ADATTAMENTO BIOLOGICO: CARATTERISTICHE, TIPOLOGIE, ESEMPI - BIOLOGIA - 2024

Un adattamento biologico è una caratteristica presente in un organismo che aumenta la sua capacità di sopravvivenza e riproduzione, in relazione ai suoi compagni che non hanno questo tratto. L'unico processo che porta agli adattamenti è la selezione naturale.

Se ci fermiamo a guardare i diversi lignaggi degli organismi viventi, scopriremo che sono pieni di una serie di adattamenti complessi. Dal mimetismo delle farfalle alla complessa struttura delle loro ali che permettono il volo.

Fonte: di Punnett, Reginald Crundall, tramite Wikimedia Commons

Non tutte le caratteristiche o i tratti che osserviamo in certi organismi possono essere immediatamente etichettati come adattamenti. Alcuni possono essere conseguenze chimiche o fisiche, possono essere tratti prodotti dalla deriva genetica o da un evento chiamato autostop genetico.

Le caratteristiche degli organismi possono essere studiate applicando il metodo scientifico per verificare se sono effettivamente adattamenti e qual è la loro funzione provvisoria.

Per fare ciò, le ipotesi sull'uso potenziale devono essere proposte e testate con un disegno sperimentale appropriato - sia manipolando l'individuo che mediante semplice osservazione.

Sebbene gli adattamenti spesso sembrino perfetti e persino "progettati", non lo sono. Gli adattamenti non erano il risultato di un processo cosciente poiché l'evoluzione non ha né un fine né uno scopo, e non cerca nemmeno di perfezionare gli organismi.

caratteristiche

A seconda dell'isola, si è evoluta una diversa specie di fringuello.

Un adattamento è un tratto che aumenta la forma fisica di un individuo. Nella biologia evolutiva, il termine fitness o fitness biologico si riferisce alla capacità di un organismo di lasciare prole. Se un certo individuo lascia più prole di un partner, si dice che abbia una forma fisica maggiore.

L'individuo più in forma non è il più forte, né il più veloce, né il più grande. È quello che sopravvive, trova un compagno e si riproduce.

Alcuni autori aggiungono spesso altri elementi nelle loro definizioni di adattamento. Se prendiamo in considerazione la storia del lignaggio, possiamo definire l'adattamento come un tratto derivato che si è evoluto in risposta a un certo agente selettivo. Questa definizione confronta gli effetti del carattere sulla forma fisica per una variante specifica.

Tipi di adattamento

I tre tipi fondamentali di adattamenti, basati su come vengono espressi i cambiamenti genetici, sono adattamenti strutturali, fisiologici e comportamentali. All'interno di ciascuno di questi tipi, vengono eseguiti diversi processi. La maggior parte degli organismi ha combinazioni di tutti e tre.

Morfologico e strutturale

Questi adattamenti possono essere anatomici, inclusa la mimica e la colorazione criptica.

Il mimetismo, da parte sua, si riferisce alla somiglianza esterna che alcuni organismi sono in grado di sviluppare per imitare caratteristiche di altri più aggressivi e pericolosi al fine di allontanarli.

Ad esempio, i serpenti corallo sono velenosi. Possono essere riconosciuti dai loro caratteristici colori vivaci. D'altra parte, i serpenti regina delle montagne sono innocui, ma i loro colori li fanno sembrare una barriera corallina.

L'aspetto di un organismo è modellato attraverso adattamenti strutturali a seconda dell'ambiente in cui si sviluppa. Ad esempio, le volpi del deserto hanno orecchie grandi per la radiazione del calore e le volpi artiche hanno orecchie piccole per trattenere il calore corporeo.

Grazie alla pigmentazione della loro pelliccia, gli orsi polari bianchi si mimetizzano su banchi di ghiaccio e giaguari maculati all'ombra maculata della giungla.

Anche le piante soffrono di questi cambiamenti. Gli alberi possono avere la corteccia di sughero per proteggerli dagli incendi.

Le modifiche strutturali influenzano gli organismi a diversi livelli, dall'articolazione del ginocchio alla presenza di grandi muscoli di volo e una visione nitida per gli uccelli predatori.

Fisiologico e funzionale

Questi tipi di adattamenti comportano l'alterazione di organi o tessuti. Sono un cambiamento nel funzionamento dell'organismo per risolvere un problema che si verifica nell'ambiente.

A seconda della chimica del corpo e del metabolismo, gli adattamenti fisiologici di solito non vengono visualizzati in modo visibile.

