BIOLOGISK TILPASNING: KARAKTERISTIKA, TYPER, EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

En biologisk tilpasning er en karakteristisk tilstedeværelse i en organisme, der øger dens evne til overlevelse og reproduktion i forhold til dens ledsagere, der ikke har denne egenskab. Den eneste proces, der fører til tilpasninger, er naturlig valg.

Hvis vi holder op med at se på de forskellige linjer af levende organismer, vil vi opdage, at de er fyldt med en række komplekse tilpasninger. Fra efterligning af sommerfugle til den komplekse struktur af deres vinger, der tillader flyvning.

Kilde: Af Punnett, Reginald Crundall, via Wikimedia Commons

Ikke alle de egenskaber eller træk, som vi observerer i visse organismer, kan straks mærkes som tilpasninger. Nogle kan have kemiske eller fysiske konsekvenser, det kan være træk produceret ved genetisk drift eller af en begivenhed kaldet genetisk hitchhiking.

Organismernes karakteristika kan studeres ved at anvende den videnskabelige metode for at kontrollere, om de virkelig er tilpasninger, og hvad er deres tentative funktion.

For at gøre dette skal hypoteser om potentiel anvendelse foreslås og testes med et passende eksperimentelt design - enten ved at manipulere individet eller ved simpel observation.

Selvom tilpasninger ofte virker perfekte og endda "designet", er de ikke det. Tilpasningerne var ikke et resultat af en bevidst proces, da evolution hverken har en ende eller et mål, og heller ikke den søger at perfektionere organismer.

egenskaber

Afhængig af øen udviklede sig en anden finkeart.

En tilpasning er en egenskab, der øger individets kondition. I evolutionær biologi henviser udtrykket fitness eller biologisk egnethed til en organisms evne til at forlade afkom. Hvis et bestemt individ efterlader flere afkom end en partner, siges det, at han har større kondition.

Det mest passende individ er ikke den stærkeste eller den hurtigste eller den største. Det er den, der overlever, finder en makker og gengiver sig.

Nogle forfattere tilføjer ofte andre elementer i deres definitioner af tilpasning. Hvis vi tager højde for ætternes historie, kan vi definere tilpasning som et afledt træk, der udviklede sig som svar på et bestemt selektivt middel. Denne definition sammenligner karakterens virkninger på egnetheden til en bestemt variant.

Typer af tilpasning

De tre grundlæggende typer tilpasninger, der er baseret på hvordan genetiske ændringer udtrykkes, er strukturelle, fysiologiske og adfærdsmæssige justeringer. Inden for hver af disse typer udføres forskellige processer. De fleste organismer har kombinationer af alle tre.

Morfologisk og strukturel

Disse tilpasninger kan være anatomiske, herunder efterligning og kryptisk farve.

Mimik henviser på sin side til den ydre lighed, som nogle organismer er i stand til at udvikle for at efterligne karakteristika for andre mere aggressive og farlige for at fjerne dem.

For eksempel er koralslanger giftige. De kan genkendes af deres karakteristiske lyse farver. På den anden side er dronning bjergslanger ufarlige, men alligevel får deres farver dem til at ligne et koralrev.

Udseendet af en organisme modelleres gennem strukturelle tilpasninger afhængigt af det miljø, hvor den udvikler sig. For eksempel har ørkenrever store ører til varmestråling, og arktiske ræve har små ører til at bevare kropsvarmen.

Takket være pigmenteringen af ​​deres pels kamuflerer hvide isbjørne sig på isflak og plettede jaguarer i den plettede skygge af junglen.

Planter lider også af disse ændringer. Træer kan have korkbark for at beskytte dem mod vilde brande.

Strukturelle ændringer påvirker organismer på forskellige niveauer, fra kneleddet til tilstedeværelsen af ​​store flyvemuskler og skarpt syn for rovfugle.

Fysiologisk og funktionel

Disse typer tilpasninger involverer ændring af organer eller væv. De er en ændring i organismens funktion for at løse et problem, der opstår i miljøet.

Afhængig af kropskemi og stofskifte vises fysiologiske tilpasninger normalt ikke synligt.

Et klart eksempel på denne type tilpasning er dvaletilstand. Dette er en søvnig eller sløv tilstand, som mange varmblodige dyr gennemgår om vinteren. De fysiologiske ændringer, der forekommer i dvaletiden, er meget forskellige afhængigt af arten.

