تعريف التكيف في علم الأحياء

التكيف ، في

علم الأحياء

، هو العملية التي تصبح بها الأنواع ملائمة لبيئتها  ، وإنها نتيجة تصرف الانتقاء الطبيعي بناءً على الاختلاف الوراثي على مدى عدة أجيال ، وتتكيف الكائنات الحية مع بيئاتها بطرق عديدة ومتنوعة ، في بنيتها ، وعلم وظائفها ، وعلم الوراثة ، وفي حركتها ، أو انتشارها ، وفي وسائل الدفاع ، والهجوم ، وفي تكاثرها ، وتطورها ، وفي جوانب أخرى.

تطور التكيف في علم الأحياء

لا تنبع كلمة التكيف من استخدامها الحالي ، في علم الأحياء التطوري ، بل تعود إلى أوائل القرن السابع عشر ، عندما أشارت إلى وجود علاقة بين التصميم ، والوظيفة أو كيف يتناسب شيء ما مع شيء آخر ، ففي علم الأحياء ، تم تطوير هذه الفكرة العامة بحيث يكون للتكيف ثلاثة معاني.

أولاً : من الناحية الفسيولوجية ، يمكن للحيوان أو النبات ، أن يتكيف عن طريق التكيف مع بيئته المباشرة ،  على سبيل المثال ، عن طريق تغيير درجة حرارته ، أو استقلابه بزيادة الارتفاع.

ثانيًا :  وبشكل أكثر شيوعًا ، تشير كلمة التكيف ، إما إلى عملية التكيف ، أو إلى ميزات الكائنات الحية التي تعزز النجاح التناسلي ، مقارنة بالسمات المحتملة الأخرى ، هنا تكون عملية التكيف مدفوعة بالتغيرات الجينية بين الأفراد ، والتي أصبحت متكيفة مع  أي من التي حققت نجاحًا أكبر ، في سياق بيئي محدد ، ويتم عرض مثال كلاسيكي من خلال النمط الظاهري الميلاني (المظلم) ، للعثة المهروسة (Biston betularia) ، والتي زادت في أعدادها في بريطانيا ، بعد الثورة الصناعية ، حيث ظهرت العث ذات الألوان الداكنة ، غامضة ضد الأشجار المظلمة السناج ، مع هروب الافتراس من الطيور ، وتحدث عملية التكيف من خلال تغيير نهائي في تردد الجين ، نسبة إلى المزايا التي تمنحها خاصية معينة ، كما هو الحال مع تلوين الأجنحة في العث.

ثالثًا : أما وجهة النظر الثالثة ، والأكثر شيوعًا للتكيف ، تتعلق بشكل الميزة التي تطورت عن طريق الانتقاء الطبيعي لوظيفة معينة ، وتشمل الأمثلة رقاب الزرافات الطويلة ، للتغذية في قمم الأشجار ، والأجسام المبسطة للأسماك ، والثدييات المائية ، والعظام الخفيفة للطيور ، والثدييات الطائرة ، وأسنان الكلاب الطويلة ، التي تشبه الخناجر.  [1]

التكيف الاضطراري وتفسيره

ويتفق جميع علماء الأحياء على أن السمات العضوية تعكس بشكل عام التعديلات ، ومع ذلك ، نشأ الكثير من الخلاف حول دور التاريخ والقيود في ظهور السمات ، وكذلك أفضل منهجية لإظهار أن السمة هي حقًا تكيف ، قد تكون السمة دالة في التاريخ بدلاً من التكيف.

فما يسمى بإبهام الباندا ، أو عظم السمسم الشعاعي ، هو عظم الرسغ الذي يعمل الآن كإبهام معاكس ، مما يسمح للباندا العملاقة بإمساك سيقان الخيزران ومعالجتها بمهارة ، وقد كان أسلاف الباندا العملاقة ، وجميع الأنواع ذات الصلة الوثيقة ، مثل الدببة السوداء ، الراكون ، والباندا الحمراء ، لديها أيضًا عظام السمسم ، على الرغم من أن الأنواع الأخيرة التي لا تتغذى على الخيزران ، أو تستخدم العظام لسلوك التغذية.

لذلك ، هذا العظم ليس تكيفًا لتغذية الخيزران كما اعترف عالم الطبيعة الإنجليزي تشارلز داروين ، في أصل الأنواع عن طريق الانتقاء الطبيعي (1859) ، بمشكلة تحديد ما إذا كانت الميزة قد تطورت للوظيفة التي تخدمها حاليًا :

وهكذا ، قبل شرح أن السمة هي تكيف ، من الضروري تحديد ما إذا كانت تظهر أيضًا في الأسلاف ، وبالتالي ربما تطورت تاريخياً ، لوظائف مختلفة عن تلك التي تخدمها الآن ، وهناك مشكلة أخرى في تحديد السمة على أنها تكيف ، هي أن السمة قد تكون نتيجة ضرورية ، أو قيدًا للفيزياء أو الكيمياء.

