ADAPTACIÓ BIOLÒGICA: CARACTERÍSTIQUES, TIPUS, EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

Una adaptació biològica és una característica present en un organisme que augmenta la seva capacitat de supervivència i de reproducció, en relació amb els seus companys que no posseeixen dit tret. L'únic procés que dóna lloc a l'aparició de les adaptacions és la selecció natural.

Si ens aturem a observar els diferents llinatges d'organismes vius, trobarem que estan plens d'una sèrie d'adaptacions complexes. Des del mimetisme de les papallones fins a la complexa estructura de les seves ales que permeten el vol.

Font: By Punnett, Reginald Crundall, via Wikimedia Commons

No totes les característiques o trets que observem en certs organismes les podem etiquetar immediatament com adaptacions. Alguns poden ser conseqüències químiques o físiques, poden ser trets produïts per deriva gènica o per un esdeveniment anomenat genetic hitchhiking.

Les característiques dels organismes poden ser estudiades mitjançant l'aplicació de l'mètode científic per verificar si efectivament són adaptacions i quina és la seva funció temptativa.

Per fer-ho, s'han de proposar hipòtesis sobre l'ús potencial i provar-la amb un disseny experimental adequat - ja sigui manipulant a l'individu o per simple observació.

Tot i que les adaptacions semblin moltes vegades perfectes i fins a "dissenyades", no ho són. Les adaptacions no van ser resultat d'un procés conscient ja que l'evolució no té ni un fi ni un objectiu, com tampoc busca perfeccionar als organismes.

Característiques

Depenent de l'illa va evolucionar una espècie diferent de pinsà.

Una adaptació és un tret que augmenta el fitness d'un individu. En biologia evolutiva, el terme fitness o adequació biològica fa referència a la capacitat d'un organisme de deixar descendència. Si cert individu deixa més descendència que un company es diu que té més fitness.

L'individu amb major fitness no és el més fort, ni el més ràpid, ni el més gran. És el que sobreviu, troba una parella i es reprodueix.

Alguns autors solen afegir altres elements en les seves definicions d'adaptació. Si tenim en compte la història de la nissaga, podem definir adaptació com un caràcter derivat que va evolucionar en resposta a cert agent selectiu. Aquesta definició compara els efectes de l'caràcter en el fitness d'una variant específica.

Tipus d'adaptació

Els tres tipus bàsics d'adaptacions, basats en com s'expressen els canvis genètics, són ajustaments estructurals, fisiològics i de comportament. Dins de cada un d'aquests tipus, es duen a terme diferents processos. La majoria dels organismes tenen combinacions dels tres.

Morfològica i estructural

Aquestes adaptacions poden ser anatòmiques, inclosos el mimetisme i la coloració críptica.

Per la seva banda, el mimetisme es refereix a la semblança externa que són capaços de desenvolupar alguns organismes per imitar característiques d'altres més agressius i perillosos per així espantar-los.

Per exemple, les serps coralillo són verinoses. Es poden reconèixer per les seves característics colors brillants. D'altra banda, les serps reina de la muntanya és inofensiva, tot i així els seus colors la fan semblar-se a una coralillo.

L'aparença d'un organisme es veu modelada a través d'adaptacions estructurals depenent de l'ambient en el qual es desenvolupa. Per exemple, les guineus de l'desert tenen orelles grans per a la radiació de calor i les guineus àrtics tenen orelles petites per retenir la calor de el cos.

Gràcies a la pigmentació del seu pelatge, els óssos polars blancs es camuflen en els pannes de gel i els jaguars tacats a l'ombra tacada de la selva.

Les plantes també pateixen d'aquests canvis. Els arbres poden tenir escorça de suro per protegir-se dels incendis forestals.

Les modificacions estructurals afecten els organismes a diferents nivells, des de l'articulació d'un genoll a la presència de grans músculs de vol i la visió aguda per a les aus depredadores.

Fisiològica i funcional

Aquest tipus d'adaptacions involucren l'alteració dels òrgans o teixits. Són un canvi en el funcionament de l'organisme per resoldre algun problema que es presenti en l'ambient.

Depenent de la química de el cos i de el metabolisme, les adaptacions fisiològiques en general no es mostren visiblement.

