BIOLOGISK TILPASNING: KJENNETEGN, TYPER, EKSEMPLER - BIOLOGI - 2026

En biologisk tilpasning er en karakteristisk tilstedeværelse i en organisme som øker kapasiteten for overlevelse og reproduksjon, i forhold til ledsagere som ikke har denne egenskapen. Den eneste prosessen som fører til tilpasninger er naturlig utvalg.

Hvis vi stopper for å se på de forskjellige linjene til levende organismer, vil vi finne at de er fylt med en serie komplekse tilpasninger. Fra etterligning av sommerfugler til den komplekse strukturen på vingene deres som tillater fly.

Kilde: Av Punnett, Reginald Crundall, via Wikimedia Commons

Ikke alle egenskapene eller egenskapene vi observerer i visse organismer kan umiddelbart merkes som tilpasninger. Noen kan ha kjemiske eller fysiske konsekvenser, det kan være trekk produsert av genetisk drift eller av en hendelse som kalles genetisk hitchhiking.

Egenskapene til organismer kan studeres ved å bruke den vitenskapelige metoden for å bekrefte om de virkelig er tilpasninger og hva som er deres tentative funksjon.

For å gjøre det, må hypoteser om potensiell bruk foreslås og testes med et passende eksperimentelt design - enten ved å manipulere individet eller ved enkel observasjon.

Selv om tilpasninger ofte virker perfekte og til og med "designet", er de ikke det. Tilpasningene var ikke et resultat av en bevisst prosess siden evolusjonen verken har slutt eller mål, og heller ikke søker å perfeksjonere organismer.

kjennetegn

Avhengig av øya utviklet det seg en annen finkeart.

En tilpasning er en egenskap som øker kondisjonen til et individ. I evolusjonsbiologi refererer begrepet kondisjon eller biologisk kondisjon til en organisms evne til å forlate avkom. Hvis en viss person etterlater seg mer avkom enn en partner, sies det at han har større kondisjon.

Det mest passende individet er ikke det sterkeste, heller ikke det raskeste og heller ikke det største. Det er den som overlever, finner en kamerat og reproduserer.

Noen forfattere legger ofte andre elementer til i sine definisjoner av tilpasning. Hvis vi tar hensyn til historien til avstamningen, kan vi definere tilpasning som et avledet trekk som utviklet seg som svar på et visst selektivt middel. Denne definisjonen sammenligner effekten av karakter på egnethet for en spesifikk variant.

Typer tilpasning

De tre grunnleggende typene tilpasninger, basert på hvordan genetiske endringer kommer til uttrykk, er strukturelle, fysiologiske og atferdsjusteringer. Innenfor hver av disse typene utføres forskjellige prosesser. De fleste organismer har kombinasjoner av alle tre.

Morfologisk og strukturell

Disse tilpasningene kan være anatomiske, inkludert mimikk og kryptisk farge.

For sin del refererer mimikk til den ytre likheten som noen organismer er i stand til å utvikle for å etterligne egenskaper til andre mer aggressive og farlige for å fjerne dem.

For eksempel er koralslanger giftige. De kan gjenkjennes av deres karakteristiske lyse farger. På den annen side er dronning fjell slanger ufarlige, men fargene deres gjør at de ser ut som et korallrev.

Utseendet til en organisme er modellert gjennom strukturelle tilpasninger avhengig av miljøet den utvikler seg i. For eksempel har ørkenrever store ører for varmestråling og arktiske rever har små ører for å beholde kroppsvarmen.

Takket være pigmenteringen av pelsen deres kamuflerer de hvite isbjørn seg på isflak og flekkete jaguarer i den flekkete skyggen av jungelen.

Planter lider også av disse endringene. Trær kan ha korkbark for å beskytte dem mot villbranner.

Strukturelle modifikasjoner påvirker organismer på forskjellige nivåer, fra kneleddet til nærvær av store flysmuskler og skarpt syn for rovfugler.

Fysiologisk og funksjonell

Disse typer tilpasninger innebærer endring av organer eller vev. De er en endring i funksjonen til organismen for å løse et problem som oppstår i miljøet.

Avhengig av kroppskjemi og stoffskifte, vises fysiologiske tilpasninger vanligvis ikke synlig.

Et tydelig eksempel på denne typen tilpasning er dvalemodus. Dette er en søvnig eller slapp tilstand som mange varmblodige dyr går gjennom om vinteren. De fysiologiske endringene som skjer i dvaletiden er veldig forskjellige avhengig av art.

