Какие особенности строения рыб помогают им хорошо плавать? Как млекопитающие поддерживают постоянную температуру своего тела? Почему дуб и бук сбрасывают осенью листья? Какие схожие и отличительные черты имеются в строении крыльев насекомых и птиц? Почему листья кактусов превратились в колючки? Процесс развития жизни на земле предполагает наличие адаптации у организмов. Начинается эта адаптация с самых примитивных видов — приспособления к окружающей среде и к существующим условиям. Возникновение и выживание организмов возможно только при соответствии организмов окружающей среде. Выживают те организмы, которые вырабатывают лучшие формы своего сохранения.
Понятие адаптации
Вы уже знаете, что живые организмы на протяжении всей своей жизни находятся в определенном среде обитания. А неживые и живые компоненты (или факторы) среды осуществляют на них различные воздействия. Результатом таких действий являются изменения живых организмов, которые не дают им погибнуть под действием факторов среды. Такие изменения называют приспособлениями к определенным условиям существования.
Процесс приспособления живых организмов к действию факторов окружающей среды называют адаптацией. Этим термином также обозначают те изменения в строении, поведении или процессах жизнедеятельности организмов, возникших как результат приспособления к условиям существования.
Биологическая адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, эпигенетическим разнообразием,
внутривидовой изменчивостью, мутационными во зможностями, коадаптационными характеристиками внутренних органов и другими видовыми особенностями.
Виды адаптации
Морфологические адаптации:
- обтекаемая форма тела (способность к полету)
- длинные крылья (быстрый полет)
- широкий рот (ловля летающих насекомых).
Физиолого-биохимические адаптации:
- способность птенцов впадать в анабиоз
во время резкого снижения температуры.
Поведенческие адаптации:
- сезонные перелеты в места зимовки (осенью)
и гнездования (весной).
Принцип единства организма и среды обитания
Следует заметить, что адаптации в определенного вида производятся в течение его эволюции. Благодаря адаптациям он приспосабливается к своей среде обитания. В своей среде он живет и оставляет потомство. Но в случае изменения условий среды (например, попадание в другую среду) у организма могут возникнуть проблемы, и он даже может умереть, потому что его адаптации соответствуют той среде, к которому он приспосабливался. Это явление называют принципом единства организма и среды.
Генетическая основа формирования адаптаций
Механизмы приспособления (адаптации) биосистемы к адекватным экологическим условиям среды есть результат длительной эволюции и онтогенеза. К этим условиям организм (система) адаптирован в процессе филогенеза. Необходимо уточнить, какие условия можно считать адекватными. Адекватные – это такие экологические условия внешней среды, которые соответствуют генофенетическим свойствам организма в данный момент его существования. Тогда неадекватными являются условия, не соответствующие генофенетическим свойствам организма как биосистема. Жизнедеятельность биосистемы в неадекватных условиях среды требует включения дополнительных механизмов.
Как вы знаете, программа развития признаков организма хранится в его геноме, который он получает от родительского поколения. Затем эта программа передается его потомкам, и так далее. Таким образом, она может существовать длительное время, оставаясь почти неизменной. Поэтому организмы одного вида имеют схожий вид и поведение. Но, как вы знаете, у каждого организма есть свои небольшие различия в генетическом материале, которые способствуют его приспособлению к условиям среды. Таких различий в геноме может быть много, но «срабатывают» лишь те, благодаря которым он выжил. Поэтому в процессе эволюции закрепляются такие вариации генов, которые вызвали лучшую адаптацию вида. И потом именно эти гены передаются потомкам.
Напоминаем, что изменения в геноме могут быть связаны с изменением отдельных нуклеотидов ДНК (генные мутации), структуры или количества хромосом (хромосомные и геномные мутации) или в результате функциональных изменений в работе генома без структурных нарушений (генетическая регуляция, например, эпигенетические процессы).
Мутации — материал для адаптации
Мутацией (от лат, mulatto — изменение) называют изменение признаков организма, обусловленное изменением наследственных структур, перестройкой генетического аппарата. Они возникают внезапно и обусловливают появление в организме признаков, отличных от исходной формы.
Классификации мутаций
| По типу проявления признака | По локализации в клетке | Зависимость от причины возникновения | По уровню организации наследственного материала |
| Доминантные (вызывают появление доминантного признака)
Рецессивные (вызывают появление рецессивного признака) |
Ядерные (изменяют гены, расположенные в ядре клетки)
Цитоплазаматические (изменяют гены, расположенные в цитоплазме клетки) |
Спонтанные (причины их возникновения на сегодня не установлено)
Индуцированные (возникают вследствие воздействия на генетический материал внешних факторов) |
Точечные, или генные (замена, утрата или добавления пары нуклеотидов)
Хромосомные (замена, утрата, добавление или изменение места размещения участка хромосомы) Геномные (изменение количества отдельных хромосом м или всего хромосомного набора) |