Un chiaro esempio di questo tipo di adattamento è l'ibernazione. Questo è uno stato assonnato o letargico che molti animali a sangue caldo attraversano in inverno. I cambiamenti fisiologici che si verificano durante il periodo di ibernazione sono molto diversi a seconda della specie.

Un adattamento fisiologico e funzionale sarebbe, ad esempio, i reni più efficienti per animali del deserto come i cammelli, i composti che impediscono la coagulazione del sangue nella saliva delle zanzare o la presenza di tossine nelle foglie delle piante per respingerli. erbivori.

Sono spesso necessari studi di laboratorio che misurano il contenuto di sangue, urina e altri fluidi corporei, che tracciano percorsi metabolici o studi microscopici dei tessuti di un organismo per identificare gli adattamenti fisiologici.

A volte è difficile rilevarli se non esiste un antenato comune o specie strettamente correlate con cui confrontare i risultati.

Etologico o comportamentale

Questi adattamenti influenzano il modo in cui gli organismi viventi agiscono a causa di varie cause come garantire la riproduzione o il cibo, difendersi dai predatori o cambiare habitat quando le condizioni ambientali non sono adatte.

Tra gli adattamenti comportamentali troviamo la migrazione, che si riferisce alla mobilitazione periodica e massiccia degli animali dalle loro aree naturali di riproduzione ad altri habitat.

Questo spostamento si verifica prima e dopo la stagione riproduttiva. La cosa curiosa di questo processo è che al suo interno si sviluppano altri cambiamenti che possono essere anatomici e fisiologici, come accade con le farfalle, i pesci e le farfalle.

Un altro comportamento soggetto a modifiche è il corteggiamento o il corteggiamento. Le sue varianti possono essere incredibilmente complesse. L'obiettivo degli animali è ottenere un compagno e indirizzarlo all'accoppiamento.

Durante il periodo dell'accoppiamento, la maggior parte delle specie ha comportamenti diversi considerati rituali. Questi includono esibizioni, suoni o offerte di regali.

Quindi, possiamo osservare che gli orsi vanno in letargo per sfuggire al freddo, gli uccelli e le balene migrano verso climi più caldi quando è inverno e gli animali del deserto sono attivi di notte durante il caldo clima estivo. Questi esempi sono comportamenti che aiutano gli animali a sopravvivere.

Spesso gli adattamenti comportamentali richiedono un attento studio sul campo e in laboratorio per portarli alla luce. Di solito coinvolgono meccanismi fisiologici.

Questi tipi di adattamenti si vedono anche negli esseri umani. Questi impiegano adattamenti culturali come sottoinsieme di adattamenti comportamentali. Ad esempio, dove le persone che vivono in un determinato ambiente imparano modi per modificare il cibo di cui hanno bisogno per far fronte al clima dato.

Tutte le funzionalità sono adattamenti?

Osservando un essere vivente noteremo che è pieno di caratteristiche che richiedono una spiegazione. Considera un uccello: la colorazione del piumaggio, il canto, la forma delle zampe e del becco, le complesse danze di corteggiamento, possiamo considerarle tutte caratteristiche adattive?

No. Sebbene sia vero che il mondo naturale è pieno di adattamenti, non dovremmo dedurre immediatamente che il tratto che osserviamo sia uno di questi. Un tratto può essere presente principalmente per i seguenti motivi:

Possono essere una conseguenza chimica o fisica

Molti tratti sono semplicemente conseguenze di un evento chimico o fisico. Il colore del sangue è rosso nei mammiferi e nessuno pensa che il colore rosso di per sé sia ​​un adattamento.

Il sangue è rosso a causa della sua composizione: i globuli rossi immagazzinano una proteina responsabile del trasporto dell'ossigeno chiamata emoglobina - che causa la caratteristica colorazione di detto fluido.

Può essere una conseguenza della deriva genetica

La deriva è un processo casuale che produce cambiamenti nelle frequenze alleliche e porta alla fissazione o all'eliminazione di alcuni alleli in modo stocastico. Queste caratteristiche non conferiscono alcun vantaggio e non aumentano la forma fisica dell'individuo.

Supponiamo di avere una popolazione di orsi bianchi e orsi neri della stessa specie. Ad un certo punto, la popolazione in studio subisce una diminuzione del numero di organismi a causa di una catastrofe ambientale e la maggior parte degli individui bianchi muore per caso.

