- ประกอบด้วยอะไรบ้าง?
- เราจะสรุปได้อย่างไรว่าลักษณะเป็นการปรับตัวทางสรีรวิทยา?
- ตัวอย่าง
- ระบบย่อยอาหารในสัตว์มีกระดูกสันหลังบิน
- การปรับตัวของพืชให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้ง
- โปรตีนป้องกันการแข็งตัวในปลาเทเลสต์
- อ้างอิง
การปรับตัวทางสรีรวิทยาเป็นลักษณะหรือลักษณะเฉพาะในระดับสรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิต - เรียกว่าเซลล์เนื้อเยื่อหรืออวัยวะซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพทางชีวภาพหรือสมรรถภาพทางกาย
ในทางสรีรวิทยามีคำศัพท์สามคำที่ไม่ควรสับสน: การปรับตัวการตั้งค่าและการปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อม การคัดเลือกโดยธรรมชาติของ Charles Darwin เป็นกลไกเดียวที่รู้จักกันซึ่งนำไปสู่การปรับตัว โดยทั่วไปกระบวนการนี้จะช้าและค่อยเป็นค่อยไป
ที่มา: pixabay.com
เป็นเรื่องปกติที่การปรับตัวจะสับสนกับการตั้งค่าหรือการปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อม คำแรกเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในระดับทางสรีรวิทยาแม้ว่าจะเกิดขึ้นได้ในกายวิภาคศาสตร์หรือชีวเคมีอันเป็นผลมาจากการที่ร่างกายสัมผัสกับสภาพแวดล้อมใหม่ ๆ เช่นความเย็นจัดหรือความร้อนจัด
การปรับสภาพให้ชินกับสภาพแวดล้อมเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเดียวกันกับที่อธิบายไว้ในคำว่าสิ่งแวดล้อมเฉพาะการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมที่เกิดจากนักวิจัยในห้องปฏิบัติการหรือในภาคสนาม ทั้งการปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อมและการตั้งค่าเป็นปรากฏการณ์ที่ย้อนกลับได้
ประกอบด้วยอะไรบ้าง?
การปรับตัวทางสรีรวิทยาเป็นลักษณะของเซลล์อวัยวะและเนื้อเยื่อที่เพิ่มประสิทธิภาพของบุคคลที่ครอบครองโดยเทียบกับผู้ที่ไม่มี
เมื่อเราพูดถึง "ประสิทธิภาพ" เราหมายถึงคำที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในชีววิทยาวิวัฒนาการ (หรือที่เรียกว่าประสิทธิภาพของดาร์วินหรือสมรรถภาพทางกาย) ที่เกี่ยวข้องกับความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการอยู่รอดและแพร่พันธุ์ พารามิเตอร์นี้สามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน: ความน่าจะเป็นของการอยู่รอดและจำนวนลูกหลานโดยเฉลี่ย
นั่นคือเมื่อเรามีลักษณะทางสรีรวิทยาบางอย่างที่เพิ่มความฟิตของแต่ละบุคคลเราสามารถคาดเดาได้ว่าเป็นลักษณะที่ปรับตัวได้
เราต้องระมัดระวังในการระบุการดัดแปลงเนื่องจากลักษณะทั้งหมดที่เราเห็นในสัตว์ไม่สามารถปรับตัวได้ ตัวอย่างเช่นเราทุกคนรู้ว่าเลือดของเรามีสีแดงสด
ลักษณะนี้ไม่มีค่าปรับตัวและเป็นเพียงผลทางเคมีเท่านั้น เลือดมีสีแดงเนื่องจากมีโมเลกุลที่เรียกว่าฮีโมโกลบินซึ่งมีหน้าที่ในการขนส่งออกซิเจน
เราจะสรุปได้อย่างไรว่าลักษณะเป็นการปรับตัวทางสรีรวิทยา?
