BIOLOGISCHE AANPASSING: KENMERKEN, TYPEN, VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2026

Een biologische aanpassing is een kenmerk dat aanwezig is in een organisme dat zijn overlevings- en reproductievermogen vergroot, in relatie tot zijn metgezellen die deze eigenschap niet hebben. Het enige proces dat tot aanpassingen leidt, is natuurlijke selectie.

Als we stoppen om naar de verschillende afstammingslijnen van levende organismen te kijken, zullen we zien dat ze vol zitten met een reeks complexe aanpassingen. Van het nabootsen van vlinders tot de complexe structuur van hun vleugels die vluchten mogelijk maken.

Bron: door Punnett, Reginald Crundall, via Wikimedia Commons

Niet alle kenmerken of eigenschappen die we in bepaalde organismen waarnemen, kunnen onmiddellijk als aanpassingen worden bestempeld. Sommige kunnen chemische of fysieke gevolgen hebben, het kunnen eigenschappen zijn die worden veroorzaakt door genetische drift of door een gebeurtenis die genetisch liften wordt genoemd.

De kenmerken van organismen kunnen worden bestudeerd door de wetenschappelijke methode toe te passen om na te gaan of het inderdaad aanpassingen zijn en wat hun voorlopige functie is.

Om dit te doen, moeten hypothesen over mogelijk gebruik worden voorgesteld en getest met een geschikt experimenteel ontwerp - hetzij door het individu te manipuleren, hetzij door eenvoudige observatie.

Hoewel aanpassingen vaak perfect en zelfs "ontworpen" lijken, zijn ze dat niet. De aanpassingen waren niet het resultaat van een bewust proces, aangezien evolutie noch een doel, noch een doel heeft, en evenmin tracht organismen te perfectioneren.

kenmerken

Afhankelijk van het eiland ontstond er een andere soort vink.

Een aanpassing is een eigenschap die de fitheid van een individu verhoogt. In de evolutionaire biologie verwijst de term fitness of biologische fitheid naar het vermogen van een organisme om nakomelingen achter te laten. Als een bepaald individu meer nakomelingen achterlaat dan een partner, wordt er gezegd dat hij meer fit is.

De meest geschikte persoon is niet de sterkste, noch de snelste, noch de beste. Het is degene die overleeft, een partner vindt en zich voortplant.

Sommige auteurs voegen vaak andere elementen toe aan hun definities van aanpassing. Als we rekening houden met de geschiedenis van de afstamming, kunnen we aanpassing definiëren als een afgeleide eigenschap die is geëvolueerd als reactie op een bepaald selectief agens. Deze definitie vergelijkt de effecten van karakter op fitness voor een specifieke variant.

Soorten aanpassingen

De drie basistypen van aanpassingen, gebaseerd op hoe genetische veranderingen worden uitgedrukt, zijn structurele, fysiologische en gedragsmatige aanpassingen. Binnen elk van deze typen worden verschillende processen uitgevoerd. De meeste organismen hebben combinaties van alle drie.

Morfologisch en structureel

Deze aanpassingen kunnen anatomisch zijn, inclusief mimiek en cryptische kleuring.

Aan de andere kant verwijst mimicry naar de externe gelijkenis die sommige organismen kunnen ontwikkelen om kenmerken van andere, agressievere en gevaarlijkere organismen te imiteren om ze weg te jagen.

Koraalslangen zijn bijvoorbeeld giftig. Ze zijn te herkennen aan hun karakteristieke felle kleuren. Aan de andere kant zijn koninginbergslangen onschadelijk, maar door hun kleuren zien ze eruit als een koraalrif.

Het uiterlijk van een organisme wordt gemodelleerd door structurele aanpassingen, afhankelijk van de omgeving waarin het zich ontwikkelt. Woestijnvossen hebben bijvoorbeeld grote oren voor warmtestraling en poolvossen hebben kleine oren om lichaamswarmte vast te houden.

