Biologické adaptačné charakteristiky, typy, príklady



biologickej adaptácie je to vlastnosť prítomná v organizme, ktorý zvyšuje svoju schopnosť prežitia a reprodukcie vo vzťahu k svojim spoločníkom, ktorí túto vlastnosť nemajú. Jediný proces, ktorý spôsobuje vznik adaptácií, je prirodzený výber.

Ak prestaneme pozorovať rôzne línie živých organizmov, zistíme, že sú plné série komplexných úprav. Od mimikry motýľov až po zložitú štruktúru krídel, ktoré umožňujú let.

Nie všetky vlastnosti alebo rysy, ktoré pozorujeme v určitých organizmoch, môžu byť okamžite označené ako úpravy. Niektoré z nich môžu byť chemickými alebo fyzikálnymi dôsledkami, môžu to byť znaky vytvorené génovým posunom alebo udalosťou, ktorá sa nazýva genetické stopovanie.

Charakteristiky organizmov sa môžu študovať použitím vedeckej metódy, aby sa overilo, či sú skutočne adaptáciami a aká je ich predbežná funkcia.

Na tento účel sa musia navrhnúť a otestovať hypotézy o potenciálnom použití s ​​primeraným experimentálnym dizajnom - buď manipuláciou jednotlivca alebo jednoduchým pozorovaním..

Hoci adaptácie sa zdajú byť mnohokrát dokonalé a dokonca "navrhnuté", nie sú. Úpravy neboli výsledkom vedomého procesu, pretože evolúcia nemá ani cieľ, ani cieľ, ani sa nesnaží o dokonalé organizmy.

index

  • 1 Charakteristiky
  • 2 Typy
  • 3 Sú všetky funkcie úpravy?
    • 3.1 Môžu byť chemickým alebo fyzikálnym dôsledkom
    • 3.2 Môže to byť dôsledok driftu génu
    • 3.3 Môže sa korelovať s inou vlastnosťou
    • 3.4 Môže to byť dôsledok fylogenetickej histórie
  • 4 Predbežná úprava a excitácie
  • 5 Príklady úprav
    • 5.1 Let v stavovcoch
    • 5.2 Echolokácia u netopierov
    • 5.3 Dlhý krk žiraf
    • 5.4 Čo teda znamená použitie krku žirafy??
  • 6 Rozdiely s vývojom
  • 7 Zmeny týkajúce sa úprav
  • 8 Referencie

rysy

Úprava je funkcia, ktorá zvyšuje vhodnosť jednotlivca. V evolučnej biológii, termín vhodnosť alebo biologická primeranosť znamená schopnosť organizmu opustiť potomstvo. Ak určitý jednotlivec opustí viac potomkov ako partner, hovorí sa, že má viac vhodnosť.

Jednotlivec s väčším vhodnosť Nie je to najsilnejší ani najrýchlejší, ani najväčší. On je ten, kto prežije, nájde partnera a reprodukuje.

Niektorí autori zvyčajne pridávajú do svojich definícií adaptácie ďalšie prvky. Ak vezmeme do úvahy históriu línie, môžeme definovať adaptáciu ako derivátový charakter, ktorý sa vyvinul v reakcii na určité selektívne činidlo. Táto definícia porovnáva účinky charakteru v vhodnosť konkrétneho variantu.

typ

Adaptácie sa môžu objaviť na rôznych úrovniach. Môžeme demonštrovať morfologické a anatomické adaptácie, ako napríklad zuby, ktoré nám umožňujú konzumovať určité druhy potravín alebo štruktúr určených na beh a rýchle dosiahnutie ich koristi alebo úteku pred predátormi..

Adaptácie môžu byť tiež fyziologické, buď na úrovni buniek alebo biochemických procesov, ktoré sa vyskytujú v organizme.

Napríklad niektoré ryby, ktoré žijú vo vode, kde sú teploty veľmi chladné, majú nemrznúce proteíny, ktoré im umožňujú plávať v ľadových vodách bez zamrznutia.

