Charakterystyka adaptacji biologicznej, rodzaje, przykłady



Jeden adaptacja biologiczna jest to cecha obecna w organizmie, która zwiększa jego zdolność do przetrwania i rozmnażania się w stosunku do jego towarzyszy, którzy nie posiadają tej cechy. Jedynym procesem, który powoduje pojawienie się adaptacji, jest dobór naturalny.

Jeśli przestaniemy obserwować różne linie żywych organizmów, przekonamy się, że są one pełne serii złożonych adaptacji. Od mimiki motyli po złożoną strukturę skrzydeł, które pozwalają na lot.

Nie wszystkie cechy lub cechy, które obserwujemy w niektórych organizmach, można natychmiast oznaczyć jako adaptacje. Niektóre mogą być konsekwencjami chemicznymi lub fizycznymi, mogą to być cechy wytworzone przez dryf genowy lub przez zdarzenie zwane autostop genetyczny.

Cechy organizmów można badać, stosując metodę naukową w celu sprawdzenia, czy rzeczywiście są one adaptacjami i jaka jest ich wstępna funkcja.

W tym celu należy zaproponować i przetestować hipotezy dotyczące potencjalnego zastosowania, stosując odpowiedni projekt eksperymentalny - albo poprzez manipulowanie osobą, albo przez prostą obserwację.

Chociaż adaptacje wydają się wielokrotnie doskonałe, a nawet „zaprojektowane”, nie są. Adaptacje nie były wynikiem świadomego procesu, ponieważ ewolucja nie ma ani celu, ani celu, ani też nie dąży do doskonalenia organizmów.

Indeks

  • 1 Charakterystyka
  • 2 typy
  • 3 Czy wszystkie adaptacje funkcji?
    • 3.1 Mogą to być konsekwencje chemiczne lub fizyczne
    • 3.2 Może to być konsekwencją dryfu genów
    • 3.3 Puszka jest skorelowana z inną funkcją
    • 3.4 Może to być konsekwencją historii filogenetycznej
  • 4 Wstępne adaptacje i egzaptacje
  • 5 Przykłady adaptacji
    • 5.1 Lot na kręgowcach
    • 5.2 Echolokacja u nietoperzy
    • 5.3 Długa szyja żyraf
    • 5.4 Jaki jest więc pożytek z szyjek żyraf??
  • 6 Różnice w ewolucji
  • 7 Nieporozumienia dotyczące adaptacji
  • 8 Odniesienia

Funkcje

Adaptacja to funkcja, która zwiększa fitness osoby. W biologii ewolucyjnej termin fitness lub adekwatność biologiczna odnosi się do zdolności organizmu do opuszczenia potomstwa. Jeśli dana osoba pozostawia więcej potomstwa niż partner, mówi się, że ma więcej fitness.

Jednostka z większą fitness Nie jest najsilniejszy, ani najszybszy, ani największy. On jest tym, który przeżywa, znajduje partnera i rozmnaża się.

Niektórzy autorzy zazwyczaj dodają inne elementy do swoich definicji adaptacji. Jeśli weźmiemy pod uwagę historię linii, możemy zdefiniować adaptację jako pochodną, ​​która ewoluowała w odpowiedzi na pewien czynnik selektywny. Ta definicja porównuje efekty postaci w fitness konkretnego wariantu.

Typy

Dostosowania mogą pojawiać się na różnych poziomach. Możemy zademonstrować adaptacje morfologiczne i anatomiczne, takie jak zęby, które pozwalają nam spożywać pewne rodzaje żywności lub struktury zaprojektowane do biegania i szybkiego dotarcia do ofiary lub ucieczki przed drapieżnikami.

Adaptacje mogą być także fizjologiczne, na poziomie komórek lub procesów biochemicznych zachodzących w organizmie.

Na przykład niektóre ryby żyjące w wodzie, gdzie temperatury są bardzo niskie, zawierają białka przeciw zamarzaniu, które pozwalają im pływać w lodowatych wodach bez zamrażania.