En fysiologisk og funktionel tilpasning ville for eksempel være de mere effektive nyrer for ørkenedyr, såsom kameler, forbindelserne, der forhindrer blodkoagulation i myggespyt eller tilstedeværelsen af ​​toksiner i planteblade for at afvise dem. planteædere.

Laboratorieundersøgelser, der måler indholdet af blod, urin og andre kropsvæsker, der sporer metaboliske veje, eller mikroskopiske undersøgelser af en organisms væv er ofte nødvendige for at identificere fysiologiske tilpasninger.

Det er undertiden vanskeligt at opdage dem, hvis der ikke er nogen fælles stamfar eller tæt beslægtede arter at sammenligne resultaterne med.

Etologisk eller adfærdsmæssig

Disse tilpasninger påvirker den måde, levende organismer fungerer på grund af forskellige årsager, såsom at sikre reproduktion eller mad, forsvare sig mod rovdyr eller ændre habitater, når miljøforholdene ikke er egnede.

Blandt de adfærdsmæssige tilpasninger finder vi migration, der henviser til den periodiske og massive mobilisering af dyr fra deres naturlige yngleområder til andre levesteder.

Denne forskydning sker før og efter avlssæsonen. Det mærkelige ved denne proces er, at der inden i den udvikles andre ændringer, der kan være anatomiske og fysiologiske, som det sker med sommerfugle, fisk og sommerfugle.

En anden adfærd, der kan ændres, er frivillighed eller frieri. Dens varianter kan være utroligt komplekse. Målet med dyrene er at få en makker og lede den mod parring.

I parringsperioden har de fleste arter forskellige adfærd, der betragtes som ritualer. Disse inkluderer udstilling, fremstilling af lyde eller tilbud på gaver.

Således kan vi observere, at bjørne dvale for at undslippe kulden, fugle og hvaler vandrer til varmere klima, når det er vinter, og ørkenen dyr er aktive om natten under varmt sommervejr. Disse eksempler er adfærd, der hjælper dyrene med at overleve.

Ofte tager adfærdstilpasninger nøje undersøgelse fra marken og laboratoriet for at bringe dem frem i lyset. De involverer normalt fysiologiske mekanismer.

Disse typer tilpasninger ses også hos mennesker. Disse anvender kulturelle tilpasninger som en undergruppe af adfærdsmæssige tilpasninger. For eksempel, hvor mennesker, der bor i et givet miljø, lærer måder at ændre den mad, de har brug for, for at klare det givne klima.

Er alle funktioner tilpasninger?

Når vi observerer et levende væsen, vil vi bemærke, at det er fuld af egenskaber, der har brug for en forklaring. Overvej en fugl: farvningen af ​​fjerdragten, sangen, formen på benene og næb, de komplekse fængselsdanser, kan vi alle betragte dem som adaptive egenskaber?

Nej. Selvom det er sandt, at den naturlige verden er fuld af tilpasninger, bør vi ikke straks udlede, at det træk, vi observerer, er et af dem. En egenskab kan hovedsageligt være til stede af følgende grunde:

De kan være en kemisk eller fysisk konsekvens

Mange træk er simpelthen konsekvenser af en kemisk eller fysisk begivenhed. Blodfarven er rød hos pattedyr, og ingen tror, ​​at farven rød i sig selv er en tilpasning.

Blod er rødt på grund af dets sammensætning: røde blodlegemer opbevarer et protein med ansvar for ilttransport kaldet hæmoglobin - hvilket forårsager den karakteristiske farve på nævnte væske.

Kan være en konsekvens af gendrift

Drift er en tilfældig proces, der producerer ændringer i allelfrekvenser og fører til fiksering eller eliminering af visse alleler på en stokastisk måde. Disse egenskaber giver ikke nogen fordel og øger ikke individets egnethed.

Antag, at vi har en bestand af hvide bjørne og sorte bjørne af samme art. På et tidspunkt lider studiepopulationen et fald i antallet af organismer på grund af en miljøkatastrofe, og de fleste hvide individer dør ved en tilfældighed.

Med tiden går der en stor mulighed for, at den allel, der koder for sort pels, vil blive fastgjort, og at hele befolkningen består af sorte individer.

Det er dog ikke en tilpasning, fordi det ikke giver nogen fordel for den person, der besidder den. Bemærk, at gendrift-processerne ikke fører til dannelse af tilpasninger, dette sker kun gennem mekanismen for naturlig selektion.

