Adaptasyon

Adaptasyon, her şeyden önce, bir bedenin fiziksel bir parçası olmaktan ziyade bir süreçtir.

Adaptasyon... artık statik bir durum, yaratıcı bir geçmişin ürünü olarak görülemez ve bunun yerine devam eden dinamik bir süreç haline gelir. Ernst Mayr.

Bir iç parazit (kurbağa gibi) iyi bir örnektir: çok basit bir vücut yapısına sahiptir, ancak yine de organizma kendi özel ortamına oldukça adapte olmuştur. Buradan adaptasyonun sadece görünür özelliklerden ibaret olmadığını görüyoruz: bu tür parazitlerde kritik adaptasyonlar genellikle oldukça karmaşık olan yaşam döngüsünde gerçekleşir.

Bununla birlikte, pratik bir terim olarak adaptasyon genellikle ürün için kullanılır: bir türün süreç sonucunda ortaya çıkan özellikleri. Bir hayvan ya da bitkinin pek çok özelliği doğru bir şekilde adaptasyon olarak adlandırılabilir, ancak her zaman işlevi şüpheli olan bazı özellikler vardır. Evrimsel süreç için adaptasyon, bedensel parça ya da işlev (ürün) için ise adaptif özellik terimi kullanılarak kelimenin iki anlamı birbirinden ayırt edilebilir.

Adaptasyon, biyolojide gördüğümüz çeşitli türleri açıklayan iki ana süreçten biridir. Diğeri ise türleşmedir (türlerin bölünmesi ya da kladogenez). Günümüzde adaptasyon ve türleşmenin karşılıklı etkileşimini incelemek için kullanılan favori bir örnek, Afrika göllerindeki çiklit balıklarının evrimidir.

Bir organizma, gelişiminin tüm aşamalarında ve evriminin tüm aşamalarında yaşayabilir olmalıdır. Bu durum, organizmaların gelişim, davranış ve yapılarının evrimi üzerinde kısıtlamalar getirmektedir.

Genel fikir, gelişimsel sistemler çok karmaşık ve birbiriyle bağlantılı olduğu için evrim sırasındaki her genetik ve fenotipik değişimin nispeten küçük olması gerektiğidir. Ancak bitkilerde poliploidi oldukça yaygın bir büyük genetik değişimdir. Mikro-organizmaların ortak yaşamı yoluyla ökaryotanın kökeni daha egzotik bir örnektir.

Tüm adaptasyonlar organizmaların ekolojik nişlerinde hayatta kalmalarına yardımcı olur. Bu da biyolojik uygunlukta bir artış anlamına gelir.

Bu adaptif özellikler yapısal, davranışsal veya fizyolojik olabilir. Yapısal adaptasyonlar bir organizmanın fiziksel özellikleridir (şekil, vücut örtüsü, silahlanma; ve ayrıca iç organizasyon).

Davranışsal adaptasyonlar, kalıtsal davranış zincirlerinden ve/veya öğrenme yeteneğinden oluşur: davranışlar ayrıntılı olarak kalıtsal olabilir (içgüdüler) veya öğrenme eğilimi kalıtsal olabilir (bkz. nöropsikoloji). Örnekler: yiyecek arama, cinsiyet, vokalizasyonlar.

Fizyolojik adaptasyonlar organizmanın özel işlevleri (örneğin zehir yapma, balçık salgılama, fototropizm) yerine getirmesine izin verir; aynı zamanda büyüme ve gelişme, sıcaklık düzenlemesi, iyonik denge ve homeostazın diğer yönleri gibi daha genel işlevleri de yerine getirir. O halde adaptasyon, bir organizmanın yaşamının tüm yönlerini etkiler.

Önemli uyarlamalar tek başına gerçekleşmez. Hayvan ya da bitkiyi kendi özel nişinde ya da yaşam tarzında başarılı kılmak için birlikte çalışan gruplar halinde gelirler.

