BIOLÓGIAI ALKALMAZKODÁS: JELLEMZŐK, TÍPUSOK, PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2026

A biológiai alkalmazkodás egy olyan jellegzetes jelenség a szervezetben, amely növeli a túlélési és szaporodási képességét, összehasonlítva társaival, akik nem rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal. Az adaptációhoz vezető egyetlen folyamat a természetes szelekció.

Ha abbahagyjuk az élő organizmusok különféle vonalának vizsgálatát, azt látjuk, hogy ezek tele vannak komplex adaptációk sorozatával. A pillangók utánozásától szárnyak komplex felépítéséig, amely lehetővé teszi a repülést.

Forrás: Punnett, Reginald Crundall, a Wikimedia Commonson keresztül

Nem minden tulajdonságot vagy tulajdonságot figyelünk meg, amelyek bizonyos organizmusokban megfigyelhetők. Egyesek kémiai vagy fizikai következmények lehetnek, lehetnek olyan tulajdonságok, amelyeket genetikai drift vagy genetikai stoppolásnak nevezett esemény okozhat.

A szervezetek tulajdonságait a tudományos módszer alkalmazásával lehet megvizsgálni annak ellenőrzésére, hogy valóban adaptációk-e, és mi a kezdeti funkciójuk.

Ehhez a lehetséges felhasználásra vonatkozó hipotéziseket kell felvázolni és megfelelő kísérleti tervvel tesztelni - akár az egyéni manipulációval, akár egyszerű megfigyeléssel.

Bár az adaptációk gyakran tökéletesnek tűnnek, sőt "tervezték" őket, nem az. Az alkalmazkodás nem egy tudatos folyamat eredménye, mivel az evolúciónak sem célja, sem célja nincs, és nem is törekszik a szervezetek tökéletesítésére.

jellemzők

A szigetetől függően másféle pintyfajok fejlődtek ki.

Az alkalmazkodás olyan tulajdonság, amely növeli az egyén fitneszét. Az evolúciós biológiában a fitnesz vagy a biológiai fitnesz kifejezés arra utal, hogy egy szervezet képes utódokat hagyni. Ha egy adott egyén több utódot hagy, mint partner, akkor azt mondják, hogy nagyobb fitneszben van.

A legmegfelelőbb személy nem a legerősebb, sem a leggyorsabb, sem a legnagyobb. Ez az, aki túléli, talál egy társat és szaporodik.

Egyes szerzők gyakran hozzáadnak más elemeket az adaptáció meghatározásaihoz. Ha figyelembe vesszük a vonal történetét, akkor az adaptációt olyan származtatott vonásként definiálhatjuk, amely egy adott szelektív ágensre adott válaszként alakul ki. Ez a meghatározás összehasonlítja a karakter hatását egy adott változat fitneszére.

Az alkalmazkodás típusai

Az adaptációk három alapvető típusa, a genetikai változások kifejezésének alapja alapján, a szerkezeti, élettani és viselkedési kiigazítások. Ezen típusok mindegyikén belül különböző folyamatokat hajtanak végre. A legtöbb organizmus mindhárom kombinációval rendelkezik.

Morfológiai és szerkezeti

Ezek az alkalmazások lehetnek anatómiai, ideértve a mimikriát és a rejtőzteket is.

A mimikér a külsõ hasonlóságra utal, amelyet egyes szervezetek képesek fejleszteni más agresszívabb és veszélyesebbek jellemzõinek utánozására, hogy el tudják távolítani őket.

Például a korall kígyók mérgezőek. Megtalálhatók jellegzetes élénk színük alapján. Másrészről, a hegyi kígyók ártalmatlanok, ám színeik miatt korallzátonynak tűnnek.

A szervezet megjelenését szerkezeti adaptációkkal modellezzük, attól függően, hogy milyen környezetben fejlődik. Például a sivatagi róka nagy füle van a hő sugárzáshoz, míg a sarki róka kis füle tartja a testhőt.