Det kan være korreleret med en anden egenskab

Vores gener er side om side og kan kombineres på forskellige måder i en proces, der kaldes rekombination. I nogle tilfælde er gener bundet og arvet sammen.

For at eksemplificere denne situation vil vi bruge en hypotetisk sag: generne, der koder for blå øjne, er knyttet til dem til blondt hår. Logisk set er det en forenkling, der er sandsynligvis andre faktorer, der er involveret i farvningen af ​​strukturer, men vi bruger det som et didaktisk eksempel.

Lad os antage, at det blonde hår i vores hypotetiske organisme giver det en vis fordel: camouflage, beskyttelse mod stråling, mod kulde osv. Personer med blondt hår får flere børn end deres kammerater, der ikke har denne egenskab.

Afkommet vil udover blondt hår også have blå øjne, fordi generne er forbundet. Gennem generationer kan vi konstatere, at blå øjne øges i frekvens, selvom de ikke giver nogen adaptiv fordel. Dette fænomen er kendt i litteraturen som "genetisk lift".

Kan være en konsekvens af fylogenetisk historie

Nogle tegn kan være en konsekvens af fylogenetisk historie. Suturer af kraniet hos pattedyr bidrager til og letter fødselsprocessen og kan fortolkes som en tilpasning til den. Egenskaben er imidlertid repræsentativ i andre afstamninger og er en fortræffelig egenskab.

Fortilpasninger og opsætninger

I årenes løb har evolutionære biologer beriget terminologien med hensyn til organismens karakteristika, herunder nye begreber som "præ-tilpasning" og "udtagning."

I henhold til Futuyma (2005) er en præ-tilpasning “en egenskab, der med held tjener en ny funktion”.

F.eks. Kan de stærke næb af nogle fugle være blevet valgt til at indtage en bestemt type mad. Men i passende tilfælde kan denne struktur også tjene som en tilpasning til angreb af får. Denne pludselige ændring i funktion er præ-tilpasning.

I 1982 introducerede Gould og Vrba konceptet "exaptation" for at beskrive en præ-tilpasning, der er blevet valgt til en ny anvendelse.

F.eks. Blev fjedrene fra svømmende fugle ikke formet af naturlig udvælgelse under det selektive svømningstryk, men heldigvis tjente de dertil.

Som en analogi til denne proces har vi vores næse, selvom den helt sikkert blev valgt, fordi den tilføjede en vis fordel i vejrtrækningsprocessen, nu bruger vi den til at holde vores briller.

Det mest berømte eksempel på udvisning er pandas tommelfinger. Denne art lever specifikt af bambus, og for at manipulere den bruger de en "sjette tommelfinger", der stammer fra væksten af ​​andre strukturer.

Eksempler på tilpasninger

Flyvning i hvirveldyr

Fugle, flagermus og de nu uddøde pterosaurer erhvervede konvergent deres midler til bevægelse: flyvning. Forskellige aspekter af morfologien og fysiologien hos disse dyr ser ud til at være tilpasninger, der øger eller favoriserer evnen til at flyve.

Benene har hulrum, der gør dem lette, men resistente strukturer. Denne konformation er kendt som pneumatiserede knogler. I nutidens flyvende linjer - fugle og flagermus - har fordøjelsessystemet også visse særegenheder.

Tarmene er meget kortere sammenlignet med flyveløse dyr af samme størrelse, sandsynligvis for at reducere vægten under flyvningen. Reduktionen i næringsstofabsorptionsoverfladen valgte således en stigning i cellulære absorptionsveje.

Tilpasninger i fugle falder til molekylære niveauer. Det er blevet foreslået, at størrelsen på genomet er reduceret som en tilpasning til flyvning, hvilket reducerer de metaboliske omkostninger forbundet med at have et stort genom og derfor store celler.

Echolocation i flagermus

Kilde: Af Shung fra Wikimedia Commons

Hos flagermus er der en særlig tilpasning, der giver dem mulighed for at orientere sig rumligt, mens de bevæger sig: ekkolokering.

Dette system består af udsendelse af lyde (mennesker er ikke i stand til at opfatte dem), der springer fra genstande, og flagermus er i stand til at opfatte og oversætte dem. Ligeledes betragtes morfologien i ørerne på visse arter som en tilpasning til at være i stand til at modtage bølgerne effektivt.

