ADAPTARE BIOLOGICĂ: CARACTERISTICI, TIPURI, EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

O adaptare biologică este o caracteristică prezentă într-un organism care își crește capacitatea de supraviețuire și reproducere, în raport cu tovarășii săi care nu au această trăsătură. Singurul proces care duce la adaptări este selecția naturală.

Dacă ne oprim să privim diferitele linii ale organismelor vii, vom constata că acestea sunt pline cu o serie de adaptări complexe. De la mimica fluturilor până la structura complexă a aripilor lor care permit zborul.

Sursa: De Punnett, Reginald Crundall, prin Wikimedia Commons

Nu toate caracteristicile sau trăsăturile pe care le observăm în anumite organisme nu pot fi imediat etichetate ca adaptări. Unele pot fi consecințe chimice sau fizice, pot fi trăsături produse de derivă genetică sau de un eveniment numit autostop genetic.

Caracteristicile organismelor pot fi studiate prin aplicarea metodei științifice pentru a verifica dacă sunt într-adevăr adaptări și care este funcția lor tentativă.

Pentru a face acest lucru, ipotezele privind utilizarea potențială trebuie propuse și testate cu un design experimental adecvat - fie prin manipularea individului, fie prin simpla observație.

Deși de multe ori adaptările par perfecte și chiar „proiectate”, acestea nu sunt. Adaptările nu au fost rezultatul unui proces conștient, deoarece evoluția nu are nici un scop, nici un scop și nici nu încearcă să perfecționeze organismele.

caracteristici

În funcție de insulă, a evoluat o altă specie de ciupercă.

O adaptare este o trăsătură care crește starea de fitness a unui individ. În biologia evolutivă, termenul de fitness sau fitness biologic se referă la capacitatea unui organism de a părăsi urmași. Dacă un anumit individ lasă mai mulți urmași decât un partener, se spune că el are o stare de fitness mai mare.

Cel mai potrivit individ nu este cel mai puternic, nici cel mai rapid, nici cel mai mare. Este cel care supraviețuiește, găsește un partener și se reproduce.

Unii autori adaugă adesea alte elemente în definițiile lor de adaptare. Dacă luăm în considerare istoricul liniei, putem defini adaptarea ca o trăsătură derivată care a evoluat ca răspuns la un anumit agent selectiv. Această definiție compară efectele caracterului asupra fitness-ului pentru o variantă specifică.

Tipuri de adaptare

Cele trei tipuri de adaptări de bază, bazate pe modul în care se exprimă modificările genetice, sunt ajustări structurale, fiziologice și comportamentale. În fiecare dintre aceste tipuri, se desfășoară diferite procese. Majoritatea organismelor au combinații dintre toate cele trei.

Morfologic și structural

Aceste adaptări pot fi anatomice, inclusiv mimica și colorația criptică.

La rândul său, mimetica se referă la asemănarea externă pe care unele organisme sunt capabile să o dezvolte pentru a imita caracteristicile altor altele mai agresive și periculoase pentru a le alunga.

De exemplu, șerpii de corali sunt otrăvitori. Pot fi recunoscute prin culorile strălucitoare caracteristice. Pe de altă parte, șerpii regina de munte sunt inofensivi, totuși culorile lor îi fac să pară un recif de corali.

Aspectul unui organism este modelat prin adaptări structurale în funcție de mediul în care se dezvoltă. De exemplu, vulpile deșertului au urechi mari pentru radiația de căldură, iar vulpile arctice au urechi mici pentru a reține căldura corporală.

Datorită pigmentării blănii lor, urșii polari albi se camuflează pe floturile de gheață și jaguarii observați în umbra reperată a junglei.

Plantele suferă și ele de aceste schimbări. Copacii pot avea scoarță de plută pentru a-i proteja de incendii.

Modificările structurale afectează organismele la diferite niveluri, de la articulația genunchiului până la prezența mușchilor mari de zbor și viziune ascuțită pentru păsările prădătoare.

Fiziologic și funcțional

Aceste tipuri de adaptări implică alterarea organelor sau țesuturilor. Ele sunt o schimbare a funcționării organismului pentru a rezolva o problemă care apare în mediu.

În funcție de chimia și metabolismul corpului, adaptările fiziologice nu sunt de obicei afișate vizibil.

Un exemplu clar al acestui tip de adaptare este hibernarea. Aceasta este o stare adormită sau letargică prin care trec multe animale cu sânge cald iarna. Modificările fiziologice care apar în perioada de hibernare sunt foarte diferite în funcție de specie.

