ADAPTACJA FIZJOLOGICZNA: CO TO JEST I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Fizjologiczna adaptacja jest cechą charakterystyczną lub na poziomie fizjologii organizmu - wywołanie to komórki, tkanki lub narządu, - co zwiększa jego skuteczność biologiczną lub sprawności.

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.

Źródło: pixabay.com

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 gorąco.

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

Z czego to się składa?

Fizjologiczne adaptacje to cechy komórek, narządów i tkanek, które zwiększają wydajność jednostek, które ją posiadają, w porównaniu z tymi, którzy jej nie posiadają.

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

Oznacza to, że kiedy mamy pewne cechy fizjologiczne, które zwiększają sprawność jednostek, możemy intuicyjnie 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 ma intensywny czerwony kolor.

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?

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

Na przykład nie ma wątpliwości, że oczy zwierząt to struktury, 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 łatwość ucieczki 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 latających kręgowców

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

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 wewnętrznymi otworami, jak i znaczne zmniejszenie rozmiaru mózgu.

Według literatury jednym z najważniejszych nacisków selektywnych, 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 międzykomórkowy 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 do innych miejsc o lepszych warunkach, jak ptak, który migruje do ciepłych obszarów, aby uciec przed stresem cieplnym zimy.

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

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

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.

Ze względu na skład biochemiczny 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 koligatywnym efektom roztworów, przy dodawaniu większej ilości substancji rozpuszczonych do plazmy, 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, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP, & Otani, L. (2008). Wchłanianie okołokomórkowe: nietoperz przełamuje paradygmat ssaków. PLoS One, 3 (1), e1425.
2. Davies, PL, Hew, CL i Fletcher, GL (1988). Rybie białka przeciw zamarzaniu: fizjologia i biologia ewolucyjna. Canadian Journal of Zoology, 66 (12), 2611–2617.
3. Freeman, S. i Herron, JC (2002). Analiza ewolucyjna. Prentice Hall.
4. Price, ER, Brun, A., Caviedes - Vidal, E. i Karasov, WH (2015). Trawienne adaptacje powietrznego stylu życia. Physiology, 30 (1), 69–78.
5. Villagra, PE, Giordano, C., Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… & Greco, S. (2011). Bycie rośliną na pustyni: strategie wykorzystania wody i odporności na stres wodny w Centralnej Górze Argentyny. Austral Ecology, 21 (1), 29–42.