Χαρακτηριστικά βιολογικής προσαρμογής, είδη, παραδείγματα

Ένα βιολογική προσαρμογή είναι ένα χαρακτηριστικό παρών σε έναν οργανισμό που αυξάνει την ικανότητά του για επιβίωση και αναπαραγωγή, σε σχέση με τους συντρόφους του που δεν έχουν αυτό το χαρακτηριστικό. Η μόνη διαδικασία που προκαλεί την εμφάνιση προσαρμογών είναι η φυσική επιλογή.

Αν σταματήσουμε να παρατηρούμε τις διαφορετικές γενεές των ζωντανών οργανισμών, θα διαπιστώσουμε ότι είναι γεμάτοι με μια σειρά πολύπλοκων προσαρμογών. Από τη μίμηση των πεταλούδων στην πολύπλοκη δομή των πτερυγίων τους που επιτρέπουν την πτήση.

Όχι όλα τα χαρακτηριστικά ή τα γνωρίσματα που παρατηρούμε σε ορισμένους οργανισμούς μπορούν να επισημανθούν αμέσως ως προσαρμογές. Ορισμένες μπορεί να είναι χημικές ή φυσικές συνέπειες, μπορεί να είναι γνωρίσματα που παράγονται από τη γονιμότητα ή από ένα γεγονός που ονομάζεται γενετική αναπνοή.

Τα χαρακτηριστικά των οργανισμών μπορούν να μελετηθούν με την εφαρμογή της επιστημονικής μεθόδου για να εξακριβωθεί αν είναι πράγματι προσαρμογές και ποια είναι η δοκιμαστική τους λειτουργία.

Για να γίνει αυτό, οι υποθέσεις σχετικά με τη δυνητική χρήση πρέπει να προταθούν και να δοκιμαστούν με κατάλληλο πειραματικό σχεδιασμό - είτε με χειρισμό του ατόμου είτε με απλή παρατήρηση.

Αν και οι προσαρμογές φαίνονται πολλές φορές τέλειες και ακόμη και "σχεδιασμένες", δεν είναι. Οι προσαρμογές δεν ήταν το αποτέλεσμα μιας συνειδητής διαδικασίας αφού η εξέλιξη δεν έχει ούτε τέλος ούτε στόχο, ούτε επιδιώκει να τελειοποιήσει οργανισμούς.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά
• 2 Τύποι
• 3 Είναι όλες οι προσαρμογές χαρακτηριστικών?
  • 3.1 Μπορούν να είναι χημικές ή φυσικές συνέπειες
  • 3.2 Μπορεί να είναι συνέπεια της γονιδιακής απόκλισης
  • 3.3 Μπορεί να συσχετιστεί με ένα άλλο χαρακτηριστικό
  • 3.4 Μπορεί να είναι συνέπεια της φυλογενετικής ιστορίας
• 4 Προ-προσαρμογές και εξισορρόπηση
• 5 Παραδείγματα προσαρμογών
  • 5.1 Πτήση σε σπονδυλωτά
  • 5.2 Μετεγγραφή σε νυχτερίδες
  • 5.3 Ο μακρύς λαιμός των καμηλοπαρδάλων
  • 5.4 Έτσι, ποια είναι η χρήση των λαιμών των καμηλοπαρδάλων;?
• 6 Διαφορές με την εξέλιξη
• 7 Αναταραχές σχετικά με τις προσαρμογές
• 8 Αναφορές

Χαρακτηριστικά

Μια προσαρμογή είναι ένα χαρακτηριστικό που αυξάνει το γυμναστήριο ενός ατόμου. Στην εξελικτική βιολογία, ο όρος γυμναστήριο ή η βιολογική επάρκεια αναφέρεται στην ικανότητα ενός οργανισμού να αφήνει απογόνους. Αν κάποιο άτομο αφήνει περισσότερους απογόνους από έναν σύντροφο, λέγεται ότι έχει περισσότερα γυμναστήριο.

