Adaptación (biología)
Una adaptación, o rasgo adaptativo, es una característica producida por el ADN o la interacción del epigenoma con el medio ambiente. Si bien no todas las adaptaciones son totalmente positivas, para que una adaptación persista en una población debe aumentar la aptitud o el éxito reproductivo. Toda la descendencia, ya sea formada sexual o asexualmente, hereda sus rasgos de sus padres. En la reproducción asexual se crean en su mayoría clones idénticos.
La adaptación surge en poblaciones asexuales a través de mutaciones en el ADN, errores al copiar el ADN o la interacción del ADN con cambios en el entorno. En las poblaciones que se reproducen sexualmente, la adaptación surge a través de mecanismos similares con los efectos añadidos de la recombinación durante la meiosis y una molécula de ADN más compleja. Una adaptación puede volverse vestigial, o inutilizada, cuando los cambios en la población o el entorno la vuelven inútil. Una adaptación también tiene ciertas compensaciones, como la energía que se necesita para crear una adaptación o el aumento de la depredación que puede causar una adaptación.
Tipos de adaptación
Mutación genética y recombinación
El ácido desoxirribonucleico, o ADN, es la molécula que transporta la información necesaria para crear y mantener la vida. El ADN está hecho de una serie de nucleótidos, 4 pequeñas sustancias químicas que se encadenan. La secuencia de estas sustancias químicas puede leerse mediante enzimas y orgánulos especializados dentro de las células para producir nuevas proteínas. Estas proteínas tienen varias funciones y determinan cómo funciona la célula dentro de su entorno.
Dado que las primeras proteínas y componentes celulares se agregaron para formar la primera célula autorreplicante, la interacción entre el ADN y el medio ambiente ha impulsado la adaptación. Los organismos unicelulares dependen únicamente de la adaptación molecular, ya que su estructura básica prohíbe la naturaleza compleja de desarrollar nuevas extremidades y otras estructuras. En cambio, una adaptación en un procariota proviene de mutaciones ventajosas dentro de su ADN que crean nuevas proteínas o alteran los efectos de las proteínas actuales. Las reacciones químicas habilitadas por estas proteínas permiten a los organismos recolectar nutrientes, crecer y dividirse de manera más eficiente. La adaptación persistirá en la población siempre que aumente la aptitud y la reproducción.
En eucariotas y especies multicelulares, el proceso de mutación también impulsa la adaptación. Al igual que en los procariotas, el ADN está controlado por un sistema de proteínas que interactúa con el medio ambiente, conocido como epigenoma. En eucariotas, la complejidad de este sistema ha aumentado. Una adaptación puede afectar al organismo en cualquier nivel, desde crear una forma diferente de replicar el ADN hasta desarrollar orgánulos y estructuras del cuerpo completamente nuevos. Los estudios han demostrado que las mutaciones suelen ser perjudiciales, o no adaptar el organismo al medio. Estas mutaciones no se suelen considerar adaptaciones porque no persisten en la población en niveles elevados. Sin embargo, a medida que el entorno cambia, los rasgos mal adaptados pueden volverse beneficiosos y persistir como una adaptación a un nuevo escenario.
Cambios en el medio ambiente
Los cambios en el medio ambiente son la segunda categoría principal de adaptación. En muchos casos, el epigenoma es tan o más importante que el propio ADN. Los grandes cambios ambientales, como un cambio en la temperatura o la acidez del océano, pueden afectar a un gran número de especies. A medida que cambia el medio ambiente, las proteínas de los organismos comienzan a funcionar de manera diferente. Los cambios en el ADN o en la forma en que el epigenoma interactúa con el nuevo entorno pueden conducir a una adaptación novedosa. Por ejemplo, la vida en la Tierra depende actualmente de un sistema de oxígeno y dióxido de carbono, que sus organismos utilizan para obtener energía y respiración.
Los científicos han estimado que este entorno no estuvo presente hasta la fotosintética.los organismos comenzaron a crear oxígeno y a depositarlo en la atmósfera. Los nuevos productos químicos en la atmósfera iniciaron una ola de adaptación que ha llevado al bioma actual que tenemos ahora.
