BIOLOŠKA PRILAGODITEV: ZNAČILNOSTI, VRSTE, PRIMERI - BIOLOGIJA - 2026

Biološka prilagoditev je značilno prisotna v organizmu, ki povečuje svojo sposobnost za preživetje in razmnoževanje, v zvezi s svojimi tovariši, ki nimajo te lastnost. Edini postopek, ki vodi v prilagoditve, je naravna selekcija.

Če se bomo nehali ozirati na različne rodove živih organizmov, bomo ugotovili, da jih prepleta vrsta zapletenih prilagoditev. Od mimikrije metuljev do zapletene strukture njihovih kril, ki omogočajo let.

Vir: Avtor Punnett, Reginald Crundall, prek Wikimedia Commons

Vse značilnosti ali lastnosti, ki jih opazimo v nekaterih organizmih, ni mogoče takoj označiti kot prilagoditve. Nekatere so lahko kemične ali fizikalne posledice, lahko so lastnosti, ki nastanejo zaradi genskega nanosa ali dogodka, ki se imenuje genetski avtostopiranje.

Značilnosti organizmov je mogoče proučiti z uporabo znanstvene metode, da preverimo, ali gre za prilagoditve in kakšno je njihovo predhodno delovanje.

V ta namen je treba predlagati in preizkusiti hipoteze o potencialni uporabi z ustreznim eksperimentalnim dizajnom - bodisi z manipulacijo posameznika bodisi s preprostim opazovanjem.

Čeprav se prilagoditve pogosto zdijo popolne in celo »zasnovane«, niso. Prilagoditve niso bile rezultat zavestnega procesa, saj evolucija nima ne konca ne cilja in tudi ne poskuša popolnih organizmov.

značilnosti

Odvisno od otoka se je razvila različna vrsta plavuti.

Prilagoditev je lastnost, ki povečuje telesno pripravljenost posameznika. V evolucijski biologiji se izraz fitnes ali biološka kondicija nanaša na sposobnost organizma, da zapusti potomce. Če določen posameznik pusti več potomcev kot partner, se reče, da ima večjo kondicijo.

Najprimernejši posameznik ni najmočnejši, niti najhitrejši niti največji. Je tista, ki preživi, ​​najde mate in se razmnožuje.

Nekateri avtorji v svoje prilagoditvene definicije pogosto dodajo druge elemente. Če upoštevamo zgodovino roda, lahko prilagoditev definiramo kot izpeljano lastnost, ki se je razvila kot odgovor na določeno selektivno sredstvo. Ta definicija primerja učinke znakov na fitnes za določeno različico.

Vrste prilagajanja

Tri osnovne vrste prilagoditev, ki temeljijo na izražanju genetskih sprememb, so strukturne, fiziološke in vedenjske prilagoditve. Znotraj vsake od teh vrst se izvajajo različni procesi. Večina organizmov ima kombinacije vseh treh.

Morfološka in strukturna

Te prilagoditve so lahko anatomske, vključno z mimikrijo in kriptično obarvanostjo.

Po drugi strani se mimikrija nanaša na zunanjo podobnost, ki so jo nekateri organizmi sposobni razviti, da bi posnemali lastnosti drugih bolj agresivnih in nevarnih, da bi jih pregnali.

Na primer, koralne kače so strupene. Prepoznamo jih lahko po značilnih svetlih barvah. Po drugi strani so kraljične gorske kače neškodljive, kljub temu pa njihove barve naredijo koralni greben.

Videz organizma se modelira s strukturnimi prilagoditvami glede na okolje, v katerem se razvija. Na primer, puščavske lisice imajo velika ušesa za toplotno sevanje, arktične lisice pa majhna ušesa, da zadržijo telesno toploto.

Zahvaljujoč pigmentaciji njihovega krzna se beli polarni medvedi kamuflirajo na ledenih drvah in opazujejo jaguarje v opaženi senci džungle.

Rastline trpijo tudi zaradi teh sprememb. Drevesa imajo lahko plutje lubje, da jih zaščitijo pred divjimi požari.

Strukturne spremembe vplivajo na organizme na različnih ravneh, od kolenskega sklepa do prisotnosti velikih letalnih mišic in ostrega vida pri plenilskih pticah.

Fiziološka in funkcionalna

Te vrste prilagoditev vključujejo spremembe organov ali tkiv. So sprememba v delovanju organizma za reševanje težave, ki se pojavi v okolju.

Fiziološke prilagoditve običajno niso vidno prikazane, odvisno od telesne kemije in presnove.

