FYSIOLOGISCHE AANPASSING: WAT HET IS EN VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2025

Een fysiologische aanpassing is een eigenschap of kenmerk op het niveau van de fysiologie van een organisme - noem het een cel, weefsel of orgaan - dat de biologische werkzaamheid of fitheid verhoogt.

In de fysiologie zijn er drie termen die niet mogen worden verward: aanpassing, instelling en acclimatisatie. De natuurlijke selectie van Charles Darwin is het enige bekende mechanisme dat tot aanpassingen leidt. Dit proces is over het algemeen langzaam en geleidelijk.

Bron: pixabay.com

Het is normaal dat aanpassing wordt verward met instelling of acclimatisatie. De eerste term heeft betrekking op variaties op fysiologisch niveau, hoewel het ook kan voorkomen in de anatomie of biochemie, als gevolg van de blootstelling van het lichaam aan een nieuwe omgevingsconditie, zoals extreme kou of hitte.

Acclimatisatie omvat dezelfde veranderingen die worden beschreven in de term omgeving, alleen dat de omgevingsvariaties worden veroorzaakt door een onderzoeker in het laboratorium of in het veld. Zowel acclimatisatie als instelling zijn omkeerbare verschijnselen.

Waar bestaat het uit?

Fysiologische aanpassingen zijn kenmerken van cellen, organen en weefsels die de efficiëntie verhogen van de individuen die het bezitten, ten opzichte van degenen die dat niet hebben.

Als we het hebben over "werkzaamheid", bedoelen we de term die veel wordt gebruikt in de evolutionaire biologie (ook wel Darwiniaanse werkzaamheid of fitness genoemd) in verband met het vermogen van organismen om te overleven en zich voort te planten. Deze parameter kan worden onderverdeeld in twee componenten: de overlevingskans en het gemiddelde aantal nakomelingen.

Dat wil zeggen, als we bepaalde fysiologische kenmerken hebben die de fitheid van individuen verbeteren, kunnen we aannemen dat het een adaptieve eigenschap is.

We moeten voorzichtig zijn bij het identificeren van aanpassingen, aangezien alle kenmerken die we in een dier zien niet adaptief zijn. We weten bijvoorbeeld allemaal dat ons bloed een levendige rode kleur heeft.

Deze eigenschap heeft geen adaptieve waarde en is slechts een chemisch gevolg. Bloed is rood omdat het een molecuul heeft, hemoglobine genaamd, dat verantwoordelijk is voor het transport van zuurstof.

Hoe kunnen we concluderen dat een eigenschap een fysiologische aanpassing is?

Wanneer we een specifiek kenmerk van een organisme waarnemen, kunnen we verschillende hypotheses maken over de adaptieve betekenis ervan.

Het lijdt bijvoorbeeld geen twijfel dat de ogen van dieren structuren zijn die licht opvangen. Als we de hierboven uiteengezette volgorde van ideeën toepassen, kunnen we concluderen dat individuen met structuren die licht waarnemen enig voordeel hebben ten opzichte van hun leeftijdsgenoten, zoals gemakkelijk ontsnappen aan roofdieren of gemakkelijker voedsel vinden.

Volgens de beroemde evolutiebioloog en paleontoloog Stephen Jay Gould "mag echter geen verklaring voor de adaptieve waarde van een personage worden aanvaard alleen omdat het aannemelijk en charmant is."

In feite is het aantonen dat karakters aanpassingen zijn, een van de meest prominente taken van evolutiebiologen sinds de tijd van Charles Darwin.

Voorbeelden

Spijsverteringssystemen bij vliegende gewervelde dieren

Vliegende gewervelde dieren, vogels en vleermuizen staan ​​voor een fundamentele uitdaging: de zwaartekracht overwinnen om te kunnen bewegen.

Deze organismen hebben dus unieke kenmerken die we niet vinden in een andere groep gewervelde dieren waarvan de manier van bewegen puur aards is, zoals bijvoorbeeld een muis.

Modificaties van deze eigenaardige gewervelde dieren variëren van lichtgewicht botten met interne gaten tot een aanzienlijke verkleining van de hersengrootte.

Volgens de literatuur is een van de belangrijkste selectiedrukken die deze diergroep heeft gevormd, de noodzaak om de massa te verminderen om de vluchtefficiëntie te vergroten.

