ADAPTACIÓ FISIOLÒGICA: EN QUÈ CONSISTEIX I EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

Una adaptació fisiològica és un tret o característica a nivell de la fisiologia d'un organisme - tant si es diu cèl·lula, teixit o òrgan - que augmenta la seva eficàcia biològica o fitness.

En fisiologia, hi ha tres termes que no s'han de confondre: adaptació, ambientació i aclimatació. La selecció natural de Charles Darwin és l'únic mecanisme conegut que dóna lloc a les adaptacions. Aquest procés generalment és lent i gradual.

Font: pixabay.com

És comú que l'adaptació es confongui amb l'ambientació o amb l'aclimatació. El primer terme està relacionat amb variacions a nivell fisiològic, encara que també pot ocórrer en l'anatomia o en la bioquímica, com a resultat de l'exposició de l'organisme a una nova condició ambiental, com fred o calor extrems.

L'aclimatació involucra els mateixos canvis que hem esmentat en el terme ambientació, només que les variacions ambientals són induïdes per un investigador al laboratori o al camp. Tant l'aclimatació com l'ambientació són fenòmens reversibles.

En què consisteix?

Les adaptacions fisiològiques són característiques de cèl·lules, òrgans i teixits que augmenta l'eficàcia dels individus que la posseeixen, pel que fa als que no ho porten.

Quan parlem d ' "eficàcia" ens referim a terme àmpliament utilitzat en biologia evolutiva (també anomenat eficàcia darwiniana o fitness) relacionada amb l'habilitat dels organismes de sobreviure i reproduir-se. Aquest paràmetre pot desglossar en dos component: la probabilitat de sobreviure i el nombre mitjà de descendents.

És a dir, quan tenim certes característiques fisiològiques que incrementen el fitness dels individus podem intuir que és un tret adaptatiu.

Hem de tenir precaució a l'hora d'identificar les adaptacions, ja que totes les característiques que veiem en un animal no són adaptatives. Per exemple, tots sabem que la nostra sang presenta un color vermell vibrant.

Aquesta característica no posseeix valor adaptatiu i és només una conseqüència química. La sang és vermella perquè posseeix una molècula anomenada hemoglobina, encarregada de l'transport de l'oxigen.

Com podem concloure que un tret és una adaptació fisiològica?

Quan observem una característica específica d'un organisme podem plantejar diverses hipòtesis sobre el seu significat adaptatiu.

Per exemple, no hi ha dubte que els ulls dels animals són estructures que permeten la captació de llum. Si apliquem l'ordre d'idees exposat anteriorment, podem concloure que els individus amb estructures que perceben la llum tenen algun avantatge sobre els seus parells, com escapar fàcilment dels depredadors o trobar aliment amb més facilitat.

No obstant això, segons el famós biòleg evolutiu i paleontòleg Stephen Jay Gould "cap explicació sobre el valor adaptatiu d'un caràcter ha de ser acceptada només perquè sigui plausible i encantadora".

De fet, la demostració que els caràcters són adaptacions és un de les tasques més destacades dels biòlegs evolutius, des dels temps de Charles Darwin.

exemples

Sistemes digestius en vertebrats voladors

Els vertebrats voladors, aus i ratpenats, s'enfronten a un repte fonamental: superar la força de gravetat per poder mobilitzar-se.

Així, aquests organismes posseeixen característiques úniques que no trobem en un altre grup de vertebrats la manera de desplaçar-se és netament terrestre, com un ratolí, per exemple.

Les modificacions d'aquests vertebrats tan peculiars inclouen des ossos lleugers amb forats interns fins a una reducció considerable de la mida cerebral.

Segons la literatura, una de les pressions selectives més importants que ha modelat a aquest grup animal és la necessitat de disminuir la seva massa per augmentar l'eficiència de el vol.

Es presumeix que el sistema digestiu ha estat modelat per aquestes forces, afavorint als individus amb intestins més curts, que implicaria menor massa durant el vol.

