Φυσιολογική προσαρμογή σε ό, τι συνίσταται και παραδείγματα

Ένα φυσιολογική προσαρμογή είναι χαρακτηριστικό ή χαρακτηριστικό στο επίπεδο της φυσιολογίας ενός οργανισμού - το αποκαλούμε κύτταρο, ιστό ή όργανο - που αυξάνει τη βιολογική του αποτελεσματικότητα ή γυμναστήριο.

Στη φυσιολογία, υπάρχουν τρεις όροι που δεν πρέπει να συγχέονται: προσαρμογή, ρύθμιση και εγκλιματισμός. Η φυσική επιλογή του Charles Darwin είναι ο μόνος γνωστός μηχανισμός που δημιουργεί προσαρμογές. Αυτή η διαδικασία είναι συνήθως αργή και σταδιακή.

Είναι σύνηθες το γεγονός ότι η προσαρμογή πρέπει να συγχέεται με τη ρύθμιση ή τον εγκλιματισμό. Ο πρώτος όρος σχετίζεται με παραλλαγές στο φυσιολογικό επίπεδο, παρόλο που μπορεί επίσης να συμβεί στην ανατομία ή τη βιοχημεία, ως αποτέλεσμα της έκθεσης του οργανισμού σε μια νέα περιβαλλοντική κατάσταση, όπως είναι η ψυχρή ή υπερβολική θερμότητα.

Ο εγκλιματισμός περιλαμβάνει τις ίδιες αλλαγές που περιγράφονται στο περιβάλλον όρος, μόνο ότι οι περιβαλλοντικές παραλλαγές προκαλούνται από έναν ερευνητή στο εργαστήριο ή στον τομέα. Τόσο ο εγκλιματισμός όσο και η ατμόσφαιρα είναι αναστρέψιμα φαινόμενα.

Ευρετήριο

• 1 Από τι συνίσταται;?
• 2 Πώς μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ένα χαρακτηριστικό είναι μια φυσιολογική προσαρμογή?
• 3 Παραδείγματα
  • 3.1 Πεπτικά συστήματα σε πτητικά σπονδυλωτά
  • 3.2 Προσαρμογές των φυτών σε ξηρά περιβάλλοντα
  • 3.3 Αντιψυκτικές πρωτεΐνες σε ψάρια teleost
• 4 Αναφορές

Από τι συνίσταται;?

Οι φυσιολογικές προσαρμογές είναι χαρακτηριστικές για τα κύτταρα, τα όργανα και τους ιστούς που αυξάνουν την αποτελεσματικότητα των ατόμων που το κατέχουν, σε σχέση με εκείνους που δεν το φέρνουν.

Όταν μιλάμε για «αποτελεσματικότητα» αναφέρουμε τον όρο που χρησιμοποιείται ευρέως στην εξελικτική βιολογία (που ονομάζεται επίσης Δαρβινιανή αποτελεσματικότητα ή γυμναστήριο) που σχετίζονται με την ικανότητα των οργανισμών να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν. Αυτή η παράμετρος μπορεί να αναλυθεί σε δύο συνιστώσες: την πιθανότητα επιβίωσης και τον μέσο αριθμό των απογόνων.

Δηλαδή, όταν έχουμε ορισμένα φυσιολογικά χαρακτηριστικά που αυξάνουν το γυμναστήριο των ατόμων που μπορούμε να εννοήσουμε ότι είναι ένα προσαρμοστικό χαρακτηριστικό.

Πρέπει να είμαστε προσεκτικοί όταν εντοπίζουμε τις προσαρμογές, αφού όλα τα χαρακτηριστικά που βλέπουμε σε ένα ζώο δεν είναι προσαρμοστικά. Για παράδειγμα, όλοι γνωρίζουμε ότι το αίμα μας έχει ζωντανό κόκκινο χρώμα.

Αυτό το χαρακτηριστικό δεν έχει προσαρμοστική αξία και είναι μόνο χημική συνέπεια. Το αίμα είναι κόκκινο επειδή έχει ένα μόριο που ονομάζεται αιμοσφαιρίνη, υπεύθυνο για τη μεταφορά οξυγόνου.

Πώς μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ένα χαρακτηριστικό είναι μια φυσιολογική προσαρμογή?

