«Есть много параллелей между листьями и скрипками», — говорит Дэн Читвуд, доктор философии.D., член-ассистент Центра науки о растениях Дональда Дэнфорта в г. Луис, штат Миссури. "Оба имеют красивые формы, которые потенциально функциональны, меняются со временем или являются результатом мимикрии. Форма — это информация, которая может рассказать нам историю.
Подобно тому, как эволюционные изменения формы листьев информируют нас о механизмах, которые в конечном итоге определяют морфологию растений, анализ культурных инноваций, таких как скрипки, дает нам представление об исторических силах, формирующих нашу жизнь и творчество."
Как биолог растений, Читвуд проводит большую часть своего времени, исследуя генетические и молекулярные механизмы, лежащие в основе разнообразия в морфологии растений, или, говоря простым языком, понимая, как формируются формы листьев и что это означает для растений, чтобы расти и процветать.
Он также изучает, как форма листьев меняется по мере того, как виды растений эволюционируют, чтобы адаптироваться в различных средах. Например, исследование того, почему адаптированные к пустыне виды томатов могут выжить при небольшом количестве воды, проливает свет на то, как структура листьев влияет на эффективность использования воды растениями.
Исследования Читвуда включают инструменты «морфометрии», которые можно использовать для количественной оценки признаков, имеющих эволюционное значение.
Изменения формы с течением времени дают представление о функциях объекта или эволюционных отношениях. Основная цель морфометрии — статистическая проверка гипотез о факторах, влияющих на форму.
Но его любовь к музыке и его талант играть на альте заставили Читвуда задаться вопросом, как музыкальные инструменты, особенно созданные мастерами, развивались с течением времени. Могут ли формы скрипок рассказать нам что-нибудь о функциях инструмента или о том, какие скрипичные мастера (мастера) заимствовали идеи у других?? Можно ли проанализировать и понять факторы, влияющие на эволюцию скрипки, с использованием тех же морфометрических подходов, которые используются для понимания эволюции естественных видов??
Формы скрипок постоянно менялись с момента разработки и производства первых инструментов в Италии 16 века. Многочисленные инновации улучшили акустические свойства и играбельность скрипок. Несмотря на то, что грубая форма скрипок является неотъемлемой частью их конструкции, детали контура корпуса могут варьироваться без значительного ущерба для качества звука.
Читвуд собрал данные о формах корпусов более 9000 скрипок за более чем 400-летнюю историю дизайна, используя данные иконографии из аукционных домов. Набор данных включает в себя наиболее востребованные скрипки и скрипки, имеющие историческое значение, в том числе скрипки, созданные Джованни Паоло Маджини, Джузеппе Гварнери дель Джезу и Антонио Страдивари, а также переписчики Страдивари Николя Люпо, Винченцо Панормо и Жан-Батист Вийом.
Результаты исследования Читвуда были опубликованы в статье «Подражание, генетические линии и время повлияли на морфологическую эволюцию скрипки» в выпуске журнала PLOS ONE от 8 октября.
Читвуд обнаружил, что определенные атрибуты формы различают инструменты, и эти детали сильно коррелируют с историческим временем. Его линейный дискриминантный анализ показывает мастеров, которые, вероятно, скопировали очертания своих инструментов у других, что подтверждают исторические отчеты. Кластеризация изображений усредненных форм скрипок разделяет мастеров на четыре основные группы, демонстрируя, что небольшое количество дискретных форм преобладает в большинстве инструментов.
Как оказалось, генетика тоже сыграла роль в создании скрипок. Формы скрипки, происходящие из семейств мастеров, принадлежащих к разным поколениям, имеют тенденцию группироваться вместе, и семейное происхождение является важным объясняющим фактором формы скрипки. Вместе анализ четырех веков форм скрипки демонстрирует не только влияние истории и времени, приведших к созданию современной скрипки, но и широкое распространение имитации и передачи дизайна через человеческое родство.
Как и все научные статьи, статья Читвуда была тщательно рецензирована, в данном случае, некоторыми из ведущих мировых экспертов по морфометрии.
Критика перед публикацией привела к усовершенствованию морфометрических методов, используемых в окончательных анализах. Читвуд теперь применяет свои усовершенствованные методы в своей программе исследований растений в Центре растениеводства Дональда Дэнфорта.
«Это фантастический пример того, как достижения в одной области могут способствовать развитию, казалось бы, несвязанной области», — сказал Читвуд. "Я буду счастливым ученым и музыкантом, если понимание эволюции скрипки поможет улучшить культурные растения, которые станут более продуктивными и устойчивыми."