Aangenomen wordt dat het spijsverteringssysteem door deze krachten is gevormd, waardoor mensen met kortere darmen worden begunstigd, wat minder massa tijdens de vlucht zou betekenen.

Bij het verminderen van de darmen komt echter nog een extra complicatie: de opname van voedingsstoffen. Omdat er een kleiner absorptie-oppervlak is, kunnen we aannemen dat de opname van voedingsstoffen wordt beïnvloed. Recent onderzoek heeft aangetoond dat dit niet gebeurt.

Volgens Caviedes - Vidal (2008) is er een paracellulaire absorptieweg die de afname van darmweefsel compenseert. Om tot deze conclusies te komen, onderzochten de auteurs de absorptieroutes in de darmen van de fruitvleermuis Artibeus lituratus.

Plant aanpassingen aan droge omgevingen

Wanneer planten worden blootgesteld aan ongunstige omgevingsomstandigheden, kunnen ze niet verhuizen naar andere locaties met betere omstandigheden, zoals een vogel die naar warme gebieden migreert om aan de hittestress van de winter te ontsnappen.

Om deze reden hebben verschillende plantensoorten aanpassingen, waaronder fysiologische, waardoor ze het hoofd kunnen bieden aan ongunstige omstandigheden, zoals droogte in woestijnen.

Er zijn bomen met bijzonder uitgebreide wortelsystemen (wortels) waardoor ze water uit diepe reservoirs kunnen halen.

Ze presenteren ook alternatieve metabolische routes die het waterverlies helpen verminderen. Onder deze routes hebben we C4-planten die het fenomeen van fotorespiratie verminderen, dankzij de ruimtelijke scheiding van de Calvin-cyclus en de fixatie van kooldioxide.

Fotorespiratie is een alternatieve route die geen winst oplevert en treedt op wanneer het enzym RuBisCO (ribulose-1,5-bisfosfaatcarboxylase / oxygenase) zuurstof gebruikt en geen kooldioxide.

CAM-planten (crassulaceae-zuurmetabolisme) vertragen het fotorespiratieproces en laten de plant waterverlies verminderen dankzij een tijdelijke scheiding.

Antivriesproteïnen in teleostvissen

Verschillende soorten mariene teleostvissen (behorend tot de Teleostei-infraclass) hebben een reeks prachtige aanpassingen ondergaan om zich te kunnen ontwikkelen in omgevingen met lage temperaturen.

Deze fysiologische aanpassingen omvatten de productie van antivrieseiwitten en glycoproteïnen. Deze moleculen worden geproduceerd in de lever van vissen en worden naar de bloedbaan geëxporteerd om hun functie te vervullen.

Volgens de biochemische samenstelling van de eiwitten worden vier groepen onderscheiden. Bovendien hebben niet alle soorten hetzelfde mechanisme: sommige soorten synthetiseren eiwitten voordat ze aan lage temperaturen worden blootgesteld, andere doen dit als reactie op thermische stimuli, terwijl een andere groep ze het hele jaar door synthetiseert.

Dankzij de colligatieve effecten van de oplossingen, door meer opgeloste stoffen aan het plasma toe te voegen, daalt de temperatuur waarbij het bevriest aanzienlijk. Daarentegen zouden de weefsels van een vis die dit type bescherming niet heeft, beginnen te bevriezen nadat de temperatuur 0 ° C bereikt.

Referenties

1. Caviedes - Vidal, E., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP, & Otani, L. (2008). Paracellulaire absorptie: een vleermuis doorbreekt het zoogdierparadigma. PLoS One, 3 (1), e1425.
2. Davies, PL, Hew, CL en Fletcher, GL (1988). Antivrieseiwitten van vissen: fysiologie en evolutiebiologie. Canadian Journal of Zoology, 66 (12), 2611-2617.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionaire analyse. Prentice Hall.
4. Prijs, ER, Brun, A., Caviedes - Vidal, E., & Karasov, WH (2015). Spijsverteringsaanpassingen van levensstijlen vanuit de lucht. Fysiologie, 30 (1), 69-78.
5. Villagra, PE, Giordano, C., Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… & Greco, S. (2011). Een plant zijn in de woestijn: strategieën voor watergebruik en weerstand tegen waterstress in de Centrale Berg van Argentinië. Austral Ecology, 21 (1), 29-42.