Ağaçkakanlar

Ağaçkakan adaptasyonları, başarılı bir yaşam biçimi için nasıl bir dizi özelliğe ihtiyaç duyulduğuna iyi bir örnektir.

1. Gaga: ucu keski gibidir ve tahtayı gagalayarak kendi kendini keskinleştirir. Kuş bunu ağaç kabuğunun altındaki kurtçuklara ulaşmak, yuva yapmak için bir deliği genişletmek ve davul çalarak bölgesini işaret etmek için kullanır. Ağaçkakanların yiyecek arama, üreme ve sinyal verme davranışlarının birçoğu gagayı kullanarak davul çalmayı ve çekiçle vurmayı içerir.
2. Uzun yapışkan dilleri kabuk altında yaşayan böcek kurtçuklarını yakalar.
3. Tahta ile temastan bir milisaniye önce kalınlaşmış göz zarı kapanarak gözü uçan parçalardan korur. Burun delikleri de korunur; genellikle yarık şeklindedirler ve üzerlerini örtmek için özel tüyleri vardır.
4. Hızlı ve tekrarlanan yavaşlamalardan kaynaklanan beyin hasarını önlemek için ağaçkakanlar beyni koruyan bir dizi adaptasyon geliştirmiştir. Bunlar şunları içerir

1. küçük beyin boyutu
2. beynin konumu beyin ile kafatası arasındaki temas alanını yayar
3. kısa temas süresi
4. Gagalarının üst ve alt kısımlarının eşit olmayan uzunluğu (alt kısım daha uzundur). Bu, darbe kuvvetini aşağıya, beyinden uzağa doğru yönlendirir.
5. Ağaçkakanın beyni, şoku emen düzensiz, süngerimsi plakalara sahip bir kafatası içinde tutulur.
6. Ağaçkakanların özel bir hyoid kemiği vardır ve bu kemik gagalarından uzanarak kafatasının üstünden geçerek beyinlerini tamamen çevreler. Bu, beyni yerinde tutmaya yarar. Beyin sarsıntısına neden olan şey, darbenin kendisinden çok, darbe sırasında beynin kafatası içindeki hareketidir. Beyin yerinde tutulursa, yaralanma riskleri büyük ölçüde azalır.

5. Ağaçkakanların zygodactyl ayakları vardır. Bu ayakların dört parmağı vardır, birinci ve dördüncü parmaklar arkaya, ikinci ve üçüncü parmaklar ise öne bakar. Bu ayak düzeni ağaçların kollarını ve gövdelerini kavramak için iyidir. Bu ailenin üyeleri bir ağaç gövdesinde dikey olarak yürüyebilir. Güçlü pençeleri ve ayaklarına ek olarak, ağaçkakanların kısa ve güçlü bacakları vardır. Bu, gövdeler üzerinde yiyecek arayan kuşlar için tipiktir.
6. Ağaçkakanların kuyrukları sertleşmiştir ve kuş dikey yüzeylere tünediğinde kuyruk ve ayaklar onu desteklemek için birlikte çalışır.
7. Tüm sistem, beyin, sinir sistemi, kaslar ve bağlarda atalarında normal olana göre meydana gelen değişikliklerle desteklenir.

Ağaç gövdelerine tırmanmaya başlayan atasal ağaçkakanlar, atasal ayak ve kuyruk yapısına sahipti. Bu durum, belki de daha iyi bir besin kaynağına ulaşmak için yapılan bir davranış değişikliğinin, olaylar zincirinde meydana gelen ilk şeylerden biri olduğunu göstermektedir. Evrimsel yeniliklerin nasıl başladığı önemli bir konudur.

İşlevi olmayan özellikler

Bir organizmanın tüm özellikleri adaptasyon değildir. Türün yaşamında bir işlevi olup olmadığını öğrenmek için saha araştırmaları veya deneyler gerekebilir.

