FIZIOLOĢISKĀ ADAPTĀCIJA: KAS TAS IR UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Fizioloģiskā adaptācija ir iezīme vai raksturīgs līmenī fizioloģiju organisma - to sauc par šūnu, audu vai orgānu - kas palielina tā bioloģisko iedarbību vai piemērotību.

Fizioloģijā ir trīs termini, kurus nevajadzētu sajaukt: adaptācija, iestatīšana un aklimatizācija. Čārlza Darvina dabiskā atlase ir vienīgais zināmais mehānisms, kas noved pie pielāgojumiem. Šis process parasti ir lēns un pakāpenisks.

Avots: pixabay.com

Parasti adaptāciju jauc ar iestatīšanu vai aklimatizāciju. Pirmais termins ir saistīts ar izmaiņām fizioloģiskā līmenī, lai arī tas var rasties arī anatomijā vai bioķīmijā, ko izraisa ķermeņa pakļaušana jauniem vides apstākļiem, piemēram, ārkārtējam aukstumam vai karstumam.

Aklimatizācija ietver tās pašas izmaiņas, kas aprakstītas terminā vide, tikai to, ka vides izmaiņas rada pētnieks laboratorijā vai uz lauka. Gan aklimatizācija, gan iestatīšana ir atgriezeniskas parādības.

No kā tas sastāv?

Fizioloģiskās adaptācijas ir šūnu, orgānu un audu īpašības, kas palielina to īpašnieku efektivitāti, kuriem to ir, salīdzinājumā ar tiem, kuriem to nav.

Kad mēs runājam par "efektivitāti", mēs domājam evolūcijas bioloģijā plaši izmantoto terminu (ko sauc arī par darviniskā efektivitāti vai piemērotību), kas saistīts ar organismu spēju izdzīvot un vairoties. Šo parametru var sadalīt divās daļās: izdzīvošanas varbūtība un vidējais pēcnācēju skaits.

Tas ir, ja mums ir noteiktas fizioloģiskās īpašības, kas palielina indivīdu piemērotību, mēs varam saprast, ka tā ir adaptīva īpašība.

Mums ir jābūt uzmanīgiem, nosakot pielāgojumus, jo visas īpašības, ko mēs redzam dzīvniekam, nav adaptīvas. Piemēram, mēs visi zinām, ka mūsu asinīm ir koša sarkana krāsa.

Šim raksturlielumam nav adaptīvas vērtības, un tas ir tikai ķīmiskas sekas. Asinis ir sarkanas, jo tām ir molekula ar nosaukumu hemoglobīns, kas ir atbildīga par skābekļa transportēšanu.

Kā mēs varam secināt, ka iezīme ir fizioloģiska adaptācija?

Novērojot īpašu organisma īpašību, mēs varam izteikt vairākas hipotēzes par tā adaptīvo nozīmi.

Piemēram, nav šaubu, ka dzīvnieku acis ir struktūras, kas ļauj uztvert gaismu. Ja mēs piemērojam iepriekš izklāstīto ideju secību, mēs varam secināt, ka indivīdiem ar struktūru, kas uztver gaismu, ir zināmas priekšrocības salīdzinājumā ar vienaudžiem, piemēram, viegli izbēgt no plēsējiem vai vieglāk atrast ēdienu.

Tomēr, pēc slavenā evolūcijas biologa un paleontologa Stefana Džeja Goulda domām, "nekāds personāža adaptīvās vērtības skaidrojums nebūtu jāpieņem tikai tāpēc, ka tas ir ticams un burvīgs".

Faktiski demonstrācija, ka personāži ir adaptācija, ir viens no spilgtākajiem evolūcijas biologu uzdevumiem kopš Kārļa Dārvina laika.

Piemēri

Gremošanas sistēmas lidojošiem mugurkaulniekiem

Lidojošie mugurkaulnieki, putni un sikspārņi sastopas ar galveno izaicinājumu: pārvarēt smaguma spēku, lai varētu pārvietoties.

Tādējādi šiem organismiem ir unikālas īpašības, kuras mēs neatrodam citā mugurkaulnieku grupā, kuru pārvietošanās veids ir tīri zemes, piemēram, pele.

Šo savdabīgo mugurkaulnieku modifikācijas svārstās no viegliem kauliem ar iekšējiem caurumiem līdz ievērojamam smadzeņu lieluma samazinājumam.

Saskaņā ar literatūru, viens no vissvarīgākajiem selektīvajiem spiedieniem, kas ir veidojis šo dzīvnieku grupu, ir nepieciešamība samazināt tā masu, lai palielinātu lidojuma efektivitāti.

