Adaptacja (biologia)

Adaptacja, określana także terminem przystosowanie – proces biologiczny polegający na zmianie budowy (struktury) i funkcji organizmów w celu dostosowania się do nowych warunków życia, zwłaszcza ze względu na zmiany w środowisku. Obejmuje wszelkie cechy organizmów, w tym np. kształt, funkcje fizjologiczne, barwę, zachowanie. Adaptacja umożliwia doskonalenie się form zwierzęcych i roślinnych, stanowiąc jeden z głównych mechanizmów ewolucji. Pojęcie adaptacji odnosi się głównie do przystosowań populacji na przestrzeni wielu pokoleń, wywołanych przez czynniki środowiskowe (selekcja naturalna), przeważnie związane ze zmianami genetycznymi w obrębie populacji – adaptację należy więc odróżnić od aklimatyzacji. Adaptacje zwiększają szanse organizmu na przeżycie i wydanie potomstwa.

Etymologia: z łacińskiego rzeczownika adaptatio, adaptationis – “przystosowanie”. Zobacz też inne znaczenia: adaptacja kulturowa (w naukach społecznych, które zapożyczyły ten termin z biologii, odnosząc go przez analogię do pojęcia “organizmu społecznego”), adaptacja utworu, adaptacja filmowa.

Znaczenie adaptacji. Adaptacjonizm

Kierunek ewolucjonizmu, który szczególnie podkreśla rolę adaptacji w procesach ewolucyjnych, to adaptacjonizm. W skrajnej, historycznej postaci adaptacjonizm uznaje dobór naturalny za jedyny czynnik procesów ewolucyjnych. Nie każda cecha organizmów żywych wynika z adaptacji. Adaptacjami można nazywać tylko takie cechy organizmów, które opierają się na doborze naturalnym i które pełnią wyraźnie wyodrębnione funkcje. Wiele cech organizmów nie wynika bowiem z procesów adaptacyjnych, ale np. z wewnętrznych związków pomiędzy cechami lub nawet z przypadku. Nie jest np. żadnego rodzaju przystosowaniem ciemna barwa opadających liści. Za przystosowania nie można uznać także zjawisk koniecznych biologicznie – fakt, że organizmy muszą odżywiać się, nie stanowi adaptacji. Za przystosowania nie można uznać także tych zmian w organizmach i populacjach, które nie są skutkiem doboru naturalnego, ale które powodowane są przez mutacje i dryf genetyczny, a więc czynniki losowe. Zmienność taka może jednak stanowić podstawę do kształtowania się przyszłych adaptacji.

Duże znaczenie adaptacji i wyrazistość tego zjawiska legły u podstaw teorii ewolucji. Poprzez dobór naturalny, który eliminując osobniki słabiej przystosowane zwiększa adaptację tłumaczyli mechanizmy ewolucyjne sami twórcy teorii ewolucji, Karol Darwin i Alfred Russel Wallace.

Adaptacja biologiczna ujęta może być jako zjawisko wymierne. Miarą adaptacji jest dostosowanie, określane też angielskim terminem fitness. Dostosowanie to różnica pomiędzy rozrodczością i przeżywaniem osobników danej populacji.

Przystosowania dziedziczne i niedziedziczne (adaptacja indywidualna). Przykłady adaptacji

Powstające w organizmach przystosowania mogą być dziedziczne lub niedziedziczne. Tylko te pierwsze stanowią adaptacje w sensie właściwym. Adaptacje niedziedziczne określa się jako adaptacje fizjologiczne lub adaptacje indywidualne.

Przystosowania niedziedziczne, fenotypowe, dotyczące poszczególnych osobników mogą być tak czasowe, jak i długotrwałe. Przykładami czasowych adaptacji osobniczych mogą być opalenizna (tymczasowa ochrona przed promieniowaniem ultrafioletowym), powstanie odporności immunologicznej pod wpływem szczepionki lub przebytej infekcji (w tym przypadku możliwe są także przystosowania długotrwałe) czy też wykształcanie się długich liści u roślin rosnących w cieniu.

Przystosowania niedziedziczne możliwe są dzięki charakterystycznej dla wielu organizmów plastyczności strukturalnej oraz dzięki różnicowaniu ekspresji genów pod wpływem czynników środowiskowych. Główne typy adaptacji indywidualnych to aklimatyzacja i habituacja. Habituacja to przywykanie do powtarzających się bodźców, skutkujące osłabieniem reakcji. Aklimatyzacja to przystosowanie się do nowych warunków środowiska, zwłaszcza warunków klimatycznych – np. pojawiająca się pod wpływem działania promieni słonecznych opalenizna.

Adaptacje genotypowe, dziedziczne, dotyczą nie pojedynczych organizmów, ale całych populacji i stanowią jeden z głównych mechanizmów ewolucji. Powstawanie adaptacji genotypowych warunkowane jest przez dobór naturalny i dobór sztuczny. Dobór naturalny i sztuczny to przede wszystkim eliminacja takich genotypów, które charakteryzują się cechami niekorzystnymi dla przetrwania organizmu w danym środowisku oraz utrwalenie takich genotypów, które cechują się właściwościami korzystnymi.

Powstające w genach zmiany dziedziczne realizować mogą się na wielu poziomach, Mogą to być zmiany anatomiczne, zmiany fizjologiczne i zmiany behawioralne (zmiany zachowania), Przykłady: ewolucja kończyn w płetwy u waleni; redukcja liści u roślin pustynnych (kserofity); przystosowanie się roślin do funkcjonowania w warunkach środowiska wilgotnego (higrofity); wykształcenie się zdolności do echolokacji u zwierząt żyjących w ciemności; mimetyzm i ochronne barwy ciała; pancerze ochronne; wykształcenie się gruczołów jadowych umożliwiających zdobywanie pożywienia; fotoperiodyzm, przystosowanie się roślin do funkcjonowania w warunkach dnia długiego (obszary północne) i krótkiego (obszary międzyzwrotnikowe).

Preadaptacja i egzaptacja

Wśród adaptacji wyróżnia się także preadaptacje i egzaptacje. Preadaptacja to taka cecha, która umożliwiła kolejne adaptacje już po zmianie kierunku doboru. Przykładem mogą być chwytne kończyny pierwotnych naczelnych, które okazały się preadaptacją do wytwarzania narzędzi przez człowieka.

Egzaptacja to cecha przystosowana do pełnienia nowych funkcji. Przykładem może być przystosowanie kończyn krocznych jako skrzydeł u ptaków lub jako płetw u waleni.