Биологические особенности адаптации, типы, примеры



биологическая адаптация это характерный подарок в организме, который увеличивает его способность к выживанию и размножению по сравнению с его компаньонами, которые не обладают этой чертой. Единственный процесс, который вызывает появление адаптаций, - это естественный отбор.

Если мы перестанем наблюдать различные линии живых организмов, мы обнаружим, что они изобилуют серией сложных адаптаций. От мимики бабочек до сложной структуры их крыльев, которые позволяют полет.

Не все характеристики или признаки, которые мы наблюдаем у определенных организмов, могут быть сразу помечены как адаптации. Некоторые могут быть химическими или физическими последствиями, могут быть признаками, вызванными дрейфом генов или событием, называемым генетический автостоп.

Характеристики организмов можно изучать, применяя научный метод, чтобы проверить, действительно ли они являются адаптациями и какова их предварительная функция.

Для этого необходимо выдвигать и проверять гипотезы о потенциальном использовании с адекватным экспериментальным планом - манипулируя человеком или простым наблюдением..

Хотя адаптации кажутся во многих случаях совершенными и даже «разработанными», они не являются таковыми. Адаптации не были результатом сознательного процесса, поскольку у эволюции нет ни цели, ни цели, и она не стремится к совершенствованию организмов..

индекс

  • 1 Характеристики
  • 2 типа
  • 3 Есть все особенности адаптации?
    • 3.1 Они могут иметь химические или физические последствия
    • 3.2 Это может быть следствием дрейфа генов
    • 3.3 Может соотносится с другой функцией
    • 3.4 Это может быть следствием филогенетической истории
  • 4 Преадаптации и эксталяции
  • 5 примеров адаптаций
    • 5.1 Полет у позвоночных
    • 5.2 Эхолокация у летучих мышей
    • 5.3 Длинная шея жирафов
    • 5.4 Итак, что толку в шеях жирафов??
  • 6 Различия с эволюцией
  • 7 Путаница по поводу адаптации
  • 8 ссылок

черты

Адаптация - это функция, которая увеличивает фитнес человека. В эволюционной биологии термин фитнес или биологическая адекватность относится к способности организма оставлять потомство. Если определенный человек оставляет больше потомства, чем партнер, говорят, что у него больше фитнес.

Человек с большим фитнес Это не самый сильный, ни самый быстрый, ни самый большой. Он тот, кто выживает, находит себе пару и размножается.

Некоторые авторы обычно добавляют другие элементы в свои определения адаптации. Если мы примем во внимание историю происхождения, мы можем определить адаптацию как производный характер, который развился в ответ на определенный избирательный агент. Это определение сравнивает эффекты характера в фитнес конкретного варианта.

тип

Адаптации могут появляться на разных уровнях. Мы можем продемонстрировать морфологические и анатомические приспособления, такие как зубы, которые позволяют нам потреблять определенные виды пищи или структуры, предназначенные для того, чтобы бегать и быстро достигать свою жертву или спасаться бегством от хищников..

Адаптация также может быть физиологической, на уровне клеток или биохимических процессов, происходящих в организме..

Например, некоторые рыбы, которые живут в воде с очень низкой температурой, содержат антифризные белки, которые позволяют им плавать в ледяной воде без замерзания..

Точно так же адаптация может быть поведенческой или этологической. Определенное поведение у животных способствует их выживанию и размножению.

У рептилий способность к терморегуляции определяется движением в сторону горячих или холодных зон, в зависимости от потребностей человека. Другой пример - паразитическое поведение некоторых птиц откладывать яйца в гнезда других видов, чтобы избежать размножения..

Все функции являются адаптациями?

Наблюдая за любым живым существом, мы заметим, что оно полно характеристик, которые нуждаются в объяснении. Подумайте о птице: окраска оперения, песня, форма ног и клюва, сложные танцы ухаживания, можем ли мы рассматривать их как адаптивные характеристики??

Нет. Хотя верно, что мир природы полон адаптаций, мы не должны сразу делать вывод, что наблюдаемая нами особенность является одной из них. Черта может присутствовать в основном по следующим причинам:

Они могут иметь химические или физические последствия

Многие черты - это просто последствия химического или физического события. Цвет крови красный у млекопитающих, и никто не думает, что это красный цвет per se это адаптация.

Кровь красная благодаря своему составу: в красных кровяных клетках содержится белок, ответственный за транспорт кислорода, называемый гемоглобин, который вызывает характерное окрашивание указанной жидкости.