A medida que más y más especies se diferenciaron, sus interacciones entre sí comenzaron a impulsar la adaptación tanto como la simple composición de la atmósfera. Vastas redes alimenticias se desarrollaron y se desintegraron a lo largo de miles de millones de años de vida. Estos eventos fueron impulsados en parte por la capacidad de los organismos para adaptarse rápidamente a una situación y continuar reproduciéndose. Sin embargo, durante muchos de estos eventos, hasta el 90 por ciento de las especies no sobrevivieron al cambio abrupto. Si bien la adaptación puede hacer que los organismos sean más competitivos en un entorno, también puede hacerlos menos flexibles para sobrevivir en un entorno cambiante.
Las complejas interacciones entre animales también han llevado a diversas formas de selección que afectan y forman la adaptación entre los organismos involucrados. En la selección sexual, por ejemplo, las diferencias y estrategias de adaptación entre géneros no están necesariamente determinadas por el entorno, sino simplemente por las extrañas preferencias de selección de los individuos que intentan reproducirse. Muchas aves muestran machos muy coloridos, seleccionados por las hembras de colores apagados. La adaptación del color en los machos es una característica que se utiliza para atraer a más hembras. La adaptación de las hembras al color apagado, por otro lado, es el resultado de una selección más direccional de la relación depredador presa. Las hembras menos coloridas tienen menos probabilidades de ser detectadas por depredadores. Si bien estos dos rasgos adaptativos se contradicen entre sí, han persistido porque benefician a hombres y mujeres de diferentes maneras.
Ejemplos de adaptación
Escarabajo rinoceronte
Si alguna vez has visto un escarabajo rinoceronte, probablemente te hayas preguntado para qué usa esos enormes cuernos. A continuación se ve un escarabajo rinoceronte macho, con su distintivo tocado.
Como todos los artrópodos , el escarabajo se divide en segmentos. Estas diversas secciones son muy sensibles a la adaptación. En el Rhino Beetle, la sección de la cabeza ha desarrollado estas grandes espinas. Los escarabajos machos usan estas grandes intrusiones para luchar entre sí, en competencia por las hembras. Se presume que los escarabajos ancestrales tenían poco o ningún cuerno. A medida que los escarabajos compitieron por parejas durante muchas generaciones, las mutaciones que crearon una mejor manera de despellejar al oponente fueron recompensadas. Con el tiempo, surgió esta adaptación de grandes cuernos. Los cuernos con la mayor capacidad de derrotar a los oponentes permiten que esos machos se reproduzcan más y la adaptación persistirá dentro de la población.
Tracto digestivo en mamíferos
Si diseccionara varios mamíferos, encontraría algo muy peculiar en el tamaño y la composición de su tracto digestivo. Los carnívoros, como los lobos y los gatos, tienen tractos digestivos muy cortos y simples. De hecho, cuanto más carnívoro es un animal, más corto y simple es el tracto digestivo. La carne y los productos animales se digieren fácilmente. La adaptación de un intestino corto permite a estos animales procesar rápidamente la energía de su comida carnosa, antes de que comience a pudrirse en sus intestinos.
Los herbívoros, por otro lado, tienen un sistema digestivo largo y complejo. Algunos mamíferos, los rumiantes, tienen múltiples estómagos para procesar la energía de los pastos y otras plantas resistentes. Los herbívoros no rumiantes tienen giros y vueltas complejas en sus entrañas, lo que aumenta el área de superficie y la cantidad de tiempo que los alimentos pasan en el tracto digestivo. Esta adaptación permite a los animales procesar toda la energía del material vegetal. Curiosamente, los seres humanos tienen un intestino muy complejo, una adaptación para los herbívoros. Parte de la compleja historia detrás de la dieta, la nutrición y la salud probablemente surja del hecho de que la dieta occidental se centra en la carne, en lugar de los alimentos que nuestro cuerpo se ha adaptado a comer.
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