Το άτομο με μεγαλύτερο γυμναστήριο Δεν είναι το ισχυρότερο, ούτε το γρηγορότερο, ούτε το μεγαλύτερο. Είναι αυτός που επιβιώνει, βρίσκει έναν σύντροφο και αναπαράγει.

Μερικοί συγγραφείς συνήθως προσθέτουν άλλα στοιχεία στους ορισμούς τους για προσαρμογή. Αν λάβουμε υπόψη το ιστορικό της γραμμής, μπορούμε να ορίσουμε την προσαρμογή ως παράγωγο χαρακτήρα που εξελίχθηκε ως απάντηση σε έναν συγκεκριμένο επιλεκτικό παράγοντα. Αυτός ο ορισμός συγκρίνει τις επιπτώσεις του χαρακτήρα στο γυμναστήριο μιας συγκεκριμένης παραλλαγής.

Τύποι

Οι προσαρμογές μπορούν να εμφανιστούν σε διαφορετικά επίπεδα. Μπορούμε να επιδείξουμε μορφολογικές και ανατομικές προσαρμογές όπως τα δόντια που μας επιτρέπουν να καταναλώνουμε ορισμένα είδη τροφίμων ή δομών που έχουν σχεδιαστεί για να τρέχουν και να φτάνουν γρήγορα στη λεία τους ή να φεύγουν από τους θηρευτές.

Οι προσαρμογές μπορούν επίσης να είναι φυσιολογικές, είτε στο επίπεδο των κυττάρων είτε στις βιοχημικές διεργασίες που συμβαίνουν στον οργανισμό.

Για παράδειγμα, ορισμένα ψάρια που ζουν σε νερό όπου οι θερμοκρασίες είναι εξαιρετικά κρύες έχουν αντιψυκτικές πρωτεΐνες που τους επιτρέπουν να κολυμπούν σε παγωμένα νερά χωρίς να παγώνουν.

Με τον ίδιο τρόπο, οι προσαρμογές μπορεί να είναι συμπεριφορικές ή ηθολογικές. Ορισμένες συμπεριφορές στα ζώα ευνοούν την επιβίωσή τους και την αναπαραγωγή τους.

Στα ερπετά, η χωρητικότητα της θερμορύθμισης δίνεται με την κίνηση προς ζεστές ή κρύες ζώνες, ανάλογα με τις ανάγκες του ατόμου. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η παρασιτική συμπεριφορά ορισμένων πτηνών να βάζουν τα αυγά τους σε φωλιές άλλων ειδών, προκειμένου να αποφευχθεί η αναπαραγωγική διαδικασία.

Όλα τα χαρακτηριστικά είναι προσαρμογές?

Όταν παρατηρούμε οποιοδήποτε ζωντανό ον, θα παρατηρήσουμε ότι είναι γεμάτο από χαρακτηριστικά που χρειάζονται μια εξήγηση. Σκεφτείτε ένα πουλί: φτέρωμα χρώμα, το τραγούδι, το σχήμα των ποδιών και ράμφος, πολύπλοκες χορούς ερωτοτροπίας, μπορούμε να τους εξετάσει όλα τα ως προσαρμοστικές λειτουργίες?

Όχι. Ενώ είναι αλήθεια ότι ο φυσικός κόσμος είναι γεμάτος προσαρμογές, δεν πρέπει να συμπεράνουμε αμέσως ότι το χαρακτηριστικό που παρατηρούμε είναι ένα από αυτά. Ένα χαρακτηριστικό μπορεί να υπάρχει κυρίως για τους ακόλουθους λόγους:

Μπορούν να είναι μια χημική ή φυσική συνέπεια

Πολλά γνωρίσματα είναι απλά συνέπειες ενός χημικού ή φυσικού γεγονότος. Το χρώμα του αίματος είναι κόκκινο στα θηλαστικά και κανείς δεν σκέφτεται να αποδίδει το χρώμα κόκκινο αφ 'εαυτού είναι μια προσαρμογή.