En fysiologisk og funksjonell tilpasning ville være for eksempel de mer effektive nyrene for ørkenen dyr som kameler, forbindelsene som forhindrer blodkoagulering i myggspytt eller tilstedeværelsen av giftstoffer i bladene til planter for å avvise dem. planteetere.

Laboratorieundersøkelser som måler innholdet av blod, urin og andre kroppsvæsker, som sporer metabolske veier, eller mikroskopiske studier av en organisms vev er ofte nødvendige for å identifisere fysiologiske tilpasninger.

Noen ganger er det vanskelig å oppdage dem hvis det ikke er noen vanlig stamfar eller nært beslektede arter å sammenligne resultatene med.

Etologisk eller atferdsmessig

Disse tilpasningene påvirker måten levende organismer fungerer på grunn av forskjellige årsaker som å sikre reproduksjon eller mat, forsvare seg mot rovdyr eller endre leveområder når miljøforholdene ikke er egnet.

Blant atferdstilpasningene finner vi migrasjon, som refererer til periodisk og massiv mobilisering av dyr fra deres naturlige hekkeområder til andre naturtyper.

Denne forskyvningen skjer før og etter hekkesesongen. Det merkelige med denne prosessen er at i den utvikles andre endringer som kan være anatomiske og fysiologiske, som det skjer med sommerfugler, fisk og sommerfugler.

En annen atferd som kan endres er frieri eller frieri. Variantene kan være utrolig kompliserte. Målet med dyrene er å skaffe en kompis og lede den mot parring.

I løpet av parringsperioden har de fleste arter forskjellig atferd betraktet som ritualer. Disse inkluderer å stille ut, lage lyder eller tilby gaver.

Dermed kan vi observere at bjørner ligger i dvale for å unnslippe kulda, fugler og hvaler vandrer til varmere klima når det er vinter, og ørkenen er aktive om natten under varmt sommervær. Disse eksemplene er atferd som hjelper dyrene å overleve.

Ofte tar atferdstilpasninger nøye studier fra feltet og laboratoriet for å bringe dem fram. De involverer vanligvis fysiologiske mekanismer.

Denne typen tilpasninger sees også hos mennesker. Disse benytter seg av kulturelle tilpasninger som en undergruppe av atferdstilpasninger. For eksempel der mennesker som lever i et gitt miljø lærer måter å endre maten de trenger for å takle det gitte klimaet.

Er alle funksjoner tilpasninger?

Når vi observerer noe levende vesen, vil vi legge merke til at det er fullt av egenskaper som trenger en forklaring. Tenk på en fugl: fargen på fjærdrakten, sangen, formen på bena og nebbet, de komplekse frieridansene, kan vi alle betrakte dem som tilpasningsdyktige egenskaper?

Nei. Selv om det er sant at den naturlige verden er full av tilpasninger, bør vi ikke umiddelbart utlede at egenskapen vi observerer er en av dem. Et trekk kan være til stede hovedsakelig av følgende grunner:

De kan være en kjemisk eller fysisk konsekvens

Mange egenskaper er ganske enkelt konsekvenser av en kjemisk eller fysisk hendelse. Fargen på blod er rød hos pattedyr og ingen tror at fargen rød per se er en tilpasning.

Blod er rødt på grunn av sammensetningen: røde blodlegemer lagrer et protein som er ansvarlig for å transportere oksygen kalt hemoglobin - som forårsaker den karakteristiske fargen på nevnte væske.

Kan være en konsekvens av gendrift

Drift er en tilfeldig prosess som produserer endringer i allelfrekvenser, og fører til fiksering eller eliminering av visse alleler på en stokastisk måte. Disse egenskapene gir ingen fordel og øker ikke individets egnethet.

Anta at vi har en bestand av hvite bjørner og svartbjørn av samme art. På et tidspunkt lider studiepopulasjonen en nedgang i antall organismer på grunn av en miljøkatastrofe, og de fleste hvite individer dør ved en tilfeldighet.

Med tiden går det en stor mulighet for at allelen som koder for svart pels vil være fikset og hele befolkningen vil bestå av svarte individer.

Det er imidlertid ikke en tilpasning fordi den ikke gir noen fordel for den personen som besitter den. Merk at prosessene med gendrift ikke fører til dannelse av tilpasninger, dette skjer bare gjennom mekanismen til naturlig seleksjon.