Dankzij de pigmentatie van hun vacht camoufleren witte ijsberen zich op ijsschotsen en gevlekte jaguars in de gevlekte schaduw van de jungle.

Planten hebben ook last van deze veranderingen. Bomen kunnen kurkschors hebben om ze tegen bosbranden te beschermen.

Structurele wijzigingen hebben invloed op organismen op verschillende niveaus, van het kniegewricht tot de aanwezigheid van grote vliegspieren en scherp zicht voor roofvogels.

Fysiologisch en functioneel

Dit soort aanpassingen omvat de wijziging van organen of weefsels. Ze zijn een verandering in het functioneren van het organisme om een ​​probleem op te lossen dat zich in de omgeving voordoet.

Afhankelijk van de chemie en het metabolisme van het lichaam worden fysiologische aanpassingen meestal niet zichtbaar weergegeven.

Een duidelijk voorbeeld van dit type aanpassing is de winterslaap. Dit is een slaperige of lethargische toestand waar veel warmbloedige dieren in de winter doorheen gaan. De fysiologische veranderingen die optreden tijdens de winterslaapperiode zijn zeer verschillend, afhankelijk van de soort.

Een fysiologische en functionele aanpassing zou bijvoorbeeld zijn: de efficiëntere nieren voor woestijndieren zoals kamelen, de verbindingen die bloedstolling in muggenspeeksel voorkomen of de aanwezigheid van gifstoffen in bladeren van planten om ze af te weren. herbivoren.

Laboratoriumonderzoeken die het gehalte aan bloed, urine en andere lichaamsvloeistoffen meten, die metabole routes traceren, of microscopisch onderzoek van de weefsels van een organisme zijn vaak nodig om fysiologische aanpassingen te identificeren.

Het is soms moeilijk om ze op te sporen als er geen gemeenschappelijke voorouder of nauw verwante soort is om de resultaten mee te vergelijken.

Ethologisch of gedragsmatig

Deze aanpassingen hebben invloed op de manier waarop levende organismen zich gedragen vanwege verschillende oorzaken, zoals het verzekeren van reproductie of voedsel, zichzelf verdedigen tegen roofdieren of het veranderen van habitats wanneer de omgevingsomstandigheden niet geschikt zijn.

Onder de gedragsaanpassingen vinden we migratie, wat verwijst naar de periodieke en massale mobilisatie van dieren van hun natuurlijke broedgebieden naar andere habitats.

Deze verplaatsing vindt plaats voor en na het broedseizoen. Het merkwaardige van dit proces is dat daarin andere veranderingen ontstaan ​​die anatomisch en fysiologisch kunnen zijn, zoals gebeurt bij vlinders, vissen en vlinders.

Een ander gedrag dat aan verandering onderhevig is, is verkering of verkering. De varianten kunnen ongelooflijk complex zijn. Het doel van de dieren is om een ​​partner te vinden en deze te laten paren.

Tijdens de paarperiode vertonen de meeste soorten verschillende gedragingen die als rituelen worden beschouwd. Deze omvatten tentoonstellen, geluiden maken of geschenken aanbieden.

We kunnen dus zien dat beren overwinteren om aan de kou te ontsnappen, vogels en walvissen migreren naar warmere klimaten als het winter is, en woestijndieren zijn 's nachts actief tijdens warm zomerweer. Deze voorbeelden zijn gedragingen die dieren helpen te overleven.

Vaak vereisen gedragsaanpassingen een zorgvuldige studie van het veld en het laboratorium om ze aan het licht te brengen. Ze hebben meestal betrekking op fysiologische mechanismen.

Dit soort aanpassingen worden ook bij mensen gezien. Deze gebruiken culturele aanpassingen als een subset van gedragsaanpassingen. Bijvoorbeeld, waar mensen die in een bepaalde omgeving leven, manieren leren om het voedsel dat ze nodig hebben aan te passen aan het gegeven klimaat.

Zijn alle functies aanpassingen?