Un clar exemple d'aquest tipus d'adaptació és la hibernació. Aquest és un estat somnolent o letàrgic en què molts animals de sang calenta passen a l'hivern. Els canvis fisiològics que ocorren durant el període d'hibernació són molt diferents depenent de l'espècie.

Una adaptació fisiològica i funcional seria per exemple, els ronyons més eficients per a animals de desert com els camells, els compostos que prevenen la coagulació de la sang a la saliva de l'mosquit o la presència de toxines en les fulles de les plantes per repel·lir als herbívors.

Els estudis de laboratori que mesuren el contingut de sang, orina i altres fluids corporals, que rastregen vies metabòliques o estudis microscòpics dels teixits d'un organisme sovint són necessaris per identificar les adaptacions fisiològiques.

A vegades és difícil detectar-los si no hi ha un avantpassat comú o una espècie estretament relacionada amb la que comparar els resultats.

Etològica o de comportament

Aquestes adaptacions afecten a la manera d'actuar dels organismes vius a causa de variades causes com assegurar la reproducció o el menjar, defensar-se dels depredadors o canviar d'hàbitat quan les condicions ambientals no són adequades.

Entre les adaptacions de comportament trobem la migració, que es refereix a la mobilització periòdica i massiva d'animals des dels seus àrees naturals de reproducció cap a altres hàbitats.

Aquest desplaçament passa abans i després de l'època de cria. El curiós d'aquest procés és que dins d'ell es desenvolupen altres canvis que poden ser anatòmics i fisiològics com passa amb les papallones, peixos i papallones.

Un altre comportament que està subjecte a canvis, és el seguici o galanteig. Les seves variants poden ser increïblement complexes. L'objectiu dels animals és obtenir parella i dirigir-la a l'aparellament.

La majoria de les espècies tenen durant el període d'acoblament diferents comportaments considerats com rituals. Aquests inclouen exhibició, producció de sons o oferir regals.

Així, podem observar que els óssos hivernen per escapar de l'fred, els ocells i les balenes emigren als climes més calents quan és hivern i els animals de desert són actius a la nit durant el clima calent de l'estiu. Aquests exemples són comportaments que ajuden els animals a sobreviure.

Sovint, les adaptacions de comportament prenen un acurat estudi de camp i de laboratori per portar-los a la llum. Usualment impliquen mecanismes fisiològics.

Aquest tipus d'adaptacions també s'observa en els éssers humans. Aquests fan servir adaptacions culturals com un subconjunt d'adaptacions de comportament. Per exemple, on les persones que viuen en un entorn donat aprenen maneres de modificar els aliments que necessiten per fer front a el clima determinat.

Totes les característiques són adaptacions?

A l'observar qualsevol ésser viu notarem que està ple de característiques que necessiten una explicació. Pensem en una au: la coloració de l'plomatge, el cant, la forma de les potes i de el bec, els complexos balls de festejos, ¿podem considerar-les totes com a característiques adaptatives?

No. Si bé és cert que el món natural està ple de adaptacions, no hem inferir immediatament que el tret que observem és una d'elles. Un tret pot estar present principalment per les següents raons:

Poden ser una conseqüència química o física

Molts trets són simplement conseqüències d'un esdeveniment químic o físic. El color de la sang és vermell en els mamífers i ningú pensa atribuir que el color vermell per se és una adaptació.

La sang és vermella per la seva composició: els glòbuls vermells emmagatzemen una proteïna encarregada de l'transport d'oxigen anomenada hemoglobina - causant de la coloració característica d'aquest fluid.

Pot ser conseqüència de la deriva gènica

La deriva és un procés aleatori que produeix canvis en les freqüències al·lèliques, i porta a la fixació o eliminació de certs al·lels de manera estocàstica. Aquestes característiques no confereixen cap avantatge i no augmenten el fitness d'l'individu.

Suposem que tenim una població d'óssos blancs i óssos negres de la mateixa espècie. En cert moment, la població d'estudi pateix una disminució en el nombre d'organismes per una catàstrofe ambiental i la majoria dels individus blancs moren per pur atzar.

Amb el pas el temps, hi ha una possibilitat elevada que es fixi l'al·lel que codifica per al pelatge negre i tota la població passi a estar formada per individus negres.

No obstant això, no és una adaptació perquè no confereix cap avantatge a l'individu que la posseeix. Cal notar que els processos de deriva gènica no condueixen a la formació d'adaptacions, això només ocorre per mitjà de l'mecanisme de selecció natural.