Det kan henge sammen med et annet kjennetegn

Generene våre er side om side og kan kombineres på forskjellige måter i en prosess som kalles rekombinasjon. I noen tilfeller blir gener koblet og arvet sammen.

For å eksemplifisere denne situasjonen vil vi bruke et hypotetisk tilfelle: genene som koder for blå øyne er knyttet til dem for blondt hår. Logisk er det en forenkling, det er sannsynligvis andre faktorer som er involvert i fargelegging av strukturene, men vi bruker det som et didaktisk eksempel.

Anta at det blonde håret til vår hypotetiske organisme gir det en viss fordel: kamuflasje, beskyttelse mot stråling, mot kulde, etc. Personer med blondt hår vil ha flere barn enn sine jevnaldrende som ikke har denne egenskapen.

Avkommet, i tillegg til blondt hår, vil ha blå øyne fordi genene er knyttet sammen. Gjennom generasjonene kan vi konstatere at blå øyne øker i frekvens selv om de ikke gir noen adaptiv fordel. Dette fenomenet er kjent i litteraturen som "genetisk hitchhiking".

Kan være en konsekvens av fylogenetisk historie

Noen tegn kan være en konsekvens av fylogenetisk historie. Suturene til hodeskallen hos pattedyr bidrar til og letter fødselsprosessen, og kan tolkes som en tilpasning for den. Egenskapen er imidlertid representativ i andre avstamninger og er et forfedrtrekk.

Pre-tilpasninger og utdragelser

Gjennom årene har evolusjonsbiologer beriket terminologien angående egenskapene til organismen, inkludert nye konsepter som "pre-adaptation" og "exaptation."

I følge Futuyma (2005) er en pre-tilpasning “en egenskap som med hell tjener en ny funksjon”.

For eksempel kan de sterke nebbene til noen fugler ha blitt valgt ut til å konsumere en viss type mat. Men i passende tilfeller kan denne strukturen også tjene som en tilpasning til angrep på sauer. Denne plutselige endringen i funksjon er pre-tilpasning.

I 1982 introduserte Gould og Vrba konseptet "utvinning" for å beskrive en forhåndsadaptasjon som er blitt valgt til en ny bruk.

For eksempel ble fjærene til svømmende fugler ikke formet av naturlig seleksjon under det selektive svømmetrykket, men de tjente heldigvis til å gjøre det.

Som en analogi til denne prosessen har vi nesen, selv om den sikkert ble valgt fordi den ga en viss fordel i pusteprosessen, nå bruker vi den til å holde glassene våre.

Det mest kjente eksemplet på utrykkelse er pandaens tommel. Denne arten lever spesielt av bambus og for å manipulere den bruker de en "sjette tommel" avledet fra veksten av andre strukturer.

Eksempler på tilpasninger

Fly i virveldyr

Fugler, flaggermus og de nå utdødde pterosaurene anskaffet konvergent sine midler til bevegelse: flyging. Ulike aspekter ved morfologien og fysiologien til disse dyrene ser ut til å være tilpasninger som øker eller favoriserer evnen til å fly.

Benene har hulrom som gjør dem lette, men motstandsdyktige strukturer. Denne konformasjonen er kjent som pneumatiserte bein. I dagens flygende linjer - fugler og flaggermus - har fordøyelsessystemet også visse særegenheter.

Tarmene er mye kortere, sammenlignet med flygeløse dyr av lignende størrelse, sannsynligvis for å redusere vekten under flukten. Dermed valgte reduksjonen i næringsabsorpsjonsoverflaten en økning i cellulære absorpsjonsveier.

Tilpasninger hos fugler går ned til molekylære nivåer. Det har blitt foreslått at størrelsen på genomet er redusert som en tilpasning for flukt, noe som reduserer de metabolske kostnadene forbundet med å ha et stort genom, og derfor store celler.

Ekkolokasjon hos flaggermus

Kilde: Av Shung, fra Wikimedia Commons

Hos flaggermus er det en spesiell tilpasning som lar dem orientere seg romlig mens de beveger seg: ekkolokalisering.

Dette systemet består av utslipp av lyder (mennesker er ikke i stand til å oppfatte dem) som spretter av objekter og flaggermusen er i stand til å oppfatte og oversette dem. På samme måte anses morfologien for ørene til visse arter som en tilpasning for å kunne motta bølgene effektivt.

