BIOLOĢISKĀ ADAPTĀCIJA: RAKSTURLIELUMI, VEIDI, PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Bioloģiskā pielāgošana ir īpašība organismā, kas palielina savu jaudu par izdzīvošanu un vairošanos, saistībā ar tās pavadoņiem, kuriem nav šī iezīme. Vienīgais process, kas noved pie pielāgojumiem, ir dabiskā atlase.

Ja mēs pārtrauksim aplūkot dažādas dzīvo organismu līnijas, mēs redzēsim, ka tie ir piepildīti ar virkni sarežģītu pielāgojumu. Sākot ar tauriņu mīmiku un beidzot ar sarežģītu spārnu struktūru, kas ļauj lidot.

Avots: Autors Punnett, Reginald Crundall, izmantojot Wikimedia Commons

Ne visas īpašības vai iezīmes, kuras mēs novērojam noteiktos organismos, var uzreiz apzīmēt kā pielāgojumus. Dažas no tām var būt ķīmiskas vai fiziskas sekas, tās var būt pazīmes, ko rada ģenētiska dreifēšana vai notikums, ko sauc par ģenētisko autostopu.

Organismu īpašības var izpētīt, izmantojot zinātnisko metodi, lai pārbaudītu, vai tie patiešām ir pielāgojumi un kāda ir to provizoriskā funkcija.

Lai to izdarītu, ir jāpiedāvā un jāpārbauda hipotēzes par iespējamo izmantošanu, izmantojot piemērotu eksperimentālo plānu - vai nu manipulējot ar indivīdu, vai veicot vienkāršus novērojumus.

Lai arī pielāgojumi bieži šķiet perfekti un pat “izstrādāti”, tie nav. Pielāgojumi nebija apzināta procesa rezultāts, jo evolūcijai nav ne gala, ne mērķa, ne arī pilnveidot organismus.

raksturojums

Atkarībā no salas attīstījās atšķirīgas žubīšu sugas.

Adaptācija ir īpašība, kas palielina indivīda piemērotību. Evolūcijas bioloģijā termins piemērotība vai bioloģiskā piemērotība attiecas uz organisma spēju atstāt pēcnācējus. Ja noteikts indivīds atstāj vairāk pēcnācēju nekā partneris, tiek teikts, ka viņam ir lielāka piemērotība.

Vispiemērotākais indivīds nav ne spēcīgākais, ne ātrākais, ne lielākais. Tas ir tas, kurš izdzīvo, atrod palīgu un pavairot.

Daži autori pielāgošanas definīcijās bieži pievieno citus elementus. Ja ņemam vērā cilts vēsturi, adaptāciju varam definēt kā atvasinātu īpašību, kas attīstījās, reaģējot uz noteiktu selektīvo aģentu. Šī definīcija salīdzina rakstura ietekmi uz piemērotību noteiktam variantam.

Adaptācijas veidi

Trīs galvenie adaptācijas veidi, kuru pamatā ir ģenētisko izmaiņu izteikšana, ir strukturāli, fizioloģiski un uzvedības pielāgojumi. Katrā no šiem veidiem tiek veikti dažādi procesi. Lielākajai daļai organismu ir visu trīs kombinācijas.

Morfoloģiskā un strukturālā

Šie pielāgojumi var būt anatomiski, ieskaitot mīmiku un kripto krāsojumu.

No savas puses mīmika norāda uz ārējo līdzību, ko daži organismi spēj attīstīt, lai atdarinātu citu agresīvāku un bīstamāku raksturojumu, lai tos padzītu.

Piemēram, koraļļu čūskas ir indīgas. Tos var atpazīt pēc raksturīgajām spilgtajām krāsām. No otras puses, karalienes kalnu čūskas ir nekaitīgas, tomēr to krāsas liek tām izskatīties pēc koraļļu rifa.

Organisma izskatu modelē, izmantojot strukturālas adaptācijas atkarībā no vides, kurā tas attīstās. Piemēram, tuksneša lapsām ir lielas ausis siltuma starojumam, bet ziemeļu lapsām - mazas ausis, lai saglabātu ķermeņa siltumu.

