Fizjologiczna adaptacja, z czego się składa i przykłady

ZA fizjologiczna adaptacja jest to cecha lub cecha na poziomie fizjologii organizmu - nazwij to komórką, tkanką lub narządem - która zwiększa jego biologiczną skuteczność lub zdatność.

W fizjologii istnieją trzy terminy, których nie należy mylić: adaptacja, otoczenie i aklimatyzacja. Dobór naturalny Karola Darwina jest jedynym znanym mechanizmem prowadzącym do adaptacji. Ten proces jest na ogół powolny i stopniowy.

Często zdarza się, że adaptacja jest mylona z ustawieniem lub aklimatyzacją. Pierwszy termin odnosi się do zmian na poziomie fizjologicznym, chociaż może również wystąpić w anatomii lub biochemii, w wyniku narażenia organizmu na nowe warunki środowiskowe, takie jak ekstremalne zimno lub ciepło..

Aklimatyzacja wiąże się z tymi samymi zmianami, które opisano w pojęciu środowisko, tyle że zmiany środowiskowe są wywoływane przez badacza w laboratorium lub w terenie. Aklimatyzacja i ustawienie są zjawiskami odwracalnymi.

Indeks artykułów

• 1 Co robi?
• 2 Jak możemy wywnioskować, że cecha jest fizjologiczną adaptacją?
• 3 przykłady
  • 3.1 Układ pokarmowy u kręgowców latających
  • 3.2 Adaptacje roślin do suchych środowisk
  • 3.3 Białka zapobiegające zamarzaniu ryb Teleostei
• 4 Odnośniki

Z czego to się składa?

Fizjologiczne adaptacje to cechy komórek, narządów i tkanek, które zwiększają wydajność jednostek, które ją posiadają, w stosunku do tych, którzy jej nie noszą..

Kiedy mówimy o „skuteczności”, mamy na myśli termin szeroko stosowany w biologii ewolucyjnej (zwany także darwinowską skutecznością lub zdatność) związane ze zdolnością organizmów do przeżycia i rozmnażania się. Parametr ten można podzielić na dwa składniki: prawdopodobieństwo przeżycia i średnią liczbę potomstwa..

To znaczy, gdy mamy pewne cechy fizjologiczne, które zwiększają zdatność jednostek możemy wyczuć, że jest to cecha adaptacyjna.

Musimy być ostrożni podczas identyfikowania adaptacji, ponieważ wszystkie cechy, które widzimy u zwierzęcia, nie są adaptacyjne. Na przykład wszyscy wiemy, że nasza krew jest jaskrawoczerwona..

Ta cecha nie ma wartości adaptacyjnej i jest tylko konsekwencją chemiczną. Krew jest czerwona, ponieważ zawiera cząsteczkę zwaną hemoglobiną, odpowiedzialną za transport tlenu.

Jak możemy wywnioskować, że cecha jest fizjologiczną adaptacją?

Obserwując określoną cechę organizmu, możemy postawić kilka hipotez na temat jego znaczenia adaptacyjnego.

Na przykład nie ma wątpliwości, że oczy zwierząt są strukturami, które pozwalają na wychwytywanie światła. Jeśli zastosujemy kolejność pomysłów przedstawioną powyżej, możemy wywnioskować, że osoby o strukturach postrzegających światło mają pewną przewagę nad swoimi rówieśnikami, taką jak łatwiejsza ucieczka przed drapieżnikami lub łatwiejsze znajdowanie pożywienia..

Jednak według słynnego biologa ewolucyjnego i paleontologa Stephena Jaya Goulda „żadne wyjaśnienie wartości adaptacyjnej postaci nie powinno być akceptowane tylko dlatego, że jest wiarygodne i czarujące”.

W rzeczywistości wykazanie, że postacie są adaptacjami, jest jednym z najważniejszych zadań biologów ewolucyjnych od czasów Karola Darwina..

Przykłady

Układ pokarmowy u kręgowców latających

Latające kręgowce, ptaki i nietoperze stoją przed fundamentalnym wyzwaniem: pokonać siłę grawitacji, aby móc się zmobilizować.

Tak więc organizmy te mają unikalne cechy, których nie znajdujemy w innej grupie kręgowców, których sposób poruszania się jest czysto lądowy, takich jak na przykład mysz..

Modyfikacje tych osobliwych kręgowców obejmują zarówno lekkie kości z otworami wewnętrznymi, jak i znaczne zmniejszenie rozmiaru mózgu..

Według literatury jednym z najważniejszych nacisków selekcyjnych, które ukształtowały tę grupę zwierząt, jest potrzeba zmniejszenia jej masy w celu zwiększenia wydajności lotu..