Als we een levend wezen observeren, zullen we opmerken dat het vol karakteristieken zit die uitleg behoeven. Beschouw een vogel: de kleur van het verenkleed, het gezang, de vorm van de poten en de snavel, de complexe vrijingsdansen - kunnen we ze allemaal beschouwen als adaptieve kenmerken?

Nee. Hoewel het waar is dat de natuurlijke wereld vol aanpassingen is, moeten we niet meteen concluderen dat de eigenschap die we waarnemen er een van is. Een eigenschap kan voornamelijk aanwezig zijn om de volgende redenen:

Ze kunnen een chemisch of fysisch gevolg zijn

Veel eigenschappen zijn eenvoudigweg het gevolg van een chemische of fysische gebeurtenis. De kleur van bloed is rood bij zoogdieren en niemand denkt dat de kleur rood per se een aanpassing is.

Bloed is rood vanwege de samenstelling: rode bloedcellen slaan een eiwit op dat verantwoordelijk is voor het transport van zuurstof, hemoglobine genaamd, dat de karakteristieke kleur van de vloeistof veroorzaakt.

Kan een gevolg zijn van genafwijking

Drift is een willekeurig proces dat veranderingen in allelfrequenties veroorzaakt en leidt tot de fixatie of eliminatie van bepaalde allelen op een stochastische manier. Deze kenmerken bieden geen enkel voordeel en verhogen de fitheid van het individu niet.

Stel dat we een populatie witte beren en zwarte beren hebben van dezelfde soort. Op een gegeven moment lijdt de onderzoekspopulatie met een afname van het aantal organismen als gevolg van een milieuramp en de meeste blanke individuen sterven bij toeval.

Met het verstrijken van de tijd is er een grote kans dat het allel dat codeert voor zwarte vacht zal worden hersteld en dat de gehele populatie uit zwarte individuen zal bestaan.

Het is echter geen aanpassing omdat het geen enkel voordeel oplevert voor de persoon die het bezit. Merk op dat de processen van gen-drift niet leiden tot de vorming van aanpassingen, dit gebeurt alleen via het mechanisme van natuurlijke selectie.

Het kan verband houden met een ander kenmerk

Onze genen staan ​​naast elkaar en kunnen op verschillende manieren worden gecombineerd in een proces dat recombinatie wordt genoemd. In sommige gevallen zijn genen gekoppeld en samen geërfd.

Om deze situatie te illustreren, zullen we een hypothetisch geval gebruiken: de genen die coderen voor blauwe ogen zijn gekoppeld aan die voor blond haar. Logischerwijs is het een vereenvoudiging, er zijn waarschijnlijk andere factoren betrokken bij het inkleuren van de structuren, maar we gebruiken het als een didactisch voorbeeld.

Stel dat het blonde haar van ons hypothetische organisme het een voordeel geeft: camouflage, bescherming tegen straling, tegen kou, enz. Personen met blond haar zullen meer kinderen krijgen dan leeftijdsgenoten die deze eigenschap niet hebben.

De nakomelingen zullen, naast blond haar, blauwe ogen hebben omdat de genen met elkaar verbonden zijn. Door de generaties heen kunnen we zien dat blauwe ogen in frequentie toenemen, ook al bieden ze geen enkel adaptief voordeel. Dit fenomeen staat in de literatuur bekend als 'genetisch liften'.

Kan een gevolg zijn van fylogenetische geschiedenis

Sommige karakters kunnen een gevolg zijn van fylogenetische geschiedenis. De hechtingen van de schedel bij zoogdieren dragen bij aan en vergemakkelijken het geboorteproces en kunnen worden geïnterpreteerd als een aanpassing ervoor. De eigenschap is echter representatief in andere geslachten en is een voorouderlijke eigenschap.

Pre-aanpassingen en uitzonderingen

In de loop der jaren hebben evolutiebiologen de terminologie met betrekking tot de kenmerken van het organisme verrijkt, inclusief nieuwe concepten zoals "pre-adaptatie" en "exaptatie".

Volgens Futuyma (2005) is een voorafgaande aanpassing "een eigenschap die toevallig een nieuwe functie dient".

