FIZIOLOŠKA PRILAGODITEV: KAJ JE TO IN PRIMERI - BIOLOGIJA - 2025

Fiziološka prilagoditev je lastnost ali značilnost na ravni fiziologije organizma - imenujemo celica, tkivo ali organ - ki povečujejo njegovo biološko učinkovitost ali sposobnost.

V fiziologiji obstajajo trije izrazi, ki jih ne smemo zamenjevati: prilagoditev, nastavitev in aklimatizacija. Naravni izbor Charlesa Darwina je edini znani mehanizem, ki vodi v prilagoditve. Ta postopek je na splošno počasen in postopen.

Vir: pixabay.com

Običajno je, da se prilagoditev zamenja z nastavitvijo ali aklimatizacijo. Prvi izraz je povezan s spremembami na fiziološki ravni, čeprav se lahko pojavijo tudi v anatomiji ali biokemiji, kot posledica izpostavljenosti telesa novim okoljskim razmeram, kot sta ekstremni mraz ali vročina.

Aklimatizacija vključuje enake spremembe, ki so opisane v pojmu okolje, le da spremembe v okolju povzroči raziskovalec v laboratoriju ali na terenu. Tako aklimatizacija kot nastavitev sta povratna pojava.

Iz česa je sestavljeno?

Fiziološke prilagoditve so značilnosti celic, organov in tkiv, ki povečujejo učinkovitost posameznikov, ki jih imajo, v primerjavi s tistimi, ki tega nimajo.

Ko govorimo o "učinkovitosti", mislimo na izraz, ki se pogosto uporablja v evolucijski biologiji (imenovan tudi darwinovska učinkovitost ali kondicija), povezan s sposobnostjo organizmov, da preživijo in se razmnožujejo. Ta parameter lahko razdelimo na dve komponenti: verjetnost preživetja in povprečno število potomcev.

Se pravi, ko imamo določene fiziološke značilnosti, ki povečujejo telesno pripravljenost posameznikov, lahko intuitiramo, da gre za prilagodljivo lastnost.

Pri prepoznavanju prilagoditev moramo biti previdni, saj vse lastnosti, ki jih vidimo pri živali, niso prilagodljive. Na primer, vsi vemo, da ima naša kri živo živo rdečo barvo.

Ta lastnost nima prilagodljive vrednosti in je le kemijska posledica. Kri je rdeča, ker ima molekulo, imenovano hemoglobin, odgovorno za transport kisika.

Kako lahko sklepamo, da je lastnost fiziološka prilagoditev?

Ko opazimo določeno značilnost organizma, lahko postavimo več hipotez o njegovem prilagodljivem pomenu.

Na primer, ni dvoma, da so oči živali strukture, ki omogočajo zajemanje svetlobe. Če uporabimo vrstni red zgornjih idej, lahko ugotovimo, da imajo posamezniki s strukturo, ki zaznavajo svetlobo, nekaj prednosti pred vrstniki, na primer tako, da lažje pobegnejo od plenilcev ali lažje najdejo hrano.

Vendar pa po besedah ​​slovitega evolucijskega biologa in paleontologa Stephena Jaya Goulda "nobene razlage prilagodljive vrednosti nekega lika ne bi smeli sprejeti samo zato, ker je verodostojen in očarljiv."

Pravzaprav je demonstracija, da so liki priredbe, ena najvidnejših nalog evolucijskih biologov, vse od časov Charlesa Darwina.

Primeri

Prebavni sistemi pri letečih vretenčarjih

Leteči vretenčarji, ptice in netopirji se soočajo s temeljnim izzivom: premagati silo teže, da bi se lahko gibali.

Tako imajo ti organizmi edinstvene značilnosti, ki jih ne najdemo v drugi skupini vretenčarjev, katerih način gibanja je čisto kopenski, na primer miš.

Spremembe teh značilnih vretenčarjev segajo od lahkih kosti z notranjimi luknjami do občutnega zmanjšanja velikosti možganov.

Po literaturi je eden najpomembnejših selektivnih pritiskov, ki je oblikoval to živalsko skupino, potreba po zmanjšanju njene mase za povečanje učinkovitosti letenja.