Όταν παρατηρούμε ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό ενός οργανισμού, μπορούμε να θέσουμε αρκετές υποθέσεις σχετικά με την προσαρμοστική του σημασία.

Για παράδειγμα, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι τα μάτια των ζώων είναι δομές που επιτρέπουν τη σύλληψη του φωτός. Αν εφαρμόσουμε τη σειρά ιδεών που παρουσιάσαμε παραπάνω, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι άτομα με δομές που αντιλαμβάνονται το φως έχουν κάποιο πλεονέκτημα έναντι των συνομηλίκων τους, όπως η εύκολη διαφυγή από τους θηρευτές ή η εύρεση τροφής ευκολότερα..

Ωστόσο, σύμφωνα με τον φημισμένο εξελικτικό βιολόγο και παλαιοντολόγο Stephen Jay Gould "καμία εξήγηση για την προσαρμοστική αξία ενός χαρακτήρα δεν θα πρέπει να γίνει αποδεκτή παρά μόνο επειδή είναι εύλογη και γοητευτική".

Στην πραγματικότητα, η επίδειξη ότι οι χαρακτήρες είναι προσαρμογές είναι ένα από τα πιο σημαντικά καθήκοντα των εξελικτικών βιολόγων, από την εποχή του Κάρολου Δαρβίνος.

Παραδείγματα

Τα πεπτικά συστήματα σε πτητικά σπονδυλωτά

Τα πτηνά σπονδυλωτά, τα πουλιά και οι νυχτερίδες αντιμετωπίζουν μια βασική πρόκληση: να ξεπεράσουν τη δύναμη της βαρύτητας για να μπορέσουν να κινητοποιηθούν.

Έτσι, αυτοί οι οργανισμοί έχουν μοναδικά χαρακτηριστικά που δεν βρίσκουμε σε μια άλλη ομάδα σπονδυλωτών που ο τρόπος μετακίνησης είναι σαφώς επίγεια, όπως ένα ποντίκι, για παράδειγμα.

Οι τροποποιήσεις αυτών των ιδιόμορφων σπονδυλωτών κυμαίνονται από ελαφρά οστά με εσωτερικές οπές έως σημαντική μείωση του μεγέθους του εγκεφάλου.

Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, μία από τις σημαντικότερες επιλεκτικές πιέσεις που έχει διαμορφώσει αυτή την ομάδα ζώων είναι η ανάγκη να μειωθεί η μάζα της για να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της πτήσης.

Θεωρείται ότι το πεπτικό σύστημα έχει διαμορφωθεί από αυτές τις δυνάμεις, ευνοώντας άτομα με μικρότερα έντερα, τα οποία θα συνεπαγόταν μικρότερη μάζα κατά τη διάρκεια της πτήσης.

Ωστόσο, με τη μείωση των εντέρων έρχεται μια πρόσθετη επιπλοκή: η αφομοίωση των θρεπτικών ουσιών. Καθώς υπάρχει μικρότερη απορρόφηση της επιφάνειας, μπορούμε να καταλάβουμε ότι επηρεάζεται η πρόσληψη θρεπτικών ουσιών. Πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ότι αυτό δεν συμβαίνει.

Σύμφωνα με τον Caviedes-Vidal (2008), υπάρχει ένα παρακυτταρικό μονοπάτι απορρόφησης που αντισταθμίζει τη μείωση του εντερικού ιστού. Για να καταλήξουν σε αυτά τα συμπεράσματα, οι συγγραφείς διερεύνησαν τις οδούς απορρόφησης στα έντομα του φρουτώδους ρόπαλο Artibeus lituratus.

Προσαρμογές των φυτών σε άγονες συνθήκες

Όταν τα φυτά εκτίθενται σε δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες, δεν μπορούν να μετακινηθούν σε άλλες περιοχές με καλύτερες συνθήκες, όπως θα μπορούσε ένα πουλί που μεταναστεύει σε θερμές περιοχές να ξεφύγει από το θερμικό άγχος του χειμώνα.

Ως εκ τούτου, τα διάφορα είδη φυτών έχουν προσαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των φυσιολογικών, που τους επιτρέπει να αντιμετωπίζουν δυσμενείς συνθήκες, όπως η ξηρασία των ερήμων.

Υπάρχουν δέντρα με ιδιαίτερα εκτεταμένα ριζικά συστήματα που τους επιτρέπουν να πίνουν νερό σε βαθιές δεξαμενές.