Adaptasyonlar, bir türün geçmiş yaşamını yansıtma eğilimindedir. Eğer bir tür yakın zamanda yaşam tarzını değiştirmişse, bir zamanlar değerli olan bir adaptasyon, giderek azalan bir kalıntı haline gelebilir. Karanlık mağaralarda yaşayan hayvanlar genellikle uzun bir süre içinde renklerini ve görme yetilerini kaybederler.

Bunun nedenleri değişiklik gösterebilir. Yapı ve işlev kaybı, enerji ve malzeme tasarrufu sağlayan olumlu bir adaptasyon olabilir. Ancak diğer işlevler için seçilen genlerin bir yan ürünü de olabilir (pleiotropi). Ya da yapı gelişimle bağlantılı olabilir ve başka bir yapı için seçilimden etkilenebilir.

Artık işe yaramayan adaptasyonların ya körelmiş organlar haline gelmesi (bkz. vermiform apandis) ya da seçilerek başka işlevlere adapte edilmesi (bkz. kulak kemikçikleri) genel bir kuraldır.

Çoklu işlevlere sahip adaptasyonlar

Birçok adaptasyon birden fazla işleve hizmet eder. Bazı özelliklerin neredeyse ilgili türü tanımlayacak kadar belirgin hale gelmesinin nedeni genellikle budur. Bir atın bacakları da ana savunmadır: bir atın tekmesi çok yıkıcıdır. Erkek geyiklerin boynuzları, yırtıcılara karşı savunmanın yanı sıra cinsel bir işleve de hizmet eder. İnsanın büyük beyni sadece dil için değil, aynı zamanda düşünme ve problem çözme için de hizmet eder. Kuş tüyleri sadece uçmak için kullanılmaz; ısı korunumu, ısı düzenlemesi ve sinyalizasyonun temelini oluşturur.

Uyarlamalar arasında uzlaşma ve çatışma

Doğanın en iyisini bilmediği derin bir gerçektir; genetik evrim... bir israf, eğretilik, uzlaşma ve gaf hikayesidir. Peter Medawar.

Uyarlamalar asla mükemmel değildir. Bir vücuttaki çeşitli işlevler ve yapılar arasında her zaman ödünleşimler vardır. Yaşayan ve üreyen bir bütün olarak organizmadır, bu nedenle gelecek nesillere aktarılan adaptasyonların tamamıdır.

Tüm adaptasyonların bir dezavantajı vardır: at bacakları çimlerde koşmak için harikadır, ancak sırtlarını kaşıyamazlar; memelilerin tüyleri ısı düzenlemesine yardımcı olur, ancak ektoparazitler için bir niş sunar. Uzlaşma ve eğreti durma yaygın olarak görülür, mükemmellik değil. Seçilim baskıları farklı yönlere çeker ve sonuçta ortaya çıkan adaptasyon bir tür uzlaşmadır.

Bir bütün olarak fenotip seçimin hedefi olduğundan, fenotipin tüm yönlerini aynı anda aynı derecede iyileştirmek imkansızdır. Ernst Mayr.^p589

Tavus Kuşları

Tespit edilmekten kaçınmak için kullanılan kamuflaj, çiftleşme zamanında canlı renkler sergilendiğinde yok olur. Burada yaşam riski üreme ihtiyacı ile dengelenir. Tavus kuşunun süs treni (her çiftleşme mevsimi için yeniden yetiştirilir) ünlü bir adaptasyondur. Manevra kabiliyetini ve uçuşunu azaltması gerekir ve son derece dikkat çekicidir; ayrıca büyümesi besin kaynaklarına mal olur.