W ten sam sposób adaptacje mogą być behawioralne lub etologiczne. Pewne zachowania u zwierząt sprzyjają ich przetrwaniu i reprodukcji.

U gadów zdolność termoregulacji jest określana przez ruch w kierunku gorących lub zimnych stref, w zależności od potrzeb jednostki. Innym przykładem jest pasożytnicze zachowanie niektórych ptaków w celu złożenia jaj w gniazdach innych gatunków, aby uniknąć procesu rozmnażania.

Wszystkie funkcje są adaptacjami?

Obserwując każdą żywą istotę, zauważymy, że jest ona pełna cech, które wymagają wyjaśnienia. Pomyśl o ptaku: zabarwienie upierzenia, pieśń, kształt nóg i dzioba, skomplikowane tańce zalotów, czy możemy uznać je za cechy adaptacyjne??

Nie. Chociaż prawdą jest, że świat naturalny jest pełen adaptacji, nie powinniśmy od razu wnioskować, że obserwowana przez nas cecha jest jedną z nich. Cecha może występować głównie z następujących powodów:

Mogą być konsekwencją chemiczną lub fizyczną

Wiele cech jest po prostu konsekwencją zdarzenia chemicznego lub fizycznego. Kolor krwi jest czerwony u ssaków i nikt nie myśli o przypisaniu koloru czerwonego per se to adaptacja.

Krew jest czerwona z powodu swojego składu: czerwone krwinki przechowują białko odpowiedzialne za transport tlenu zwanego hemoglobiną - co powoduje charakterystyczne zabarwienie wspomnianego płynu.

Może to być konsekwencją dryfu genów

Dryf jest procesem losowym, który powoduje zmiany częstotliwości alleli i prowadzi do utrwalenia lub eliminacji pewnych alleli stochastycznie. Te cechy nie dają żadnej korzyści i nie zwiększają fitness jednostki.

Załóżmy, że mamy populację białych niedźwiedzi i czarnych niedźwiedzi tego samego gatunku. W pewnym momencie badana populacja cierpi na zmniejszenie liczby organizmów z powodu katastrofy ekologicznej i większość białych osobników umiera przypadkowo.

Z upływem czasu istnieje duże prawdopodobieństwo, że allel, który koduje czarne futro, jest stały i cała populacja staje się czarnymi osobnikami.

Nie jest to jednak adaptacja, ponieważ nie daje żadnej korzyści osobie, która jest jej właścicielem. Należy zauważyć, że procesy dryfu genów nie prowadzą do powstawania adaptacji, dzieje się tak tylko dzięki mechanizmowi doboru naturalnego.

Może być skorelowany z inną funkcją

Nasze geny są obok siebie i mogą być łączone na różne sposoby w procesie zwanym rekombinacją. W niektórych przypadkach geny są połączone i dziedziczone razem.

Aby zilustrować tę sytuację, użyjemy hipotetycznego przypadku: geny kodujące niebieskie oczy są powiązane z genami blond włosów. Logicznie jest to uproszczenie, prawdopodobnie istnieją inne czynniki związane z kolorystyką struktur, jednak używamy go jako przykładu dydaktycznego.

Przypuśćmy, że blond włosy naszego hipotetycznego organizmu dają mu pewną przewagę: kamuflaż, ochrona przed promieniowaniem, przed zimnem itp. Osoby o blond włosach będą miały więcej dzieci niż ich rówieśnicy, którzy nie posiadają tej cechy.

Potomstwo, oprócz blond włosów, będzie miało niebieskie oczy, ponieważ geny są ze sobą powiązane. Przez pokolenia widzimy, że niebieskie oczy zwiększają częstotliwość, chociaż nie dają żadnej przewagi adaptacyjnej. To zjawisko jest znane w literaturze jako „autostop genetyczny„.

Może to być konsekwencją historii filogenetycznej

Niektóre postacie mogą być konsekwencją historii filogenetycznej. Szwy czaszki u ssaków przyczyniają się i ułatwiają proces narodzin, będąc w stanie zinterpretować go jako adaptację. Jednak cecha ta jest reprezentowana w innych liniach i jest cechą przodków.