Jasen primer tovrstne prilagoditve je mirovanje. To je zaspano ali letargično stanje, ki ga pozimi preživijo številne toplokrvne živali. Fiziološke spremembe, ki se pojavijo v obdobju mirovanja, so glede na vrsto zelo različne.

Fiziološka in funkcionalna prilagoditev bi bile na primer učinkovitejše ledvice za puščavske živali, kot so kamele, spojine, ki preprečujejo strjevanje krvi v slini komarjev ali prisotnost strupov v listih rastlin, da bi jih odvrnili. rastlinojede.

Za določitev fizioloških prilagoditev so pogosto potrebne laboratorijske študije, ki merijo vsebnost krvi, urina in drugih telesnih tekočin, ki spremljajo presnovne poti ali mikroskopske študije tkiva organizma.

Včasih jih je težko zaznati, če ni skupnega prednika ali tesno povezanih vrst, s katerimi bi primerjali rezultate.

Etološko ali vedenjsko

Te prilagoditve vplivajo na način delovanja živih organizmov zaradi različnih vzrokov, kot so zagotavljanje razmnoževanja ali hrane, obramba pred plenilci ali spreminjanje habitatov, kadar okoljski pogoji niso primerni.

Med vedenjskimi prilagoditvami najdemo selitve, ki se nanašajo na občasno in množično mobilizacijo živali iz njihovih naravnih plemenskih območij v druge habitate.

Ta premik se pojavi pred in po gnezditveni sezoni. Radovedna stvar tega procesa je, da se znotraj njega razvijejo druge spremembe, ki so lahko anatomske in fiziološke, kot se to dogaja z metulji, ribami in metulji.

Drugo vedenje, ki se lahko spremeni, je udvaranje ali udvaranje. Njegove različice so lahko neverjetno zapletene. Cilj živali je pridobiti mate in ga usmeriti v parjenje.

V obdobju parjenja ima večina vrst različna vedenja, ki se štejejo za obrede. Mednje spadajo razstavljanje, izdajanje zvokov ali ponujanje daril.

Tako lahko opazimo, da medvedi prezimujejo, da bi pregnali mraz, ptice in kiti selijo v toplejše podnebje, ko je zima, puščavske živali pa so aktivne ponoči v vročem poletnem vremenu. Ti primeri so vedenja, ki pomagajo živalim preživeti.

Pogosto se vedenjske prilagoditve natančno preučijo s terena in v laboratoriju, da jih razkrijejo. Običajno vključujejo fiziološke mehanizme.

Te vrste prilagoditev opazimo tudi pri ljudeh. Te uporabljajo kulturne prilagoditve kot podskupino vedenjskih prilagoditev. Na primer, kjer se ljudje, ki živijo v danem okolju, naučijo, kako spremeniti hrano, ki jo potrebujejo za obvladovanje danega podnebja.

Ali so vse funkcije prilagoditve?

Ob opazovanju katerega koli živega bitja bomo opazili, da je polno lastnosti, ki jih je treba pojasniti. Razmislite o ptici: obarvanost perja, pesmi, oblika nog in kljuna, zapleteni dvorni plesi, ali jih lahko vsi obravnavamo kot prilagodljive značilnosti?

Ne. Čeprav je res, da je naravni svet poln prilagoditev, ne smemo takoj sklepati, da je lastnost, ki jo opazimo, ena izmed njih. Znak je lahko v glavnem iz naslednjih razlogov:

Lahko so kemična ali fizikalna posledica

Mnoge lastnosti so preprosto posledica kemičnega ali fizikalnega dogodka. Barva krvi je pri sesalcih rdeča in nihče ne misli, da je barva rdeča sama po sebi prilagoditev.

Kri je rdeča zaradi svoje sestave: rdeče krvne celice hranijo beljakovine, odgovorne za transport kisika, imenovan hemoglobin - ki povzroča značilno barvo omenjene tekočine.

Lahko je posledica razkroja genov

Drift je naključen postopek, ki povzroči spremembe frekvenc alelov in vodi k fiksaciji ali odpravi nekaterih alelov na stohastičen način. Te lastnosti ne dajejo nobenih prednosti in ne povečujejo telesne pripravljenosti.

Recimo, da imamo populacijo belih medvedov in črnih medvedov iste vrste. Na neki točki se v populaciji študije zaradi okoljske katastrofe zmanjša število organizmov in večina belih posameznikov umre po naključju.

S potekom časa obstaja velika možnost, da se alel, ki označuje črno krzno, določi in celotno populacijo sestavljajo črni posamezniki.