Το αίμα είναι κόκκινο στη σύνθεσή -RBC αποθηκεύσει μια πρωτεΐνη που μεταφέρει το οξυγόνο που ονομάζεται αιμοσφαιρίνη - προκαλώντας το χαρακτηριστικό χρώμα του εν λόγω ρευστού.

Μπορεί να είναι συνέπεια της γονιδιακής απόκλισης

Το Drift είναι μια τυχαία διαδικασία που παράγει αλλαγές στις συχνότητες των αλληλόμορφων και οδηγεί στην σταθεροποίηση ή την εξάλειψη ορισμένων αλληλόμορφων στοχαστικά. Αυτά τα χαρακτηριστικά δεν παρέχουν κανένα πλεονέκτημα και δεν αυξάνουν το γυμναστήριο του ατόμου.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε πληθυσμό λευκών αρκούδων και μαύρων αρκούδων του ίδιου είδους. Σε κάποιο σημείο, ο πληθυσμός της μελέτης πάσχει από μείωση του αριθμού των οργανισμών λόγω περιβαλλοντικής καταστροφής και τα περισσότερα λευκά άτομα πεθαίνουν τυχαία.

Με το πέρασμα του χρόνου, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα το αλληλόμορφο που κωδικοποιεί τη μαύρη γούνα να είναι σταθερό και ολόκληρος ο πληθυσμός γίνεται μαύρο άτομο.

Ωστόσο, δεν είναι μια προσαρμογή, επειδή δεν προσφέρει κανένα πλεονέκτημα στο άτομο που το κατέχει. Σημειώστε ότι οι διαδικασίες της γονιδιακής ολίσθησης δεν οδηγούν στο σχηματισμό προσαρμογών, αυτό συμβαίνει μόνο μέσω του μηχανισμού φυσικής επιλογής.

Μπορεί να συσχετιστεί με ένα άλλο χαρακτηριστικό

Τα γονίδια μας είναι δίπλα-δίπλα και μπορούν να συνδυαστούν με διαφορετικούς τρόπους σε μια διαδικασία που ονομάζεται ανασυνδυασμός. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα γονίδια συνδέονται και κληρονομούνται μαζί.

Για να απεικονίσουμε αυτή την κατάσταση, θα χρησιμοποιήσουμε μια υποθετική περίπτωση: τα γονίδια που κωδικοποιούν τα μπλε μάτια συνδέονται με αυτά των ξανθών μαλλιών. Λογικά είναι μια απλούστευση, πιθανώς υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που εμπλέκονται στο χρωματισμό των δομών, ωστόσο το χρησιμοποιούμε ως διδακτικό παράδειγμα.

Ας υποθέσουμε ότι τα ξανθά μαλλιά του υποθετικού οργανισμού μας προσφέρουν κάποιο πλεονέκτημα: καμουφλάζ, προστασία από την ακτινοβολία, κρύο κλπ. Τα άτομα με ξανθά μαλλιά θα έχουν περισσότερα παιδιά από τους συνομηλίκους τους που δεν διαθέτουν αυτό το χαρακτηριστικό.

Οι απόγονοι, εκτός από τα ξανθά μαλλιά, θα έχουν μπλε μάτια επειδή τα γονίδια συνδέονται. Σε όλες τις γενιές παρατηρούμε ότι τα μπλε μάτια αυξάνουν τη συχνότητα αν και δεν προσφέρουν κανένα προσαρμοστικό πλεονέκτημα. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό στη βιβλιογραφία ως "γενετική αναπνοή".

Μπορεί να είναι συνέπεια της φυλογενετικής ιστορίας

Μερικοί χαρακτήρες μπορεί να είναι συνέπεια της φυλογενετικής ιστορίας. Τα ράμματα του κρανίου στα θηλαστικά συμβάλλουν και διευκολύνουν τη διαδικασία των γεννήσεων, μπορούν να τα ερμηνεύσουν ως προσαρμογή γι 'αυτό. Ωστόσο, το χαρακτηριστικό αντιπροσωπεύεται σε άλλες γενεές και είναι ένα προγονικό γνώρισμα.

