Адаптація організму до середовища проживання

• походження біологічної доцільності

Адаптаціями називаються пристосування організмів упродовж багатьох поколінь до певних умов середовища, що змінюються; вони забезпечують ви­живання і розмноження організмів у цих умовах.

Під адаптаціями розуміють також процес вироб­лення пристосованості до конкретних умов середо­вища. Адаптації завжди мають відносний характер: пристосування до одних умов середовища перестає діяти за інших умов. Адаптація виникає й розви­вається під дією основних факторів органічної ево­люції - мінливості, спадковості й добору, природно­го або штучного. Форми прояву адаптацій надзви­чайно різноманітні. За рівнем організації адаптації поділяють на організмові (генотипні, онтогенетичні), популяційно-видові й біоценотичні.

Організмові адаптації охоплюють всю різно­манітність морфологічних, фізіологічних, біохімічних, етологічних ознак особин: захисне забарвлення, мімікрія (маскування, наслідування), коадаптації (взаємні пристосування органів для виконання нор­мальної роботи).

До популяційно-видових адаптацій належать різні типи конгруенцій, рівень мутабельності, внут­рішньовидовий поліморфізм, гетерозиготність, пев­на щільність популяцій, рівень плодючості тощо.

Конгруенціями називаються взаємопристосування особин, які виникають в результаті внутріш­ньовидових відносин (відповідність будови органів матері і дитини, апаратів розмноження самців і са­мок, спільне добування їжі хижаками).

До біоценотичних адаптацій належать взає­мовідносини між видами у біогеоценозах.

За масштабом адаптації поділяють на спеціалі­зовані і загальні. Через спеціалізовані адаптації організм вирішує конкретні завдання у вузьколокаль-них умовах життя виду (будова язика в мурахоїдів у зв’язку з живленням мурашками, пристосування хамелеона (рис. 2.20) до життя на деревах).

Рис. 2.20Хамелеон (Chamaeleo chamaeleon).

 

За­гальні адаптації придатні для широкого спектру умов середовища і характерні для великих таксонів (фо­тосинтез, аеробне дихання, дво-, три- і чотирика­мерне серце у різних класів хребетних).

За характером змін розрізняють адаптації з ускладненням і адаптації зі спрощенням морфофізіологічної організації. Так, паразитизм веде до спрощення і редукції ряду органів. Перехід до ак­тивного способу життя, навпаки, зв’язаний з роз­витком і диференціацією ряду важливих органів на­паду і захисту.

Адаптаціогенез. Процес виникнення і розвитку адаптацій (адаптаціогенез) складає основу еволю­ційного процесу. На цьому ґрунті відбувається ви­доутворення, виникнення надвидових таксонів, про­гресивна еволюція. Механізм адаптаціогенезу по­лягає у збереженні і нагромадженні природним до­бором корисних у даному середовищі, переважно дрібних, невизначених спадкових змін (мікромутацій), в удосконаленні норми реакції особини, попу­ляції і виду в цілому. Процес вироблення адаптацій розпочинається з елементарного адаптаційного яви­ща – появи селективно цінного генотипу (нового вдалого фенотипу). Якщо він "підхоплюється" до­бором і веде до стійкої зміни генотипного складу популяції (перетворюється в норму для популяції в цілому), тоді можна стверджувати про виникнення адаптації до певного елемента середовища. При­стосування утворюються лише за наявності у ге­нофонді виду спадкової інформації про зміну структур і функцій у необхідному напрямку. Основу ново­го пристосування часто складає структура, яка сформувалася раніше за участю природного добо­ру і виконувала певну функцію, а за зміни умов взя­ла на себе і нову функцію без шкоди для старої функції. Поява структур, здатних розширити або змінити коло функцій, називається преадаптацією.