Darwin bu avantajı cinsel seçilimle açıklamıştır: "Üreme ile ilgili olarak belirli bireylerin aynı cinsiyet ve türden diğer bireyler üzerinde sahip olduğu avantaja bağlıdır". Tavuskuşu tarafından temsil edilen cinsel seçilim türüne 'eş seçimi' denir, yani süreç daha uygun olanı daha az uygun olana göre seçer ve bu nedenle hayatta kalma değeri vardır. Pratikte, mavi tavus kuşu Pavo cristatus, Hindistan'da geniş bir doğal alana sahip oldukça başarılı bir türdür, bu nedenle çiftleşme sistemlerinin genel sonucu oldukça uygulanabilirdir.

İnsan doğumu

İnsan cenin beyninin doğumdaki boyutu, yeni doğan bir çocuğun beyninin oldukça olgunlaşmamış olduğu anlamına gelir. Yeni doğanın beyni yaklaşık 400cc'den daha büyük olamaz, aksi takdirde annenin pelvisinden geçemez. Oysa yetişkin bir beyin için gereken boyut yaklaşık 1400cc'dir.

İnsan hayatındaki en önemli şeyler (hareket, konuşma) beyin büyüyüp olgunlaşana kadar beklemek zorundadır. Bu, doğum uzlaşmasının sonucudur. Sorunun büyük bir kısmı, pelvisimizin doğum için daha uygun bir şekilde şekillendirilebileceği dik iki ayaklı duruşumuzdan kaynaklanmaktadır. Neandertallerde de benzer bir sorun vardı.

Zaman içinde fonksiyon değişimi

Bir özelliğin işlevi zaman içinde değişebilir ve genellikle de değişir. Bunu tanımlamak için çeşitli terimler kullanılmıştır: ön adaptasyon, exaptasyon, kooptasyon. 'Preadaptasyon', bir atadan miras kalan önceden var olan bir yapı veya özellik farklı bir işlev geliştirdiğinde kullanılan en yaygın terimdir. Bu terim Julian Huxley ve Ernst Mayr tarafından kullanılmıştır. 'Önceden' terimi herhangi bir öngörü anlamına gelmez, sadece adaptasyonun zaten mevcut olduğu ve daha eski bir işleve hizmet ettiği anlamına gelir. 'Uyum sağlama' Stephen J. Gould'un sözcüğüydü.

Ön adaptasyonun bir örneği, ilk kuşlar tarafından uçuş için kullanılmadan çok önce ısı yalıtımı ve sergileme işlevine sahip tüyler geliştiren dinozorlarda görülmektedir. Memelilerdeki ter bezleri daha sonra meme bezlerine dönüşmüştür. Bir başka örnek de, eski balıkların solungaç kapaklarında başlayan, daha sonra sürüngenlerin alt çenesinin bir parçası olan ve daha sonra memelilerin iç kulağının bir parçası haline gelen memeli kulak kemikçiklerinin uzun yolculuğudur. Bir başka örnek de penguenlerin kanatlarıdır. Bir zamanlar uçmak için kullanılan kanatlar, artık su altında 'uçmak' için kullanılmaktadır.

Organlarda ve yapılarda işlev değişikliği evrimde son derece yaygındır. Tetrapodların (kara omurgalıları) birçok özelliği, ataları olan lob yüzgeçli balıklardaki (Sarcopterygii) farklı işlevlere sahip özelliklerden evrimleşmiştir.

Aşağıdaki tanımlar esas olarak Theodosius Dobzhansky'ye aittir.

1. Adaptasyon, bir organizmanın kendi habitatında veya habitatlarında daha iyi yaşayabilir hale geldiği evrimsel süreçtir.
2. Uyarlanmışlık, uyarlanmış olma durumudur: bir organizmanın belirli bir habitat kümesinde yaşayabilme ve üreyebilme derecesidir.
3. Adaptif bir özellik, organizmanın hayatta kalma ve üreme olasılığını artıran, organizmanın gelişimsel modelinin bir yönüdür.

• Evrim
• Uyarlanabilir radyasyon
• Doğal seçilim
• Fitness
• Türleşme
• Taklitçilik