Podobne, adaptácie môžu byť behaviorálne alebo etologické. Určité správanie zvierat uprednostňuje ich prežitie a reprodukciu.

Pri plazoch je schopnosť termoregulácie daná pohybom smerom do horúcich alebo studených zón, v závislosti od potrieb jednotlivca. Ďalším príkladom je parazitické správanie určitých vtákov, ktoré kladú vajíčka do hniezd iných druhov, aby sa zabránilo procesu šľachtenia.

Všetky funkcie sú úpravy?

Pri pozorovaní akejkoľvek živej bytosti si všimneme, že je plná charakteristík, ktoré potrebujú vysvetlenie. Mysli na vtáka: sfarbenie peria, pieseň, tvar nôh a zobák, zložité tance námluv, môžeme ich považovať za adaptívne charakteristiky??

Nie je síce pravda, že prírodný svet je plný adaptácií, ale nemali by sme okamžite vyvodiť, že jedným z nich je, že znak, ktorý pozorujeme. Charakter môže byť prítomný hlavne z týchto dôvodov:

Môžu to byť chemické alebo fyzikálne následky

Mnohé vlastnosti sú jednoducho následky chemickej alebo fyzickej udalosti. Farba krvi je v cicavcoch červená a nikto si nemyslí, že by jej farba bola červená per se je to adaptácia.

Krv je červená vzhľadom na jej zloženie: červené krvinky uchovávajú proteín zodpovedný za transport kyslíka nazývaného hemoglobín, ktorý spôsobuje charakteristické sfarbenie uvedenej tekutiny..

Môže to byť dôsledok driftu génu

Drift je náhodný proces, ktorý spôsobuje zmeny frekvencií alel a vedie k fixácii alebo eliminácii určitých alel stochasticky. Tieto vlastnosti neudeľujú žiadnu výhodu a nezvyšujú. \ T vhodnosť jednotlivca.

Predpokladajme, že máme populáciu bielych medveďov a čiernych medveďov rovnakého druhu. V určitom bode, populácia štúdie trpí poklesom počtu organizmov v dôsledku environmentálnej katastrofy a väčšina bielych jedincov zomrie náhodou.

S postupom času existuje vysoká možnosť, že alela, ktorá kóduje čiernu kožušinu, je pevná a celá populácia sa stáva čiernou.

Nie je to však úprava, pretože neposkytuje žiadnu výhodu jednotlivcovi, ktorý ho vlastní. Všimnite si, že procesy driftu génov nevedú k tvorbe adaptácií, to sa deje iba prostredníctvom mechanizmu prirodzeného výberu.

Môže to súvisieť s inou vlastnosťou

Naše gény sú vedľa seba a môžu byť kombinované rôznymi spôsobmi v procese nazývanom rekombinácia. V niektorých prípadoch sú gény spojené a zdedené spoločne.

Na ilustráciu tejto situácie použijeme hypotetický prípad: gény, ktoré kódujú modré oči, sú spojené s génmi blond vlasov. Logicky ide o zjednodušenie, pravdepodobne existujú aj iné faktory, ktoré sa podieľajú na sfarbení štruktúr, ale používame ho ako didaktický príklad..

Predpokladajme, že blond vlasy nášho hypotetického organizmu dávajú určitú výhodu: kamufláž, ochrana pred žiarením, proti chladu atď. Jednotlivci s blond vlasmi budú mať viac detí ako ich rovesníci, ktorí túto vlastnosť nemajú.

Potomstvo, okrem blond vlasy, bude mať modré oči, pretože gény sú spojené. Počas generácií môžeme vidieť, že modré oči sa zvyšujú frekvenciou, hoci neprinášajú žiadnu adaptívnu výhodu. Tento jav je v literatúre známy ako "genetické stopovanie".

Môže to byť dôsledok fylogenetickej histórie

Niektoré postavy môžu byť dôsledkom fylogenetickej histórie. Stehy lebky u cicavcov prispievajú a uľahčujú pôrodný proces a sú schopné ho interpretovať ako adaptáciu. Táto charakteristika je však zastúpená v iných líniách a je predkovou vlastnosťou.