De sterke snavels van sommige vogels zijn bijvoorbeeld geselecteerd om een ​​bepaald soort voedsel te consumeren. Maar in voorkomende gevallen kan deze structuur ook dienen als aanpassing om schapen aan te vallen. Deze plotselinge functieverandering is pre-aanpassing.

In 1982 introduceerden Gould en Vrba het concept van "exaptation" om een ​​pre-aanpassing te beschrijven die is gecoöpteerd voor een nieuw gebruik.

De veren van zwemmende vogels werden bijvoorbeeld niet gevormd door natuurlijke selectie onder de selectieve druk van het zwemmen, maar dienden toevallig om dat te doen.

Als analogie met dit proces hebben we onze neus, hoewel deze zeker werd gekozen omdat het een voordeel toevoegde aan het ademhalingsproces, gebruiken we deze nu om onze bril vast te houden.

Het bekendste voorbeeld van exaptatie is de pandaduim. Deze soort voedt zich specifiek met bamboe en om het te manipuleren gebruiken ze een "zesde duim" die is afgeleid van de groei van andere structuren.

Voorbeelden van aanpassingen

Vlucht bij gewervelde dieren

Vogels, vleermuizen en de nu uitgestorven pterosauriërs verwierven convergent hun manier van voortbewegen: vluchten. Verschillende aspecten van de morfologie en fysiologie van deze dieren lijken aanpassingen te zijn die het vliegvermogen vergroten of bevorderen.

De botten hebben holtes waardoor ze lichte, maar resistente structuren zijn. Deze conformatie staat bekend als pneumatische botten. In de huidige vlieglijnen - vogels en vleermuizen - heeft het spijsverteringssysteem ook bepaalde eigenaardigheden.

De darmen zijn veel korter, vergeleken met niet-vliegende dieren van vergelijkbare grootte, waarschijnlijk om het gewicht tijdens de vlucht te verminderen. Aldus selecteerde de vermindering van het absorptieoppervlak van voedingsstoffen een toename van cellulaire absorptiewegen.

Aanpassingen bij vogels dalen tot moleculair niveau. Er is voorgesteld dat de grootte van het genoom is verkleind als een aanpassing voor de vlucht, waardoor de metabolische kosten die gepaard gaan met het hebben van een groot genoom, en dus grote cellen, worden verlaagd.

Echolocatie bij vleermuizen

Bron: door Shung, van Wikimedia Commons

Bij vleermuizen is er een bepaalde aanpassing waardoor ze zich ruimtelijk kunnen oriënteren terwijl ze bewegen: echolocatie.

Dit systeem bestaat uit het uitzenden van geluiden (mensen kunnen ze niet waarnemen) die op objecten weerkaatsen en de vleermuis is in staat ze waar te nemen en te vertalen. Evenzo wordt de morfologie van de oren van bepaalde soorten beschouwd als een aanpassing om de golven effectief te kunnen ontvangen.

De lange nek van giraffen

Bron: door John Storr, van Wikimedia Commons

Niemand twijfelt eraan dat giraffen een ongebruikelijke morfologie hebben: een langwerpige nek die een klein hoofd ondersteunt en lange benen die hun gewicht dragen. Dit ontwerp maakt verschillende activiteiten in het leven van het dier moeilijk, zoals het drinken van water uit een vijver.

De verklaring voor de lange halzen van deze Afrikaanse soorten is al decennia lang een favoriet voorbeeld van evolutiebiologen. Voordat Charles Darwin de theorie van natuurlijke selectie bedacht, hanteerde de Franse natuuronderzoeker Jean-Baptiste Lamarck al een - zij het foutief - concept van veranderingen en biologische evolutie.

Voor Lamarck was de nek van de giraffen langwerpig omdat deze dieren deze constant strekten om de acaciaknoppen te kunnen bereiken. Deze actie zou zich vertalen in een erfelijke verandering.

