- Miből áll?
- Hogyan lehet azt a következtetést levonni, hogy egy tulajdonság fiziológiai adaptáció?
- Példák
- Emésztőrendszerek repülõ gerincesekben
- Növényi alkalmazkodás a száraz környezethez
- Fagyálló fehérjék a teleost halakban
- Irodalom
A fiziológiás alkalmazkodás olyan tulajdonság vagy jellemző a szervezet fiziológiájának szintjén - nevezzük sejtnek, szövetnek vagy szervnek -, amely növeli biológiai hatékonyságát vagy alkalmasságát.
A fiziológiában három olyan kifejezés létezik, amelyeket nem szabad összekeverni: adaptáció, beállítás és az akklimatizáció. Charles Darwin természetes kiválasztása az egyetlen ismert mechanizmus, amely adaptációkhoz vezet. Ez a folyamat általában lassú és fokozatos.
Forrás: pixabay.com
Gyakori, hogy az alkalmazkodást összekeverik a beállítással vagy az akklimatizálással. Az első kifejezés a fiziológiai szintű változásokkal kapcsolatos, bár előfordulhat anatómiában vagy biokémiában is, a test új környezeti feltételeknek, például szélsőséges hidegnek vagy hőnek való kitettségének eredményeként.
Az akklimatizáció ugyanazokat a változásokat foglalja magában, amelyeket a környezet kifejezés ír le, csak annyit, hogy a környezeti változásokat a laboratóriumban vagy a területen végzett kutató indukálja. Az akklimatizáció és a beállítás is visszafordítható jelenség.
Miből áll?
A fiziológiás alkalmazkodás a sejtek, szervek és szövetek olyan tulajdonságai, amelyek növelik a birtokukban lévő egyének hatékonyságát, szemben azokkal, akik nem rendelkeznek ezzel.
Amikor a "hatékonyságról" beszélünk, az evolúciós biológiában széles körben használt kifejezést értjük (darwini hatékonyságnak vagy fitnesznek is nevezzük), amely a szervezetek túlélési és szaporodási képességéhez kapcsolódik. Ez a paraméter két elemre bontható: a túlélés valószínűsége és az utódok átlagos száma.
Vagyis amikor bizonyos fiziológiai tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek növelik az egyének fitneszét, megérthetjük, hogy ez adaptív vonás.
Óvatosnak kell lennünk az alkalmazkodás azonosításakor, mivel az állatban tapasztalt összes tulajdonság nem adaptív. Például mindannyian tudjuk, hogy vérünk élénk vörös színű.
Ennek a tulajdonságnak nincs adaptív értéke, és csak kémiai következménye. A vér vörös, mert a hemoglobin nevű molekula rendelkezik, amely felelős az oxigén szállításáért.
Hogyan lehet azt a következtetést levonni, hogy egy tulajdonság fiziológiai adaptáció?
Ha megfigyeljük a szervezet sajátos tulajdonságait, több hipotézist is feltehetünk annak adaptív jelentésére.
Például nem kétséges, hogy az állatok szemei olyan szerkezetek, amelyek lehetővé teszik a fény elfogását. Ha alkalmazzuk a fenti ötletek sorrendjét, arra a következtetésre juthatunk, hogy a fényt érzékelõ struktúrájú egyéneknek vannak elõnyeik társaikkal szemben, például könnyen elmenekülhetnek a ragadozók elõtt, vagy könnyebben megtalálhatnak ételt.
A híres evolúciós biológus és paleontológus, Stephen Jay Gould szerint "nem szabad elfogadni a karakter adaptív értékének magyarázatát, csak azért, mert ez hihető és bájos."
Valójában Charles Darwin ideje óta az evolúciós biológusok egyik legszembetűnőbb feladata annak bemutatása, hogy a karakterek adaptációk.
Példák
Emésztőrendszerek repülõ gerincesekben
A repülő gerincesek, a madarak és a denevérek alapvető kihívással néznek szembe: mozgatni kell a gravitációs erőt.
Így ezeknek az organizmusoknak olyan egyedi tulajdonságai vannak, amelyeket nem találunk olyan gerincesek egy másik csoportjában, amelyek mozgatásának módja egyértelműen földi, például egér.
Ezen sajátos gerincesek módosítása a könnyű csontoktól a belső lyukakig az agy méretének jelentős csökkenéséig terjed.
Az irodalom szerint az egyik legfontosabb szelektív nyomás, amely ezt az állatcsoportot formálta, a tömeg csökkentésének szükségessége a repülési hatékonyság növelése érdekében.