Виникнення органічної доцільності. Органіч­на (біологічна) доцільність – відповідність (гармо­нія) між структурою, функціями, поведінкою орга­нізмів і середовищем їх існування. Вона проявляєть­ся також у схожості будови і функцій окремих час­тин і систем самого організму. Наукове пояснення виникненню органічної доцільності дав Ч. Дарвін. За Дарвіном, органічна доцільність не є одвічною й абсолютною, а виробляється в процесі еволюції шляхом природного добору і носить відносний ха­рактер. Але в науці довгий час і після Дарвіна існу­вали ламаркістські гіпотези, які пояснювали орга­нічну доцільність одвічною властивістю організмів адекватно відповідати на зміни середовища лише корисними, доцільними змінами. Особливо трива­лий час їх дотримувалися в мікробіології, де факт швидкої появи резистентних до антибіотиків штамів пояснювали тим, що бактерії пристосувально зміни­лися (за Ламарком).

Спостереженнями американських генетиків подружжя Дж. і Е. Ледербергів показано, що при­стосування мікроорганізмів до антибіотиків відбу­вається за Дарвіном. Доведено це було методом реплік (відбитків). Шматочком стерильного окса­миту знімали частину колоній бактерії кишкової палички (Escherichia coli) з агару, в якому не було антибіотика стрептоміцину, і переносили у чашки Петрі на поживне середовище з цим антибіотиком. При такому способі зберігається розміщення ко­лоній і завжди можна знайти материнську. Якщо число колоній було достатньо великим, серед них знаходилася хоч би одна, яка складалася з бак­терій, резистентних до антибіотика, і росла на не­сприятливому для інших мікроорганізмів агарі, при­чому материнська теж була резистентною. У при­роді така лінія кишкової палички не зустрічалася з антибіотиком і не могла виробити до нього адап­тації. Тут теорія прямого пристосування за Ламар­ком виявилася неспроможною. Отже, мова йде не про пряме пристосування, а про стан преадаптації, зумовлений наявністю мутантів, у геномі яких містився алель, що блокував дію антибіотика. Ген резистентності існував давно, але не знаходився під контролем позитивного добору. Умови зміни­лися і добір змінив свій напрямок: він став пози­тивним стосовно мутантів, які зберігалися добо­ром і забезпечили виживання популяції мікроор­ганізмів у середовищі з антибіотиком.

Виникнення форм, резистентних до отрут, відо­мо не тільки у мікроорганізмів. Масове, часто не­виправдане, застосування препарату ДДТ (дусту) призвело до появи стійких до нього та подібних йому речовин ліній шкідливих комах. Відомий приклад виникнення резистентності у хребетних. У боротьбі з мишами і щурами стали широко застосовувати антикоагулянти. Це не отрути у повному розумінні, і речовини, які не дають крові згортатися, і тварині гинуть від внутрішніх крововиливів. У ряді місцевостей Європи вже виявлені популяції щурів, стійки) до антикоагулянтів. Встановлено, що резистентністі у цьому випадку зумовлена домінантним геном.

Виникнення будь-яких адаптацій і біологічної до цільності пояснюється дією природного добору впродовж багатьох поколінь. У генетично гетерогеннії популяції добір з багатьох випадкових різноспрямованих змін зберігає і нагромаджує ті з них, які мають пристосувальне значення, й усуває інші. Цим пояснюється відносність пристосувань у просторі і часі,

Питання для самоконтролю та обговорення

1. Чому сучасну теорію еволюції називають синте­тичною і в чому полягає її істотна відмінність від класич­ного дарвінізму?

2. Дайте визначення виду, популяції.

3. Які популяції називають ідеальними? реальними?

4. Сформулюйте закон Харді-Вайнберга.

5. Що означають символи р, q, 2 pq, p ², q^ll

6. Дайте визначення мікроеволюції.

7. Назвіть елементарні одиницю, явище, матеріал і фактори еволюції.

8. Які фактори можуть змінити частоту алелів у по­пуляції?

9. Що являє собою природний добір? Які форми при­родного добору ви знаєте? Яка роль рушійного добору?

10. Хто створив учення про стабілізуючий природний добір?

11. Чи відбувається утворення нових видів у сучасну епоху?

12. Що таке алопатричне і симпатричне видоутворен­ня? Яка між ними різниця?

13. Чи зворотна еволюція?

14. Яка роль випадковості в еволюції?

15. У чому полягає творча роль природного добору?