Szőrmük pigmentációjának köszönhetően a fehér jegesmedvék jégtáblákon álcáznak, a dzsungel foltos árnyékában foltos jaguárok.

A növényeket is szenvednek ezek a változások. Lehet, hogy a fák parafa kérgét tartalmaznak, hogy megvédjék őket a tűzvédelemtől.

A szerkezeti módosítások különböző szintű szervezeteket érintnek, a térdízülettől kezdve a nagy repülési izmokig és a ragadozó madarak éles látásáig.

Élettani és funkcionális

Az ilyen típusú adaptációk magukban foglalják a szervek vagy szövetek megváltozását. Ezek a szervezet működésének megváltozása a környezetben felmerülő problémák megoldására.

A test kémiájától és az anyagcserétől függően az élettani alkalmazkodás általában nem látható.

Az ilyen típusú adaptáció egyértelmű példája a hibernáció. Ez egy álmos vagy letargikus állapot, amelyen sok melegvérű állat átél télen. A hibernációs időszakban bekövetkező élettani változások a fajtól függően nagyon különbözőek.

Fiziológiai és funkcionális alkalmazkodás lenne például a sivatagi állatok, például a tevék hatékonyabb veséje, azok a vegyületek, amelyek megakadályozzák a vérrögképződést a szúnyognyálban, vagy toxinok jelenléte a növények leveleiben, hogy megfékezzék őket. növényevők.

A fiziológiás alkalmazkodás azonosításához gyakran szükség van laboratóriumi vizsgálatokra, amelyek mérik a vér, a vizelet és más testnedvek tartalmát, nyomon követik az anyagcserét, vagy a szervezet szöveteinek mikroszkópos vizsgálatait.

Néha nehéz őket felismerni, ha nincs közös őse vagy szorosan rokon faj az eredmények összehasonlítására.

Etológiai vagy magatartási

Ezek az alkalmazkodások befolyásolják az élő szervezetek működését különböző okok miatt, például szaporodás vagy táplálkozás biztosítása, megóvása a ragadozók ellen vagy az élőhelyek megváltoztatása, ha a környezeti feltételek nem megfelelőek.

A viselkedési adaptációk között találunk migrációt, amely arra utal, hogy az állatokat rendszeresen és nagymértékben mozgósítják természetes szaporodási területeikről más élőhelyekre.

Ez az elmozdulás a tenyészidőszak előtt és után történik. Kíváncsi az a folyamat, amelyben más változások is kialakulnak, amelyek anatómiai és élettani lehetnek, mint a pillangók, a halak és a pillangók.

Egy másik viselkedés, amely megváltozhat, az udvarlás vagy udvarlás. Változatai hihetetlenül összetettek lehetnek. Az állatok célja a párosítás megszerzése és a párzásra irányítása.

A párzási időszakban a legtöbb faj eltérő viselkedést mutat rituáléknak. Ide tartozik a kiállítás, a hangok készítése vagy az ajándékok felajánlása.

Megállapíthatjuk tehát, hogy a medvék hibernálnak, hogy elkerüljék a hideget, a madarak és a bálnák melegebb éghajlatba vándorolnak, amikor tél van, és a sivatagi állatok aktívak éjszaka forró nyári időjárási körülmények között. Ezek a példák olyan viselkedésmódok, amelyek segítik az állatokat a túlélésben.

Gyakran a viselkedésmódosítások gondos tanulmányozást igényelnek a tereptől és a laboratóriumtól, hogy azok fényre kerüljenek. Ezek általában élettani mechanizmusokat tartalmaznak.

Az ilyen típusú adaptációk az embereknél is megfigyelhetők. Ezek kulturális adaptációkat alkalmaznak a viselkedési adaptációk részhalmazaként. Például, ha egy adott környezetben élő emberek megtanulják, hogyan módosíthatják az adott éghajlattal való megbirkózáshoz szükséges ételeket.

Minden funkció adaptálva van?

