FIZIOLOŠKA PRILAGODBA: ŠTO JE I PRIMJERI - BIOLOGIJA - 2024

Fiziološke adaptacije je osobina ili karakteristika na razini fiziologiji organizma - zovu se stanica, tkivo ili organ - koji povećava njegovu biološku djelotvornost ili fitness.

U fiziologiji postoje tri pojma koja se ne smiju miješati: prilagodba, postavljanje i aklimatizacija. Prirodni odabir Charlesa Darwina jedini je poznati mehanizam koji vodi u prilagodbe. Taj je proces općenito spor i postupan.

Izvor: pixabay.com

Uobičajeno je da se prilagodba miješa s postavljanjem ili aklimatizacijom. Prvi se pojam odnosi na varijacije na fiziološkoj razini, iako se mogu pojaviti i u anatomiji ili biokemiji, kao rezultat izloženosti tijela novom stanju okoliša, poput ekstremne hladnoće ili vrućine.

Aklimatizacija uključuje iste promjene opisane u terminu okoliš, samo što promjene okoliša induciraju istraživači u laboratoriju ili na terenu. I aklimatizacija i postavljanje su reverzibilne pojave.

Od čega se sastoji?

Fiziološke prilagodbe su karakteristike stanica, organa i tkiva koje povećavaju učinkovitost pojedinaca koji ih posjeduju, u odnosu na one koji to nemaju.

Kada govorimo o „djelotvornosti“ mislimo na pojam koji se široko koristi u evolucijskoj biologiji (koji se također naziva i darwinijska efikasnost ili fitness), a koji se odnosi na sposobnost organizama da prežive i razmnožavaju se. Ovaj se parametar može raščlaniti na dvije komponente: vjerojatnost preživljavanja i prosječan broj potomstva.

To jest, kada imamo određene fiziološke karakteristike koje povećavaju kondiciju pojedinaca, možemo intuitirati da je to prilagodljiva osobina.

Moramo biti oprezni pri identificiranju prilagodbi, jer sve karakteristike koje vidimo kod životinje nisu adaptivne. Na primjer, svi znamo da naša krv ima živo crvenu boju.

Ovo svojstvo nema adaptivnu vrijednost i samo je kemijska posljedica. Krv je crvena jer ima molekulu koja se zove hemoglobin, odgovorna za transport kisika.

Kako možemo zaključiti da je osobina fiziološka prilagodba?

Kad promatramo specifične karakteristike organizma, možemo iznijeti nekoliko hipoteza o njegovom adaptivnom značenju.

Na primjer, nema sumnje da su oči životinja građe koje omogućuju hvatanje svjetlosti. Primijenimo li redoslijed gore navedenih ideja, možemo zaključiti da pojedinci sa strukturama koje percipiraju svjetlost imaju neku prednost u odnosu na svoje vršnjake, poput lakog bijega od grabežljivaca ili lakše pronalaženja hrane.

Međutim, prema glasovitom evolucijskom biologu i paleontologu Stephenu Jayu Gouldu, "ne bi trebalo prihvaćati objašnjenje adaptivne vrijednosti lika samo zato što je uvjerljivo i šarmantno".

U stvari, demonstracija likova su prilagodbe jedan je od najistaknutijih zadataka evolucijskih biologa, još od vremena Charlesa Darwina.

Primjeri

Digestivni sustavi u letećim kralježnjacima

Leteći kralježnjaci, ptice i šišmiši suočavaju se s temeljnim izazovom: svladati silu gravitacije kako bi se mogli kretati.

Stoga ovi organizmi imaju jedinstvene karakteristike koje ne nalazimo u drugoj skupini kralježnjaka čiji je način kretanja čisto zemaljski, poput miša, na primjer.

Izmjene ovih osebujnih kralježnjaka kreću se od laganih kostiju s unutarnjim otvorima do značajnog smanjenja veličine mozga.

Prema literaturi, jedan od najvažnijih selektivnih pritisaka koji su oblikovali ovu životinjsku skupinu je potreba da se smanji njegova masa radi povećanja učinkovitosti leta.

