FYSIOLOGINEN SOPEUTUMINEN: MIKÄ SE ON JA ESIMERKKEJÄ - BIOLOGIA - 2026

Fysiologinen sopeutuminen on piirre tai ominaispiirre tasolla fysiologian organismin - kutsua sitä solu, kudos tai elin - joka lisää sen biologista tehokkuutta tai kunto.

Fysiologiassa on kolme termiä, joita ei pidä sekoittaa: sopeutuminen, asettaminen ja sopeutuminen. Charles Darwinin luonnollinen valinta on ainoa tunnettu mekanismi, joka johtaa mukautuksiin. Tämä prosessi on yleensä hidas ja asteittainen.

Lähde: pixabay.com

On yleistä, että sopeutuminen sekoitetaan asettamiseen tai totutumiseen. Ensimmäinen termi liittyy muutoksiin fysiologisella tasolla, vaikka se voi tapahtua myös anatomiassa tai biokemiassa, mikä johtuu kehon altistumisesta uudelle ympäristölle, kuten äärimmäiselle kylmälle tai kuumuudelle.

Aklimatisoitumiseen sisältyy samat muutokset, jotka kuvataan termillä ympäristö, vain että ympäristön muunnelmat ovat tutkijan indusoimia laboratoriossa tai kentällä. Sekä sopeutuminen että asettaminen ovat palautuvia ilmiöitä.

Mistä se koostuu?

Fysiologiset sopeutumiset ovat solujen, elinten ja kudosten ominaisuuksia, jotka lisäävät sitä hallussa olevien yksilöiden tehokkuutta suhteessa niihin, joilla ei ole.

Kun puhumme "tehokkuudesta", tarkoitamme evoluutiobiologiassa laajasti käytettyä termiä (jota kutsutaan myös darwinilaiseksi tehokkuudeksi tai kuntoksi), joka liittyy organismien kykyyn selviytyä ja lisääntyä. Tämä parametri voidaan jakaa kahteen osaan: eloonjäämisen todennäköisyys ja keskimääräinen jälkeläisten lukumäärä.

Eli kun meillä on tiettyjä fysiologisia ominaisuuksia, jotka lisäävät yksilöiden kuntoa, voimme ymmärtää, että se on mukautuva piirre.

Meidän on oltava varovaisia ​​mukautumisten tunnistamisessa, koska kaikki eläimessä havaitsemasi ominaisuudet eivät ole mukautuvia. Esimerkiksi, me kaikki tiedämme, että veressämme on elävä punainen väri.

Tällä ominaisuudella ei ole mukautuvaa arvoa, ja se on vain kemiallinen seuraus. Veri on punainen, koska siinä on hemoglobiini nimeltään molekyyli, joka vastaa hapen kuljettamisesta.

Kuinka voimme päätellä, että piirre on fysiologinen sopeutuminen?

Kun havaitsemme organismin erityistä ominaisuutta, voimme tehdä useita hypoteeseja sen adaptiivisesta merkityksestä.

Esimerkiksi, ei ole epäilystäkään siitä, että eläinten silmät ovat rakenteita, jotka sallivat valon kaappauksen. Jos noudatamme edellä esitettyä ajatusjärjestystä, voimme päätellä, että valoa havaitsevilla rakenteilla on jonkin verran etua verrattuna vertaisiinsa, kuten helposti paeta saalistajilta tai löytää ruokaa helpommin.

Kuuluisen evoluutiobiologin ja paleontologin Stephen Jay Gouldin mukaan "hahmon adaptiiviseen arvoon ei kuitenkaan pidä hyväksyä mitään selitystä vain siksi, että se on uskottava ja viehättävä".

Itse asiassa todistaminen, että hahmot ovat mukautumisia, on yksi evoluutiobiologien näkyvimmistä tehtävistä Charles Darwinin ajoista lähtien.

esimerkit

Ruoansulatusjärjestelmät lentävissä selkärankaisissa

Lentävät selkärankaiset, linnut ja lepakot kohtaavat perustavanlaatuisen haasteen: ylittää painovoima liikkuakseen.

Siksi näillä organismeilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, joita emme löydä toisesta selkärankaisten ryhmästä, jonka liikkumis tapa on puhtaasti maanpäällinen, kuten esimerkiksi hiiri.

Näiden erikoisten selkärankaisten modifikaatiot vaihtelevat kevyistä luista, joissa on sisäiset reikät, aivojen koon huomattavaan pienenemiseen.

Kirjallisuuden mukaan yksi tärkeimmistä selektiivisistä paineista, joka on muokannut tätä eläinryhmää, on tarve vähentää sen massaa lentotehokkuuden lisäämiseksi.