Bármely élőlény megfigyelésekor észreveszjük, hogy tele van olyan tulajdonságokkal, amelyek magyarázatot igényelnek. Gondoljunk egy madárra: a tollazat színe, a dal, a lábak és a csőr alakja, a komplex udvar táncok, valamennyien tekinthetjük őket adaptív tulajdonságokra?

Nem. Bár igaz, hogy a természeti világ tele van alkalmazkodásokkal, nem szabad azonnal arra következtetnünk, hogy a megfigyelt vonás az egyik. A vonás főként a következő okokból lehet jelen:

Ezek kémiai vagy fizikai következmények lehetnek

Sok tulajdonság pusztán egy kémiai vagy fizikai esemény következményei. Az emlősök vörös színe vörös, és senki sem gondolja, hogy a vörös szín önmagában adaptáció.

A vér összetétele miatt vörös: a vörösvértestek az oxigén szállításáért felelős, hemoglobin nevű proteint tárolnak, amely az említett folyadék jellegzetes színét okozza.

A géneltolódás következménye lehet

A drift egy véletlenszerű folyamat, amely megváltoztatja az allélfrekvenciákat, és bizonyos allélek sztochasztikus módon történő rögzítéséhez vagy kiküszöböléséhez vezet. Ezek a tulajdonságok nem adnak semmilyen előnyt, és nem növelik az egyén fitneszét.

Tegyük fel, hogy ugyanazon faj fehérek és fekete medveinek populációja van. A környező katasztrófa miatt a vizsgált populáció egy bizonyos ponton csökkenti az organizmusok számát, és a legtöbb fehér ember véletlenül hal meg.

Az idő múlásával nagy a valószínűsége, hogy a fekete szőrme kódját rögzítő allél rögzül, és az egész populáció fekete személyekből áll.

Ez azonban nem adaptáció, mivel nem biztosít semmiféle előnyt az annak birtokosainak. Vegye figyelembe, hogy a géneltolódás folyamata nem vezet adaptációk kialakulásához, ez csak a természetes szelekció mechanizmusán keresztül történik.

Összefügghet egy másik jellemzővel

Génjeink egymás mellett vannak, és különböző módon kombinálhatók egy rekombinációnak nevezett folyamatban. Bizonyos esetekben a gének összekapcsolódnak és öröklődnek.

A helyzet szemléltetésére hipotetikus esetet fogunk használni: a kék szemét kódoló gének kapcsolódnak a szőke hajéhoz. Logikai szempontból ez egy egyszerűsítés, valószínűleg más tényezők is szerepet játszanak a szerkezetek színezésében, bár didaktikai példának használjuk.

Tegyük fel, hogy hipotetikus szervezetünk szőke haja előnyt jelent: álcázás, sugárzás elleni védelem, hideg ellen stb. A szőke hajú egyének több gyermeket szülnek, mint társaik, akik nem rendelkeznek ezzel a jellemzővel.

Az utódokon a szőke haj mellett kék szemek vannak, mert a gének össze vannak kötve. A nemzedékek során megfigyelhetjük, hogy a kék szem gyakorisága növekszik, bár nem adnak semmilyen adaptív előnyt. Ezt a jelenséget az irodalomban „genetikai stoppolásnak” nevezik.

A filogenetikai történelem következménye lehet

Egyes karakterek a filogenetikai történelem következményei lehetnek. Az emlősöknél a koponya varratok hozzájárulnak és megkönnyítik a születési folyamatot, és értelmezhetők ennek adaptációjaként. A vonás azonban reprezentatív más vonalokban, és ősi vonás.

Előzetes adaptációk és tapasztalatok

Az évek során az evolúciós biológusok gazdagították a szervezet tulajdonságainak terminológiáját, beleértve az új fogalmakat, mint például az „előzetes adaptáció” és az „exapáció”.

Futuyma (2005) szerint az előzetes adaptáció „olyan tulajdonság, amely kétségtelenül új funkciót tölt be”.