Predvzorkovanie a prestavby

V priebehu rokov evoluční biológovia obohatili terminológiu týkajúcu sa charakteristík organizmu, vrátane nových konceptov, ako je „preadaptácia“ a „adaptácia“..

Podľa Futuymy (2005) je pred-adaptácia „vlastnosťou, ktorá náhodne slúži novej funkcii“.

Napríklad silné piky niektorých vtákov mohli byť vybrané na konzumáciu určitého typu potravy. Ale vo vhodných prípadoch môže táto štruktúra slúžiť aj ako adaptácia na napadnutie oviec. Táto náhla zmena funkcie je pred-adaptácia.

V roku 1982 predstavili Gould a Vrba koncept „exaptácie“ na opis predprípravy, ktorá bola kooptovaná pre nové použitie..

Napríklad perie plávajúcich vtákov neboli formované prirodzeným výberom pod selektívnym tlakom plávania, ale našťastie pre neho slúžili..

Ako analógia k tomuto procesu máme nos, aj keď to bolo pravdepodobne zvolené preto, že pridalo nejakú výhodu v procese dýchania, teraz ho používame na držanie šošoviek.

Najznámejším príkladom osvieženia je panda. Tento druh sa živí špecificky na bambusu a manipuluje s ním pomocou "šiesteho palca" odvodeného z rastu iných štruktúr.

Príklady úprav

Let v stavovcoch

Vtáky, netopiere a už vyhynuté pterosaury nadobudli konvergentným spôsobom svoje prostriedky pohybu: let. Zdá sa, že niektoré aspekty morfológie a fyziológie týchto zvierat sú adaptácie, ktoré zvyšujú alebo podporujú schopnosť lietať.

Kosti predstavujú dutiny, ktoré ich menia na svetlé štruktúry, ale odolné. Táto konformácia je známa ako pneumatizované kosti. V súčasných lietajúcich líniách - vtáky a netopiere - má tráviaci systém aj určité zvláštnosti.

Črevá sú omnoho kratšie v porovnaní s nelietajúcimi zvieratami podobnej veľkosti, pravdepodobne kvôli zníženiu hmotnosti počas letu. Redukcia povrchu absorpcie živín teda vybrala zvýšenie absorpčných ciest pre bunkové bunky.

Úpravy v vtákoch dosahujú molekulárne úrovne. Bolo navrhnuté, že veľkosť genómu bola redukovaná ako adaptácia na let, čo znižuje metabolické náklady spojené s veľkým genómom, a teda veľké bunky..

Echolokácia u netopierov

U netopierov existuje osobitná adaptácia, ktorá im umožňuje orientovať sa priestorovo pri pohybe: echolokácia.

Tento systém sa skladá z emisie zvukov (ľudia nie sú schopní ich vnímať), ktoré sa odrazia od objektov a netopiere sú schopné ich vnímať a prekladať. Podobne, morfológia uší určitých druhov je považovaná za adaptáciu, aby bola schopná účinne prijímať vlny.

Dlhý krk žiraf

Nikto by nepochyboval, že žirafy majú atypickú morfológiu: pretiahnutý krk, ktorý drží malú hlavu a dlhé nohy, ktoré podporujú jej hmotnosť. Táto konštrukcia bráni rôznym činnostiam života zvierat, ako je napríklad odoberanie vody z rybníka.

Vysvetlenie dlhého krku týchto afrických druhov bolo desaťročím obľúbeným príkladom evolučných biológov. Než Charles Darwin vytvoril teóriu prirodzeného výberu, francúzsky prírodovedec Jean-Baptiste Lamarck už zvládol koncepciu - aj keď mylne - biologických zmien a vývoja..

Pre Lamarcka bol krk žirafy predĺžený, pretože tieto zvieratá sa neustále natiahli, aby sa dostali do pukov akácií. Výsledkom tejto akcie by bola dedičná zmena.