เมื่อเราสังเกตลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตเราสามารถตั้งสมมติฐานหลายอย่างเกี่ยวกับความหมายที่ปรับเปลี่ยนได้
ตัวอย่างเช่นไม่ต้องสงสัยเลยว่าดวงตาของสัตว์เป็นโครงสร้างที่อนุญาตให้จับแสงได้ หากเราใช้ลำดับความคิดที่ระบุไว้ข้างต้นเราสามารถสรุปได้ว่าบุคคลที่มีโครงสร้างที่รับรู้แสงมีความได้เปรียบเหนือคนรอบข้างเช่นหลบหนีจากผู้ล่าได้ง่ายหรือหาอาหารได้ง่ายขึ้น
อย่างไรก็ตามตามที่นักชีววิทยาวิวัฒนาการและนักบรรพชีวินวิทยาชื่อดัง Stephen Jay Gould "ไม่ควรยอมรับคำอธิบายเกี่ยวกับค่าปรับตัวของตัวละครเพียงเพราะมันเป็นไปได้และมีเสน่ห์"
ในความเป็นจริงการสาธิตว่าตัวละครเป็นการดัดแปลงเป็นงานที่โดดเด่นที่สุดอย่างหนึ่งของนักชีววิทยาวิวัฒนาการตั้งแต่สมัยของชาร์ลส์ดาร์วิน
ตัวอย่าง
ระบบย่อยอาหารในสัตว์มีกระดูกสันหลังบิน
สัตว์มีกระดูกสันหลังที่บินได้นกและค้างคาวต้องเผชิญกับความท้าทายพื้นฐาน: เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงเพื่อให้สามารถเคลื่อนไหวได้
ดังนั้นสิ่งมีชีวิตเหล่านี้จึงมีลักษณะเฉพาะที่เราไม่พบในสัตว์มีกระดูกสันหลังกลุ่มอื่นที่มีวิธีการเคลื่อนที่ของสัตว์บนบกอย่างเดียวเช่นเมาส์เป็นต้น
การดัดแปลงของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่แปลกประหลาดเหล่านี้มีตั้งแต่กระดูกน้ำหนักเบาที่มีรูภายในไปจนถึงขนาดสมองที่ลดลงอย่างมาก
ตามวรรณกรรมแรงกดดันในการคัดเลือกที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งที่หล่อหลอมสัตว์กลุ่มนี้คือความจำเป็นที่จะต้องลดมวลลงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการบิน
สันนิษฐานว่าระบบย่อยอาหารได้รับการหล่อหลอมโดยกองกำลังเหล่านี้โดยชอบคนที่มีลำไส้สั้นซึ่งจะบ่งบอกถึงมวลที่น้อยลงในระหว่างการบิน
อย่างไรก็ตามเมื่อการลดลำไส้เกิดภาวะแทรกซ้อนเพิ่มเติม: การดูดซึมสารอาหาร เนื่องจากมีพื้นผิวการดูดซึมที่เล็กกว่าเราจึงสามารถคาดเดาได้ว่าการบริโภคสารอาหารจะได้รับผลกระทบ การวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้ไม่เกิดขึ้น
จากข้อมูลของ Caviedes - Vidal (2008) พบว่ามีวิถีการดูดซึมพาราเซลล์ที่ชดเชยการลดลงของเนื้อเยื่อในลำไส้ เพื่อให้ได้ข้อสรุปเหล่านี้ผู้เขียนได้ตรวจสอบเส้นทางการดูดซึมในลำไส้ของค้างคาวผลไม้ Artibeus lituratus
การปรับตัวของพืชให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้ง
เมื่อพืชต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยพวกมันจะไม่สามารถย้ายไปยังสถานที่อื่นที่มีสถานการณ์ที่ดีกว่าได้เนื่องจากนกที่อพยพไปยังพื้นที่อบอุ่นเพื่อหลีกหนีความเครียดจากความร้อนของฤดูหนาว
ด้วยเหตุนี้พันธุ์พืชที่แตกต่างกันจึงมีการปรับตัวรวมถึงพืชทางสรีรวิทยาที่ทำให้พวกมันเผชิญกับสภาพที่ไม่เอื้ออำนวยเช่นความแห้งแล้งในทะเลทราย