Vendar ne gre za prilagajanje, saj ne daje nobene prednosti posamezniku, ki ga ima. Upoštevajte, da procesi odvajanja genov ne vodijo v nastanek prilagoditev, to se zgodi le skozi mehanizem naravne selekcije.

Morda je v povezavi z drugo značilnostjo

Naši geni so drug ob drugem in se lahko kombinirajo na različne načine v procesu, imenovanem rekombinacija. V nekaterih primerih so geni povezani in podedovani skupaj.

Za ponazoritev te situacije bomo uporabili hipotetičen primer: geni, ki kodirajo modre oči, so povezani z geni za blond lase. Logično gre za poenostavitev, pri obarvanju struktur verjetno sodelujejo še drugi dejavniki, vendar jih uporabljamo kot didaktičen primer.

Recimo, da ji blond lasje našega hipotetičnega organizma prinašajo nekaj prednosti: maskirnost, zaščito pred sevanjem, pred mrazom itd. Posamezniki z blond lasmi bodo imeli več otrok kot vrstniki, ki nimajo te lastnosti.

Potomstvo bo poleg blond las imelo modre oči, ker so geni povezani. Skozi generacije lahko opazimo, da se modre oči pogosto povečujejo, čeprav ne dajejo nobene prilagoditvene prednosti. Ta pojav je v literaturi znan kot "genetski avtostopij".

Lahko je posledica filogenetske zgodovine

Nekateri liki so lahko posledica filogenetske zgodovine. Šivi lobanje pri sesalcih prispevajo k in olajšajo postopek rojevanja, zato ga lahko razlagamo kot prilagoditev zanj. Vendar je lastnost reprezentativna v drugih rodovih in je lastnost prednikov.

Predpriprave in razgrnitve

Z leti so evolucijski biologi obogatili terminologijo glede značilnosti organizma, vključno z novimi pojmi, kot sta "predprilagoditev" in "eksaptacija".

Po Futuyma (2005) je predpriprava "lastnost, ki na srečo služi novi funkciji".

Močni kljunovi nekaterih ptic so na primer izbrani za uživanje določene vrste hrane. Toda v primernih primerih lahko ta struktura služi tudi kot prilagoditev za napad na ovce. Ta nenadna sprememba funkcije je predprilagoditev.

Leta 1982 sta Gould in Vrba uvedla koncept "exaptation", da bi opisala predprilagoditev, ki je bila izbrana za novo uporabo.

Na primer, perje plavalnih ptic se ni izoblikovalo po naravni selekciji pod selektivnim pritiskom plavanja, ampak so na srečo to storili.

Kot analogija temu procesu imamo svoj nos, čeprav je bil zagotovo izbran, ker je dodal nekaj prednosti pri procesu dihanja, zdaj ga uporabljamo za držanje očal.

Najbolj znan primer razgaljenja je pandin palec. Ta vrsta se prehranjuje posebej z bambusom in za manipulacijo z njo uporabljajo "šesti palec", ki izhaja iz rasti drugih struktur.

Primeri prilagoditev

Polet pri vretenčarjih

Ptice, netopirji in zdaj že izumrli pterozavri so si konvertibilno priskrbeli svoja sredstva za premikanje: beg. Zdi se, da so različni vidiki morfologije in fiziologije teh živali prilagoditve, ki povečujejo ali podpirajo sposobnost letenja.

Kosti imajo votline, zaradi katerih so lahke, a odporne strukture. Ta konformacija je znana kot pnevmatizirane kosti. V današnjih letečih rodovih - pticah in netopirjih - ima prebavni sistem tudi nekatere posebnosti.

Črevesje je v primerjavi z živalmi brez letov podobne velikosti veliko krajše, verjetno zaradi zmanjšanja teže med letom. Tako je zmanjšanje površine absorbcije hranil izbralo povečanje celične absorpcijske poti.

Prilagoditve pri pticah se spustijo na molekularno raven. Predlagano je, da se velikost genoma zmanjša kot prilagoditev za let, zmanjšajo se metabolični stroški, povezani z velikim genomom in s tem velikimi celicami.

Eholokacija pri netopirjih

Vir: Shung, iz Wikimedia Commons

Pri netopirjih je posebna prilagoditev, ki jim omogoča, da se med gibanjem prostorsko orientirajo: eholokacija.

Ta sistem je sestavljen iz oddajanja zvokov (ljudje jih niso sposobni zaznati), ki odbijajo predmete, netopir pa jih je sposoben zaznati in prevesti. Tudi morfologija ušes nekaterih vrst velja za prilagoditev, da lahko valove učinkovito sprejemamo.