Παρουσιάζουν επίσης εναλλακτικές μεταβολικές οδούς που συμβάλλουν στη μείωση της απώλειας νερού. Μεταξύ αυτών των διαδρομών έχουμε τα φυτά C4 που μειώνουν το φαινόμενο της φωτοαναπνοής, χάρη στον χωρικό διαχωρισμό του κύκλου Calvin και την σταθεροποίηση του διοξειδίου του άνθρακα.

Η αναπνοή από το φωτοκύτταρο είναι μια εναλλακτική διαδρομή που δεν παρέχει κέρδος και συμβαίνει όταν το ένζυμο RuBisCO (1,5-διφωσφορική καρβοξυλάση / οξυγενάση ριβουλόζης) χρησιμοποιεί οξυγόνο και όχι διοξείδιο του άνθρακα.

Τα φυτά CAM (μεταβολισμός οξέος των crasuláceas) μειώνουν τη διαδικασία φωτοαπορρόφησης και επιτρέπουν στη μονάδα να μειώσει την απώλεια νερού, χάρη σε έναν προσωρινό διαχωρισμό.

Αντιψυκτικά πρωτεΐνες σε ψάρια teleost

Αρκετά είδη ψαριών Teleostte (που ανήκουν στην Infraclase Teleostei) έχουν επιτύχει μια σειρά από υπέροχες προσαρμογές για να μπορούν να αναπτυχθούν σε περιβάλλοντα με χαμηλές θερμοκρασίες.

Αυτές οι φυσιολογικές προσαρμογές περιλαμβάνουν την παραγωγή αντιψυκτικών πρωτεϊνών και γλυκοπρωτεϊνών. Αυτά τα μόρια παράγονται στο ήπαρ των ψαριών και εξάγονται στην κυκλοφορία του αίματος για να εκπληρώσουν τη λειτουργία τους.

Σύμφωνα με τη βιοχημική σύνθεση των πρωτεϊνών, διακρίνονται τέσσερις ομάδες. Επιπλέον, δεν έχουν όλα τα είδη τον ίδιο μηχανισμό: μερικοί συνθέτουν πρωτεΐνες πριν εκτεθούν σε χαμηλές θερμοκρασίες, άλλοι το κάνουν σε απόκριση της θερμικής διέγερσης, ενώ μια άλλη ομάδα τις συνθέτει καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους.

Χάρη στις συναγωνιστικές επιδράσεις των διαλυμάτων, όταν προστίθεται περισσότερες διαλυμένες ουσίες στο πλάσμα, η θερμοκρασία στην οποία καταψύχεται μειώνεται σημαντικά. Αντίθετα, οι ιστοί ενός ψαριού που δεν διαθέτει αυτό το είδος προστασίας θα αρχίσουν να παγώνουν αφού η θερμοκρασία φθάσει τους 0 ° C.

Αναφορές

1. Caviedes-Vidal, Ε., Karasov, W.H., Chediack, J.G., Fasulo, V., Cruz-Neto, Α.Ρ., & Otani, L. (2008). Παρακυτταρική απορρόφηση: ένας ρόπαλος σπάει το παράδειγμα θηλαστικού. PLoS One, 3(1), e1425.
2. Davies, Ρ. L., Hew, C.L., & Fletcher, G.L. (1988). Πρωτεΐνες αντιψυκτικού ψαριών: φυσιολογία και εξελικτική βιολογία. Καναδική Εφημερίδα Ζωολογίας, 66(12), 2611-2617.
3. Freeman, S., & Herron, J.C. (2002). Εξελικτική ανάλυση. Prentice Hall.
4. Price, Ε. R., Brun, Α., Caviedes-Vidal, Ε. & Karasov, W. Η. (2015). Πεπτικές προσαρμογές του εναέριου τρόπου ζωής. Φυσιολογία, 30(1), 69-78.
5. Villagra, Ρ.Ε., Giordano, C., Alvarez, J.A., Bruno Cavagnaro, J., Guevara, Α., Sartor, C., & Greco, S. (2011). Όντας ένα εργοστάσιο στην έρημο: στρατηγικές για τη χρήση του νερού και την αντίσταση στο στρες του νερού στο Κεντρικό Μόντε της Αργεντινής. Νότια οικολογία, 21(1), 29-42.