Это может быть следствием дрейфа генов

Дрифт - это случайный процесс, который вызывает изменения в частотах аллелей и приводит к фиксации или устранению определенных аллелей стохастически. Эти характеристики не дают никаких преимуществ и не увеличивают фитнес личности.

Предположим, у нас есть популяция белых и черных медведей того же вида. В какой-то момент исследуемая популяция страдает от уменьшения количества организмов из-за экологической катастрофы, и большинство белых особей умирают случайно.

С течением времени существует высокая вероятность того, что аллель, кодирующий черный мех, является фиксированным, и все население становится черными особями..

Тем не менее, это не адаптация, потому что она не дает никаких преимуществ человеку, которому она принадлежит. Отметим, что процессы дрейфа генов не приводят к формированию адаптаций, это происходит только через механизм естественного отбора.

Это может быть связано с другой особенностью

Наши гены соседствуют друг с другом и могут комбинироваться различными способами в процессе, называемом рекомбинацией. В некоторых случаях гены связаны и наследуются вместе.

Чтобы проиллюстрировать эту ситуацию, мы будем использовать гипотетический случай: гены, которые кодируют голубые глаза, связаны с генами светлых волос. Логически это упрощение, возможно, есть другие факторы, связанные с окраской структур, но мы используем это как дидактический пример..

Предположим, что светлые волосы нашего гипотетического организма дают ему некоторое преимущество: маскировка, защита от радиации, от холода и т. Д. Люди со светлыми волосами будут иметь больше детей, чем их сверстники, которые не обладают этой характеристикой.

У потомка, помимо светлых волос, будут голубые глаза, потому что гены связаны между собой. На протяжении поколений мы видим, что голубые глаза увеличиваются по частоте, хотя они не дают никаких адаптивных преимуществ. Это явление известно в литературе какгенетический автостоп".

Это может быть следствием филогенетической истории

Некоторые персонажи могут быть следствием филогенетической истории. Швы черепа у млекопитающих способствуют и облегчают процесс рождения, будучи в состоянии интерпретировать его как приспособление для него. Тем не менее, характеристика представлена ​​в других линиях и является наследственной чертой.

Преадаптации и эксталяции

За прошедшие годы эволюционные биологи обогатили терминологию, касающуюся характеристик организма, включая новые понятия, такие как «преадаптация» и «эксаптация»..

Согласно Futuyma (2005), предварительная адаптация - это «черта, которая случайно выполняет новую функцию».

Например, сильные пики некоторых птиц могут быть выбраны для потребления определенного типа пищи. Но в соответствующих случаях эта структура также может служить приспособлением для атаки овец. Это внезапное изменение функции является предварительной адаптацией.

В 1982 году Гулд и Врба представили концепцию «exaptation» для описания предварительной адаптации, которая была выбрана для нового использования..

Например, перья плавающих птиц не были отлиты естественным отбором под избирательным давлением плавания, но, к счастью, они послужили ему.

В качестве аналогии с этим процессом у нас есть нос, хотя он, вероятно, был выбран, потому что он добавил некоторое преимущество в процесс дыхания, теперь мы используем его для удержания наших линз.

Самый известный пример побега - большой палец панды. Этот вид питается специально бамбуком, и для управления им используется «шестой палец», полученный в результате роста других структур..

Примеры адаптации

Полет у позвоночных

Птицы, летучие мыши и уже вымершие птерозавры приобрели сходящимся образом свое средство передвижения: полет. Некоторые аспекты в морфологии и физиологии этих животных, по-видимому, являются адаптациями, которые увеличивают или способствуют способности летать..

Кости представляют собой полости, которые превращают их в легкие структуры, но устойчивые. Эта конформация известна как пневматизированные кости. В современных летающих линиях - птицы и летучие мыши - пищеварительная система также имеет определенные особенности.

Кишечник намного короче, чем нелетающие животные такого же размера, вероятно, для снижения веса во время полета. Таким образом, уменьшение поверхности поглощения питательных веществ выбрано увеличением путей поглощения для клеточного.

Адаптация у птиц достигает молекулярных уровней. Было предположено, что размер генома был уменьшен как адаптация к полету, уменьшая метаболические затраты, связанные с наличием большого генома и, следовательно, больших клеток.

Эхолокация у летучих мышей

У летучих мышей есть особая адаптация, которая позволяет им пространственно ориентироваться во время движения: эхолокация.