O adaptare fiziologică și funcțională ar fi, de exemplu, rinichii mai eficienți pentru animalele deșert, cum ar fi cămile, compușii care împiedică coagularea sângelui în saliva țânțarilor sau prezența toxinelor în frunzele plantelor pentru a le respinge. ierbivore.

Studiile de laborator care măsoară conținutul de sânge, urină și alte fluide corporale, care urmăresc căile metabolice sau studiile microscopice ale țesuturilor unui organism sunt deseori necesare pentru identificarea adaptărilor fiziologice.

Uneori este dificil să le detectăm dacă nu există un strămoș comun sau specii înrudite cu care să se compare rezultatele.

Etologic sau comportamental

Aceste adaptări afectează modul în care organismele vii acționează din diferite cauze precum asigurarea reproducerii sau a alimentelor, apărarea de prădători sau schimbarea habitatelor atunci când condițiile de mediu nu sunt adecvate.

Printre adaptările comportamentale regăsim migrația, care se referă la mobilizarea periodică și masivă a animalelor din zonele lor de reproducție naturală în alte habitate.

Această deplasare are loc înainte și după perioada de reproducere. Lucrul curios despre acest proces este că în interiorul acestuia se dezvoltă alte modificări care pot fi anatomice și fiziologice, așa cum se întâmplă cu fluturii, peștele și fluturii.

Un alt comportament care poate fi modificat este procesul de curte sau de curte. Variantele sale pot fi incredibil de complexe. Obiectivul animalelor este de a obține o pereche și de a-l direcționa spre împerechere.

În perioada de împerechere, majoritatea speciilor au comportamente diferite considerate ritualuri. Acestea includ expunerea, sunetele sau oferirea de cadouri.

Astfel, putem observa că urșii hibernează pentru a scăpa de frig, păsările și balenele migrează spre climă mai caldă când este iarnă, iar animalele de deșert sunt active noaptea pe vreme caldă de vară. Aceste exemple sunt comportamente care ajută animalele să supraviețuiască.

De multe ori, adaptările comportamentale iau un studiu atent din teren și laborator pentru a le scoate la lumină. De obicei, implică mecanisme fiziologice.

Aceste tipuri de adaptări sunt observate și la om. Acestea folosesc adaptări culturale ca un subset de adaptări comportamentale. De exemplu, acolo unde oamenii care trăiesc într-un mediu dat învață modalități de a modifica alimentele de care au nevoie pentru a face față climatului dat.

Toate caracteristicile sunt adaptări?

Când observăm orice ființă vie vom observa că aceasta este plină de caracteristici care au nevoie de o explicație. Luați în considerare o pasăre: colorarea penajului, cântecul, forma picioarelor și a ciocului, dansurile complexe de curte, le putem considera cu toții caracteristici adaptative?

Nu. Deși este adevărat că lumea naturală este plină de adaptări, nu ar trebui să deducem imediat că trăsătura pe care o observăm este una dintre ele. O trăsătură poate fi prezentă în principal din următoarele motive:

Ele pot fi o consecință chimică sau fizică

Multe trăsături sunt pur și simplu consecințe ale unui eveniment chimic sau fizic. Culoarea sângelui este roșie la mamifere și nimeni nu crede că culoarea roșie în sine este o adaptare.

Sângele este roșu datorită compoziției sale: globulele roșii depozitează o proteină responsabilă cu transportul oxigenului numit hemoglobină - care provoacă colorația caracteristică a respectivului fluid.

Poate fi o consecință a derivării genelor

Drift-ul este un proces aleatoriu care produce schimbări în frecvențele alelelor și duce la fixarea sau eliminarea anumitor alele într-un mod stocastic. Aceste caracteristici nu conferă niciun avantaj și nu cresc capacitatea individului.

Să presupunem că avem o populație de urși albi și urși negri din aceeași specie. La un moment dat, populația studiată suferă o scădere a numărului de organisme din cauza unei catastrofe de mediu și majoritatea persoanelor albe mor din întâmplare.

Odată cu trecerea timpului, există o mare posibilitate ca alela care codifică blana neagră să fie fixată și întreaga populație să fie formată din persoane negre.

Cu toate acestea, nu este o adaptare, deoarece nu conferă niciun avantaj persoanei care o posedă. Rețineți că procesele de derivă a genelor nu duc la formarea de adaptări, acest lucru se produce doar prin mecanismul selecției naturale.