Przypuszcza się, że układ pokarmowy został ukształtowany przez te siły, faworyzując osoby z krótszymi jelitami, co oznaczałoby mniejszą masę podczas lotu..

Jednak przy redukcji jelit pojawia się dodatkowa komplikacja: przyswajanie składników odżywczych. Ponieważ powierzchnia wchłaniania jest mniejsza, możemy wyczuć, że wpływa to na spożycie składników odżywczych. Ostatnie badania wykazały, że tak się nie dzieje.

Według Caviedes-Vidal (2008) istnieje parakomórkowy szlak wchłaniania, który kompensuje ubytek tkanki jelitowej. Aby dojść do tych wniosków, autorzy zbadali ścieżki wchłaniania w jelitach nietoperza owocowego. Artibeus lituratus.

Adaptacje roślin do suchych środowisk

Kiedy rośliny są narażone na niekorzystne warunki środowiskowe, nie mogą przenieść się w inne miejsca o lepszych warunkach, tak jak ptak, który migruje do ciepłych obszarów, mógłby zrobić, aby uciec przed stresem termicznym zimy..

Z tego powodu różne gatunki roślin mają adaptacje, w tym fizjologiczne, które pozwalają im stawić czoła niekorzystnym warunkom, takim jak np. Susza na pustyniach..

Istnieją drzewa o szczególnie rozległych systemach korzeniowych (korzeniach), które pozwalają im pobierać wodę w głębokich zbiornikach.

Przedstawiają również alternatywne szlaki metaboliczne, które pomagają zmniejszyć utratę wody. Wśród tych ścieżek mamy rośliny C4, które redukują zjawisko fotooddychania, dzięki przestrzennemu oddzieleniu cyklu Calvina i wiązaniu dwutlenku węgla..

Fotooddychanie jest alternatywną drogą, która nie zapewnia żadnego zysku i występuje, gdy enzym RuBisCO (karboksylaza / oksygenaza rybulozo-1,5-bisfosforanu) wykorzystuje tlen, a nie dwutlenek węgla..

Rośliny CAM (crassulaceae acid metabolism) spowalniają proces fotooddychania i pozwalają roślinie zmniejszyć utratę wody dzięki czasowej separacji.

Białka przeciw zamarzaniu u ryb Teleost

Kilka gatunków morskich Teleostei (należących do podklasy Teleostei) osiągnęło szereg wspaniałych adaptacji, aby móc rozwijać się w środowiskach o niskich temperaturach..

Te fizjologiczne adaptacje obejmują produkcję białek zapobiegających zamarzaniu i glikoprotein. Te cząsteczki są wytwarzane w wątrobie ryb i są eksportowane do krwiobiegu w celu spełnienia ich funkcji..

Zgodnie ze składem biochemicznym białek wyróżnia się cztery grupy. Co więcej, nie wszystkie gatunki mają ten sam mechanizm: niektóre syntetyzują białka przed wystawieniem na działanie niskich temperatur, inne w odpowiedzi na bodźce termiczne, podczas gdy inna grupa syntetyzuje je przez cały rok..

Dzięki koligatywnemu działaniu roztworów, dodając do plazmy więcej substancji rozpuszczonych, temperatura, w której zamarza, znacznie spada. Natomiast tkanki ryby, które nie mają tego typu ochrony, zaczęłyby zamarzać po osiągnięciu temperatury 0 ° C.

Bibliografia

1. Caviedes-Vidal, E., Karasov, W. H., Chediack, J. G., Fasulo, V., Cruz-Neto, A. P., & Otani, L. (2008). Wchłanianie okołokomórkowe: nietoperz przełamuje paradygmat ssaków. PLoS One, 3(1), e1425.
2. Davies, P. L., Hew, C. L., & Fletcher, G. L. (1988). Rybie białka przeciw zamarzaniu: fizjologia i biologia ewolucyjna. Canadian Journal of Zoology, 66(12), 2611-2617.
3. Freeman, S. i Herron, J. C. (2002). Analiza ewolucyjna. Sala Prentice.
4. Price, E. R., Brun, A., Caviedes-Vidal, E. i Karasov, W. H. (2015). Trawienne adaptacje powietrznego stylu życia. Fizjologia, 30(1), 69-78.
5. Villagra, P. E., Giordano, C., Alvarez, J. A., Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… & Greco, S. (2011). Bycie rośliną na pustyni: strategie wykorzystania wody i odporność na stres wodny w Centralnej Górze Argentyny. Ekologia południowa, dwadzieścia jeden(1), 29-42.