No obstant això, a l'reduir els intestins ve una complicació addicional: l'assimilació de nutrients. A l'existir menor superfície d'absorció, podem intuir que la presa de nutrients es veu afectada. Investigacions recents han demostrat que això no passa.

Segons Caviedes-Vidal (2008), hi ha una via paracelular d'absorció que compensa la disminució de teixit intestinal. Per arribar a aquestes conclusions, els autors van investigar les vies d'absorció en els intestins de la ratapinyada frugívor Artibeus lituratus.

Adaptacions de les plantes davant ambients àrids

Quan les plantes es veuen exposades a condicions ambientals adverses no poden mobilitzar-se a altres localitats amb circumstàncies millors, com podria fer-ho un au que migra a zones càlides per escapar de l'estrès tèrmic de l'hivern.

Per això, diferents espècies vegetals posseeixen adaptacions, entre elles fisiològiques, que els permet enfrontar condicions desfavorables, com la sequera dels deserts.

Existeixen arbres amb sistemes radicals (arrels) particularment extensos que els permeten prendre aigua a reservoris profunds.

Així mateix, presenten rutes metabòliques alternatives que ajuden a reduir la pèrdua d'aigua. Entre aquestes vies tenim a les plantes C4 que redueixen el fenomen de la fotorespiració, gràcies a la separació espacial de el cicle de Calvin i de la fixació de l'diòxid de carboni.

La fotorespiració és una via alternativa que no proporciona cap guany i passa quan l'enzim RuBisCO (ribulosa-1,5-bisfosfat carboxilasa / oxigenasa) fa servir oxigen i no diòxid de carboni.

Les plantes CAM (metabolisme àcid de les crassulàcies) disminueixen el procés de la fotorespiració i li permeten a la planta disminuir la pèrdua d'aigua, gràcies a una separació temporal.

Proteïnes anticongelants en peixos teleóstos

Diverses espècies de peixos teleóstos (pertanyents a la infraclasse Teleostei) marins han aconseguit d'una sèrie de magnífiques adaptacions per poder desenvolupar-se en ambients amb temperatures baixes.

Aquestes adaptacions fisiològiques inclouen la producció de proteïnes anticongelants i glicoproteïnes. Aquestes molècules són produïdes en el fetge dels peixos i són exportades a el torrent sanguini per complir la seva funció.

Segons la composició bioquímica de les proteïnes es distingeixen quatre grups. A més, no totes les espècies tenen el mateix mecanisme: algunes sintetitzen les proteïnes abans de ser exposades a les baixes temperatures, altres ho fan en resposta a l'estímul tèrmic, mentre que un altre grup les sintetitza durant tot l'any.

Gràcies a l'efecte coligativos de les solucions, a l'afegir més soluts a l'plasma la temperatura a la qual es congela disminueix notablement. En contrast, els teixits d'un peix que no compta amb aquest tipus de protecció començarien a congelar després que la temperatura arribi a 0 ° C.

referències

1. Caviedes-Vidal, I., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Creu-Net, AP, & Otani, L. (2008). Paracellular absorption: a bat breaks the mammal paradigm. PLoS One, 3 (1), e1425.
2. Davies, PL, Hew, CL, & Fletcher, GL (1988). Fish antifreeze proteins: physiology and evolutionary biology. Canadian Journal of Zoology, 66 (12), 2611-2617.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Anàlisi evolutiu. Prentice Hall.
4. Price, ER, Brun, A., Caviedes-Vidal, I., & Karasov, WH (2015). Digestive Adaptations of aerial Lifestyles. Physiology, 30 (1), 69-78.
5. Villagra, PE, Giordano, C., Alvarez, JA, Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C.,… & Greco, S. (2011). Ser planta al desert: estratègies d'ús d'aigua i resistència a l'estrès hídric a la Muntanya Central d'Argentina. Ecologia austral, 21 (1), 29-42.