Pateicoties viņu kažokādu pigmentācijai, baltie polārlāči maskējas uz ledus pludiņiem un plankumainajiem jaguariem džungļu plankumainajā ēnā.

Augi arī cieš no šīm izmaiņām. Kokiem var būt korķa miza, lai pasargātu tos no ugunsgrēkiem.

Strukturālās modifikācijas ietekmē organismus dažādos līmeņos, sākot no ceļa locītavas un beidzot ar lielu lidojuma muskuļu klātbūtni un plēsīgo putnu asu redzi.

Fizioloģiskā un funkcionālā

Šāda veida pielāgojumi ir saistīti ar orgānu vai audu izmaiņām. Tās ir izmaiņas organisma darbībā, lai atrisinātu problēmu, kas rodas vidē.

Atkarībā no ķermeņa ķīmijas un metabolisma fizioloģiskās adaptācijas parasti nav redzamas.

Skaidrs šāda veida adaptācijas piemērs ir hibernācija. Tas ir miegains vai letarģisks stāvoklis, ko ziemā iziet daudzi siltasiņu dzīvnieki. Fizioloģiskās izmaiņas, kas notiek ziemas guļas periodā, ir ļoti atšķirīgas atkarībā no sugas.

Fizioloģiska un funkcionāla adaptācija būtu, piemēram, efektīvākas nieres tuksneša dzīvniekiem, piemēram, kamieļiem, savienojumi, kas novērš asins recēšanu moskītu siekalās vai toksīnu klātbūtne augu lapās, lai tos atgrūstu. zālēdāji.

Fizioloģiskās adaptācijas noteikšanai bieži nepieciešami laboratorijas pētījumi, kas mēra asiņu, urīna un citu ķermeņa šķidrumu saturu, izseko vielmaiņas ceļus, vai organisma audu mikroskopiski pētījumi.

Dažreiz ir grūti tos atklāt, ja nav kopīgu senču vai cieši saistītu sugu, ar kuriem salīdzināt rezultātus.

Etioloģisks vai uzvedības veids

Šie pielāgojumi ietekmē dzīvo organismu darbību dažādu iemeslu dēļ, piemēram, vairošanās vai barības nodrošināšanai, aizsardzībai pret plēsējiem vai biotopu maiņai, kad vides apstākļi nav piemēroti.

Starp uzvedības pielāgojumiem mēs uzskatām migrāciju, kas attiecas uz periodisku un masīvu dzīvnieku mobilizāciju no viņu dabīgajām vairošanās vietām uz citām dzīvotnēm.

Šis pārvietojums notiek pirms vai pēc vaislas sezonas. Interesanti, ka šajā procesā ir arī citas izmaiņas, kas var būt anatomiskas un fizioloģiskas, kā tas notiek ar tauriņiem, zivīm un tauriņiem.

Vēl viena uzvedība, kas tiek mainīta, ir laipnība vai pieklājība. Tās varianti var būt neticami sarežģīti. Dzīvnieku mērķis ir iegūt mate un virzīt to uz pārošanos.

Pārošanās periodā lielākajai daļai sugu ir atšķirīga izturēšanās, ko uzskata par rituāliem. Tajos ietilpst izstāde, skaņu veidošana vai dāvanu piedāvāšana.

Tādējādi mēs varam novērot, ka lāči pārziemo, lai izvairītos no aukstuma, putni un vaļi migrē uz siltāku klimatu, kad ir ziema, un tuksneša dzīvnieki ir aktīvi naktī karstā vasaras laikā. Šie piemēri ir uzvedība, kas palīdz dzīvniekiem izdzīvot.

Bieži uzvedības pielāgošana prasa rūpīgu izpēti no lauka un laboratorijas, lai to parādītu. Tie parasti ietver fizioloģiskos mehānismus.

Šāda veida adaptācija ir novērojama arī cilvēkiem. Tie izmanto kultūras pielāgojumus kā uzvedības pielāgojumu apakškopu. Piemēram, kur cilvēki, kas dzīvo noteiktā vidē, iemācās modificēt pārtiku, kas viņiem nepieciešama, lai izturētos pret doto klimatu.

Vai visas funkcijas ir pielāgotas?