Vo svetle modernej evolučnej biológie sa predpokladá, že používanie a nepoužívanie postáv nemá vplyv na potomstvo. Prispôsobenie sa dlhého krku muselo vzniknúť, pretože jedinci, ktorí prenášali mutácie pre túto vlastnosť, ponechali viac potomkov ako ich spoločníci s kratším krkom..

Intuitívne môžeme predpokladať, že dlhý krk pomáha žirafám dostať jedlo. Tieto zvieratá však zvyčajne hľadajú potravu v nízkych kríkoch.

Čo je to použitie krku žirafy??

V roku 1996 výskumníci Simmons a Scheepers študovali sociálne vzťahy tejto skupiny a vyvrátili výklad toho, ako žirafy dostali krk.

Pre týchto biológov, krk sa vyvinul ako "zbraň", že muži používajú v boji, aby sa ženy, a nie dostať jedlo vo vysokých oblastiach. Rôzne fakty podporujú túto hypotézu: krky samcov sú oveľa dlhšie a ťažšie ako u samíc.

Môžeme konštatovať, že hoci adaptácia má zdanlivo zrejmý význam, musíme spochybniť interpretácie a otestovať všetky možné hypotézy pomocou vedeckej metódy.

Rozdiely s vývojom

Oba koncepty, evolúcia a adaptácia nie sú protichodné. Evolúcia môže nastať prostredníctvom mechanizmu prirodzeného výberu a tým sa vytvárajú adaptácie. Je potrebné zdôrazniť, že jediným mechanizmom, ktorý vytvára adaptácie, je prirodzený výber.

Existuje ďalší proces nazývaný drift génu (uvedený v predchádzajúcej časti), ktorý môže viesť k vývoju populácie, ale nevytvára adaptácie..

Zmeny týkajúce sa úprav

Hoci sa zdá, že adaptácie sú charakteristické pre ich použitie, evolúcia, a teda aj koncepcia adaptácií, nemajú cieľ ani vedomý zámer. Nie sú synonymom pokroku.

Rovnako ako proces erózie nie je určený na vytvorenie krásnych hôr, evolúcia nie je určená na vytvorenie organizmov dokonale prispôsobených ich prostrediu.

Organizmy sa nesnažia vyvíjať, takže prirodzený výber nedáva jednotlivcovi to, čo potrebuje. Predstavte si napríklad sériu králikov, ktorí v dôsledku environmentálnych zmien musia znášať silný mráz. Potreba zvierat pre bohatú srsť to nevyvolá a rozšíri sa v populácii.

Na rozdiel od toho, určitá náhodná mutácia v genetickom materiále králika môže generovať bohatšiu srsť, čo spôsobuje, že nosič má viac detí. Tieto deti pravdepodobne zdedili otcovu kožušinu. Teda, bohatá srsť môže zvýšiť svoju frekvenciu v populácii králikov a králik si to nikdy nebol vedomý.

Okrem toho výber nevytvára dokonalé štruktúry. Mali by byť „dosť dobré“, aby mohli prejsť na ďalšiu generáciu.

referencie

  1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, T. J., Lavin, S. R., Chediack, J.G., Tracy, C.R., & Karasov, W.H. (2007). Tráviaca adaptácia lietajúcich stavovcov: vysoká intestinálna paracelulárna absorpcia kompenzuje menšie črevá. Zborník Národnej akadémie vied, 104(48), 19132-19137.
  2. Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Evolučná analýza. Prentice Hall.
  3. Futuyma, D. J. (2005). vývoj. Sinauer.
  4. Gould, S. J., & Vrba, E.S. (1982). Excitácia - chýbajúci pojem vo vede. Paleobiology, 8(1), 4-15.
  5. Organ, C.L., Shedlock, A.M., Meade, A., Pagel, M., & Edwards, S.V. (2007). Pôvod veľkosti a štruktúry vtáčieho genómu u neleteckých dinosaurov. príroda, 446(7132), 180.