ADATTAMENTO FISIOLOGICO: COS'È ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2024

Un adattamento fisiologico è un tratto o una caratteristica a livello della fisiologia di un organismo - chiamiamolo cellula, tessuto o organo - che ne aumenta l'efficacia biologica o la forma fisica.

In fisiologia, ci sono tre termini che non devono essere confusi: adattamento, ambientazione e acclimatazione. La selezione naturale di Charles Darwin è l'unico meccanismo noto che porta agli adattamenti. Questo processo è generalmente lento e graduale.

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È comune che l'adattamento venga confuso con l'impostazione o l'acclimatazione. Il primo termine è correlato a variazioni a livello fisiologico, sebbene possa verificarsi anche in anatomia o biochimica, a seguito dell'esposizione del corpo a una nuova condizione ambientale, come il freddo o il caldo estremo.

L'acclimatazione comporta gli stessi cambiamenti descritti nel termine ambiente, solo che le variazioni ambientali sono indotte da un ricercatore in laboratorio o sul campo. Sia l'acclimatazione che l'impostazione sono fenomeni reversibili.

In cosa consiste?

Gli adattamenti fisiologici sono caratteristiche di cellule, organi e tessuti che aumentano l'efficienza degli individui che lo possiedono, rispetto a quelli che non lo possiedono.

Quando si parla di "efficacia" si intende il termine ampiamente utilizzato nella biologia evolutiva (detta anche efficacia o fitness darwiniana) relativo alla capacità degli organismi di sopravvivere e riprodursi. Questo parametro può essere scomposto in due componenti: la probabilità di sopravvivenza e il numero medio di discendenti.

Cioè, quando abbiamo determinate caratteristiche fisiologiche che aumentano la forma fisica degli individui, possiamo intuire che si tratta di un tratto adattivo.

Dobbiamo stare attenti nell'identificare gli adattamenti, poiché tutte le caratteristiche che vediamo in un animale non sono adattive. Ad esempio, sappiamo tutti che il nostro sangue ha un colore rosso vivace.

Questa caratteristica non ha valore adattativo ed è solo una conseguenza chimica. Il sangue è rosso perché contiene una molecola chiamata emoglobina, responsabile del trasporto dell'ossigeno.

Come possiamo concludere che un tratto è un adattamento fisiologico?

Quando osserviamo una caratteristica specifica di un organismo possiamo fare diverse ipotesi sul suo significato adattativo.

Ad esempio, non c'è dubbio che gli occhi degli animali siano strutture che permettono la cattura della luce. Se applichiamo l'ordine delle idee di cui sopra, possiamo concludere che gli individui con strutture che percepiscono la luce hanno qualche vantaggio sui loro coetanei, come sfuggire facilmente ai predatori o trovare cibo più facilmente.

Tuttavia, secondo il famoso biologo e paleontologo evoluzionista Stephen Jay Gould "nessuna spiegazione del valore adattativo di un personaggio dovrebbe essere accettata solo perché è plausibile e affascinante".

In effetti, la dimostrazione che i personaggi sono adattamenti è uno dei compiti più importanti dei biologi evoluzionisti, sin dai tempi di Charles Darwin.

Esempi

Sistemi digestivi nei vertebrati volanti

Vertebrati volanti, uccelli e pipistrelli, affrontano una sfida fondamentale: vincere la forza di gravità per potersi muovere.

Pertanto, questi organismi hanno caratteristiche uniche che non troviamo in un altro gruppo di vertebrati il ​​cui modo di muoversi è puramente terrestre, come ad esempio un topo.

Le modifiche di questi vertebrati peculiari vanno da ossa leggere con fori interni a una notevole riduzione delle dimensioni del cervello.

Secondo la letteratura, una delle pressioni selettive più importanti che ha plasmato questo gruppo di animali è la necessità di diminuire la sua massa per aumentare l'efficienza del volo.

