Определение адаптации
Адаптация, или адаптивный признак, является признаком, продуцируемым ДНК или взаимодействием эпигенома с окружающей средой. Хотя не все адаптации являются полностью положительными, для адаптации, чтобы сохраняться в Население это должно увеличить пригодность или репродуктивный успех. Все дети, независимо от того, сформированы они половым или бесполым путем, наследуют свои черты от родителей. В бесполое размножение создаются в основном идентичные клоны.
Адаптация возникает в бесполых популяциях вследствие мутаций в ДНК, ошибок при копировании ДНК или взаимодействия ДНК с изменениями в окружающей среде. В размножающихся половым путем популяциях адаптация происходит через аналогичные механизмы с дополнительными эффектами рекомбинации во время мейоз и более сложная ДНК молекула, Адаптация может стать рудиментарной или неиспользованной, когда изменения в населении или окружающей среде делают ее бесполезной. Адаптация также имеет определенные компромиссы, такие как энергия, необходимая для создания адаптации или увеличения хищничество адаптация может вызвать.
Типы адаптации
Генетическая мутация и рекомбинация
Дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, – это молекула, которая несет информацию, необходимую для создания и поддержания жизни. ДНК состоит из ряда нуклеотидов, 4 небольших химических вещества, которые соединяются вместе. Последовательность э��их химических веществ может быть прочитана специализированными ферментами и органеллами в клетках, чтобы произвести новые белки. Эти белки имеют различные функции, и определяют, как клетка функционирует в своей среде.
Поскольку первые белки и клеточные составляющие агрегировали, образуя первую самореплицирующуюся клетку, взаимодействие между ДНК и окружающей средой стимулировало адаптацию. Одноклеточные организмы полагаются исключительно на молекулярную адаптацию, поскольку их базовая структура препятствует сложному характеру развития новых конечностей и других структур. Вместо этого адаптация в прокариот происходит от полезных мутаций в их ДНК, которые создают новые белки или изменяют эффекты существующих белков. Химические реакции, обеспечиваемые этими белками, позволяют организмам более эффективно собирать питательные вещества, расти и делиться. Адаптация будет сохраняться в популяции до тех пор, пока она повышает приспособленность и воспроизводство.
У эукариот и многоклеточных вид, процесс мутация также управляет адаптацией. Как и у прокариот, ДНК контролируется системой белков, которая взаимодействует с окружающей средой, известной как эпигеном. У эукариот сложность этой системы возросла. Адаптация может повлиять на организм на любом уровне, от создания другого способа репликации ДНК до разработки совершенно новых органелл и структур организма. Исследования показали, что мутации часто вредны или не адаптируют организм к окружающей среде. Эти мутации обычно не считаются адаптациями, потому что они не сохраняются в популяции на высоких уровнях. Однако, по мере изменения окружающей среды, плохо адаптированные черты могут стать полезными и сохраняться как адаптация к новому сценарию.
Изменения в окружающей среде
Изменения в окружающей среде являются второй основной категорией адаптации. Во многих случаях эпигеном так же или более важен, чем сама ДНК. Большие изменения в окружающей среде, такие как изменение температуры или кислотности океана, могут затронуть большое количество видов. По мере изменения окружающей среды белки организмов начинают функционировать по-разному. Изменения ДНК или того, как эпигеном взаимодействует с новой средой, могут привести к новой адаптации. Например, жизнь на Земле в настоящее время зависит от системы кислорода и углекислого газа, которую ее организмы используют для энергии и дыхания. Ученые подсчитали, что такой среды не было, пока фотосинтезирующие организмы не начали создавать кислород и откладывать его в атмосферу. Новые химические вещества в атмосфере начали волну адаптации, которая привела к нынешнему биому, который мы имеем сейчас.
По мере того, как все больше и больше видов становились дифференцированными, их взаимодействие друг с другом начало стимулировать адаптацию так же, как и простой состав атмосферы. Обширные пищевые сети развивались и разваливались на протяжении миллиардов лет жизни. Эти события были частично обусловлены способностью организмов быстро формировать адаптацию к ситуации и продолжать воспроизводство. Тем не менее, во время многих из этих событий, до 90 процентов видов не пережили резких изменений. Хотя адаптация может сделать организмы более конкурентоспособными в окружающей среде, она также может сделать их менее гибкими для выживания в изменяющейся среде.
Сложные взаимодействия между животными также привели к различным формам отбора, которые влияют и формируют адаптацию среди вовлеченных организмов. Например, при половом отборе различия и стратегии адаптации между полами не обязательно определяются окружающей средой, а просто странными предпочтениями в выборе людей, пытающихся размножаться. Многие птицы демонстрируют очень окрашенных самцов, отобранных для тусклых самок. Адаптация цвета у мужчин является характеристикой, используемой для привлечения большего числа женщин. Адаптация женщин тусклого цвета, с другой стороны, является результатом более Направленный выбор из хищная добыча, Менее яркие самки с меньшей вероятностью будут замечены хищниками. Хотя эти две адаптивные черты противоречат друг другу, они сохраняются, поскольку приносят пользу мужчинам и женщинам по-разному.