Przed adaptacjami i wydaniami

Przez lata biologowie ewolucyjni wzbogacili terminologię dotyczącą cech organizmu, w tym nowe koncepcje, takie jak „preadaptacja” i „exaptacja”..

Według Futuyma (2005) wstępna adaptacja jest „cechą, która przypadkowo służy nowej funkcji”.

Na przykład silne szczyty niektórych ptaków mogły zostać wybrane do konsumpcji pewnego rodzaju żywności. Ale w odpowiednich przypadkach ta struktura może również służyć jako adaptacja do atakowania owiec. Ta nagła zmiana funkcji jest pre-adaptacją.

W 1982 r. Gould i Vrba wprowadzili koncepcję „egzaptacji”, aby opisać wstępną adaptację, która została dostosowana do nowego zastosowania.

Na przykład pióra ptaków pływających nie były formowane przez dobór naturalny pod selektywną presją pływania, ale przypadkowo służyły za to.

Jako analogię do tego procesu mamy nasz nos, chociaż prawdopodobnie został wybrany, ponieważ dodał pewnej przewagi w procesie oddychania, teraz używamy go do trzymania naszych soczewek.

Najbardziej znanym przykładem egzaptacji jest kciuk pandy. Gatunek ten żywi się konkretnie bambusem i do manipulowania nim używa „szóstego kciuka” pochodzącego z innych struktur wzrostu.

Przykłady adaptacji

Lot na kręgowcach

Ptaki, nietoperze i już wymarłe pterozaury zdobyły w sposób zbieżny środki lokomocji: lot. Kilka aspektów morfologii i fizjologii tych zwierząt wydaje się być adaptacjami, które zwiększają lub faworyzują zdolność latania.

Kości przedstawiają ubytki, które przekształcają je w lekkie struktury, ale odporne. Ta konformacja jest znana jako kości pneumatyczne. W obecnych liniach latających - ptakach i nietoperzach - układ trawienny ma również pewne cechy szczególne.

Jelita są znacznie krótsze w porównaniu do nie latających zwierząt o podobnej wielkości, prawdopodobnie w celu zmniejszenia masy podczas lotu. Tak więc zmniejszenie powierzchni absorpcji składników odżywczych spowodowało wzrost dróg absorpcji dla komórek.

Adaptacje u ptaków osiągają poziomy molekularne. Zaproponowano, że rozmiar genomu został zredukowany jako adaptacja do lotu, zmniejszając koszty metaboliczne związane z posiadaniem dużego genomu, a zatem dużych komórek.

Echolokacja u nietoperzy

W nietoperzach istnieje szczególna adaptacja, która pozwala im orientować się przestrzennie podczas ruchu: echolokacja.

System ten składa się z emisji dźwięków (ludzie nie są w stanie ich dostrzec), które odbijają się od przedmiotów, a nietoperze są w stanie je dostrzec i przetłumaczyć. Podobnie morfologia uszu niektórych gatunków jest uważana za adaptację, aby móc skutecznie odbierać fale.

Długa szyja żyraf

Nikt nie wątpił, że żyrafy mają nietypową morfologię: wydłużoną szyję, która ma małą głowę i długie nogi, które podtrzymują jej ciężar. Taka konstrukcja utrudnia różne czynności życia zwierzęcia, takie jak pobieranie wody ze stawu.

Wyjaśnienie długiej szyi tych afrykańskich gatunków było dekadą ulubionym przykładem biologów ewolucyjnych. Zanim Charles Darwin opracował teorię doboru naturalnego, francuski przyrodnik Jean-Baptiste Lamarck zarządzał już koncepcją - aczkolwiek błędną - zmian biologicznych i ewolucji.

Dla Lamarcka szyja żyraf była wydłużona, ponieważ zwierzęta te ciągnęły się nieustannie, by dotrzeć do pąków akacji. Działanie to spowodowałoby dziedziczną zmianę.