Feltételezhető, hogy ezek az erők alakítják az emésztőrendszert, előnyben részesítve a rövidebb belekkel rendelkező egyedeket, amelyek kevesebb tömeget jelentenek repülés közben.
A bélcsökkentés azonban további bonyodalommal jár: a tápanyagok asszimilációja. Mivel van egy kisebb felszívódási felület, tudjuk, hogy befolyásolja a tápanyagok bevitelét. A legújabb kutatások kimutatták, hogy ez nem történik meg.
Caviedes - Vidal (2008) szerint létezik egy paracelluláris abszorpciós út, amely kompenzálja a bélszövet csökkenését. E következtetések elérése érdekében a szerzők megvizsgálták az Artibeus lituratus gyümölcs denevér abszorpciós útvonalát.
Növényi alkalmazkodás a száraz környezethez
Ha a növényeket kedvezőtlen környezeti feltételeknek teszik ki, akkor nem költözhetnek más helyekre, ahol kedvezőbbek a körülmények, mivel egy madár, amely meleg területekre vándorol, hogy elkerülje a téli hőhatást.
Ezért a különböző növényfajok olyan adaptációkkal rendelkeznek, ideértve a fiziológiát is, amelyek lehetővé teszik számukra kedvezőtlen feltételekkel szembenézni, például a sivatagban lévő aszálytól.
Vannak olyan fák, amelyeknek rendkívül kiterjedt gyökérzetük van (gyökereik), amelyek lehetővé teszik számukra, hogy vizet vegyenek a mély tározókból.
Alternatív metabolikus útvonalakat mutatnak be, amelyek elősegítik a vízveszteség csökkentését. Ezen útvonalak között vannak olyan C4 növények, amelyek csökkentik a fotoreszpiráció jelenségét, a Calvin-ciklus térbeli elválasztásának és a szén-dioxid rögzítésének köszönhetően.
A fotoreszpiráció egy alternatív út, amely semmiféle nyereséget nem nyújt, és akkor fordul elő, amikor a RuBisCO enzim (ribulóz-1,5-bisz-foszfát-karboxiláz / oxigenáz) oxigént, és nem szén-dioxidot használ.
A CAM növények (crassulaceae savas anyagcsere) lelassítják a fotoreszpirációs folyamatot és lehetővé teszik a növény számára a vízveszteség csökkentését az átmeneti elválasztásnak köszönhetően.
Fagyálló fehérjék a teleost halakban
Számos tengeri teleosthal (a Teleostei infraclasshoz tartozik) számos csodálatos adaptációt hajtott végre, hogy alacsony hőmérsékletű környezetben fejlődhessenek.
Ezek a fiziológiai alkalmazások magukban foglalják a fagyálló fehérjék és glikoproteinek előállítását. Ezeket a molekulákat a halak májában állítják elő, és a véráramba exportálják funkcióik ellátása érdekében.
A fehérjék biokémiai összetétele alapján négy csoportot különböztetünk meg. Ráadásul nem minden fajnak van ugyanaz a mechanizmusa: egyesek a fehérjéket szintetizálják, mielőtt alacsony hőmérsékletnek vannak kitéve, mások a hőstimulumok hatására, míg egy másik csoport egész évben szintetizálja őket.
Az oldatok kollidatív hatásainak köszönhetően, amikor több oldott anyagot adnak a plazmához, az a hőmérséklet, amelyen az oldat lefagy, jelentősen csökken. Ezzel szemben a halak szövetei, amelyek nem rendelkeznek ilyen típusú védelemmel, a 0 ° C-os hőmérséklet elérése után fagyni kezdenek.
Irodalom
- Caviedes - Vidal, E., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP, és Otani, L. (2008). Paracelluláris abszorpció: egy denevér megtöri az emlősök paradigmáját. PLoS One, 3 (1), e1425.
- Davies, PL, Hew, CL és Fletcher, GL (1988). Halfagyálló fehérjék: élettan és evolúciós biológia. Canadian Journal of Zoology, 66 (12), 2611–2617.
- Freeman, S., és Herron, JC (2002). Evolúciós elemzés. Prentice Hall.
- Ár, ER, Brun, A., Caviedes - Vidal, E., és Karasov, WH (2015). A légi életmód emésztőrendszeri adaptációi. Physiology, 30 (1), 69–78.
- Villagra, PE, Giordano, C., Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… és Greco, S. (2011). Légy növény a sivatagban: a vízfelhasználási stratégiák és a vízhatásokkal szembeni ellenállás Argentína Középhegyén Austral Ecology, 21. (1), 29–42.