uabooks.top

Emlékezzetek, mi az adaptív potenciál! Hogyan szabályozódik a gének aktivitása? Mely gének tartoznak a szabályozókhoz és melyek a strukturálisakhoz? Mi a populáció génállománya?

Az alkalmazkodás genetikai alapjai. Már tudjátok, hogy minden élőlény-csoportra jellemző egyfajta adaptív potenciál, amelyet az örökletes információ készlet - a genom - határoz meg. Az örökletes információ a külső környezet hatására realizálódik.

Az adaptációk csak bizonyos feltételek mellett jöhetnek létre. Ezt állítja az organizmusok genetikai meghatározottságának megfelelése a környezeti feltételeknek szabálya: bármely faj addig marad fenn, ameddig genetikailag képes a környezeti feltételek változásához és ingadozásához alkalmazkodni.

Már tudjátok, hogy bizonyos feltételek mellett egyes gének inaktívvá válnak, míg mások aktiválódnak. Az örökletes információ realizációja függ a környezet feltételeitől. Ezért egy és ugyanazon genotípus képes több fenotípust meghatároz

ni, attól függően, hogy milyen feltételek között realizálódik az egyed örökletes információja (3. 1. ábra).

3. 1. ábra. A kutyafélék családjának képviselője - a sarki róka. A sarkvidék lakóira jellemző a szőrme színezetének szezonális változása: az őszi vedlés során fehérré válik (1), ami az állatot észrevehetetlenné teszi télen. A tavaszi vedléskor barnává válik (2). A szőrme színét meghatározó egyik vezető tényező - a levegő hőmérséklete.

Az örökítőanyag nem a bélyeget határozza meg, hanem azt, hogy az adott jelleg milyen határok között jelenik meg. Ezt a jelenséget nevezzük reakciónormának. Minél szélesebb a reakciónorma egy bizonyos bélyeg esetében, annál nagyobb az esélye a szervezetnek, hogy alkalmazkodjon a környezeti feltételekhez. A széles reakciónorma lehetőséget nyújt a változékony körülmények közötti életben maradásra. A szervezet alkalmazkodó-képességét meghatározó bélyegek többsége széles reakciónormával jellemezhető.

Új adaptációk megjelenése korábban kialakult új mutációk létrejöttének (mutációs változékonyság) vagy új mutáns alléi kombinációk (kombinatív változékonyság) megjelenésének következménye. Ha a mutáció semleges jellegű (vagy bizonyos feltételek mellett akár hasznos is lehet), akkor az ilyen egyed képes túlélni és továbbadni az örökítőanyagát az utódainak. Később az ilyen mutáns alléinak esélye van elterjedni a populációban, és gyakoribbá válik a génállományban. Bizonyos idő elteltével az egyes egyedek alkalmazkodása átalakulhat a populáció összes egyedére jellemző alkalmazkodássá. Például, a szöcskéknek vagy az imádkozó sáskáknak az év során a tavaszi-nyári zöld színe átváltozik a nyári-őszi barnára (3. 2. ábra). Rovarok színének változása kapcsolatban áll a növényzet színének változásával. Ez példa volt a mimikrire, ami megkönnyíti az állatok beolvadását a környezetbe. Egy faj populációi közti génáramlás esetén az egyik populációra jellemző új bélyeg később rögzülhet a faj szintjén.

3. 2. ábra. Az imádkozósáska színének változása a tavaszi-őszi periódusban - a növényzet színváltozásához való alkalmazkodás. A rovarok ilyen színváltozását egy sajátságos neurohormon szabályozza, amit az agy neuroszekréciós sejtjei állítanak elő.

A preadaptációk jelentősége az alkalmazkodás folyamatában. Az adaptációk gyakran preadaptációkból alakulnak ki - bizonyos faj olyan tulajdonságai vagy adaptációi, amelyek potenciálisan adaptív értékűek lehetnek. A preadaptációk koncepciójának lényege, hogy sok szerv és adaptáció elsődlegesen más funkciót lát el, mint a fejlődésének későbbi stádiumaiban. Egy bizonyos idő elteltével a szerv elkezd más, a szervezet számára a korábbinál fontosabb funkciót ellátni. Például, a gerincesek megjelenése a szárazföldön kapcsolatban áll bizonyos preadaptációkkal. így a halak mellúszója megerősödött a vállöv megjelenésével (3. 3. ábra). Ennek köszönhetően később kialakultak a szárazföldi állatok páros végtagjai.