Például egyes madarak erős csőrét úgy választhatták meg, hogy egy bizonyos típusú ételt fogyasztjon. De megfelelő esetekben ez a szerkezet alkalmazkodhat a juhok támadásához is. A funkció hirtelen megváltozása előzetes alkalmazkodás.

1982-ben Gould és Vrba bevezették az „exaptation” fogalmát egy új felhasználásra szánt pre-adaptáció leírására.

Például az úszási madarak tollait nem az úszás szelektív nyomása alatt alakította ki a természetes szelekció, hanem szerencsére szolgálták ezt a célt.

Ennek a folyamatnak a analógiájaként az orrunk van, noha ezt biztosan kiválasztottuk, mivel némi előnyt nyújtott a légzési folyamatban, most a szemüveg tartására használjuk.

Az exapáció leghíresebb példája a panda hüvelykujja. Ez a faj kifejezetten a bambuszból táplálkozik, és manipulálására egy „hatodik hüvelykujjat” használnak, amely más struktúrák növekedéséből származik.

Példák az alkalmazásokra

Repülés gerinces

A madarak, a denevérek és a ma már kihalt pterozauruszok egybevágóan megszerezték mozgásmódjukat: repülést. Ezen állatok morfológiájának és élettanának különféle aspektusai olyan adaptációknak tűnnek, amelyek növelik vagy elősegítik a repülési képességet.

A csontok üregekkel rendelkeznek, amelyek könnyű, de ellenálló szerkezetűvé teszik őket. Ezt az alakítást pneumatizált csontoknak nevezik. A mai repülő vonalokban - madarak és denevérek - az emésztőrendszernek is vannak sajátosságai.

A belek sokkal rövidebbek, összehasonlítva a hasonló méretű röpképtelen állatokkal, valószínűleg csökkentik a súlyt repülés közben. Így a tápanyagok felszívódási felületének csökkentése megnöveli a sejtek felszívódási útvonalait.

A madarak alkalmazkodása a molekuláris szintre csökken. Javasolták, hogy a genom méretét csökkentsék a repüléshez való alkalmazkodásként, csökkentve ezzel a metabolizmus költségeit, amelyek a nagy genom, és ezért a nagy sejtek birtoklásához kapcsolódnak.

Viselkedés denevéreknél

Forrás: Shung, a Wikimedia Commonsból

A denevéreknek van egy speciális adaptációja, amely lehetővé teszi számukra térbeli tájolódást mozgásuk során: echolokáció.

Ez a rendszer a tárgyakról visszapattanó hangok kibocsátásából áll (az emberek nem képesek észlelni őket), és a denevér képes észlelni és lefordítani azokat. Hasonlóképpen, bizonyos fajok fülének morfológiáját alkalmazkodásnak tekintik, hogy hatékonyan képes legyen a hullámok befogadására.

A zsiráfok hosszú nyakát

Forrás: John Storr, a Wikimedia Commonsból

Senki sem kételkedik abban, hogy a zsiráfok szokatlan morfológiájúak: hosszúkás nyakuk, amely egy kis fejet támaszt, és hosszú lábak, amelyek támogatják a súlyukat. Ez a kialakítás megnehezíti az állat különféle tevékenységeit, például ivóvíz a tóból.

Ezen afrikai fajok hosszú nyakának magyarázata évtizedek óta az evolúciós biológusok kedvenc példája. Mielőtt Charles Darwin megfogalmazta a természetes szelekció elméletét, a francia természettudós Jean-Baptiste Lamarck már fogalmazott meg - bár hibás - a változások és a biológiai evolúció fogalmát.

Lamarck esetében a zsiráfok nyakát meghosszabbították, mert ezek az állatok állandóan nyújtsák azt, hogy elérjék az akácrügyeket. Ez a művelet örökölhető változássá válhat.

A modern evolúciós biológia fényében a karakterek használatának és használatának nincs hatása az utódokra. A hosszú nyak adaptációjának úgy kellett lennie, hogy az említett tulajdonságokra mutációt hordozó egyének több utódot hagytak, mint rövidebb nyakú társaik.