Den lange halsen på sjiraffer

Kilde: Av John Storr, fra Wikimedia Commons

Ingen vil være i tvil om at sjiraffer har en uvanlig morfologi: en langstrakt nakke som støtter et lite hode og lange ben som støtter vekten. Denne utformingen gjør forskjellige aktiviteter i dyrets liv vanskelig, for eksempel å drikke vann fra et tjern.

Forklaringen på langhalsen til disse afrikanske artene har vært et yndet eksempel på evolusjonsbiologer i flere tiår. Før Charles Darwin unnfanget teorien om naturlig seleksjon, hadde den franske naturforskeren Jean-Baptiste Lamarck allerede et konsept - om enn feilaktig - om endringer og biologisk evolusjon.

For Lamarck var sjiraffenes hals langstrakt fordi disse dyrene hele tiden strakk den for å kunne nå akasiaknoppene. Denne handlingen ville oversette til en arvelig endring.

I lys av moderne evolusjonsbiologi anses bruk og misbruk av karakterer å ikke ha noen effekt på avkom. Tilpasningen av den lange nakken må ha oppstått fordi individene som gjennomførte mutasjoner for nevnte egenskaper, etterlot flere avkom enn sine jevnaldrende med kortere hals.

Intuitivt kan vi anta at den lange nakken hjelper sjiraffer med å få mat. Imidlertid fôrer disse dyrene vanligvis etter mat i lave busker.

Så hva er giraffhalser til?

I 1996 studerte forskerne Simmons og Scheepers de sosiale forholdene til denne gruppen og motbeviste tolkningen av hvordan sjiraffer fikk nakken.

For disse biologene utviklet nakken seg som et "våpen" som menn bruker i kamp for å komme til kvinner, og ikke for å få mat i høye områder. Ulike fakta støtter denne hypotesen: nakken til menn er mye lengre og tyngre enn hos kvinner.

Vi kan konkludere med at selv om en tilpasning har en tilsynelatende åpenbar betydning, må vi stille spørsmål ved tolkningene og teste alle mulige hypoteser ved bruk av den vitenskapelige metoden.

Forskjeller med evolusjon

Både begreper, evolusjon og tilpasning er ikke motstridende. Evolusjon kan skje gjennom mekanismen til naturlig seleksjon og dette genererer tilpasninger. Det er nødvendig å understreke at den eneste mekanismen som produserer tilpasninger er naturlig valg.

Det er en annen prosess, kalt gendrift (nevnt i forrige avsnitt), som kan føre til utvikling av en populasjon, men som ikke produserer tilpasninger.

Forvirringer om tilpasninger

Selv om tilpasninger ser ut til å være funksjoner designet nøyaktig for deres bruk, har evolusjonen og følgelig konsepsjonen om tilpasninger, ikke et mål eller et bevisst formål. De er heller ikke synonyme med fremgang.

Akkurat som erosjonsprosessen ikke er ment å skape vakre fjell, er evolusjonen ikke ment å skape organismer perfekt tilpasset deres miljø.

Organismer prøver ikke å utvikle seg, så naturlig seleksjon gir ikke et individ det han trenger. La oss for eksempel forestille oss en serie kaniner som på grunn av miljøendringer må tåle en kraftig frost. Dyrets behov for rik pels vil ikke få det til å vises og spre seg i befolkningen.

I motsetning til dette kan en del tilfeldig mutasjon i arvematerialet til kaninen generere et rikere strøk, noe som gjør at bæreren får flere barn. Disse barna arver antagelig farens pels. Dermed kan rikelig pels øke frekvensen i kaninbestanden, og på ingen tid var kaninen klar over dette.

Valg produserer heller ikke perfekte strukturer. De trenger bare å være "gode" nok til å kunne gi videre til neste generasjon.

referanser

1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, TJ, Lavin, SR, Chediack, JG, Tracy, CR, & Karasov, WH (2007). Fordøyelsestilpasningen til flygende virveldyr: paracellulær absorpsjon med høy tarm kompenserer for mindre tarmer. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104 (48), 19132-19137.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolusjonsanalyse. Prentice Hall.
3. Futuyma, DJ (2005). Utvikling. Sinauer.
4. Gould, SJ, & Vrba, ES (1982). Utdragelse - et manglende begrep i formens vitenskap. Paleobiologi, 8 (1), 4-15.
5. Organ, CL, Shedlock, AM, Meade, A., Pagel, M., & Edwards, SV (2007). Opprinnelse av aviært genomstørrelse og -struktur i ikke-aviære dinosaurer. Nature, 446 (7132), 180.