Примеры адаптации
Жук-носорог
Если вы когда-либо видели Жука-носорога, вы, вероятно, задавались вопросом, для чего он использует эти огромные рога. Ниже показан самец жука-носорога с его характерным головным убором.
Как и все членистоногие, жук делится на сегменты. Эти различные разделы очень чувствительны к адаптации. В Жук-носорог, глава раздел разработал эти большие шипы. Жуки-самцы используют эти большие навязи, чтобы сражаться друг с другом, в соревнование для женщин. Предполагается, что у предковых жуков было мало или совсем не было рогов. Поскольку жуки боролись за товарищей на протяжении многих поколений, мутации, которые создавали лучший способ снять противника с ног, были вознаграждены. Со временем эта адаптация больших рогов появилась. Рога с наибольшей способностью побеждать противников позволяют этим самцам воспроизводить больше, и адаптация будет сохраняться в популяции.
Пищеварительный тракт у млекопитающих
Если бы вы рассекали разных млекопитающих, вы бы обнаружили что-то очень своеобразное в размерах и составе их пищеварительного тракта. У плотоядных, как у волков и кошек, очень короткие и простые пищеварительные тракты. На самом деле, чем более хищным является животное, тем короче и проще пищеварительный тракт. Мясо и продукты животного происхождения легко усваиваются. Адаптация короткой кишки позволяет этим животным быстро перерабатывать энергию из их мясной муки, прежде чем она начнет гнить в их кишечнике.
Травоядные, с другой стороны, имеют длинный и сложный пищеварительная система, У некоторых млекопитающих, жвачных животных, есть несколько желудков, чтобы перерабатывать энергию из трав и других жестких растений. Травоядные животные не жвачных животных имеют сложные изгибы и повороты в своих кишках, что увеличивает площадь поверхности и количество времени, которое еда проводит в пищеварительном тракте. Эта адаптация позволяет животным перерабатывать всю энергию из растение материал. Интересно, что у людей очень сложный кишечник, приспособление для травоядных. Частично сложная история диеты, питания и здоровья, вероятно, связана с тем фактом, что западная диета ориентирована на мясо, а не на продукты, которые наш организм приспособил к употреблению.
викторина
1. У лисы есть помет 3 комплекта. 1 из комплектов случайно съедается орлом. Только один из оставшихся наборов учится тому, как успешно кормить себя, а другой голодает до смерти. Что из следующего можно считать адаптацией?A. Обучение, которое позволило выжившему прокормить себяB. Любая генетическая основа для интеллекта выжившей лисыC. Удача выживания орла
Ответ на вопрос № 1
В верно. Само обучение не является адаптацией, потому что оно не может передаваться генетически. Поведение, которое наследуется, называется врожденным поведением и может рассматриваться как адаптация. Тем не менее, если обучение было обеспечено каким-либо изменением в ДНК или структуре головной мозг который наследуется, это адаптация. Удача – важная часть эволюции, но не адаптация.
2. Есть где-то около 80000 видов животных на основе позвоночник В том числе все, от рыбы до слонов. Насекомые, с другой стороны, представляют около 5 000 000 видов. Каково одно объяснение различия в количестве видов?A. Адаптивность плана тела насекомогоB. Большая забота о потомствеC. Глобальное распространение
Ответ на вопрос № 2
верно. Тело насекомого, состоящее из ряда сегментов, которые соединяются вместе, представляет собой гораздо более редактируемую структуру, чем позвоночное эндоскелет, экзоскелет может меняться и адаптироваться без значительной перестройки мышц и внутренних органов. Как таковые, насекомые могут развить адаптацию, для достижения которой у млекопитающих требуется гораздо больше времени. Это, а также скорость их воспроизводства, позволяет им диверсифицировать намного быстрее.
3. Новая техника, известная как CRISPR (Крисп-ур) основан на иммунной системе определенного бактерии, Эти бактерии, чтобы защитить от вторжения вирус видов, хранящих информацию о вирусе в собственной ДНК. Таким образом, когда они размножаются, их потомство защищается от вируса. Что из следующего точно описывает этот процесс?A. ПриспособлениеB. ОбучениеC. Немного и того, и другого?
Ответ на вопрос № 3
С верно. Хотя эта форма обучения отличается от обучения ребенка математике, бактерии извлекают информацию из атаки и используют ее для защиты в будущем. Многие ученые считают это формой обучения, поскольку наша иммунная система может это делать. Однако когда иммунитет передается непосредственно потомству, это становится случаем адаптации. Ученый может использовать те же белки и методы, которые используют бактерии, чтобы напрямую модифицировать и редактировать ДНК в живых системах с помощью этой техники.
Ссылки
- Brusca, R.C. & Brusca, G.J. (2003). Беспозвоночные. Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc.
- Hartwell, L.H., Hood, L., Goldberg, M.L., Reynolds, A.E. & Silver, L.M. (2011). генетика : От генов к геномам Бостон: Макгроу Хилл.
- Pough, F.H., Andrews, R.M., Cadle, J.E., Crump, M.L., Savitzky, A.H., & Wells, K.D. (2004). Герпетология. Аппер-Седл-Ривер, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл.