הסתגלות פיזיולוגית: מה זה ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

הסתגלות פיזיולוגית היא תכונה או מאפיין ברמה של הפיזיולוגיה של אורגניזם - קוראים לזה תא, רקמה או איבר - המגבירה יעילות או התאמה ביולוגית שלה.

בפיזיולוגיה ישנם שלושה מונחים שאסור להתבלבל בהם: הסתגלות, הגדרה והתאקלמות. הבחירה הטבעית של צ'רלס דארווין היא המנגנון הידוע היחיד שמוביל להתאמות. תהליך זה הוא בדרך כלל איטי והדרגתי.

מקור: pixabay.com

מקובל שההסתגלות מתבלבלת עם הגדרה או התאקלמות. המונח הראשון קשור לווריאציות ברמה הפיזיולוגית, אם כי הוא יכול להופיע גם באנטומיה או ביוכימיה, כתוצאה מחשיפת הגוף למצב סביבתי חדש, כמו קור או חום קיצוניים.

התאקלמות כרוכה באותם שינויים המתוארים במונח סביבה, רק שהווריאציות הסביבתיות נוצרות על ידי חוקר במעבדה או בשטח. ההתאקלמות וההגדרה הן תופעות הפיכות.

ממה זה מורכב?

התאמות פיזיולוגיות הן מאפיינים של תאים, איברים ורקמות המגבירים את היעילות של האנשים המחזיקים בה, ביחס לאלה שלא.

כאשר אנו מדברים על "יעילות" אנו מתכוונים למונח הנמצא בשימוש נרחב בביולוגיה אבולוציונית (המכונה גם יעילות או כושר דרוויניסטי) הקשורים ליכולתם של אורגניזמים לשרוד ולהתרבות. ניתן לחלק פרמטר זה לשני מרכיבים: ההסתברות להישרדות ומספר הצאצאים הממוצע.

כלומר, כאשר יש לנו מאפיינים פיזיולוגיים מסוימים המגדילים את הכושר של אנשים, אנו יכולים להיות אינטואיטיביים שמדובר בתכונה אדפטיבית.

עלינו להיזהר כשאתה מזהה התאמות, מכיוון שכל המאפיינים שאנו רואים בבעלי חיים אינם אדפטיביים. לדוגמא, כולנו יודעים שלדם שלנו יש צבע אדום תוסס.

למאפיין זה אין ערך הסתגלותי והוא רק תוצאה כימית. הדם אדום מכיוון שיש בו מולקולה הנקראת המוגלובין, האחראית להובלת החמצן.

כיצד ניתן להסיק שתכונה היא הסתגלות פיזיולוגית?

כאשר אנו מתבוננים במאפיין ספציפי של אורגניזם אנו יכולים להעלות מספר השערות לגבי משמעותו האדפטיבית.

לדוגמא, אין ספק כי עיניהם של בעלי חיים הם מבנים המאפשרים לכידת אור. אם אנו מיישמים את סדר הרעיונות המפורט לעיל, אנו יכולים להסיק כי לאנשים עם מבנים שתופסים אור יש יתרון מסוים על פני בני גילם, כמו למשל לברוח בקלות מטורפים או למצוא אוכל ביתר קלות.

עם זאת, על פי הביולוג והפליאונטולוג המפורסם סטיבן ג'יי גולד "אין לקבל שום הסבר על הערך ההסתגלותי של דמות רק משום שהוא מתקבל על הדעת ומקסים."

למעשה, ההפגנה כי דמויות הן עיבודים היא אחת המשימות הבולטות ביותר של ביולוגים אבולוציוניים, מאז ימיו של צ'רלס דארווין.

דוגמאות

מערכות עיכול בחוליות מעופפות

חוליות מעופפות, ציפורים ועטלפים ניצבים בפני אתגר מהותי: להתגבר על כוח הכובד להיות מסוגל לנוע.

לפיכך, לאורגניזמים אלו מאפיינים ייחודיים שאנו לא מוצאים בקבוצה אחרת של חוליות-חיים אשר דרך התנועה שלהם היא ארצית גרידא, כמו עכבר למשל.

שינויים בחוליות משונה אלה נעים בין עצמות קלות עם חורים פנימיים ועד להפחתה ניכרת בגודל המוח.

על פי הספרות, אחד הלחצים הסלקטיביים החשובים ביותר שעיצבו את קבוצת בעלי החיים הזו הוא הצורך להוריד את המסה שלה כדי להגביר את יעילות הטיסה.

יש להניח כי מערכת העיכול עוצבה על ידי כוחות אלה, והעדיפה אנשים עם מעיים קצרים יותר, מה שמשתמע פחות מסה במהלך הטיסה.