Si presume che l'apparato digerente sia stato modellato da queste forze, favorendo individui con intestini più corti, il che implicherebbe meno massa durante il volo.

Tuttavia, quando si riduce l'intestino arriva un'ulteriore complicazione: l'assimilazione dei nutrienti. Poiché c'è una superficie di assorbimento più piccola, possiamo intuire che l'assunzione di nutrienti è influenzata. Ricerche recenti hanno dimostrato che ciò non accade.

Secondo Caviedes - Vidal (2008), esiste una via di assorbimento paracellulare che compensa la diminuzione del tessuto intestinale. Per giungere a queste conclusioni, gli autori hanno studiato le vie di assorbimento nell'intestino del pipistrello della frutta Artibeus lituratus.

Adattamenti vegetali ad ambienti aridi

Quando le piante sono esposte a condizioni ambientali avverse, non possono spostarsi in altri luoghi con circostanze migliori, come potrebbe fare un uccello che migra verso aree calde per sfuggire allo stress termico dell'inverno.

Per questo motivo, diverse specie vegetali hanno adattamenti, anche fisiologici, che consentono loro di affrontare condizioni sfavorevoli, come la siccità nei deserti.

Esistono alberi con apparati radicali particolarmente estesi (radici) che consentono loro di prelevare acqua da bacini profondi.

Presentano anche percorsi metabolici alternativi che aiutano a ridurre la perdita d'acqua. Tra questi percorsi abbiamo piante C4 che riducono il fenomeno della fotorespirazione, grazie alla separazione spaziale del ciclo di Calvin e alla fissazione dell'anidride carbonica.

La fotorespirazione è una via alternativa che non fornisce alcun guadagno e si verifica quando l'enzima RuBisCO (ribulosio-1,5-bisfosfato carbossilasi / ossigenasi) utilizza ossigeno e non anidride carbonica.

Le piante CAM (metabolismo acido delle crassulaceae) rallentano il processo di fotorespirazione e consentono alla pianta di ridurre la perdita d'acqua, grazie ad una temporanea separazione.

Proteine ​​antigelo nel pesce teleosteo

Diverse specie di pesci teleostei marini (appartenenti all'infraclasse Teleostei) hanno raggiunto una serie di magnifici adattamenti per potersi sviluppare in ambienti con basse temperature.

Questi adattamenti fisiologici includono la produzione di proteine ​​antigelo e glicoproteine. Queste molecole sono prodotte nel fegato del pesce e vengono esportate nel flusso sanguigno per svolgere la loro funzione.

In base alla composizione biochimica delle proteine, si distinguono quattro gruppi. Inoltre, non tutte le specie hanno lo stesso meccanismo: alcune sintetizzano le proteine ​​prima di essere esposte a basse temperature, altre lo fanno in risposta a stimoli termici, mentre un altro gruppo le sintetizza durante tutto l'anno.

Grazie agli effetti colligativi delle soluzioni, quando si aggiungono più soluti al plasma, la temperatura alla quale si congela diminuisce notevolmente. Al contrario, i tessuti di un pesce che non ha questo tipo di protezione inizierebbero a congelare dopo che la temperatura raggiunge 0 ° C.

Riferimenti

1. Caviedes - Vidal, E., Karasov, WH, Chediack, JG, Fasulo, V., Cruz - Neto, AP e Otani, L. (2008). Assorbimento paracellulare: un pipistrello rompe il paradigma dei mammiferi. PLoS One, 3 (1), e1425.
2. Davies, PL, Hew, CL e Fletcher, GL (1988). Proteine ​​antigelo del pesce: fisiologia e biologia evolutiva. Canadian Journal of Zoology, 66 (12), 2611-2617.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analisi evolutiva. Prentice Hall.
4. Price, ER, Brun, A., Caviedes - Vidal, E., & Karasov, WH (2015). Adattamenti digestivi degli stili di vita aerei. Fisiologia, 30 (1), 69-78.
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