Intuitív módon feltételezhetjük, hogy a hosszú nyak segít a zsiráfoknak az élelmezésben. Ezek az állatok általában alacsony bokrokban táplálkoznak.

Mi tehát a zsiráfnyak?

1996-ban Simmons és Scheepers kutatók megvizsgálták ennek a csoportnak a társadalmi kapcsolatait, és megcáfolták annak értelmezését, hogy a zsiráfok miként kapják a nyakukat.

Ezeknek a biológusoknak a nyaka olyan "fegyverként" alakult ki, amelyet a férfiak harcban használnak, hogy nőstényekké váljanak, és ne élelmet kapjanak a magas területeken. Különböző tények támasztják alá ezt a hipotézist: a férfiak nyakának sokkal hosszabb és nehezebb a nyakainak nyaka.

Megállapíthatjuk, hogy még ha az adaptációnak nyilvánvalóan is van értelme, meg kell kérdőjeleznünk az értelmezéseket és minden lehetséges hipotézist meg kell vizsgálnunk a tudományos módszer alkalmazásával.

Különbségek az evolúcióval szemben

Mindkét fogalom, az evolúció és az adaptáció nem ellentmondásosak. Az evolúció a természetes szelekció mechanizmusán keresztül fordulhat elő, és ez adaptációkat generál. Hangsúlyozni kell, hogy az adaptáció egyetlen mechanizmusa a természetes szelekció.

Van egy másik eljárás, az úgynevezett géneltolódás (az előző szakaszban említésre került), amely egy populáció fejlődéséhez vezethet, de nem eredményez adaptációkat.

Zavarok az adaptációkkal kapcsolatban

Noha az adaptációk látszólag olyan funkciók, amelyeket pontosan a felhasználásukra fejlesztettek ki, az evolúciónak és következésképpen az adaptációk koncepciójának nincs célja vagy tudatos célja. Ugyancsak nem azonosak a haladással.

Csakúgy, mint az eróziós folyamat célja a gyönyörű hegyek létrehozása, az evolúciónak nem célja a környezetéhez tökéletesen alkalmazkodó szervezetek létrehozása.

A szervezetek nem törekednek a fejlődésre, tehát a természetes szelekció nem adja meg az egyénnek azt, amire szüksége van. Képzeljük el például a nyulak sorozatát, amelyeknek a környezeti változások miatt súlyos fagyokat kell viselniük. Ha az állatoknak bőséges bundára van szükségük, nem fog megjelenni és elterjedni a populációban.

Ezzel szemben a nyúl genetikai anyagának néhány véletlenszerű mutációja sokkal gazdagabb bevonatot hozhat létre, hordozójának több gyermeke lesz. Ezek a gyermekek valószínűleg örökölnek apjuk szőrme. Így a bőséges szőr növeli gyakoriságát a nyúlpopulációban, és a nyúl ezt soha nem tudta.

A kiválasztás nem eredményez tökéletes struktúrákat. Csak elég "jónak" kell lenniük, hogy átadhassák a következő generációnak.

Irodalom

1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, TJ, Lavin, SR, Chediack, JG, Tracy, CR és Karasov, WH (2007). Repülő gerincesek emésztőképessége: a bél paracelluláris abszorpciója kompenzálja a kisebb bélt. A Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, 104 (48), 19132-19137.
2. Freeman, S., és Herron, JC (2002). Evolúciós elemzés. Prentice Hall.
3. Futuyma, DJ (2005). Evolúció. Sinauer.
4. Gould, SJ, & Vrba, ES (1982). Exapáció - hiányzó kifejezés a formatudományban. Paleobiology, 8 (1), 4-15.
5. Organ, CL, Shedlock, AM, Meade, A., Pagel, M., és Edwards, SV (2007). A madárgenom méretének és szerkezetének eredete a nem madár dinoszauruszokban. Nature, 446 (7132), 180.