智能手机构建一个可搜索的应用程序,展示地球上所有生命的历史和关系。

“我想做的是在一个地方可视化每个物种的信息、每次连接的信息,以及它们的中间形态、化石以及关于地球生命历史的所有奇妙信息,”他说。

OneZoom 定于今天下午 5 点(美国东部时间)上线——可以在这里查看。
在此。一篇描述 Rosindell 和 Harmon 方法的论文将在开放获取期刊 PLOS Biology 的“酷工具”系列中发表。

 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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