W świetle współczesnej biologii ewolucyjnej uważa się, że użycie i wyłączenie postaci nie ma wpływu na potomstwo. Adaptacja długiej szyi musiała powstać, ponieważ osobnicy, którzy nosili mutacje tej cechy, pozostawili więcej potomstwa niż ich towarzysze o krótszej szyi..

Intuicyjnie możemy założyć, że długa szyja pomaga żyrafom zdobyć jedzenie. Jednak zwierzęta te zazwyczaj szukają pożywienia w niskich krzewach.

Jaki jest pożytek z szyjek żyraf??

W 1996 r. Badacze Simmons i Scheepers przestudiowali stosunki społeczne tej grupy i obalili interpretację tego, jak żyrafy mają swoje szyje.

Dla tych biologów szyja ewoluowała jako „broń”, którą mężczyźni wykorzystują w walce, aby zdobyć samice, a nie zdobyć pożywienia na wysokich obszarach. Różne fakty potwierdzają tę hipotezę: szyje samców są znacznie dłuższe i cięższe niż u samic.

Możemy wyciągnąć wniosek, że chociaż adaptacja ma pozornie oczywiste znaczenie, musimy zakwestionować interpretacje i przetestować wszystkie możliwe hipotezy za pomocą metody naukowej.

Różnice w ewolucji

Obie koncepcje, ewolucja i adaptacja nie są ze sobą sprzeczne. Ewolucja może zachodzić dzięki mechanizmowi doboru naturalnego, który generuje adaptacje. Należy podkreślić, że jedynym mechanizmem, który wytwarza adaptacje, jest dobór naturalny.

Istnieje inny proces, zwany dryfem genów (wspomniany w poprzedniej sekcji), który może prowadzić do ewolucji populacji, ale nie powoduje adaptacji.

Nieporozumienia dotyczące adaptacji

Chociaż adaptacje wydają się być cechami zaprojektowanymi dokładnie do ich wykorzystania, ewolucja, a zatem koncepcja adaptacji, nie mają celu ani świadomego celu. Nie są synonimem postępu.

Tak jak proces erozji nie ma na celu tworzenia pięknych gór, ewolucja nie ma na celu tworzenia organizmów doskonale dostosowanych do ich środowiska.

Organizmy nie dążą do ewolucji, więc dobór naturalny nie daje jednostce tego, czego potrzebuje. Na przykład wyobraź sobie serię królików, które ze względu na zmiany środowiskowe muszą znosić silny mróz. Potrzeba zwierząt na obfity płaszcz nie sprawi, że pojawią się i rozprzestrzenią się w populacji.

W przeciwieństwie do tego, niektóre przypadkowe mutacje w materiale genetycznym królika mogą generować bardziej obfity płaszcz, dzięki czemu nosiciel ma więcej dzieci. Te dzieci prawdopodobnie odziedziczą futro ojca. Tak więc obfita sierść może zwiększać częstotliwość w populacji królików i królik nigdy nie był tego świadomy.

Ponadto wybór nie daje idealnych struktur. Powinny być „wystarczająco dobre”, aby móc przejść do następnego pokolenia.

Referencje

  1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, T.J., Lavin, S.R., Chediack, J.G., Tracy, C.R., i Karasov, W.H. (2007). Adaptacja trawienna latających kręgowców: wysoka absorpcja parakomórkowa jelit kompensuje mniejsze jelita. Materiały z Narodowej Akademii Nauk, 104(48), 19132-19137.
  2. Freeman, S. i Herron, J. C. (2002). Analiza ewolucyjna. Prentice Hall.
  3. Futuyma, D. J. (2005). Ewolucja. Sinauer.
  4. Gould, S.J. i Vrba, E.S. (1982). Exaptation - brakujący termin w nauce formy. Paleobiologia, 8(1), 4-15.
  5. Organ, C. L., Shedlock, A.M., Meade, A., Pagel, M. i Edwards, S.V. (2007). Pochodzenie wielkości i struktury genomu ptasiego u nie-ptasich dinozaurów. Natura, 446(7132), 180.