Oletetaan, että nämä voimat ovat muovanneet ruuansulatusjärjestelmän suosimalla yksilöitä, joilla on lyhyemmät suolet, mikä merkitsisi vähemmän massaa lennon aikana.

Suoliston vähentämisessä on kuitenkin lisäkomplikaatio: ravinteiden omaksuminen. Koska imeytymispinta on pienempi, voimme ymmärtää, että ravinteiden saanti vaikuttaa. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että näin ei tapahdu.

Caviedes - Vidal (2008) mukaan on olemassa solunsisäinen imeytymisreitti, joka kompensoi suolikudoksen vähenemisen. Näiden johtopäätösten tekemiseksi kirjoittajat tutkivat imeytymisreittejä Artibeus lituratus -hedelmälepakan suolistossa.

Kasvien mukautukset kuiviin ympäristöihin

Kun kasvit ovat alttiina haitallisille ympäristöolosuhteille, ne eivät voi siirtyä muihin paikkoihin, joissa olosuhteet ovat parempia, koska lintu, joka vaeltaa lämpimille alueille paeta talven lämpörasitusten vuoksi, voi.

Tästä syystä eri kasvilajeilla on mukautuksia, myös fysiologisia, joiden avulla ne voivat kohdata epäsuotuisat olosuhteet, kuten kuivuus aavikoissa.

On puita, joilla on erityisen laajat juurijärjestelmät (juuret), joiden avulla ne voivat ottaa vettä syvistä säiliöistä.

Ne esittävät myös vaihtoehtoisia aineenvaihduntareittejä, jotka auttavat vähentämään veden menetystä. Näiden reittien joukossa meillä on C4-kasveja, jotka vähentävät valonhengityksen ilmiötä Calvin-syklin paikan erottumisen ja hiilidioksidin kiinnityksen ansiosta.

Fotorespiraatio on vaihtoehtoinen reitti, joka ei tuota mitään hyötyä ja tapahtuu, kun RuBisCO-entsyymi (ribuloosi-1,5-bisfosfaattikarboksylaasi / oksygenaasi) käyttää happea eikä hiilidioksidia.

CAM-kasvit (crassulaceae -happojen aineenvaihdunta) hidastavat valon imemisprosessia ja antavat kasvelle mahdollisuuden vähentää veden menetystä väliaikaisen erottelun ansiosta.

Jäätymisenestoproteiinit teleostiskaloissa

Useat meren teleostikalalajit (kuuluvat Teleostei-infraluokkaan) ovat saavuttaneet joukon upeita mukautuksia voidakseen kehittyä ympäristöissä, joissa on alhainen lämpötila.

Nämä fysiologiset mukautukset sisältävät pakkasnesteproteiinien ja glykoproteiinien tuotannon. Näitä molekyylejä tuotetaan kalojen maksassa ja viedään verenkiertoon tehtäviensä suorittamiseksi.

Proteiinien biokemiallisen koostumuksen perusteella voidaan erottaa neljä ryhmää. Lisäksi kaikilla lajeilla ei ole sama mekanismi: toiset syntetisoivat proteiineja ennen altistamista matalille lämpötiloille, toiset tekevät niin vasteena lämpöärsykkeille, kun taas toinen ryhmä syntetisoi niitä ympäri vuoden.

Liuosten kolligatiivisten vaikutusten ansiosta, kun plasmaan lisätään enemmän liuenneita aineita, lämpötila, jossa se jäätyy, laskee merkittävästi. Sitä vastoin kalan kudokset, joilla ei ole tällaista suojaa, alkaisivat jäätyä lämpötilan saavuttaessa 0 ° C.

Viitteet

1. Caviedes - Vidal, E., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP, ja Otani, L. (2008). Solunulkoinen imeytyminen: lepakko rikkoo nisäkkäiden paradigman. PLoS One, 3 (1), e1425.
2. Davies, PL, Hew, CL ja Fletcher, GL (1988). Kalan jäätymisenestoproteiinit: fysiologia ja evoluutiobiologia. Canadian Journal of Zoology, 66 (12), 2611–2617.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evoluutioanalyysi. Prentice Hall.
4. Hinta, ER, Brun, A., Caviedes - Vidal, E., ja Karasov, WH (2015). Ilma-elämäntapojen ruuansulatukselliset mukautukset. Fysiologia, 30 (1), 69–78.
5. Villagra, PE, Giordano, C., Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… & Greco, S. (2011). Kasvona oleminen autiomaassa: vedenkäytön strategiat ja vesitilanteenkestävyys Argentiinan keskusvuorella. Austral Ecology, 21 (1), 29–42.