Poate fi corelat cu o altă caracteristică

Genele noastre sunt unul lângă altul și se pot combina în moduri diferite într-un proces numit recombinare. În unele cazuri, genele sunt legate și moștenite împreună.

Pentru a exemplifica această situație, vom folosi un caz ipotetic: genele care codifică ochii albaștri sunt legate de cele pentru părul blond. Logic este o simplificare, există probabil și alți factori implicați în colorarea structurilor, cu toate acestea îl folosim ca exemplu didactic.

Să presupunem că părul blond al organismului nostru ipotetic îi oferă un avantaj: camuflaj, protecție împotriva radiațiilor, împotriva frigului etc. Persoanele cu părul blond vor avea mai mulți copii decât colegii lor care nu au această caracteristică.

Puii, pe lângă părul blond, vor avea ochi albaștri, deoarece genele sunt legate. De-a lungul generațiilor, putem observa că ochii albaștri cresc în frecvență, chiar dacă nu conferă niciun avantaj adaptativ. Acest fenomen este cunoscut în literatura de specialitate drept „autostopul genetic”.

Poate fi o consecință a istoriei filogenetice

Unele personaje pot fi consecința istoriei filogenetice. Suturile craniului la mamifere contribuie și facilitează procesul de naștere și poate fi interpretat ca o adaptare pentru acesta. Cu toate acestea, trăsătura este reprezentativă în alte linii și este o trăsătură ancestrală.

Pre-adaptări și exaptări

De-a lungul anilor, biologii evoluționali au îmbogățit terminologia în ceea ce privește caracteristicile organismului, inclusiv noi concepte precum „preadaptare” și „exaptare”.

Potrivit Futuyma (2005), o preadaptare este „o trăsătură care servește cu succes o nouă funcție”.

De exemplu, picăturile puternice ale unor păsări pot fi fost selectate pentru a consuma un anumit tip de hrană. Dar, în cazuri adecvate, această structură poate servi de asemenea ca adaptare la oile de atac. Această schimbare bruscă a funcției este preadaptare.

În 1982, Gould și Vrba au introdus conceptul de „exaptare” pentru a descrie o preadaptare care a fost cooptată pentru o nouă utilizare.

De exemplu, penele păsărilor de înot nu au fost modelate de selecția naturală sub presiunea selectivă a înotului, dar, din fericire, au servit în acest sens.

Ca o analogie a acestui proces, avem nasul nostru, deși a fost selectat cu siguranță pentru că a adăugat un avantaj în procesul de respirație, acum îl folosim pentru a ține ochelarii.

Cel mai cunoscut exemplu de exaptare este degetul mare al panda. Această specie se hrănește în special cu bambus și pentru a-l manipula folosesc un „al șaselea deget” derivat din creșterea altor structuri.

Exemple de adaptări

Zbor în vertebre

Păsările, liliecii și pterozaurii acum dispăruți au dobândit în mod convergent mijloacele de locomoție: zborul. Diferite aspecte ale morfologiei și fiziologiei acestor animale par a fi adaptări care cresc sau favorizează capacitatea de a zbura.

Oasele au cavități care le fac structuri ușoare, dar rezistente. Această conformație este cunoscută sub numele de oase pneumatizate. În liniile zburătoare de astăzi - păsări și lilieci - sistemul digestiv are, de asemenea, anumite particularități.

Intestinele sunt mult mai scurte, comparativ cu animalele fără zbor de dimensiuni similare, probabil pentru a reduce greutatea în timpul zborului. Astfel, reducerea suprafeței de absorbție a nutrienților a selectat o creștere a căilor de absorbție celulară.

Adaptările la păsări scad la nivelurile moleculare. S-a propus ca dimensiunea genomului să fie redusă ca o adaptare pentru zbor, reducând costurile metabolice asociate cu existența unui genom mare și, prin urmare, celule mari.

Echolocarea în lilieci

Sursa: De Shung, de la Wikimedia Commons

În lilieci există o adaptare specială care le permite să se orienteze spațial în timp ce se mișcă: ecolocarea.

Acest sistem constă în emiterea de sunete (oamenii nu sunt capabili să le perceapă) care sărind obiectele, iar liliacul este capabil să le perceapă și să le transpună. La fel, morfologia urechilor anumitor specii este considerată o adaptare pentru a putea primi valurile în mod eficient.

