ZWIĄZEK MIĘDZY ADAPTACJĄ A ZRÓŻNICOWANYM PRZETRWANIEM ISTOT ŻYWYCH - BIOLOGIA - 2026

W biologii ewolucyjnej głównym tematem jest badanie adaptacji . Można je zdefiniować w kategoriach procesów lub stanów. Jeśli uważamy to za proces, jest to część zmiany ewolucyjnej, która jest napędzana przez mechanizm doboru naturalnego. Natomiast stanowo jest to cecha, której obecny stan został ukształtowany przez dobór naturalny.

Dobór naturalny jest mechanizmem ewolucyjnym i definiuje się go jako zróżnicowaną reprodukcję istot żywych. Dlatego niektóre organizmy rozmnażają się bardziej niż inne dzięki posiadaniu jakiejś cechy lub charakteru, który zwiększa ich sprawność.

Źródło: pixabay.com

Te podstawowe idee zostały rozwinięte przez Karola Darwina w „O pochodzeniu gatunków”. Ewolucja to jedyny znany mechanizm, który może prowadzić do adaptacji.

Oznacza to, że istnieje związek między adaptacją a zróżnicowanym sukcesem reprodukcyjnym niektórych osób, które wykazują cechy zwiększające ich sprawność. Kiedy ta ostatnia występuje w populacjach, generuje adaptacje.

Adaptacje, dobór naturalny i

W ewolucji istnieje kilka podstawowych pojęć, takich jak adaptacja, dobór naturalny i przystosowanie. Istnieją inne ważne terminy (takie jak dryf genów), ale na potrzeby tego artykułu skupimy się na tych trzech.

Sprawność to zdolność organizmu do przeżycia i rozmnażania się, pozostawiając płodne potomstwo. Istnieje kilka sposobów kwantyzacji tego parametru, a parametr zmienia się w zakresie od 0 do 1.

Kiedy cecha dziedziczna daje niektórym osobnikom przewagę pod względem sprawności (w porównaniu z ich rówieśnikami, którzy jej nie posiadają), dzieje się coś nieuniknionego: osoby te będą się rozmnażać bardziej niż inne i zwiększą częstość występowania w populacji. Nazywa się to doborem naturalnym.

Termin „selekcja” jest często mylący, ponieważ niektóre osoby w tym procesie nie dokonują świadomej selekcji.

Adaptację jako proces definiuje się jako ewolucję spowodowaną doborem naturalnym, która skutkuje nagromadzeniem korzystnych zmian.

Jako postać, adaptacja jest cechą, która ewoluowała stopniowo i pełni określoną rolę biologiczną. Pod względem przystosowania cecha ta była lepsza w porównaniu z innymi stanami tej cechy w historii ewolucji gatunku.

Co to jest adaptacjonizm?

Popularny pogląd w biologii ewolucyjnej nazywa się adaptacjonizmem. Zdaniem obrońców tej perspektywy zdecydowaną większość cech występujących u istot organicznych można uznać za adaptacje, a ich stan jest optymalny.

Istnieją wybitni naukowcy z dziedziny ewolucji, którzy wspierają program adaptacji, tacy jak między innymi John Maynard Smith czy William Hamilton. Jednym z jego największych przeciwników jest znany paleontolog Stephen Jay Gould i jego kolega Richard Lewontin.

Jedną z konsekwencji adaptacjonizmu jest podział organizmu na niezwiązane ze sobą strefy, ocenianie cech w izolacji. Jego przeciwnicy argumentują, że dzisiejsze istnienie cechy nie zawsze należy rozumieć jako cechę adaptacyjną.

Czy wszystkie funkcje są dostosowane?

Kiedy oceniamy cechy bytu organicznego, nie możemy bez dowodu stwierdzić, że wszystkie jego cechy odpowiadają adaptacjom. Istnieją inne procesy, które mogą wyjaśnić obecność niektórych funkcji. Zauważ, że jedną z konsekwencji braku adaptacji cechy jest to, że nie jest ona produktem doboru naturalnego.

Może się zdarzyć, że cecha, którą obserwujemy, jest po prostu konsekwencją jej chemii lub fizyki. Na przykład nikt nie pomyślałby, że charakterystyczny jaskrawoczerwony kolor krwi jest adaptacyjny. Jest to po prostu konsekwencja jego struktury - która prawdopodobnie jest adaptacyjna, ponieważ zapewnia transport tlenu.