Προ-προσαρμογές και εξισορρόπηση

Με τα χρόνια, οι εξελικτικοί βιολόγοι έχουν εμπλουτίσει την ορολογία σχετικά με τα χαρακτηριστικά του οργανισμού, συμπεριλαμβανομένων των νέων εννοιών όπως «προ-προσαρμογή» και «exaptation».

Σύμφωνα με το Futuyma (2005), μια προ-προσαρμογή είναι "ένα χαρακτηριστικό που εξυπηρετεί τυχαία μια νέα λειτουργία".

Για παράδειγμα, οι ισχυρές κορυφές ορισμένων πουλιών μπορεί να έχουν επιλεγεί για να καταναλώνουν ένα συγκεκριμένο είδος τροφής. Αλλά στις κατάλληλες περιπτώσεις, αυτή η δομή μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως προσαρμογή στην επίθεση προβάτων. Αυτή η ξαφνική αλλαγή συνάρτησης είναι η προ-προσαρμογή.

Το 1982, ο Gould και η Vrba εισήγαγαν την έννοια της "εξομάλυνσης" για να περιγράψουν μια προ-προσαρμογή που έχει συνεργαστεί για μια νέα χρήση.

Παραδείγματος χάριν, τα φτερά των πουλιών κολύμβησης δεν διαμορφώθηκαν με φυσική επιλογή υπό την επιλεκτική πίεση της κολύμβησης, αλλά τυχαία χρησίμευαν γι 'αυτό.

Ως αναλογία με αυτή τη διαδικασία έχουμε τη μύτη μας, αν και ήταν πιθανώς επιλεγμένη επειδή προσέφερε κάποιο πλεονέκτημα στη διαδικασία αναπνοής, τώρα τη χρησιμοποιούμε για να κρατάμε τους φακούς μας.

Το πιο διάσημο παράδειγμα εξιδανίκευσης είναι ο αντίχειρας του παντα. Αυτό το είδος τροφοδοτεί ειδικά το μπαμπού και για να το χειριστεί χρησιμοποιούν ένα "έκτο αντίχειρα" που προέρχεται από την ανάπτυξη άλλων δομών.

Παραδείγματα προσαρμογών

Η πτήση στα σπονδυλωτά

Τα πουλιά, οι νυχτερίδες και οι ήδη εξαφανισμένοι πτεροσαύροι απέκτησαν με συγκλίνον τρόπο τα μέσα μετακίνησης τους: την πτήση. Αρκετές πτυχές της μορφολογίας και της φυσιολογίας αυτών των ζώων φαίνεται να είναι προσαρμογές που αυξάνουν ή ευνοούν την ικανότητα να πετούν.

Τα οστά παρουσιάζουν κοιλότητες που τις μετατρέπουν σε ελαφρές δομές, αλλά ανθεκτικές. Αυτή η διαμόρφωση είναι γνωστή ως pneumatized οστά. Στις τρέχουσες ιπτάμενες γραμμές - πουλιά και νυχτερίδες - το πεπτικό σύστημα έχει επίσης ορισμένες ιδιαιτερότητες.

Τα έντερα είναι πολύ πιο σύντομα, σε σύγκριση με τα μη ιπτάμενα ζώα παρόμοιου μεγέθους, πιθανώς να μειώσουν το βάρος κατά τη διάρκεια της πτήσης. Έτσι, η μείωση στην επιφάνεια της απορρόφησης θρεπτικών ουσιών επέλεξε μια αύξηση στις οδούς απορρόφησης για κυτταρική.

Οι προσαρμογές στα πουλιά φθάνουν στα μοριακά επίπεδα. Έχει προταθεί ότι το μέγεθος του γονιδιώματος έχει μειωθεί ως προσαρμογή για πτήση, μειώνοντας το μεταβολικό κόστος που σχετίζεται με το να έχει ένα μεγάλο γονιδίωμα και επομένως μεγάλα κύτταρα.