Azt az evolúciós pillanatot, amikor a szerv új funkciót kap, és elkezd új adaptív szerepet ellátni - preadaptációs küszöbnek nevezzük. Az evolúció során megváltozott szerv elveszítheti korábbi funkcióját. Például, a halak első kopoltyúívének -az állkapocs funkciója - új funkciója olyan fontossá vált, hogy az előző funkciója (légzési mozgások ellátása) később elveszett (3. 4. ábra).

A ’preadaptáció’ kifejezést 1911-ben javasolta Lucien Cuénot (1866-1951). Preadaptáció alatt a szervezet olyan sajátosságait értette, amelyek véletlenül jönnek létre (vagyis mutációk következtében), de később adaptív értékűvé válnak. Ugyanakkor az organizmus (vagy szerv) preadaptív állapota nem közvetlenül a véletlen mutációk eredménye, hanem az előzetes adaptív evolúcióé.

Feladat. A növények szennyezet levegővel szembeni ellenálló képességét bizonyos mértékig olyan struktúrák teszik lehetővé, amelyek biztosítják a szárazságtűrésüket (például a kutikula, amely befedi a levél felszínét). Gondolkodjatok, hogyan lehet ezt kiszámítani, különösen akkor, amikor zöldebbé szeretnénk tenni egy várost, amely ipari termelése túlfej-lett és intenzív a közlekedése!? Tegyetek javaslatokat!

Egyes organizmusokban a szabályozógének mutációi kiváltják az ivarérés folyamatának felgyorsulását egészen a neoténia kialakulásáig.

Neoténia (gór. neos - éretlen, teino - elnyújtom, meghosszabbítom) - jelenség, melynek során az egyedek képessé válnak az ivaros szaporodásra és az ontogenezis (egyedfejlődés) befejezésére a fejlődésük korai szakaszában, még a felnőttkor elérése előtt.

Jó tudni

Az ’axolotl’ kifejezés Közép-Amerika őslakosaitól, az aztékoktól ered, jelentése vízi kutya. Ez azzal áll kapcsolatban, hogy a 30 cm hosszú neotenikus lárva nagy és széles fejjel, széles szájnyílással rendelkezik, illetve kis szemekkel, amelyek mögött külső kopoltyúk vannak (3. 5,1. ábra). Ha az állat állandóan a vízben van, a metamorfózis nem fejeződik be, és megmaradnak a külső kopoltyúk. Ugyanakkor, ha az állat sokkal szárazabb körülmények közé kerül és lehűl a környezet (például jelentősen lecsökken az akvárium vízszintje), ez kiváltja a metamorfózis befejezését: eltűnnek a külső kopoltyúk, az axolotl néhány hét alatt felnőtt állattá, ambisztommá alakul át (3. 5, 2. ábra). A metamorfózis folyamatát a pajzsmirigy tiroxin hormonja kontrollálja. Gondolkodjatok, mi az adaptív jelentősége ennek a jelenségnek!?

3. 5. ábra. 1 — axolotl (neotenikus lárva);

2 - ambisztoma (Feladat: határozzátok meg, hogy a kétéltűek melyik rendjébe tartozik ez a faj!)

Az evolúció során lehetséges a posztadaptáció is - az organizmusok változása, a már meglévő adaptációk tökéletesedése az adott környezeti feltételekhez. Posztadaptáció például az emésztőrendszer, a vérkeringés, a légzés, az idegrendszer bonyolultabbá válása és tökéletesedése.

Jegyezzétek meg!

A biológiai rendszerek a bizonyos belső vagy külső környezeti feltételekhez való alkalmazkodásának folyamatát adaptációgenezisnek nevezik.

Kulcsszavak és fogalmak

az organizmusok genetikai meghatározottságának megfelelése a környezeti feltételeknek szabálya, preadaptáció, neoténia, posztadaptáció, adaptációgenezis.

Ellenőrizzétek a megszerzett tudást!

1. Miről szól az organizmusok genetikai meghatározottságának megfelelése a környezeti feltételeknek szabálya? 2. Hogyan határozza meg az örökítőanyag az egyedek alkalmazkodóképességét? 3. Mi a preadaptáció és mi a biológiai jelentősége? 4. Miben különbözik a posztadaptáció a preadaptációtól? 5. Mi az adaptációgenezis?

Gondolkodjatok el rajta!

Milyen preadaptációk az alapjai a növények különféle adaptációinak? Hozzatok fel példákat!

Ez a tankönyv anyaga Biológia 11. osztály Osztapcsenko, Bálán