In het licht van de moderne evolutiebiologie wordt aangenomen dat het gebruik en niet-gebruik van karakters geen effect heeft op nakomelingen. De aanpassing van de lange nek moet zijn ontstaan ​​omdat de individuen die mutaties droegen voor genoemde kenmerken meer nakomelingen achterlieten dan hun leeftijdsgenoten met een kortere nek.

Intuïtief kunnen we aannemen dat de lange nek giraffen helpt om aan voedsel te komen. Deze dieren foerageren echter meestal in lage struiken.

Dus waar is giraffenhalzen voor?

In 1996 bestudeerden onderzoekers Simmons en Scheepers de sociale relaties van deze groep en weerlegden ze de interpretatie van hoe giraffen hun nek kregen.

Voor deze biologen ontwikkelde de nek zich als een "wapen" dat mannen in de strijd gebruiken om vrouwtjes te krijgen, en niet om voedsel te krijgen in hoge gebieden. Verschillende feiten ondersteunen deze hypothese: de nek van mannen is veel langer en zwaarder dan die van vrouwen.

We kunnen concluderen dat, zelfs als een aanpassing een schijnbaar voor de hand liggende betekenis heeft, we de interpretaties in vraag moeten stellen en alle mogelijke hypothesen moeten testen met behulp van de wetenschappelijke methode.

Verschillen met evolutie

Beide concepten, evolutie en aanpassing, zijn niet tegenstrijdig. Evolutie kan plaatsvinden door het mechanisme van natuurlijke selectie en dit genereert aanpassingen. Benadrukt moet worden dat het enige mechanisme dat aanpassingen produceert, natuurlijke selectie is.

Er is een ander proces, gen-drift genaamd (vermeld in de vorige paragraaf), dat kan leiden tot de evolutie van een populatie maar geen aanpassingen oplevert.

Verwarring over aanpassingen

Hoewel aanpassingen functies lijken te zijn die precies zijn ontworpen voor hun gebruik, hebben evolutie en bijgevolg de conceptie van aanpassingen geen doel of bewust doel. Ze zijn ook niet synoniem met vooruitgang.

Net zoals het proces van erosie niet bedoeld is om prachtige bergen te creëren, is evolutie niet bedoeld om organismen te creëren die perfect zijn aangepast aan hun omgeving.

Organismen streven er niet naar om te evolueren, dus natuurlijke selectie geeft een individu niet wat hij nodig heeft. Laten we ons bijvoorbeeld eens een reeks konijnen voorstellen die, als gevolg van veranderingen in het milieu, strenge vorst moeten doorstaan. De behoefte van dieren aan een overvloedige vacht zal het niet doen verschijnen en zich verspreiden onder de populatie.

Daarentegen kan een willekeurige mutatie in het genetisch materiaal van het konijn een overvloedigere vacht genereren, waardoor de drager meer kinderen krijgt. Deze kinderen erven waarschijnlijk de vacht van hun vader. Zo kan een overvloedige vacht de frequentie ervan verhogen in de konijnenpopulatie en het konijn was zich daar nooit van bewust.

Selectie levert ook geen perfecte structuren op. Ze moeten gewoon "goed" genoeg zijn om door te kunnen gaan naar de volgende generatie.

Referenties

1. Caviedes-Vidal, E., McWhorter, TJ, Lavin, SR, Chediack, JG, Tracy, CR en Karasov, WH (2007). De spijsvertering aanpassing van vliegende gewervelde dieren: hoge intestinale paracellulaire absorptie compenseert kleinere ingewanden. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104 (48), 19132-19137.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionaire analyse. Prentice Hall.
3. Futuyma, DJ (2005). Evolutie. Sinauer.
4. Gould, SJ en Vrba, ES (1982). Exaptatie - een ontbrekende term in de vormleer. Paleobiologie, 8 (1), 4-15.
5. Orgel, CL, Shedlock, AM, Meade, A., Pagel, M., & Edwards, SV (2007). Oorsprong van de grootte en structuur van het aviaire genoom bij niet-aviaire dinosauriërs. Natuur, 446 (7132), 180.