Tiek pieņemts, ka šie spēki ir veidojuši gremošanas sistēmu, dodot priekšroku indivīdiem ar īsākām zarnām, kas nozīmētu mazāku masu lidojuma laikā.

Tomēr, samazinot zarnas, rodas papildu sarežģījumi: barības vielu asimilācija. Tā kā absorbcijas virsma ir mazāka, mēs varam iedomāties, ka tiek ietekmēta barības vielu uzņemšana. Jaunākie pētījumi liecina, ka tas nenotiek.

Saskaņā ar Caviedes - Vidal (2008) teikto, pastāv paracelulārais absorbcijas ceļš, kas kompensē zarnu audu samazināšanos. Lai izdarītu šos secinājumus, autori izpētīja absorbcijas ceļus augļu nūjas Artibeus lituratus zarnās.

Augu pielāgošanās neauglīgai videi

Kad augi ir pakļauti nelabvēlīgiem vides apstākļiem, tie nevar pārcelties uz citām vietām, kur ir labāki apstākļi, jo putns varētu migrēt uz siltām vietām, lai izvairītos no ziemas karstuma stresa.

Šī iemesla dēļ dažādām augu sugām ir pielāgojumi, ieskaitot fizioloģiskos, kas ļauj tām saskarties ar nelabvēlīgiem apstākļiem, piemēram, tuksneša sausumu.

Ir koki ar īpaši plašu sakņu sistēmu (saknes), kas ļauj viņiem ņemt ūdeni no dziļiem rezervuāriem.

Viņi arī piedāvā alternatīvus metabolisma ceļus, kas palīdz samazināt ūdens zudumus. Starp šiem ceļiem mums ir C4 augi, kas samazina fotorespirācijas parādību, pateicoties Kalvina cikla telpiskajai atdalīšanai un oglekļa dioksīda fiksācijai.

Fotorezpirācija ir alternatīvs ceļš, kas nedod nekādu labumu un rodas, kad ferments RuBisCO (ribulozes-1,5-bisfosfāta karboksilāze / oksigenāze) izmanto skābekli, nevis oglekļa dioksīdu.

CAM augi (crassulaceae skābes metabolisms) palēnina fotorespirācijas procesu un ļauj augam samazināt ūdens zudumus, pateicoties īslaicīgai atdalīšanai.

Antifrīza olbaltumvielas teleost zivīs

Vairākas jūras teleostālo zivju sugas (kas pieder Teleostei infraclass) ir sasniegušas virkni lielisku pielāgojumu, lai tās varētu attīstīties vidē ar zemu temperatūru.

Šie fizioloģiskie pielāgojumi ietver antifrīzu olbaltumvielu un glikoproteīnu ražošanu. Šīs molekulas tiek ražotas zivju aknās un tiek eksportētas asinsritē, lai veiktu savas funkcijas.

Pēc olbaltumvielu bioķīmiskā sastāva izšķir četras grupas. Turklāt ne visām sugām ir vienāds mehānisms: dažas sintezē olbaltumvielas pirms pakļaušanas zemai temperatūrai, citas to dara, reaģējot uz termiskiem stimuliem, bet cita grupa tās sintezē visa gada garumā.

Pateicoties šķīdumu kolidējošajai iedarbībai, pievienojot plazmai vairāk izšķīdušo vielu, temperatūra, kurā tā sasalst, ievērojami pazeminās. Turpretī zivju audi, kuriem nav šāda veida aizsardzības, sāk sasalt, kad temperatūra sasniedz 0 ° C.

Atsauces

1. Caviedes - Vidal, E., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP, & Otani, L. (2008). Paracelulārā absorbcija: nūja pārkāpj zīdītāju paradigmu. PLoS One, 3 (1), e1425.
2. Davies, PL, Hew, CL un Fletcher, GL (1988). Zivju antifrīzu proteīni: fizioloģija un evolūcijas bioloģija. Canadian Journal of Zoology, 66 (12), 2611–2617.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolūcijas analīze. Prentice zāle.
4. Cena, ER, Bruns, A., Kavjedes - Vidal, E., & Karasov, WH (2015). Dzīvesveida gremošanas pielāgojumi. Fizioloģija, 30 (1), 69–78.
5. Villagra, PE, Giordano, C., Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… & Greco, S. (2011). Būt tuksnesī esošam augam: ūdens lietošanas stratēģijas un izturība pret ūdens stresu Argentīnas Centrālajā kalnā. Austrālijas ekoloģija, 21. (1), 29. – 42.