Girafernes lange hals

Kilde: Af John Storr fra Wikimedia Commons

Ingen vil være i tvivl om, at giraffer har en usædvanlig morfologi: en aflang hals, der understøtter et lille hoved og lange ben, der understøtter deres vægt. Dette design gør forskellige aktiviteter i dyrets liv vanskelige, såsom drikkevand fra en dam.

Forklaringen på de afrikanske arts lange halse har været et foretrukket eksempel på evolutionære biologer i årtier. Før Charles Darwin undfangede teorien om naturlig selektion, havde den franske naturforsker Jean-Baptiste Lamarck allerede et begreb - omend fejlagtigt - om ændringer og biologisk udvikling.

For Lamarck var giraffernes hals langstrakt, fordi disse dyr konstant strakte den for at kunne nå akaciknopperne. Denne handling ville oversætte til en arvelig ændring.

I lyset af moderne evolutionær biologi anses brug og anvendelse af karakterer ikke for at have nogen indflydelse på afkom. Tilpasningen af ​​den lange hals må være opstået, fordi de individer, der udførte mutationer for de nævnte egenskaber, efterlod flere afkom end deres kammerater med kortere hals.

Intuitivt kan vi antage, at den lange hals hjælper giraffer med at få mad. Imidlertid foder disse dyr normalt efter mad i lave buske.

Så hvad er giraff halse til?

I 1996 studerede forskerne Simmons og Scheepers de sociale forhold i denne gruppe og modbeviste fortolkningen af, hvordan giraffer fik deres hals.

For disse biologer udviklede nakken sig som et "våben", som mænd bruger i kamp for at komme til hunner og ikke for at få mad i høje områder. Forskellige fakta understøtter denne hypotese: hannernes halse er meget længere og tungere end kvindernes.

Vi kan konkludere, at selv hvis en tilpasning har en tilsyneladende indlysende betydning, må vi sætte spørgsmålstegn ved fortolkningerne og teste alle mulige hypoteser ved hjælp af den videnskabelige metode.

Forskelle med evolution

Begge begreber, evolution og tilpasning er ikke modstridende. Evolution kan ske gennem mekanismen for naturlig udvælgelse, og dette genererer tilpasninger. Det er nødvendigt at understrege, at den eneste mekanisme, der producerer tilpasninger, er naturlig valg.

Der er en anden proces, kaldet gendrift (nævnt i det foregående afsnit), som kan føre til udviklingen af ​​en population, men som ikke producerer tilpasninger.

Forvirringer om tilpasninger

Selvom tilpasninger ser ud til at være funktioner, der er designet nøjagtigt til deres brug, har evolution og følgelig opfatningen af ​​tilpasninger ikke et mål eller et bevidst formål. De er heller ikke synonyme med fremskridt.

Ligesom erosionsprocessen ikke er beregnet til at skabe smukke bjerge, er evolutionen ikke beregnet til at skabe organismer, der er perfekt tilpasset deres miljø.

Organismer stræber ikke efter at udvikle sig, så naturlig selektion giver ikke et individ, hvad han har brug for. Lad os for eksempel forestille os en række kaniner, der på grund af miljøændringer skal tåle en hård frost. Dyrets behov for rigelig pels får den ikke til at vises og spredes i befolkningen.

I modsætning hertil kan nogle tilfældige mutationer i det genetiske materiale fra kaninen generere en mere rigelig pels, hvilket får dens bærer til at få flere børn. Disse børn arver sandsynligvis deres fars pels. Således kan rigelig pels øge dens hyppighed i kaninbestanden, og på intet tidspunkt var kaninen opmærksom på dette.

Valg producerer heller ikke perfekte strukturer. De skal bare være "gode" nok til at kunne gå videre til den næste generation.

Referencer

1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, TJ, Lavin, SR, Chediack, JG, Tracy, CR, & Karasov, WH (2007). Den fordøjelsesmæssige tilpasning af flyvende hvirveldyr: paracellulær absorption med høj tarm kompenserer for mindre tarme. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104 (48), 19132-19137.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionsanalyse. Prentice Hall.
3. Futuyma, DJ (2005). Udvikling. Sinauer.
4. Gould, SJ, & Vrba, ES (1982). Ekspression - et manglende udtryk i videnskaben af ​​form. Paleobiologi, 8 (1), 4-15.
5. Organ, CL, Shedlock, AM, Meade, A., Pagel, M., & Edwards, SV (2007). Oprindelse af aviær genomets størrelse og struktur i ikke-aviær-dinosaurier. Nature, 446 (7132), 180.