Con il passare del tempo, c'è un'alta possibilità che l'allele che codifica per la pelliccia nera venga fissato e l'intera popolazione sarà composta da individui neri.

Tuttavia, non è un adattamento perché non conferisce alcun vantaggio all'individuo che lo possiede. Si noti che i processi di deriva genica non portano alla formazione di adattamenti, questo avviene solo attraverso il meccanismo della selezione naturale.

Può essere correlato con un'altra caratteristica

I nostri geni sono fianco a fianco e possono combinarsi in modi diversi in un processo chiamato ricombinazione. In alcuni casi, i geni sono collegati ed ereditati insieme.

Per esemplificare questa situazione, utilizzeremo un caso ipotetico: i geni che codificano per gli occhi azzurri sono legati a quelli per i capelli biondi. Logicamente è una semplificazione, probabilmente ci sono altri fattori coinvolti nella colorazione delle strutture, comunque lo usiamo come esempio didattico.

Supponiamo che i capelli biondi del nostro ipotetico organismo gli diano qualche vantaggio: mimetismo, protezione dalle radiazioni, dal freddo, ecc. Gli individui con i capelli biondi avranno più figli dei loro coetanei che non hanno questa caratteristica.

La prole, oltre ai capelli biondi, avrà gli occhi azzurri perché i geni sono legati. Nel corso delle generazioni possiamo osservare che gli occhi azzurri aumentano di frequenza anche se non conferiscono alcun vantaggio adattativo. Questo fenomeno è noto in letteratura come "autostop genetico".

Può essere una conseguenza della storia filogenetica

Alcuni caratteri possono essere una conseguenza della storia filogenetica. Le suture del cranio nei mammiferi contribuiscono e facilitano il processo di parto e possono essere interpretate come un adattamento per esso. Tuttavia, il tratto è rappresentativo in altri lignaggi ed è un tratto ancestrale.

Pre-adattamenti e exaptations

Nel corso degli anni, i biologi evoluzionisti hanno arricchito la terminologia relativa alle caratteristiche dell'organismo, includendo nuovi concetti come "preadattamento" e "exaptation".

Secondo Futuyma (2005), un preadattamento è "un tratto che serve fortuitamente una nuova funzione".

Ad esempio, i forti becchi di alcuni uccelli potrebbero essere stati selezionati per consumare un certo tipo di cibo. Ma nei casi appropriati, questa struttura può anche servire da adattamento per attaccare le pecore. Questo improvviso cambiamento di funzione è il preadattamento.

Nel 1982, Gould e Vrba hanno introdotto il concetto di "exaptation" per descrivere un preadattamento che è stato cooptato per un nuovo uso.

Ad esempio, le piume degli uccelli nuotatori non sono state modellate dalla selezione naturale sotto la pressione selettiva del nuoto, ma fortuitamente sono servite a farlo.

Come analogia a questo processo abbiamo il nostro naso, anche se è stato sicuramente selezionato perché aggiungeva qualche vantaggio nel processo di respirazione, ora lo usiamo per tenere gli occhiali.

L'esempio più famoso di exaptation è il pollice del panda. Questa specie si nutre specificatamente di bambù e per manipolarlo utilizza un “sesto pollice” derivato dalla crescita di altre strutture.

Esempi di adattamenti

Volo nei vertebrati

Uccelli, pipistrelli e pterosauri ormai estinti acquisirono convergentemente il loro mezzo di locomozione: il volo. Vari aspetti della morfologia e della fisiologia di questi animali sembrano essere adattamenti che aumentano o favoriscono la capacità di volare.

Le ossa hanno cavità che le rendono strutture leggere, ma resistenti. Questa conformazione è nota come ossa pneumatizzate. Negli odierni lignaggi volanti - uccelli e pipistrelli - anche l'apparato digerente ha alcune peculiarità.

Gli intestini sono molto più corti, rispetto agli animali incapaci di volare di dimensioni simili, probabilmente per ridurre il peso durante il volo. Pertanto, la riduzione della superficie di assorbimento dei nutrienti ha selezionato un aumento delle vie di assorbimento cellulare.

Gli adattamenti negli uccelli scendono a livelli molecolari. È stato proposto che la dimensione del genoma sia stata ridotta come adattamento per il volo, riducendo i costi metabolici associati all'avere un grande genoma, e quindi grandi cellule.

Ecolocalizzazione nei pipistrelli

Fonte: di Shung, da Wikimedia Commons

Nei pipistrelli c'è un particolare adattamento che permette loro di orientarsi nello spazio mentre si muovono: l'ecolocalizzazione.