Εικονομαχία σε νυχτερίδες

Στις νυχτερίδες υπάρχει μια ιδιαίτερη προσαρμογή που τους επιτρέπει να προσανατολίζονται χωρικά ενώ κινούνται: echolocation.

Αυτό το σύστημα αποτελείται από την εκπομπή ήχων (οι άνθρωποι δεν μπορούν να τις αντιληφθούν) που αναπηδούν από τα αντικείμενα και οι νυχτερίδες είναι σε θέση να τις αντιληφθούν και να μεταφράσουν. Ομοίως, η μορφολογία των αυτιών ορισμένων ειδών θεωρείται προσαρμογή ώστε να είναι σε θέση να δέχεται αποτελεσματικά τα κύματα.

Ο μακρύς λαιμός των καμηλοπαρδάλων

Κανείς δεν θα αμφιβάλλει ότι οι καμηλοπαρδάλεις έχουν μια άτυπη μορφολογία: ένας επιμήκης λαιμός που κρατά ένα μικρό κεφάλι και μακριά πόδια που στηρίζουν το βάρος του. Αυτός ο σχεδιασμός εμποδίζει διάφορες δραστηριότητες της ζωής του ζώου, όπως η λήψη νερού από μια λίμνη.

Η εξήγηση του μακριού λαιμού αυτών των αφρικανικών ειδών υπήρξε από δεκαετία το αγαπημένο παράδειγμα των βιολόγων εξελικτών. Πριν ο Charles Darwin συλλάβει τη θεωρία της φυσικής επιλογής, ο γάλλος φυσιοδίφης Jean-Baptiste Lamarck διαχειρίστηκε ήδη μια ιδέα - έστω και εσφαλμένη - των βιολογικών αλλαγών και εξέλιξης.

Για τον Lamarck, ο λαιμός των καμηλοπαρδάλων επιμηκύνθηκε επειδή τα ζώα αυτά τεντώνονταν συνεχώς για να φτάσουν στους μπουμπούκια των ακάκια. Αυτή η ενέργεια θα είχε ως αποτέλεσμα μια κληρονομική αλλαγή.

Υπό το πρίσμα της σύγχρονης εξελικτικής βιολογίας, θεωρείται ότι η χρήση και η αχρησία των χαρακτήρων δεν έχουν καμία επίδραση στους απογόνους. Η προσαρμογή του μακριού λαιμού έπρεπε να προκύψει επειδή τα άτομα που έφεραν μεταλλάξεις για αυτό το χαρακτηριστικό άφησαν περισσότερο απογόνους από τους συντρόφους τους με μικρότερο λαιμό..

Δυναμικά μπορούμε να υποθέσουμε ότι ο μακρύς λαιμός βοηθάει τις καμηλοπαρδάλεις να πάρουν φαγητό. Ωστόσο, αυτά τα ζώα συνήθως αναζητούν το φαγητό τους σε χαμηλές θάμνους.

Λοιπόν, ποια είναι η χρήση των λαιμών των καμηλοπαρδάλων;?

Το 1996, Simmons και Scheepers ερευνητές μελέτησαν τις κοινωνικές σχέσεις αυτής της ομάδας και αμφισβήτησε την ερμηνεία του πώς οι καμηλοπαρδάλεις πήραν στο λαιμό τους.

Γι 'αυτούς τους βιολόγους, το λαιμό εξελίχθηκε ως «όπλο» που χρησιμοποιείται στους άνδρες αγωνίζονται για τις γυναίκες, και όχι για τα τρόφιμα σε μεγάλα υψόμετρα. Διάφορα γεγονότα υποστηρίζουν αυτήν την υπόθεση: οι λαιμοί των αρσενικών είναι πολύ μακρύτεροι και βαρύτεροι από εκείνους των θηλυκών.

Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι, αν και η προσαρμογή έχει ένα φαινομενικά προφανές νόημα, πρέπει να αναρωτηθούμε για τις ερμηνείες και να δοκιμάσει όλα τα πιθανά σενάρια με τη χρήση της επιστημονικής μεθόδου.

Διαφορές με την εξέλιξη

Και οι δύο έννοιες, η εξέλιξη και η προσαρμογή δεν είναι αντιφατικές. Η εξέλιξη μπορεί να συμβεί μέσω του μηχανισμού φυσικής επιλογής και αυτό δημιουργεί προσαρμογές. Πρέπει να τονιστεί ότι ο μόνος μηχανισμός που παράγει προσαρμογές είναι η φυσική επιλογή.

Υπάρχει μια άλλη διαδικασία, η οποία ονομάζεται γονιδιακή παρασυρόμενη (που αναφέρθηκε στο προηγούμενο τμήμα), η οποία μπορεί να οδηγήσει στην εξέλιξη ενός πληθυσμού αλλά δεν παράγει προσαρμογές.

Συγχυση σχετικά με τις προσαρμογές

Παρόλο που οι προσαρμογές φαίνεται να είναι χαρακτηριστικά σχεδιασμένα για τη χρήση τους, η εξέλιξη και επομένως η αντίληψη των προσαρμογών δεν έχουν στόχο ή συνειδητό σκοπό. Δεν είναι συνώνυμα με την πρόοδο.

Ακριβώς όπως η διαδικασία της διάβρωσης δεν προορίζεται να δημιουργήσει όμορφα βουνά, η εξέλιξη δεν έχει σκοπό να δημιουργήσει οργανισμούς τέλεια προσαρμοσμένους στο περιβάλλον τους.

Οι οργανισμοί δεν προσπαθούν να εξελιχθούν, έτσι η φυσική επιλογή δεν δίνει στο άτομο αυτό που χρειάζεται. Για παράδειγμα, φανταστείτε μια σειρά κουνελιών που, λόγω των περιβαλλοντικών αλλαγών, πρέπει να υποστούν ισχυρό παγετό. Η ανάγκη των ζώων για ένα άφθονο παλτό δεν θα το κάνει να εμφανίζεται και να εξαπλώνεται στον πληθυσμό.

Αντίθετα, κάποια τυχαία μετάλλαξη στο γενετικό υλικό του κουνελιού μπορεί να δημιουργήσει μια πιο άφθονη στρώση, καθιστώντας τον φορέα να έχει περισσότερα παιδιά. Αυτά τα παιδιά πιθανώς κληρονομήσουν τη γούνα του πατέρα τους. Έτσι, το άφθονο παλτό μπορεί να αυξήσει τη συχνότητά του στον πληθυσμό του κουνελιού και σε καμία περίπτωση το κουνέλι το γνώριζε.

Επιπλέον, η επιλογή δεν παράγει τέλειες δομές. Θα πρέπει να είναι μόνο "αρκετά καλά" για να μπορέσουν να προχωρήσουν στην επόμενη γενιά.

Αναφορές

1. Caviedes-Vidal, Ε., McWhorter, T.J., Lavin, S.R., Chediack, J.G., Tracy, C.R., & Karasov, W.H. (2007). Η πεπτική προσαρμογή των ιπτάμενων σπονδυλωτών: η απορρόφηση των υψηλών εντερικών παρακυττάρων αντισταθμίζει τα μικρότερα έντερα. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, 104(48), 19132-19137.
2. Freeman, S., & Herron, J.C. (2002). Εξελικτική ανάλυση. Prentice Hall.
3. Futuyma, D.J. (2005). Εξέλιξη. Sinauer.
4. Gould, S.J., & Vrba, Ε. S. (1982). Exapation - ένας λείπεις όρος στην επιστήμη της φόρμας. Paleobiology, 8(1), 4-15.
5. Organ, C.L., Shedlock, Α.Μ., Meade, Α., Pagel, Μ., & Edwards, S.V. (2007). Προέλευση του μεγέθους και της δομής του γονιδιώματος των πτηνών σε δεινοσαύρους εκτός των πτηνών. Φύση, 446(7132), 180 ° C.