Gâtul lung de girafe

Sursa: De John Storr, de la Wikimedia Commons

Nimeni nu s-ar îndoi că girafele au o morfologie neobișnuită: un gât alungit care susține un cap mic și picioare lungi care le susțin greutatea. Acest design face dificile activități în viața animalului, cum ar fi apa potabilă dintr-un iaz.

Explicația pentru gâturile lungi ale acestor specii africane a fost un exemplu preferat al biologilor evolutivi de zeci de ani. Înainte ca Charles Darwin să conceapă teoria selecției naturale, naturalistul francez Jean-Baptiste Lamarck a folosit deja un concept - deși eronat - al schimbărilor și evoluției biologice.

Pentru Lamarck, gâtul girafelor era alungit, deoarece aceste animale îl întindeau constant pentru a putea ajunge la mugurii de salcâm. Această acțiune s-ar traduce într-o schimbare moștenitoare.

În lumina biologiei moderne evolutive, utilizarea și dezutilizarea personajelor nu sunt afectate de urmași. Adaptarea gâtului lung trebuie să fi apărut deoarece indivizii care au purtat mutații pentru respectivele caracteristici au lăsat mai mulți urmași decât colegii lor cu gâtul mai scurt.

Intuitiv putem presupune că gâtul lung ajută girafele să obțină mâncare. Cu toate acestea, aceste animale, de obicei, se hrănesc cu hrană în tufele joase.

Deci pentru ce este gâtul de girafă?

În 1996, cercetătorii Simmons și Scheepers au studiat relațiile sociale ale acestui grup și au respins interpretarea modului în care girafele au avut gâtul.

Pentru acești biologi, gâtul a evoluat ca o „armă” pe care bărbații o folosesc în luptă pentru a ajunge la femei și nu pentru a obține mâncare în zonele înalte. Diverse fapte susțin această ipoteză: gâtele bărbaților sunt mult mai lungi și mai grele decât cele ale femelelor.

Putem concluziona că, chiar dacă o adaptare are un sens aparent evident, trebuie să punem la îndoială interpretările și să testăm toate ipotezele posibile folosind metoda științifică.

Diferențe cu evoluția

Ambele concepte, evoluție și adaptare nu sunt contradictorii. Evoluția poate avea loc prin mecanismul selecției naturale și aceasta generează adaptări. Este necesar să subliniem că singurul mecanism care produce adaptări este selecția naturală.

Există un alt proces, numit derivă genică (menționat în secțiunea anterioară), care poate duce la evoluția unei populații, dar nu produce adaptări.

Confuzii despre adaptări

Deși adaptările par a fi caracteristici concepute exact pentru utilizarea, evoluția lor și, prin urmare, concepția adaptărilor, nu au un scop sau un scop conștient. Nici ele nu sunt sinonime cu progresul.

Așa cum procesul de eroziune nu este destinat să creeze munți frumoși, evoluția nu este menită să creeze organisme perfect adaptate mediului lor.

Organismele nu se străduiesc să evolueze, astfel încât selecția naturală nu oferă individului ceea ce are nevoie. De exemplu, să ne imaginăm o serie de iepuri care, din cauza schimbărilor de mediu, trebuie să suporte un îngheț sever. Necesitatea animalelor de blană abundentă nu o va face să apară și să se răspândească în populație.

În schimb, unele mutații aleatorii din materialul genetic al iepurelui pot genera o haină mai abundentă, ceea ce face ca purtătorul său să aibă mai mulți copii. Acești copii probabil moștenesc blana tatălui lor. Astfel, blana abundentă își poate crește frecvența în populația de iepuri și în niciun moment iepurele nu a fost conștient de acest lucru.

De asemenea, selecția nu produce structuri perfecte. Trebuie doar să fie suficient de „buni” pentru a putea transmite generației următoare.

Referințe

1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, TJ, Lavin, SR, Chediack, JG, Tracy, CR, & Karasov, WH (2007). Adaptarea digestivă a vertebratelor zburătoare: absorbția paracelulară intestinală ridicată compensează intestinele mai mici. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104 (48), 19132-19137.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analiza evolutivă. Sala Prentice.
3. Futuyma, DJ (2005). Evoluţie. Sinauer.
4. Gould, SJ, & Vrba, ES (1982). Exaptarea - un termen lipsit în știința formei. Paleobiologie, 8 (1), 4-15.
5. Organ, CL, Shedlock, AM, Meade, A., Pagel, M., & Edwards, SV (2007). Originea dimensiunii și structurii genomului aviar în dinozaurii neaviari. Nature, 446 (7132), 180.