ФИЗИОЛОГИЧНА АДАПТАЦИЯ: КАКВО ПРЕДСТАВЛЯВА И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

А физиологичен адаптация е черта или характеристика на нивото на физиологията на организма - го наричат клетка, тъкан или орган - че увеличава неговата биологична ефикасност или фитнес.

Във физиологията има три термина, които не трябва да се бъркат: адаптация, настройка и аклиматизация. Естественият подбор на Чарлз Дарвин е единственият известен механизъм, който води до адаптации. Този процес като цяло е бавен и постепенен.

Източник: pixabay.com

Обикновено адаптацията се бърка с настройка или аклиматизация. Първият термин е свързан с вариации на физиологично ниво, въпреки че може да възникне и в анатомията или биохимията, в резултат на излагането на организма на ново състояние на околната среда, като например силен студ или топлина.

Аклиматизацията включва същите промени, описани в понятието околна среда, само че промените в околната среда се предизвикват от изследовател в лабораторията или на място. Както аклиматизацията, така и настройката са обратими явления.

От какво се състои тя?

Физиологичните адаптации са характеристики на клетки, органи и тъкани, които повишават ефективността на лицата, които го притежават, по отношение на тези, които не го правят.

Когато говорим за „ефикасност“, имаме предвид терминът, широко използван в еволюционната биология (наричан още ефирна ефективност или фитнес на Дарвин), свързан със способността на организмите да оцеляват и да се размножават. Този параметър може да се раздели на два компонента: вероятността за оцеляване и средния брой на потомството.

Тоест, когато имаме определени физиологични характеристики, които увеличават годността на индивидите, можем да интуитираме, че това е адаптивна черта.

Трябва да сме внимателни при идентифицирането на адаптациите, тъй като всички характеристики, които виждаме в животно, не са адаптивни. Например, всички знаем, че кръвта ни има жив червен цвят.

Тази характеристика няма адаптивна стойност и е само химическо следствие. Кръвта е червена, защото има молекула, наречена хемоглобин, отговорна за транспортирането на кислород.

Как можем да заключим, че черта е физиологична адаптация?

Когато наблюдаваме специфична характеристика на организма, можем да направим няколко хипотези за неговото адаптивно значение.

Например, няма съмнение, че очите на животните са структури, които позволяват улавянето на светлината. Ако приложим реда на идеите, изложен по-горе, можем да заключим, че индивидите със структури, които възприемат светлина, имат някакво предимство пред своите връстници, като лесно да избягат от хищници или да намерят храна по-лесно.

Според известния еволюционен биолог и палеонтолог Стивън Джей Гулд „не трябва да се приема никакво обяснение за адаптивната стойност на един персонаж, само защото е правдоподобно и очарователно“.

Всъщност демонстрацията, че героите са адаптации, е една от най-важните задачи на еволюционните биолози, още от времето на Чарлз Дарвин.

Примери

Храносмилателни системи при летящи гръбначни животни

Летящите гръбначни животни, птиците и прилепите са изправени пред основно предизвикателство: да преодолеят силата на гравитацията, за да могат да се движат.

По този начин тези организми имат уникални характеристики, които не намираме в друга група гръбначни животни, чийто начин на придвижване е чисто наземно, като мишка, например.

Модификациите на тези особени гръбначни животни варират от леки кости с вътрешни дупки до значително намаляване на размера на мозъка.

Според литературата, едно от най-важните селективни налягания, които са оформили тази група животни, е необходимостта от намаляване на нейната маса, за да се увеличи ефективността на полета.

Предполага се, че храносмилателната система е била оформена от тези сили, благоприятствайки индивидите с по-къси черва, което би означавало по-малка маса по време на полет.

Въпреки това, при намаляване на червата идва допълнително усложнение: асимилация на хранителни вещества. Тъй като има по-малка повърхност на абсорбция, можем да интуитираме, че приемът на хранителни вещества е повлиян. Последните изследвания показват, че това не се случва.

Според Caviedes - Vidal (2008) съществува парацелуларен абсорбционен път, който компенсира намаляването на чревната тъкан. За да стигнат до тези заключения, авторите изследват абсорбционните пътища в червата на плодовата прилеп Artibeus lituratus.

Адаптиране на растенията към засушливи среди

Когато растенията са изложени на неблагоприятни условия на околната среда, те не могат да се преместят на други места с по-добри обстоятелства, тъй като птица, която мигрира към топли райони, за да избяга от топлинния стрес от зимата.

Поради тази причина различните видове растения имат адаптации, включително физиологични, които им позволяват да се справят с неблагоприятни условия, като суша в пустини.

Има дървета с особено обширни коренови системи (корени), които им позволяват да поемат вода от дълбоки резервоари.

Те също така представят алтернативни метаболитни пътища, които спомагат за намаляване на загубата на вода. Сред тези пътеки имаме C4 растения, които намаляват явлението фотореспирация, благодарение на пространственото разделяне на цикъла на Калвин и фиксирането на въглеродния диоксид.

Фотореспирацията е алтернативен път, който не осигурява никаква печалба и възниква, когато ензимът RuBisCO (рибулоза-1,5-бисфосфат карбоксилаза / оксигеназа) използва кислород, а не въглероден диоксид.

CAM растенията (метаболизъм на crassulaceae) забавят процеса на фотоспирация и позволяват на растението да намали загубата на вода, благодарение на временно отделяне.

Антифризни протеини в телеост риба

Няколко вида морски телеост риби (принадлежащи към Infoklass на Teleostei) са постигнали серия от великолепни адаптации, за да могат да се развиват в среда с ниски температури.

Тези физиологични адаптации включват производството на антифризни протеини и гликопротеини. Тези молекули се произвеждат в черния дроб на рибата и се изнасят в кръвта, за да изпълнят функцията си.

Според биохимичния състав на протеините се разграничават четири групи. Освен това, не всички видове имат един и същ механизъм: някои синтезират протеини преди да бъдат изложени на ниски температури, други правят това в отговор на термични стимули, докато друга група ги синтезира през цялата година.

Благодарение на колигативните ефекти на разтворите, при добавяне на повече разтвори в плазмата, температурата, при която тя замръзва, значително намалява. За разлика от тях, тъканите на риба, която няма такъв тип защита, биха започнали да замръзват, след като температурата достигне 0 ° C.

Препратки

1. Caviedes - Vidal, E., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP, & Otani, L. (2008). Парацелуларна абсорбция: прилеп нарушава парадигмата на бозайниците. PLoS One, 3 (1), e1425.
2. Дейвис, PL, Hew, CL, & Fletcher, GL (1988). Рибни протеини против замръзване: физиология и еволюционна биология. Канадски журнал по зоология, 66 (12), 2611–2617.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Еволюционен анализ. Prentice Hall.
4. Price, ER, Brun, A., Caviedes - Vidal, E., & Karasov, WH (2015). Храносмилателни адаптации на въздушния начин на живот. Физиология, 30 (1), 69–78.
5. Villagra, PE, Giordano, C., Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… & Greco, S. (2011). Да бъдеш растение в пустинята: стратегии за използване на вода и устойчивост на воден стрес в Централната планина на Аржентина. Austral Ecology, 21 (1), 29–42.