Pretpostavlja se da su probavne sustave oblikovale ove sile, favorizirajući pojedince s kraćim crijevima, što bi podrazumijevalo manju masu tijekom leta.

Međutim, kod smanjenja crijeva dolazi i dodatna komplikacija: asimilacija hranjivih sastojaka. Kako je manja apsorpcijska površina, možemo intuitivno utjecati na unos hranjivih sastojaka. Nedavna istraživanja pokazala su da se to ne događa.

Prema Caviedes - Vidal (2008), postoji paracelularni apsorpcijski put koji nadoknađuje smanjenje crijevnog tkiva. Da bi došli do ovih zaključaka, autori su istraživali apsorpcijske puteve u crijevima voća šišmiša Artibeus lituratus.

Prilagodbe biljaka u sušnim sredinama

Kada su biljke izložene nepovoljnim okolišnim uvjetima, ne mogu se preseliti na druga mjesta u boljim okolnostima, jer ptica koja migrira u topla područja kako bi izbjegla toplotni stres zime.

Iz tog razloga različite biljne vrste imaju prilagodbe, uključujući one fiziološke, koje im omogućuju suočavanje s nepovoljnim uvjetima, poput suše u pustinji.

Postoje stabla s posebno širokim korijenskim sustavima (korijenjem) koji im omogućuju da vode uzimaju iz dubokih rezervoara.

Predstavljaju i alternativne metaboličke putove koji pomažu u smanjenju gubitka vode. Među tim putovima imamo C4 biljke koje smanjuju pojavu fotorespiracije zahvaljujući prostornom odvajanju Calvin ciklusa i fiksaciji ugljičnog dioksida.

Fotorespiracija je alternativni put koji ne daje nikakvu dobit i nastaje kada enzim RuBisCO (ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza / oksigenaza) koristi kisik, a ne ugljični dioksid.

CAM biljke (metabolizam crassulaceae kiseline) usporavaju proces fotorespiracije i omogućavaju biljci da smanji gubitak vode, zahvaljujući privremenom odvajanju.

Proteini antifriza u teleost ribama

Nekoliko vrsta morskih teleost riba (koje pripadaju infraclasu Teleostei) postiglo je niz veličanstvenih prilagodbi koje će se moći razvijati u okruženjima s niskim temperaturama.

Ove fiziološke prilagodbe uključuju proizvodnju proteina antifriza i glikoproteina. Te se molekule proizvode u jetri ribe i izvoze se u krvotok kako bi ispunili svoju funkciju.

Prema biokemijskom sastavu proteina razlikuju se četiri skupine. Nadalje, nemaju sve vrste isti mehanizam: neke sintetiziraju bjelančevine prije nego što su izložene niskim temperaturama, druge to čine kao reakcija na toplotne podražaje, dok druga skupina sintetira ih tijekom cijele godine.

Zahvaljujući količinskim učincima otopina, pri dodavanju više otopljenih tvari u plazmu, temperatura na kojoj se smrzava znatno se smanjuje. Suprotno tome, tkiva ribe koja nemaju tu vrstu zaštite počela bi se smrzavati nakon što temperatura dosegne 0 ° C.

Reference

1. Caviedes - Vidal, E., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP, & Otani, L. (2008). Apsorpcija paracelula: šišmiš razbija paradigmu sisavaca. PLOS One, 3 (1), e1425.
2. Davies, PL, Hew, CL, & Fletcher, GL (1988). Riblja proteina protiv smrzavanja: fiziologija i evolucijska biologija. Kanadski časopis za zoologiju, 66 (12), 2611–2617.
3. Freeman, S., i Herron, JC (2002). Evolucijska analiza Dvorana Prentice.
4. Price, ER, Brun, A., Caviedes - Vidal, E., i Karasov, WH (2015). Probavne prilagodbe zračnog načina života. Fiziologija, 30 (1), 69–78.
5. Villagra, PE, Giordano, C., Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… & Greco, S. (2011). Biti biljka u pustinji: strategije za korištenje vode i otpornost na vodeni stres u Središnjoj planini Argentine. Australna ekologija, 21 (1), 29–42.