生理学的適応は、その生物学的効果やフィットネスを増加-細胞、組織または器官を呼び出す-生物の生理機能のレベルでの形質または特性です。
生理学では、混乱しないように3つの用語があります：適応、設定、順応。チャールズダーウィンの自然選択は、適応につながる唯一の既知のメカニズムです。このプロセスは一般に遅く、段階的です。
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適応が環境や順応と混同されることはよくあることです。最初の用語は生理学的レベルの変動に関連していますが、極端な寒さや熱などの新しい環境条件に身体がさらされた結果として、解剖学や生化学でも発生する可能性があります。
順応には、環境という用語で説明されているのと同じ変更が含まれますが、環境の変動は、研究室またはフィールドの研究者によって引き起こされます。順応と設定はどちらも可逆的な現象です。
それは何で構成されていますか？
生理学的適応は、それを所有する個人の効率を向上させる細胞、臓器、組織の特性であり、所有していない人に比べます。
「有効性」とは、進化生物学で広く使用されている用語（ダーウィンの有効性または適合性とも呼ばれます）を意味し、生物が生存および繁殖する能力に関連しています。このパラメーターは、生存の確率と子孫の平均数の2つのコンポーネントに分類できます。
つまり、個人のフィットネスを高める特定の生理学的特性がある場合、それが適応特性であると直感することができます。
動物に見られるすべての特性は適応的ではないので、適応を識別する際には注意が必要です。たとえば、私たちの血は鮮やかな赤い色であることは誰もが知っています。
この特性には適応値がなく、化学的な結果にすぎません。血液は、酸素の輸送に関与するヘモグロビンと呼ばれる分子を持っているため、赤色です。
特性は生理学的適応であるとどのように結論付けることができますか？
生物の特定の特性を観察するとき、その適応的意味についていくつかの仮説を立てることができます。
例えば、動物の目が光をとらえる構造になっていることは間違いありません。上記のアイデアの順序を適用すると、光を知覚する構造を持つ個人は、捕食者から簡単に逃れたり、食べ物を見つけやすくしたりするなど、仲間よりも有利であると結論付けることができます。
しかし、有名な進化生物学者および古生物学者であるスティーブンジェイグールドによれば、「それがもっともらしい魅力的であるという理由だけで、キャラクターの適応値の説明は受け入れられません」。
実際、キャラクターが適応であるというデモンストレーションは、チャールズダーウィンの時代以来、進化生物学者の最も顕著な課題の1つです。
例
飛ぶ脊椎動物の消化器系
飛ぶ脊椎動物、鳥、コウモリは、基本的な課題に直面します。それは、重力の力を乗り越えて移動できるようにすることです。
したがって、これらの生物には、たとえばマウスのように純粋に陸上である脊椎動物の別のグループには見られない独特の特徴があります。
これらの特異な脊椎動物の改変は、内部に穴の開いた軽量の骨から脳のサイズの大幅な減少までさまざまです。
文献によると、この動物グループを形作った最も重要な選択圧の1つは、飛行効率を高めるためにその質量を減らす必要があります。
消化器系はこれらの力によって形作られ、飛行中に質量が少ないことを意味する、より短い腸を持つ個人を支持していると推定されています。
ただし、腸を減らすと、栄養素の同化という追加の問題が生じます。吸収面が小さいので、栄養素の摂取量が影響を受けていると直感できます。最近の調査では、これは起こらないことが示されています。
Caviedes – Vidal（2008）によると、腸組織の減少を補う傍細胞吸収経路があります。これらの結論に到達するために、著者らはフルーツバットArtibeus lituratusの腸での吸収経路を調査しました。
乾燥した環境への植物の適応
植物が厳しい環境条件に曝されると、冬の熱ストレスを逃れるために暖かい場所に移動する鳥が移動する可能性があるため、より良い環境で他の場所に移動することはできません。
このため、さまざまな植物種には、生理学的なものを含め、砂漠での干ばつなどの不利な条件に直面することを可能にする適応があります。
特に深い根系（根）を備えた木があり、深い貯水池から水を取ることができます。
彼らはまた、水の損失を減らすのに役立つ代替代謝経路を提示します。これらの経路の中には、カルビンサイクルの空間分離と二酸化炭素の固定により、光呼吸の現象を軽減するC4植物があります。
光呼吸は、酵素RuBisCO（リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ）が二酸化炭素ではなく酸素を使用する場合に、利益をもたらさない代替経路です。
CAM植物（ベンケイソウ科の酸代謝）は、光呼吸プロセスを遅くし、一時的な分離により、植物が水分損失を減らすことを可能にします。
硬骨魚の不凍タンパク質
海洋硬骨魚（Teleosteiインフラクラスに属する）のいくつかの種は、低温の環境で発達できるように一連の壮大な適応を達成しました。
これらの生理学的適応には、不凍タンパク質と糖タンパク質の生産が含まれます。これらの分子は魚の肝臓で生産され、その機能を果たすために血流に輸出されます。
タンパク質の生化学的組成によれば、4つのグループが区別されます。さらに、すべての種が同じメカニズムを持っているわけではありません。低温に曝される前にタンパク質を合成するものもあれば、熱刺激に反応してタンパク質を合成するものもあれば、年間を通じて合成するものもあります。
溶液の共存効果のおかげで、血漿に溶質を追加することにより、凍結する温度が大幅に下がります。対照的に、このタイプの保護がない魚の組織は、温度が0°Cに達した後に凍結し始めます。
参考文献
- Caviedes – Vidal、E.、Karasov、WH、Chediack、JG、Fasulo、V.、Cruz – Neto、AP、&Otani、L。（2008）。傍細胞吸収：コウモリは哺乳類のパラダイムを壊します。PLoS One、3（1）、e1425。
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