Domnevajo, da so te sile oblikovale prebavni sistem, ki daje prednost posameznikom s krajšim črevesjem, kar bi pomenilo manj mase med letom.

Pri zmanjšanju črevesja pa pride še dodaten zaplet: asimilacija hranil. Ker je manjša absorpcijska površina, lahko intuitivno vplivamo na vnos hranil. Nedavne raziskave so pokazale, da se to ne zgodi.

Po Caviedes - Vidal (2008) obstaja paracelularna absorpcijska pot, ki kompenzira zmanjšanje črevesnega tkiva. Da bi prišli do teh zaključkov, so avtorji raziskovali absorpcijske poti v črevesju sadnega netopirja Artibeus lituratus.

Prilagoditve rastlin v sušnih okoljih

Ko so rastline izpostavljene neugodnim okoljskim razmeram, se ne morejo preseliti na druge lokacije v boljših okoliščinah, saj lahko ptica, ki seli v topla območja, da bi se izognila vročinskemu stresu.

Zaradi tega imajo različne rastlinske vrste prilagoditve, vključno s fiziološkimi, ki jim omogočajo soočenje z neugodnimi razmerami, kot je suša v puščavah.

Obstajajo drevesa s posebno obsežnimi koreninskimi sistemi (korenine), ki jim omogočajo, da odvzamejo vodo iz globokih rezervoarjev.

Predstavljajo tudi alternativne presnovne poti, ki pomagajo zmanjšati izgubo vode. Med temi potmi imamo rastline C4, ki zmanjšujejo pojav fotorespiracije, zahvaljujoč prostorskemu ločevanju kalvinskega cikla in fiksaciji ogljikovega dioksida.

Fotorespiracija je alternativna pot, ki ne prinese nobenega povečanja in se pojavi, kadar encim RuBisCO (ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza / oksigenaza) porabi kisik in ne ogljikov dioksid.

CAM rastline (metabolični metabolizem crassulaceae) upočasnijo proces fotorespiracije in omogočijo rastlini, da zaradi začasne ločitve zmanjša izgubo vode.

Proteini proti zmrzovanju v teleost ribah

Številne vrste morskih teleost rib (ki spadajo v infraclas Teleostei) so dosegle vrsto čudovitih prilagoditev, da bi se lahko razvile v okolju z nizkimi temperaturami.

Te fiziološke prilagoditve vključujejo proizvodnjo antifriznih beljakovin in glikoproteinov. Te molekule nastajajo v jetrih rib in jih izvozijo v krvni obtok, da izpolnijo svojo funkcijo.

Po biokemični sestavi beljakovin ločimo štiri skupine. Poleg tega nimajo vse vrste enak mehanizem: nekatere sintetizirajo beljakovine, preden so izpostavljene nizkim temperaturam, druge to počnejo kot toplotni dražljaji, druga skupina pa jih sintetizira skozi vse leto.

Zahvaljujoč kolizijskim učinkom raztopin se pri dodajanju več topljencev v plazmo temperatura, ki jo zmrzne, znatno zmanjša. V nasprotju s tem bi tkiva rib, ki nimajo te vrste zaščite, začela zamrzovati, ko temperatura doseže 0 ° C.

Reference

1. Caviedes - Vidal, E., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP, & Otani, L. (2008). Absorpcija celic: netopir poruši paradigmo sesalca. PLoS One, 3 (1), e1425.
2. Davies, PL, Hew, CL, & Fletcher, GL (1988). Ribji proteini proti zmrzovanju: fiziologija in evolucijska biologija. Canadian Journal of Zoology, 66 (12), 2611–2617.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolucijska analiza Dvorana Prentice.
4. Price, ER, Brun, A., Caviedes - Vidal, E., & Karasov, WH (2015). Prebavne prilagoditve zračnega načina življenja. Fiziologija, 30 (1), 69–78.
5. Villagra, PE, Giordano, C., Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… & Greco, S. (2011). Biti rastlina v puščavi: strategije za rabo vode in odpornost proti vodnemu stresu na Srednji gori v Argentini. Avstralna ekologija, 21 (1), 29–42.