Pot està correlacionada amb una altra característica

Els nostres gens es troben els uns als al costat de l'altre i poden combinar-se de diferents maneres en un procés anomenat recombinació. En alguns casos, els gens es troben lligats i s'hereten junts.

Per exemplificar aquesta situació, farem servir un cas hipotètic: els gens que codifiquen per als ulls blaus estan lligats als de l'cabell ros. Lògicament és una simplificació, probablement hi hagi altres factors involucrats en la coloració de les estructures, però el fem servir com a exemple didàctic.

Suposem que el cabell ros del nostre organisme hipotètic li atorga algun avantatge: camuflatge, protecció contra la radiació, contra el fred, etc. Els individus amb cabell ros tindran més fills que els seus companys que no posseeixen aquesta característica.

La descendència, a més de cabell ros presentarà ulls blaus perquè els gens estan lligats. Al llarg de les generacions podrem observar que els ulls blaus augmenten en freqüència encara que no confereixin avantatge adaptatiu alguna. Aquest fenomen es coneix en la literatura com "genetic hitchhiking".

Pot ser una conseqüència de la història filogenètica

Alguns caràcters pot ser conseqüència de la història filogenètica. Les sutures de el crani en els mamífers contribueixen i faciliten el procés de el part, podent-se interpretar com una adaptació per a això. No obstant això, la característica està representi en altres llinatges i és un tret ancestral.

Preadaptacions i exaptaciones

Al llarg dels anys, els biòlegs evolutius han enriquit la terminologia pel que fa a les característiques del que organisme, incloent nous conceptes com la "preadaptació" i la "exaptación".

Segons Futuyma (2005), una preadaptació és "un tret que fortuïtament serveix a una nova funció".

Per exemple, els forts becs d'algunes aus poguessin haver estat seleccionats per consumir cert tipus d'aliment. Però en casos oportuns, aquesta estructura també pot servir com a adaptació per atacar ovelles. Aquest sobtat canvi de funció és la preadaptació.

L'any 1982, Gould i Vrba van introduir el concepte de "exaptación" per descriure una preadaptació que ha estat co-optada per a un nou ús.

Per exemple, les plomes de les aus nedadores no van ser modelades per la selecció natural sota la pressió selectiva de la natació, però fortuïtament van servir per a això.

Com analogia a aquest procés tenim el nostre nas, encara que segurament va ser seleccionada perquè afegia algun avantatge en el procés de respiració, ara la fem servir per sostenir els nostres lents.

L'exemple més famós de exaptación és el polze de l'colla. Aquesta espècie s'alimenta específicament de bambú i per manipular usen un "sisè polze" derivat de l'creixement altres estructures.

Exemples d'adaptacions

El vol en els vertebrats

Les aus, els ratpenats i els ja extints pterosaures van adquirir de manera convergent seu mitjà de locomoció: el vol. Diversos aspectes en la morfologia i la fisiologia d'aquests animals semblessin ser adaptacions que incrementen o afavoreixen la capacitat de volar.

Els ossos presenten cavitats que els converteixen en estructures lleugeres, però resistents. A aquesta conformació se li coneix com ossos neumatizados. En els llinatges volares actuals - aus i ratpenats - el sistema digestiu també presenta certes peculiaritats.

Els intestins són molts més curts, comparats amb animals no voladors de mida similar probablement per disminuir el pes durant el vol. Així, la reducció en la superfície d'absorció de nutrients va seleccionar un increment en vies d'absorció per a mòbils.

Les adaptacions en les aus arriben fins als nivells moleculars. S'ha proposat que la mida de l'genoma s'ha reduït com a adaptació per al vol, reduint els costos metabòlics associat amb tenir un genoma gran, i per tant cèl·lules grans.

Ecolocalització en ratpenats

Font: By Shunga, from Wikimedia Commons

En els ratpenats ha una adaptació particular que els permet orientar-se espacialment mentre es desplacen: l'ecolocalització.

Aquest sistema consisteix en l'emissió de sons (els humans no som capaços de percebre'ls) que reboten en els objectes i el ratpenat és capaç de percebre'ls i traduir-los. Igualment, la morfologia de les orelles de certes espècies es considera una adaptació per poder rebre efectivament les ones.