Questo sistema consiste nell'emissione di suoni (l'uomo non è in grado di percepirli) che rimbalzano sugli oggetti e il pipistrello è in grado di percepirli e tradurli. Allo stesso modo, la morfologia delle orecchie di alcune specie è considerata un adattamento per poter ricevere le onde in modo efficace.

Il lungo collo delle giraffe

Fonte: di John Storr, da Wikimedia Commons

Nessuno dubiterebbe che le giraffe abbiano una morfologia insolita: un collo allungato che sostiene una piccola testa e lunghe gambe che sostengono il loro peso. Questo design rende difficili diverse attività nella vita dell'animale, come l'acqua potabile da uno stagno.

La spiegazione per il lungo collo di queste specie africane è stata per decenni un esempio preferito dei biologi evoluzionisti. Prima che Charles Darwin concepisse la teoria della selezione naturale, il naturalista francese Jean-Baptiste Lamarck possedeva già un concetto - sebbene errato - dei cambiamenti e dell'evoluzione biologica.

Per Lamarck, il collo delle giraffe era allungato perché questi animali lo allungavano costantemente per poter raggiungere i boccioli di acacia. Questa azione si tradurrebbe in un cambiamento ereditabile.

Alla luce della moderna biologia evolutiva, si ritiene che l'uso e il disuso dei personaggi non abbiano alcun effetto sulla prole. L'adattamento del collo lungo deve essere avvenuto perché gli individui che portavano mutazioni per tali caratteristiche lasciavano più prole rispetto ai loro coetanei con collo più corto.

Intuitivamente possiamo presumere che il collo lungo aiuti le giraffe a procurarsi il cibo. Tuttavia, questi animali di solito si nutrono di cibo in cespugli bassi.

Allora a cosa servono i colli delle giraffe?

Nel 1996, i ricercatori Simmons e Scheepers hanno studiato le relazioni sociali di questo gruppo e hanno smentito l'interpretazione di come le giraffe hanno il collo.

Per questi biologi, il collo si è evoluto come un '"arma" che i maschi usano in combattimento per arrivare alle femmine e non per procurarsi cibo nelle zone alte. Vari fatti supportano questa ipotesi: i colli dei maschi sono molto più lunghi e più pesanti di quelli delle femmine.

Possiamo concludere che, anche se un adattamento ha un significato apparentemente ovvio, dobbiamo mettere in discussione le interpretazioni e testare tutte le ipotesi possibili utilizzando il metodo scientifico.

Differenze con l'evoluzione

Entrambi i concetti, evoluzione e adattamento non sono contraddittori. L'evoluzione può avvenire attraverso il meccanismo della selezione naturale e questo genera adattamenti. È necessario sottolineare che l'unico meccanismo che produce adattamenti è la selezione naturale.

Esiste un altro processo, chiamato deriva genetica (menzionato nella sezione precedente), che può portare all'evoluzione di una popolazione ma non produce adattamenti.

Confusioni sugli adattamenti

Sebbene gli adattamenti sembrino essere caratteristiche progettate esattamente per il loro uso, l'evoluzione e, di conseguenza, la concezione degli adattamenti, non hanno un obiettivo o uno scopo cosciente. Né sono sinonimo di progresso.

Proprio come il processo di erosione non ha lo scopo di creare bellissime montagne, l'evoluzione non ha lo scopo di creare organismi perfettamente adattati al loro ambiente.

Gli organismi non si sforzano di evolversi, quindi la selezione naturale non dà a un individuo ciò di cui ha bisogno. Ad esempio, immaginiamo una serie di conigli che, a causa dei cambiamenti ambientali, devono sopportare un forte gelo. Il bisogno degli animali di una pelliccia abbondante non lo farà apparire e diffondersi nella popolazione.

Al contrario, alcune mutazioni casuali nel materiale genetico del coniglio possono generare un mantello più abbondante, facendo sì che il suo portatore abbia più figli. Questi bambini probabilmente ereditano la pelliccia del padre. Pertanto, una pelliccia abbondante può aumentare la sua frequenza nella popolazione di conigli e il coniglio non se ne è mai accorto.

Inoltre, la selezione non produce strutture perfette. Devono solo essere abbastanza "bravi" per essere in grado di passare alla generazione successiva.

Riferimenti

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2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analisi evolutiva. Prentice Hall.
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