Novērojot jebkuru dzīvo būtni, mēs pamanīsim, ka tā ir pilna ar īpašībām, kurām nepieciešams skaidrojums. Apsveriet putnu: apspalvojuma krāsa, dziesma, kāju forma un knābis, sarežģītās laipnības dejas, vai mēs visi varam tos uzskatīt par adaptīvajām īpašībām?

Nē. Lai gan ir taisnība, ka dabiskā pasaule ir pilna pielāgojumu, mums nevajadzētu uzreiz secināt, ka iezīme, ko mēs novērojam, ir viena no tām. Īpašība var būt galvenokārt šādu iemeslu dēļ:

Tās var būt ķīmiskas vai fiziskas sekas

Daudzas pazīmes ir vienkārši ķīmisku vai fizisku notikumu sekas. Asins krāsa zīdītājiem ir sarkana, un neviens neuzskata, ka sarkanā krāsa pati par sevi ir adaptācija.

Asinis ir sarkani tā sastāva dēļ: sarkanās asins šūnas uzglabā olbaltumvielu, kas atbild par skābekļa transportēšanu, ko sauc par hemoglobīnu - kas izraisa raksturīgo šī šķidruma krāsu.

Var būt gēnu dreifēšanas sekas

Drift ir nejaušs process, kas rada izmaiņas alēļu frekvencēs un noved pie noteiktu alēļu fiksēšanas vai novēršanas stohastiskā veidā. Šīs īpašības nedod nekādas priekšrocības un nepalielina indivīda piemērotību.

Pieņemsim, ka mums ir vienas sugas balto un melno lāču populācija. Kādā brīdī pētījuma populācija cieš no organismu skaita samazināšanās vides katastrofas dēļ, un vairums balto īpatņu mirst nejauši.

Laika gaitā pastāv liela iespējamība, ka alēle, ka melnās kažokādas kodi tiks fiksēti, un visu populāciju veidos melni indivīdi.

Tomēr tā nav adaptācija, jo tā nedod nekādas priekšrocības indivīdam, kam tā ir. Ņemiet vērā, ka gēnu dreifēšanas procesi neizraisa adaptāciju veidošanos, tas notiek tikai caur dabiskās atlases mehānismu.

To var saistīt ar citu raksturlielumu

Mūsu gēni atrodas blakus un var apvienoties dažādos veidos procesā, ko sauc par rekombināciju. Dažos gadījumos gēni tiek saistīti un mantoti kopā.

Lai parādītu šo situāciju, mēs izmantosim hipotētisku gadījumu: gēni, kas kodē zilas acis, ir saistīti ar blondiem matiem. Loģiski, ka tā ir vienkāršošana, iespējams, ir arī citi faktori, kas saistīti ar struktūru krāsošanu, tomēr mēs to izmantojam kā didaktisku piemēru.

Pieņemsim, ka mūsu hipotētiskā organisma gaišie mati tai piešķir dažas priekšrocības: maskēties, aizsargāt pret radiāciju, pret aukstumu utt. Personām ar blondiem matiem būs vairāk bērnu nekā viņu vienaudžiem, kuriem nav šīs pazīmes.

Pēcnācējiem papildus blondiem matiem būs zilas acis, jo gēni ir saistīti. Paaudžu paaudzēs mēs varam novērot, ka zilo acu biežums palielinās, kaut arī tās nedod nekādas pielāgošanās priekšrocības. Šī parādība literatūrā tiek dēvēta par “ģenētisko autostopu”.

Var būt filoģenētiskās vēstures sekas

Dažas rakstzīmes var būt filoģenētiskās vēstures sekas. Zīdītāju galvaskausa šuves veicina un atvieglo dzemdību procesu, un tos var interpretēt kā pielāgojumus tam. Tomēr šī iezīme ir reprezentatīva citās līnijās un ir senču iezīme.

Iepriekšējas adaptācijas un piemēri

Gadu gaitā evolūcijas biologi ir bagātinājuši terminoloģiju attiecībā uz organisma īpašībām, iekļaujot jaunus jēdzienus, piemēram, "pirmsadaptācija" un "eksapācija".

Saskaņā ar Futuyma (2005), iepriekšēja adaptācija ir “īpašība, kas nemanāmi pilda jaunu funkciju”.

Piemēram, dažu putnu stiprie knābji, iespējams, ir izvēlēti, lai patērētu noteikta veida barību. Bet atbilstošos gadījumos šī struktūra var kalpot arī kā pielāgošanās aitu uzbrukumam. Šīs pēkšņās funkcijas izmaiņas ir iepriekšēja adaptācija.

1982. gadā Goulds un Vrba ieviesa "eksponēšanas" jēdzienu, lai aprakstītu iepriekšēju adaptāciju, kas tika izvēlēta jaunam lietojumam.

Piemēram, peldēšanas putnu spalvas neveidoja dabiskā selekcija zem peldēšanas selektīva spiediena, bet nelaime tās kalpoja tam.

Kā analoģija šim procesam mums ir mūsu deguns, lai gan tas tika noteikti izvēlēts, jo tas pievienoja dažas priekšrocības elpošanas procesā, tagad mēs to izmantojam, lai turētu brilles.

Slavenākais eksapānijas piemērs ir pandas īkšķis. Šī suga barojas īpaši ar bambusu, un, lai ar to manipulētu, viņi izmanto “sesto īkšķi”, kas iegūts no citu struktūru augšanas.

Pielāgojumu piemēri

Lidojums mugurkaulniekiem

Putni, sikspārņi un tagad izmirušie pterozauri konverģenti ieguva savus pārvietošanās līdzekļus: lidojumu. Šķiet, ka dažādi šo dzīvnieku morfoloģijas un fizioloģijas aspekti ir pielāgojumi, kas palielina vai veicina spēju lidot.

Kauliem ir dobumi, kas tos padara vieglus, bet izturīgus. Šo uzbūvi sauc par pneimatiskiem kauliem. Mūsdienu lidojošajās sugās - putnos un sikspārņos - gremošanas sistēmai ir arī noteiktas īpatnības.

Zarnas ir daudz īsākas, salīdzinot ar līdzīga izmēra dzīvniekiem, kuri nav lidojoši, iespējams, lai samazinātu svaru lidojuma laikā. Tādējādi barības vielu absorbcijas virsmas samazināšanās izvēlējās šūnu absorbcijas ceļu palielināšanos.

Putnu pielāgošanās notiek līdz molekulārajam līmenim. Ir ierosināts, ka genoma lielums ir samazināts kā pielāgošanās lidojumam, samazinot metabolisma izmaksas, kas saistītas ar lielu genomu un tātad lielām šūnām.

Eholokācija sikspārņos

Avots: Autors Šungs, no Wikimedia Commons

Sikspārņiem ir īpaša adaptācija, kas ļauj viņiem telpiski orientēties, pārvietojoties: eholokācija.

Šī sistēma sastāv no tādu skaņu izstarošanas (cilvēki nav spējīgi tās uztvert), kas atlec no priekšmetiem, un nūja spēj tos uztvert un tulkot. Tāpat dažu sugu ausu morfoloģija tiek uzskatīta par adaptāciju, lai varētu efektīvi uztvert viļņus.

Žirafes garais kakls

Avots: John Storr, no Wikimedia Commons

Neviens nešaubās, ka žirafes ir neparasta morfoloģija: iegarena kakla, kas atbalsta mazu galvu, un garās kājas, kas atbalsta viņu svaru. Šis dizains apgrūtina dažādas aktivitātes dzīvnieka dzīvē, piemēram, dzeramo ūdeni no dīķa.

Šo Āfrikas sugu garo kaklu skaidrojums gadu desmitiem ir bijis iecienīts evolūcijas biologu piemērs. Pirms Čārlzs Darvins iecerēja dabiskās atlases teoriju, franču dabaszinātnieks Žans Baptiste Lamarks jau izmantoja pārmaiņu un bioloģiskās evolūcijas koncepciju - kaut arī kļūdainu.

Lamarkam žirafu kakls bija iegarens, jo šie dzīvnieki to pastāvīgi izstiepa, lai varētu sasniegt akāciju pumpurus. Šī darbība nozīmētu pārmantojamas izmaiņas.

Ņemot vērā mūsdienu evolūcijas bioloģiju, tiek uzskatīts, ka rakstzīmju izmantošanai un nelietošanai nav nekādas ietekmes uz pēcnācējiem. Garā kakla adaptācijai ir jābūt tādai, ka indivīdiem, kuriem bija šo īpašību mutācijas, bija vairāk pēcnācēju nekā viņu vienaudžiem ar īsākiem kakliem.

Intuitīvi mēs varam pieņemt, ka garš kakls palīdz žirafām iegūt ēdienu. Tomēr parasti šie dzīvnieki barību meklē zemos krūmos.

Kas tad ir žirafes kakls?

1996. gadā pētnieki Simmons un Scheepers pētīja šīs grupas sociālās attiecības un noliedza interpretāciju par to, kā žirafes ieguva kaklu.

Šiem biologiem kakls attīstījās kā "ierocis", ko tēviņi izmanto cīņā, lai nokļūtu pie mātītēm, nevis lai iegūtu pārtiku augstos apgabalos. Dažādi fakti apstiprina šo hipotēzi: vīriešu kakli ir daudz garāki un smagāki nekā mātītēm.

Mēs varam secināt, ka pat tad, ja adaptācijai ir acīmredzami acīmredzama nozīme, mums ir jāapšauba interpretācijas un jāpārbauda visas iespējamās hipotēzes, izmantojot zinātnisko metodi.

Atšķirības ar evolūciju

Abi jēdzieni, evolūcija un adaptācija nav pretrunīgi. Evolūcija var notikt, izmantojot dabiskās atlases mehānismu, un tas rada pielāgojumus. Jāuzsver, ka vienīgais mehānisms, kas rada pielāgojumus, ir dabiskā atlase.

Ir vēl viens process, ko sauc par gēnu novirzīšanos (minēts iepriekšējā sadaļā) un kas var izraisīt populācijas attīstību, bet nerada pielāgojumus.

Neskaidrības par pielāgojumiem

Kaut arī adaptācijas, šķiet, ir funkcijas, kas paredzētas tieši to lietošanai, evolūcijai un attiecīgi adaptācijas koncepcijai nav mērķa vai apzināta mērķa. Tie nav arī sinonīmi progresam.

Tāpat kā erozijas process nav paredzēts, lai izveidotu skaistus kalnus, arī evolūcija nav paredzēta tādu organismu radīšanai, kas ir lieliski piemēroti viņu videi.

Organismi nemēģina attīstīties, tāpēc dabiskā atlase nedod indivīdam to, kas viņam vajadzīgs. Piemēram, iedomāsimies tādu trušu sēriju, kuriem vides izmaiņu dēļ jāiztur spēcīgs sals. Dzīvnieku vajadzība pēc bagātīgām kažokādām neliks tām parādīties un izplatīties populācijā.

Turpretī dažas nejaušas mutācijas truša ģenētiskajā materiālā var radīt bagātīgāku kažoku, padarot tā nēsātāju vairāk bērnu. Šie bērni droši vien manto tēva kažokādas. Tādējādi bagātīgās kažokādas var palielināt to biežumu trušu populācijā, un trusis nekad to nebija zinājis.

Arī atlase nerada nevainojamas struktūras. Viņiem vienkārši jābūt pietiekami labiem, lai varētu nodot nākamajai paaudzei.

Atsauces

1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, TJ, Lavin, SR, Chediack, JG, Tracy, CR un Karasov, WH (2007). Lidojošo mugurkaulnieku gremošanas adaptācija: augsta paracelulārā absorbcija zarnās kompensē mazākas zarnas. Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti, 104 (48), 19132–19137.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolūcijas analīze. Prentice zāle.
3. Futuyma, DJ (2005). Evolūcija. Sinauer.
4. Gould, SJ, & Vrba, ES (1982). Ekspozīcija - trūkst jēdziena formas zinātnē. Paleobioloģija, 8 (1), 4-15.
5. Ērģeles, CL, Šedloks, AM, Meade, A., Pagel, M., & Edwards, SV (2007). Putnu genoma lieluma un struktūras izcelsme dinozauros, kas nav putni. Daba, 446 (7132), 180.