มีต้นไม้ที่มีระบบรากที่กว้างขวางเป็นพิเศษ (ราก) ที่ช่วยให้พวกมันรับน้ำจากอ่างเก็บน้ำลึกได้
นอกจากนี้ยังนำเสนอทางเลือกในการเผาผลาญอาหารที่ช่วยลดการสูญเสียน้ำ ในบรรดาเส้นทางเหล่านี้เรามีพืช C4 ที่ช่วยลดปรากฏการณ์ของการแผ่รังสีด้วยแสงเนื่องจากการแยกตัวของวัฏจักรคาลวินและการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์
Photorespiration เป็นทางเลือกอื่นที่ไม่ให้ผลตอบแทนใด ๆ และเกิดขึ้นเมื่อเอนไซม์ RuBisCO (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase / oxygenase) ใช้ออกซิเจนไม่ใช่คาร์บอนไดออกไซด์
พืช CAM (เมแทบอลิซึมของกรด crassulaceae) ชะลอกระบวนการดูดซึมแสงและช่วยให้พืชลดการสูญเสียน้ำเนื่องจากการแยกตัวชั่วคราว
โปรตีนป้องกันการแข็งตัวในปลาเทเลสต์
ปลาเทเลโลสต์ในทะเลหลายสายพันธุ์ (ซึ่งเป็นของ Teleostei Infraclass) ประสบความสำเร็จในการปรับตัวที่งดงามเพื่อให้สามารถพัฒนาได้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ
การปรับตัวทางสรีรวิทยาเหล่านี้รวมถึงการผลิตโปรตีนป้องกันการแข็งตัวและไกลโคโปรตีน โมเลกุลเหล่านี้ผลิตในตับของปลาและถูกส่งออกไปยังกระแสเลือดเพื่อทำหน้าที่ของมัน
ตามองค์ประกอบทางชีวเคมีของโปรตีนมีสี่กลุ่มที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ไม่ใช่ทุกสายพันธุ์ที่มีกลไกเหมือนกัน: บางชนิดสังเคราะห์โปรตีนก่อนที่จะสัมผัสกับอุณหภูมิต่ำส่วนอีกกลุ่มหนึ่งจะสังเคราะห์โปรตีนเหล่านี้ตลอดทั้งปี
ด้วยผลการเรียงตัวของสารละลายเมื่อเพิ่มตัวถูกละลายลงในพลาสมามากขึ้นอุณหภูมิที่แข็งตัวจะลดลงอย่างมาก ในทางตรงกันข้ามเนื้อเยื่อของปลาที่ไม่มีการป้องกันแบบนี้จะเริ่มแข็งตัวหลังจากอุณหภูมิถึง 0 ° C
อ้างอิง
- Caviedes - Vidal, E. , Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V. , Cruz - Neto, AP, & Otani, L. (2008). Paracellular absorption: ค้างคาวทำลายกระบวนทัศน์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม PLoS One, 3 (1), e1425
- Davies, PL, Hew, CL, & Fletcher, GL (1988) โปรตีนป้องกันการแข็งตัวของปลา: สรีรวิทยาและชีววิทยาวิวัฒนาการ วารสารสัตววิทยาแคนาดา, 66 (12), 2611–2617
- Freeman, S. , & Herron, JC (2002). การวิเคราะห์วิวัฒนาการ ศิษย์ฮอลล์.
- ราคา, ER, Brun, A. , Caviedes - Vidal, E. , & Karasov, WH (2015) การปรับตัวทางเดินอาหารของวิถีชีวิตทางอากาศ สรีรวิทยา, 30 (1), 69–78.
- Villagra, PE, Giordano, C. , Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J. , Guevara, A. , Sartor, C. , … & Greco, S. (2011) การเป็นพืชในทะเลทราย: กลยุทธ์การใช้น้ำและความต้านทานต่อความเครียดของน้ำในภูเขาตอนกลางของอาร์เจนตินา Austral Ecology, 21 (1), 29–42.