Adaptacja (biologia)

Adaptacja (łac. adaptatio – przystosowanie) – przystosowanie się organizmu poprzez zmianę struktury lub funkcji do życia w nowych dla niego, trwale zmienionych warunkach bytowych lub zewnętrznego stresu. Efektywność adaptacji określa dostosowanie.

Adaptacja jest istotną, dziedziczną lub niedziedziczną i podlegająca rozwojowi cechą wszystkich żywych organizmów. Adaptacja fenotypowa dotycząca zmian osobniczych nie jest dziedziczna. Adaptacja dziedziczna jest wynikiem doboru naturalnego lub sztucznego – poprzez eliminację cech niekorzystnych zwiększa szansę przetrwania organizmu i wydania większej liczby potomstwa. Zmiany adaptacyjne są dziedziczone poprzez przekaz zmodyfikowanego materiału genetycznego osobników, które mogły przetrwać w zmienionych warunkach środowiska. Organizmy przystosowują się do środowiska, w którym żyją. Organizmy zamieszkujące podobne siedliska często zyskują zbliżone przystosowania. Zjawisko takie zwane jest konwergencją dla gatunków o odległym pokrewieństwie lub ewolucją równoległą dla gatunków bliżej spokrewnionych.

Nie każda cecha fenotypowa jest adaptacją do środowiska. Adaptacjami nie są zachowania, które wynikają z konieczności fizycznej i ograniczeń fizjologicznych w funkcjonowaniu organizmów, a także efekty działania dryfu genetycznego. Do czasu opublikowania przez Stephena J. Goulda i Richardaa Lewontina artykułu The Spandrels of San Marco and the Panglossian Paradigm: A Critique of the Adaptationist Programme pod koniec lat 70. XX wieku, zakładano, że każda cecha morfologiczna jest funkcjonalna. Gould i Lewontin wskazywali, że cechy mogą być skutkiem neutralnej zmiany lub efektem ubocznym zmiany innych cech. Według George’a Williamsa, aby móc określić daną cechę jako adaptacyjną, pod uwagę wziąć należy kwestie niezawodności (powszechne jej występowanie w populacji w danym typie środowiska), skuteczności (lepsze rozwiązywanie dzięki tej cesze problemów adaptacyjnych pojawiających się w środowisku organizmu) i ekonomii (małe obciążanie organizmu kosztami wytworzenia i utrzymywania tej cechy). Występowanie tych trzech kryteriów oznacza, że dana cecha nie powstała przypadkowo, a była wymuszona poprzez dobór naturalny. Douglas Futuyma zakłada, że o danej cesze można mówić jako o adaptacyjnej, gdy występuje złożoność jej struktury, funkcjonalność w rozwiązywaniu problemów, możliwość eksperymentalnego określenia jej wpływu na przeżywalność oraz ewoluowanie danej cechy u osobników znajdujących się na różnych gałęziach drzewa filogenetycznego, które podlegają takim samym oddziaływaniom presji selekcyjnej (np. korelacja między występowaniem cechy u niespokrewnionych gatunków i typem środowiska).

Procesy adaptacyjne dzielone są na trzy grupy:

• indywidualne (działające w ciągu życia osobnika);
• populacyjne (tworzące się w procesie formowania się populacji);
• gatunkowe (uwarunkowane genetyczną pulą gatunkową);

Typy zmian przystosowawczych

Zmiany przystosowawcze organizmu

Tego rodzaje zmian oddziałują głównie na fenotyp. Nie są zachowywane genetycznie, nie mogą być dziedziczne. Wyróżniane są trzy typy:

• reakcja - zmiany krótkotrwałe, mobilizacyjne lub obronne, w odpowiedzi na krótkotrwałe bodźce np. zmiany emocjonalne, odczyny skórne, zmiany szybkości tętna;
• adiustacja - zmiany morfofunkcjonalne, odwracalna (po dłuższym czasie po ustaniu bodźców), w odpowiedzi na długotrwałe bodźce o średnim nasileniu np. zahartowanie, wytrenowanie, zmiana kondycji, zmiany adiustacyjne mogą prowadzić do zmian o charakterze adaptabilnym;
• adaptabilność - nieodwracalne zmiany morfofunkcjonalne, w odpowiedzi na długotrwałe bodźce o silnym nasileniu, przejawia się w realizacji jednego z możliwych torów rozwoju;

Niezależnymi od powyższej listy kryteriami podziału zmian są:

• adaptacja genetyczna - zmiany przystosowawcze utrwalające się w genotypie;
• adaptacja fizjologiczna - zmiany przystosowawcze procesów wewnątrzustrojowych;
• adaptacja biochemiczna - zmiany biochemiczne spowodowane obciążeniami organizmu;
• adaptacja morfologiczna - zmiany w budowie ciała, które wynikają z relacji genotypu i środowiska realizujące się w procesie adaptacji fizjologicznej i biochemicznej;
• adaptacja behawioralna - dotyczy zmian zachowania, które umożliwiają zachowanie równowagi ze środowiskiem;
• adaptacja metaboliczna - dotyczy szybko zachodzących zmian funkcji wewnątrzustrojowych do zapotrzebowania związanego z danymi czynnikami;
• adaptacja epigenetyczna - dotyczy dłużej utrzymujących się zmian fenotypowych, które zapisują się w genotypie.

Ze względu na charakter zmian wyróżnia się następujące:

• adaptacja mutacyjna - występuje w przebiegu ewolucji gatunku, populacji prowadząca do powstawania np. nowych ras;
• adaptacja modyfikacyjna - adiustacja lub adaptabilność;
• adaptacja modulacyjna - bezpośrednie przystosowanie się organizmu do szybko zmieniających się warunków;

W ujęciu Karla Poppera adaptacje są formą wiedzy o środowisku, jaką dysponuje organizm. Można je podzielić na trzy kategorie:

• adaptacje będące elementami struktur organizmów (elementy anatomiczne i fizjologiczne);
• adaptacje będące zachowaniami ukierunkowanymi na osiąganie celów i dyspozycje do zachowań;
• adaptacje będące treściami myślenia zawartymi w zewnętrznych wobec organizmu nośnikach informacji.

Zmiany przystosowawcze populacji zwierzęcych

O kierunku rozwoju populacji decyduje adaptacja genetyczna lub kulturowa (u człowieka). Ogólna charakterystyka tych zmian jest następująca:

Nazwa	Bodziec	Odpowiedź osobnika populacji	Przykłady
Adaptacja genetyczna	Rzadkie bodźce stanowiące o przeżyciu (zachowaniu lub zmianie puli genowej)	Dobór naturalny, utrata cech osobników bezpłodnych	Zgon lub niepłodność; przeżywalność
Adaptacja kulturowa	Gospodarcze, polityczne, społeczne	Zmiana w transmisji kulturowej	Zmiany systemu gospodarczego, politycznego, społecznego

Porównanie mechanizmów adaptacji człowieka i innych zwierząt:

Zwierzęta (poza ludźmi)	Ludzie
Wysoka genetyczna niezawodność w stosunku do ostrych ekstremalnych oddziaływań	Bardzo wysoka genetyczna niezawodność w stosunku do ostrych ekstremalnych oddziaływań w porównaniu do chronicznych
Przewaga stanów ostrych	Przewaga stanów chronicznych
Mechanizmy przystosowania głównie biologiczno-fizjologiczne	Mechanizmy przystosowania głównie społeczno-kulturowe
Działanie doboru naturalnego stabilizujące	Działanie doboru naturalnego potencjalnie destabilizujące
Silna zależność od rytmów biologicznych	Duża niezależność od rytmów biologicznych
Silna zależność procesów ontogenetycznych od środowiska biogeograficznego	Silna zależność procesów ontogenetycznych od środowiska społecznego
Rozwój biologicznych mechanizmów adaptacji	Rozwój społeczno-higienicznych procesów adaptacji, osłabienie mechanizmów biologicznych