Dolg vrat žiraf

Vir: John Storr, iz Wikimedia Commons

Nihče ne bi dvomil, da imajo žirafe nenavadno morfologijo: podolgovat vrat, ki podpira majhno glavo in dolge noge, ki podpirajo njihovo težo. Ta zasnova otežuje različne dejavnosti v življenju živali, na primer pitje vode iz ribnika.

Razlaga za dolge vratove teh afriških vrst je bil desetletja priljubljen primer evolucijskih biologov. Preden je Charles Darwin zasnoval teorijo naravne selekcije, je francoski naravoslovec Jean-Baptiste Lamarck že imel koncept - čeprav zmoten - sprememb in biološke evolucije.

Pri Lamarcku je bil vrat žiraf podolgovat, ker so ga te živali nenehno raztegnile, da bi lahko dosegel akacijeve brsti. To dejanje bi pomenilo dedno spremembo.

Glede na sodobno evolucijsko biologijo velja, da uporaba in uporaba znakov nimata vpliva na potomce. Prilagajanje dolgega vratu se je moralo zgoditi, ker so posamezniki, ki so izvajali mutacije za omenjene lastnosti, pustili več potomcev kot njihovi vrstniki s krajšimi vratovi.

Intuitivno lahko domnevamo, da dolg vrat žirafam pomaga do hrane. Vendar te živali običajno hranijo hrano v nizkem grmovju.

Za kaj torej žirafa vratovi?

Leta 1996 sta raziskovalca Simmons in Scheepers preučila družbene odnose te skupine in ovrgla razlago, kako so žirafe dobile vrat.

Za te biologe se je vrat razvil kot "orožje", ki ga moški uporabljajo v boju, da bi prišli do samic, in da ne bi dobivali hrane na visokih območjih. Različna dejstva podpirajo to hipotezo: vratovi samcev so veliko daljši in težji od tistih samic.

Zaključimo lahko, da moramo kljub temu, da ima prilagoditev očitno očiten pomen, preizkusiti interpretacije in preizkusiti vse možne hipoteze z uporabo znanstvene metode.

Razlike z evolucijo

Oba koncepta, evolucija in prilagajanje si nista nasprotujoča. Evolucija se lahko zgodi skozi mehanizem naravne selekcije, kar ustvarja prilagoditve. Poudariti je treba, da je edini mehanizem, ki ustvarja prilagoditve, naravna selekcija.

Obstaja še en postopek, imenovan odnašanje genov (omenjen v prejšnjem razdelku), ki lahko privede do evolucije populacije, vendar ne prinese prilagoditev.

Zmede glede prilagoditev

Čeprav se zdi, da so prilagoditve značilnosti, zasnovane točno za njihovo uporabo, evolucija in posledično koncepcija prilagoditev nimata cilja ali zavestnega namena. Prav tako niso sinonim za napredek.

Tako kot postopek erozije ni namenjen ustvarjanju čudovitih gora, tudi evolucija ni namenjena ustvarjanju organizmov, ki so popolnoma prilagojeni njihovemu okolju.

Organizmi se ne trudijo razvijati, zato naravna selekcija ne daje posamezniku tistega, kar potrebuje. Na primer, predstavljajmo si vrsto kuncev, ki morajo zaradi okoljskih sprememb prestati hud mraz. Potrebe živali po obilnem krznu ne bodo povzročile pojavljanja in širjenja v populaciji.

Nasprotno pa lahko nekatere naključne mutacije v genskem materialu zajca ustvarijo bolj obilno dlako, zaradi česar ima njen nosilec več otrok. Ti otroci verjetno podedujejo očetovo krzno. Tako lahko obilno krzno poveča svojo pogostost pri populaciji zajcev in tega zajec v nobenem trenutku ni vedel.

Tudi izbor ne prinaša popolnih struktur. Biti morajo dovolj "dobri", da bodo lahko prenesli naslednje generacije.

Reference

1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, TJ, Lavin, SR, Chediack, JG, Tracy, CR, & Karasov, WH (2007). Prebavna prilagoditev letečih vretenčarjev: visoka črevesna paracelularna absorpcija kompenzira manjša črevesja. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 104 (48), 19132-19137.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolucijska analiza Dvorana Prentice.
3. Futuyma, DJ (2005). Evolucija Sinauer.
4. Gould, SJ, & Vrba, ES (1982). Exaptation - manjkajoč izraz v znanosti o obliki. Paleobiologija, 8 (1), 4–15.
5. Organ, CL, Shedlock, AM, Meade, A., Pagel, M., & Edwards, SV (2007). Izvor velikosti in strukture ptičjega genoma pri ne-ptičjih dinozavrovih. Narava, 446 (7132), 180.