El coll llarg de les girafes

Font: By John Storr, from Wikimedia Commons

Ningú posaria en dubte que les girafes presenten una morfologia atípica: un coll allargat que sosté un petit cap i llargues potes que suporten el seu pes. Aquest disseny dificulta diferents activitats de la vida d'l'animal, com per exemple, prendre aigua d'una bassa.

L'explicació d'el llarg coll d'aquestes espècies africanes ha estat per dècada l'exemple favorit dels biòlegs evolutius. Abans que Charles Darwin concebés la teoria de la selecció natural, el naturalista francès Jean-Baptiste Lamarck ja manejava un concepte - tot i que errat - de canvis i evolució biològica.

Per Lamarck, el coll de les girafes era allargat perquè aquests animals ho estiraven constantment per poder assolir els brots de les acàcies. Aquesta acció es traduiria a un canvi heretable.

A la llum de biologia evolutiva moderna, es considera que l'ús i desús dels caràcters no tenen efecte en la descendència. L'adaptació de coll llarg va haver de sorgir perquè els individus que portaven mutacions per aquesta característiques deixaven més descendència que els seus companys amb coll més curts.

Intuïtivament podem assumir que el llarg coll ajuda a les girafes a aconseguir aliment. No obstant això, aquests animals solen buscar el seu aliment en arbustos baixos.

Llavors, ¿per a què serveix el coll de les girafes?

L'any 1996, els investigadors Simmons i Scheepers van estudiar les relacions socials d'aquest grup i van refutar la interpretació de com les girafes van aconseguir el seu coll.

Per a aquests biòlegs, el coll va evolucionar com una "arma" que els mascles usen en els combats per aconseguir a les femelles, i no per aconseguir aliment en zones altes. Diferents fets recolzen aquesta hipòtesi: els colls dels mascles són molt més llargs i més pesats que els de les femelles.

Podem concloure que, tot i que una adaptació tingui un significat aparentment obvi, hem de qüestionar les interpretacions i provar totes les hipòtesis possibles usant el mètode científic.

Diferències amb evolució

Tots dos conceptes, evolució i adaptació no són contradictoris. L'evolució pot ocórrer mitjançant el mecanisme de selecció natural i aquest genera adaptacions. Cal emfatitzar que l'únic mecanisme que produeix adaptacions és la selecció natural.

Existeix un altre procés, anomenat deriva gènica (esmentat en la secció anterior), que pot conduir a l'evolució d'una població però no produeix adaptacions.

Confusions sobre les adaptacions

Tot i que les adaptacions semblessin ser característiques dissenyades exactament per al seu ús, l'evolució, i per tant la concepció de les adaptacions, no posseeixen una meta, ni propòsit conscient. Tampoc són sinònims de progrés.

A l'igual que el procés d'erosió no té com a finalitat crear belles muntanyes, l'evolució no té la finalitat de crear organismes perfectament adaptats al seu medi ambient.

Els organismes no s'esforcen per evolucionar, per això la selecció natural no li atorga a un individu el que necessita. Per exemple, imaginem una sèrie de conills que, per canvis ambientals, han de suportar una forta gelada. La necessitat dels animals per un pelatge abundant no ho farà aparèixer i difondre a la població.

En contrast, alguna mutació aleatòria en el material genètic de l'conill podrà generar un pelatge més abundant, aconseguint que el seu portador tingui més fills. Aquests fills probablement heretin el pelatge del seu pare. Així, el pelatge abundant pot augmentar la seva freqüència en la població de conills i en cap moment el conill va ser conscient.

A més, la selecció no produeix estructures perfectes. Només han de ser prou "bones" per ser capaços de passar a la següent generació.

referències

1. Caviedes-Vidal, I., McWhorter, TJ, Lavin, SR, Chediack, JG, Tracy, CR, & Karasov, WH (2007). The digestive adaptation of flying vertebrates: high intestinal paracellular absorption compensates for smaller guts. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104 (48), 19.132-19.137.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Anàlisi evolutiu. Prentice Hall.
3. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer.
4. Gould, SJ, & Vrba, ES (1982). Exaptation-a missing term in the science of form. Paleobiology, 8 (1), 4-15.
5. Organ, CL, Shedlock, AM, Meade, A., Pagel, M., & Edwards, SV (2007). Origin of avian genome size and structure in non-avian dinosaurs. Nature, 446 (7132), 180.