Może to być również cecha, która została utrwalona przez dryf genów, drugi mechanizm ewolucyjny. W rzeczywistości konsekwencją dryfu jest nieadaptacyjna ewolucja, ponieważ istnieje zróżnicowany sukces reprodukcyjny, ale nie jest to związane z cechą, która zwiększa sprawność osobników.

Inną możliwością jest to, że cecha, którą obserwujemy i uważamy za adaptacyjną, jest powiązana z inną (na przykład geny są blisko siebie na tym samym chromosomie, więc prawdopodobieństwo rekombinacji jest niskie) niż w przypadku selekcji.

Jak sprawdzić, czy cecha jest adaptacyjna, czy nie?

Jeśli podejrzewamy, że cecha jest adaptacją, musimy przetestować ją w ten sam sposób, w jaki testowalibyśmy każdy inny fakt w naukach biologicznych: używając metody naukowej.

Musimy rozważyć serię eksperymentów, które pomogą nam sprawdzić, czy dana cecha jest adaptacyjna. Na przykład podejrzewamy, że biały kolor niedźwiedzi polarnych służy jako kamuflaż.

Chociaż nie byłoby to zbyt praktyczne, jednym z możliwych projektów eksperymentalnych byłoby pomalowanie niedźwiedzia na brązowo, pomalowanie niedźwiedzia na biało (byłaby to kontrola proceduralna zapewniająca, że ​​farba sama w sobie nie ma wpływu na nasz eksperyment) i niedźwiedzia normalna.

Później określilibyśmy ilościowo, czy ma to wpływ na jakikolwiek aspekt życia organizmów doświadczalnych. Musimy zastosować to rozumowanie do każdego podejrzenia o adaptacje, nie zakładając, że cecha jest adaptacyjna.

Exaptation: alternatywny pogląd

W 1982 roku badacze Stephen Jay Gould i Elisabeth Vrba opublikowali artykuł w czasopiśmie Paleobiology formalizujący nową koncepcję w biologii: egzaptację.

Dla autorów egzaptacja jest terminem niezbędnym w biologii ewolucyjnej do opisania cech, które zostały ukształtowane przez dobór naturalny i które obecnie pełnią inną funkcję.

Przykłady egzaptacji

Jako przykładu możemy użyć naszego nosa. Jest bardzo prawdopodobne, że obecne cechy tego przedłużenia chrząstki są związane z korzyściami w oddychaniu. Jednak używamy tej struktury do podtrzymywania naszych okularów.

Oznacza to, że dobór naturalny nie faworyzował osób z obecnymi nosami, ponieważ sprzyjał używaniu okularów.

Ekstrapolując ten przykład na bardziej szczegółową sytuację biologiczną, mamy kciuk pandy - słynny przykład Goulda. Dieta pand oparta jest wyłącznie na bambusie, dlatego prawidłowe obchodzenie się z nim ma kluczowe znaczenie dla życia zwierzęcia. W tym celu panda używa „szóstego” kciuka.

Jednak kciuk nie jest prawdziwym palcem, jest przedłużeniem niewielkiej kości pierwotnie należącej do nadgarstka, zwanej promieniową trzeszczykiem.

W rozwoju ewolucyjnym, dla niektórych osobników korzystne było posiadanie wydłużonego promienistego trzeszczyka, podobnego do palca, ponieważ prawdopodobnie poprawiło to obchodzenie się z ich jedynym pokarmem.

Bibliografia

1. Gould, SJ i Lewontin, RC (1979). Spandrele San Marco i paradygmat panglossowski: krytyka programu adaptacji. Postępowanie Royal Society of London. Series B. Biological Sciences, 205 (1161), 581-598.
2. Gould, SJ i Vrba, ES (1982). Exaptacja - brakujący termin w nauce o formie. Paleobiology, 8 (1), 4-15.
3. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii. McGraw - Hill.
4. Kardong, KV (2006). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
5. Kliman, RM (2016). Encyklopedia biologii ewolucyjnej. Academic Press.
6. Losos, JB (2013). Przewodnik po ewolucji Princeton. Princeton University Press.
7. Nielsen, R. (2009). Adaptcjonizm - 30 lat po Gould i Lewontin. Evolution: International Journal of Organic Evolution, 63 (10), 2487–2490.
8. Rice, SA (2009). Encyklopedia ewolucji. Infobase Publishing.
9. Starr, C., Evers, C. i Starr, L. (2010). Biologia: pojęcia i zastosowania bez fizjologii. Cengage Learning.