Adaptacja u człowieka

U człowieka strategie przystosowawcze zmieniły się wraz ze schyłkiem paleolitu. Zaczęły się ujawniać czynniki społeczno-kulturowe. Od momentu rozwoju rolnictwa i pojawienia się pierwszych miast dalsze dostosowanie zależne było od uwarunkowań kulturowych. Liczba pokoleń (od 150 do 200) od powstania pierwszych miast jest zbyt mała, aby mogło dojść do adaptacji genetycznej do tego nowego środowiska. Występuje natomiast adaptacja biologiczna do urbicenoz w przypadku innych gatunków, u których cykl reprodukcyjny jest znacznie krótszy. U niektórych gatunków adaptacje następują nawet w ciągu kilkudziesięciu pokoleń .

Porównanie czynników adaptacyjnych populacji paleolitycznych i postpaleolitycznych:

Czynniki	Strategie populacji paleolitycznych	Strategie populacji postpaleolitycznych
Klimat	Stały	Zmienny, niepewny
Wymieralność	Ukierunkowana, mało zmienna	Bezkierunkowa, może być wysoka niezależnie od płci i wieku
Wielkość populacji	Dość stała w czasie, bliska pojemności bezpiecznej	Dość zmienna w czasie, poniżej lub powyżej pojemności bezpiecznej
Zmienność wewnątrz populacji	Mała	Średnia do dużej
Zmienność międzygrupowa	Duża	Średnia do dużej
Sposobność do selekcji	Zróżnicowana wymieralność	Zróżnicowana płodność
Wrażliwość środowiskowa (ekosensytywność)	Niska	Wysoka
Czynniki żywieniowe	Wysoka zawartość białek	Niska zawartość białek, okresowe niedobory, zatrucia
Zachowania ekonomiczne	Wysoka skuteczność	Wysoka produktywność
Mikroewolucja	Silna, prowadząca do rasogenezy, powstawania zróżnicowanych populacji	Słaba, głównie ze względu na zróżnicowaną płodność, kojarzenie wybiórcze, silne trendy mikroewolucyjne spowodowane spadkiem selekcji

Bibliografia

• David Buss: Psychologia ewolucyjna. Gdańsk: Gdańskie Wydawnictwo Psychologiczne, 2003. ISBN 83-87957-41-0.
• Halina Krzanowska, Adam Łomnicki, Jan Rafiński, Henryk Szarski: Zarys mechanizmów ewolucji. Warszawa: PWN, 2002. ISBN 83-01-13723-1.
• Biologia. Multimedialna encyklopedia PWN Edycja 2.0. Wrocław: Warszawa : Wydawnictwo Naukowe PWN, 2008. ISBN 978-83-61492-24-5. Brak numerów stron w książce
• Encyklopedia Biologia. Greg, 2008. ISBN 978-83-7327-756-4. Brak numerów stron w książce
• Menno Schilthuizen. Darwin w wielkim mieście. „Świat Nauki”. nr 10 (326), 2018. Prószyński Media. ISSN 0867-6380. 
• Andrzej Stępnik. Co memetyka może wnieść do wiedzy o danej kulturze? Metodologiczne aspekty memetyki. „Teksty z Ulicy. Zeszyt memetyczny”. 17, 2016. ISSN 2081-397X. 
• Napoleon Wolański: Ekologia człowieka. T. 2: Ewolucja i dostosowanie biokulturowe. Warszawa: PWN, 2012. ISBN 978-83-01-14864-5.

Linki zewnętrzne

• AlexanderA. Rosenberg AlexanderA., FredericF. Bouchard FredericF., Fitness, [w:] Stanford Encyclopedia of Philosophy, CSLI, Stanford University, 18 września 2015, ISSN 1095-5054 [dostęp 2018-01-16]  (ang.).