Эта система состоит из излучения звуков (люди не способны их воспринимать), которые отражаются от предметов, а летучие мыши способны воспринимать и переводить их. Кроме того, морфология ушей некоторых видов считается адаптацией, чтобы иметь возможность эффективно принимать волны.

Длинная шея жирафов

Никто не сомневается, что у жирафов нетипичная морфология: вытянутая шея с маленькой головой и длинные ноги, поддерживающие ее вес. Этот дизайн препятствует различным видам деятельности животного, таким как взятие воды из пруда.

Объяснение длинной шеи этих африканских видов к десятилетию было любимым примером эволюционных биологов. До того, как Чарльз Дарвин задумал теорию естественного отбора, французский натуралист Жан-Батист Ламарк уже руководил, хотя и ошибочно, концепцией биологических изменений и эволюции..

Для Ламарка шея жирафов была удлинена, потому что эти животные постоянно растягивались, чтобы достичь почек акаций. Это действие приведет к наследственному изменению.

В свете современной эволюционной биологии считается, что использование и неиспользование персонажей не влияет на потомство. Адаптация длинной шеи должна была произойти, потому что люди, которые несли мутации для этой характеристики, оставили больше потомства, чем их компаньоны с более короткой шеей..

Интуитивно можно предположить, что длинная шея помогает жирафам добывать пищу. Тем не менее, эти животные обычно ищут пищу в кустарниках.

Итак, что толку в шеях жирафов??

В 1996 году исследователи Симмонс и Шиперс изучили социальные отношения этой группы и опровергли интерпретацию того, как жирафы получили свою шею..

Для этих биологов шея превратилась в «оружие», которое мужчины используют в бою, чтобы добывать самок, а не добывать пищу в высоких местах. Различные факты подтверждают эту гипотезу: шеи у мужчин намного длиннее и тяжелее, чем у женщин.

Мы можем заключить, что, хотя адаптация имеет кажущийся очевидным смысл, мы должны подвергнуть сомнению интерпретации и проверить все возможные гипотезы, используя научный метод.

Различия с эволюцией

Обе концепции, эволюция и адаптация не противоречат друг другу. Эволюция может происходить через механизм естественного отбора, и это порождает адаптации. Необходимо подчеркнуть, что единственным механизмом, который производит адаптации, является естественный отбор.

Существует еще один процесс, называемый дрейф генов (упомянутый в предыдущем разделе), который может привести к эволюции популяции, но не приводит к адаптации.

Путаница по поводу адаптации

Хотя адаптации кажутся характеристиками, предназначенными именно для их использования, эволюция и, следовательно, концепция адаптаций не имеют цели или сознательной цели. Они не являются синонимами прогресса.

Так же, как процесс эрозии не предназначен для создания красивых гор, эволюция не предназначена для создания организмов, идеально приспособленных к окружающей среде..

Организмы не стремятся развиваться, поэтому естественный отбор не дает человеку того, что ему нужно. Например, представьте серию кроликов, которые из-за изменений в окружающей среде вынуждены терпеть сильный мороз. Потребность животных в обильной шерсти не заставит ее появиться и распространиться в популяции.

Напротив, некоторые случайные мутации в генетическом материале кролика могут привести к появлению более обильной шерсти, в результате чего у носителя будет больше детей. Эти дети, вероятно, наследуют мех своего отца. Таким образом, обильная шерсть может увеличить свою частоту в популяции кроликов, и кролик никогда не знал об этом.

Кроме того, выбор не дает идеальных структур. Они должны быть «достаточно хорошими», чтобы иметь возможность перейти к следующему поколению..

ссылки

  1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, T.J., Lavin, S.R., Chediack, J.G., Tracy, C.R., & Karasov, W.H. (2007). Пищеварительная адаптация летающих позвоночных: высокая кишечная параклеточная абсорбция компенсирует меньшие кишки. Известия Национальной академии наук, 104(48), 19132-19137.
  2. Фриман, С. & Херрон, Дж. С. (2002). Эволюционный анализ. Прентис Холл.
  3. Футуйма, Д.Дж. (2005). эволюция. Sinauer.
  4. Gould S.J. & Vrba E.S. (1982). Exaptation - пропущенный термин в науке о форме. палеобиология, 8(1), 4-15.
  5. Organ, C.L., Shedlock, A.M., Meade, A., Pagel, M. & Edwards, S.V. (2007). Происхождение птичьего размера и структуры генома у не-птичьих динозавров. природа, 446(7132), 180.