עם זאת, בעת הפחתת המעיים מגיע סיבוך נוסף: הטמעה של חומרים מזינים. מכיוון שיש משטח ספיגה קטן יותר, אנו יכולים להבין כי צריכת חומרים תזונתיים מושפעת. מחקרים שנעשו לאחרונה הראו שזה לא קורה.

על פי Caviedes - Vidal (2008), יש מסלול ספיגה paracellular המפצה על הירידה ברקמת המעי. כדי להגיע למסקנות אלה, החוקרים בדקו את מסלולי הקליטה במעי של עטלף הפירות Artibeus lituratus.

התאמת צמח לסביבות צחיחות

כאשר צמחים נחשפים לתנאים סביבתיים לא פשוטים, הם אינם יכולים לעבור למקומות אחרים עם נסיבות טובות יותר, כציפור הנודדת לאזורים חמים כדי להימלט ממתח החום של החורף.

מסיבה זו, למיני צמחים שונים יש התאמות, כולל כאלה הפיזיולוגיות, המאפשרות להם להתמודד עם תנאים לא טובים, כמו בצורת במדבריות.

ישנם עצים עם מערכות שורשים נרחבות במיוחד (שורשים) המאפשרות להם לקחת מים ממאגרים עמוקים.

הם מציגים גם מסלולי מטבוליזם חלופיים המסייעים להפחתת אובדן המים. בין נתיבים אלה יש לנו צמחי C4 שמפחיתים את תופעת ההנשמה הצילומית, בזכות ההפרדה המרחבית של מחזור קלווין וקיבוע הפחמן הדו-חמצני.

ריסוס פוטוגרפיה הוא מסלול אלטרנטיבי שאינו מספק שום רווח ומתרחש כאשר האנזים RuBisCO (ריבולוזה-1,5-ביספוספט קרבוקסילאז / חמצן) משתמש בחמצן ולא בפחמן דו חמצני.

צמחי CAM (מטבוליזם של חומצה crassulaceae) מאטים את תהליך ההנשמה המאפשר לצמח להפחית את אובדן המים, הודות להפרדה זמנית.

חלבונים נגד נוזל לרדיאטור בדגים הקטנים ביותר

כמה מינים של דגים טליאסטיים ימיים (השייכים לאינפלאסה של טלוסטי) השיגו סדרה של עיבודים מפוארים בכדי שיוכלו להתפתח בסביבות עם טמפרטורה נמוכה.

התאמות פיזיולוגיות אלה כוללות ייצור חלבונים נגד נוזלים לרדיאטור וגליקופרוטאינים. מולקולות אלה מיוצרות בכבד של דגים ומיוצאות לזרם הדם כדי למלא את תפקידן.

על פי ההרכב הביוכימי של החלבונים, ארבע קבוצות נבדלות. יתר על כן, לא לכל המינים יש אותו מנגנון: חלקם מסנתזים חלבונים לפני שהם נחשפים לטמפרטורות נמוכות, אחרים עושים זאת בתגובה לגירויים תרמיים, בעוד שקבוצה אחרת מסנתזת אותם לאורך כל השנה.

בזכות ההשפעות הקולטיטיביות של הפתרונות, על ידי הוספת חומרים נוספים לפלזמה, הטמפרטורה בה היא קופאת יורדת באופן משמעותי. לעומת זאת, רקמות של דג שאין לו הגנה מהסוג הזה היו מתחילות להקפיא לאחר שהטמפרטורה מגיעה ל -0 מעלות צלזיוס.

הפניות

1. Caviedes - Vidal, E., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP, & Otani, L. (2008). ספיגה Paracellular: עטלף שובר את פרדיגמת היונקים. PLoS One, 3 (1), e1425.
2. דייויס, PL, Hew, CL, & Fletcher, GL (1988). חלבוני נוזל לרדיאטור מדגים: פיזיולוגיה וביולוגיה אבולוציונית. Journal Journal of Zoology, 66 (12), 2611–2617.
3. Freeman, S., and Herron, JC (2002). ניתוח אבולוציוני. אולם פרנטיס.
4. מחיר, ER, Brun, A., Caviedes - Vidal, E., & Karasov, WH (2015). עיבודים עיכוליים באורח החיים האווירי. פיזיולוגיה, 30 (1), 69–78.
5. ויאגרה, PE, ג'ורדנו, סי, אלווארז, ג'יי, ברונו קווגנארו, ג'., גווארה, א., סארטור, סי, … & גרקו, ש (2011). להיות צמח במדבר: אסטרטגיות לשימוש במים ועמידות בפני לחץ מים בהר המרכזי של ארגנטינה. אוסטרל אקולוגיה, 21 (1), 29–42.