وتتضمن إحدى أكثر أشكال القيد شيوعًا وظيفة السمات التشريحية ، التي تختلف في الحجم ، على سبيل المثال ، أسنان الكلاب أكبر في آكلات اللحوم من الحيوانات العاشبة ، وغالبًا ما يتم تفسير هذا الاختلاف في الحجم ، على أنه تكيف مع الافتراس.

ومع ذلك ، فإن حجم أسنان الكلاب مرتبط أيضًا بالحجم الكلي للجسم ، ويُعرف هذا التحجيم باسم allometry ، كما هو موضح من قبل آكلات اللحوم الكبيرة ، مثل النمور التي تحتوي على أنياب أكبر من حيوانات آكلة اللحوم الصغيرة مثل ابن عرس ، وبالتالي ، فإن الاختلافات في العديد من الخصائص الحيوانية والنباتية ، مثل أحجام الشباب ، ومدة فترات النمو (مثل الحمل ، وطول العمر) ، أو أنماط ، وأحجام أوراق الأشجار ، ترتبط بقيود الحجم المادي.[2]

تعدد السمات ومنهجيات التكيف

من الصعب اختبار التفسيرات التكيفية في علم الأحياء ، لأنها تتضمن العديد من السمات ، وتتطلب منهجيات مختلفة ، وتعتبر المناهج التجريبية مهمة لإظهار أن أي تغير صغير ، كما هو الحال في العديد من الاختلافات الفسيولوجية ، أو السلوكية ، هو التكيف.

وأكثر الطرق صرامة هي تلك التي تجمع بين المناهج التجريبية ، والمعلومات من الإعدادات الطبيعية ، على سبيل المثال ، في إظهار أن مناقير أنواع مختلفة من نباتات عشبة galapagos ، يتم تشكيلها بشكل مختلف ، لأنها تتكيف مع التغذية على البذور ، ذات الأحجام المختلفة.

والطريقة المقارنة ، باستخدام المقارنات عبر الأنواع التي تطورت بشكل مستقل ، هي وسيلة فعالة لدراسة القيود التاريخية والمادية ، ويتضمن هذا النهج استخدام طرق إحصائية لمراعاة الاختلافات في الحجم (القياس) ، والأشجار التطورية (السلالات) ، لتتبع تطور سمة بين السلالات.

أنواع التكيف

الكائنات الحية ، من الميكروبات إلى النباتات والحيوانات ، تعيش في بيئات يمكن أن تتغير لتصبح أكثر جفافا وأكثر سخونة ، وبرودة وأكثر حمضية ، وأكثر قتامة ومشمسة ، مع عدد لا نهائي من المتغيرات ، الكائنات ذات المزايا الوراثية ، مثل الطفرة التي تساعدهم على النجاة من الظروف الجديدة ، وتمرير التغيير إلى الأحفاد ، وتصبح سائدة في السكان ليتم التعبير عنها كتأقلم. الأنواع الأساسية الثلاثة للتكيفات ، بناءً على كيفية التعبير عن التغييرات الجينية ، هي التكيفات الهيكلية ، والفسيولوجية  ، والسلوكية. معظم الكائنات الحية لديها مجموعات من جميع هذه الأنواع.

التكيفات الهيكلية

تشكل بيئة الكائن الحي مظهره من خلال التعديلات الهيكلية ، فالثعالب الصحراوية لها آذان كبيرة للإشعاع الحراري ، والثعالب القطبية الشمالية لها آذان صغيرة للحفاظ على حرارة الجسم ، كما تحتوي الأختام على زعانف للتنقل في المياه ، ولدى حيوانات الراكون أرقام منفصلة ومرنة للتعامل مع الطعام.

وتمتزج الدببة القطبية البيضاء مع طوفان الجليد ، ونماذج الجاكوار المرقطة في ظل الغابة المترقطة ، وقد تحتوي الأشجار على لحاء الفلين للحماية من حرائق الغابات ، وتؤثر التعديلات الهيكلية على الكائنات الحية على مستويات مختلفة ، من طريقة مفصل الركبة إلى وجود عضلات طيران كبيرة ، وبصر حاد للطيور المفترسة.[3]

التكيفات الفسيولوجي


ة

استنادًا إلى كيمياء الجسم ، والتمثيل الغذائي ، لا تظهر التكيفات الفسيولوجية عادة من الخارج ، وهي تتكون من أشياء مثل الكلى الأكثر كفاءة للحيوانات الصحراوية ، مثل فئران الكنغر ، والمركبات التي تمنع تخثر الدم في لعاب البعوض ، أو وجود السموم في أوراق النبات لصد الحيوانات العاشبة.

وغالبًا ما تكون الدراسات المختبرية التي تقيس محتويات الدم والبول ، وسوائل الجسم الأخرى ، التي تتبع مسارات التمثيل الغذائي ، أو الدراسات الميكروسكوبية لأنسجة الكائن الحي ضرورية ، لتحديد التكيفات الفسيولوجية ، وفي بعض الأحيان يكون اكتشافها صعبًا ، إذا لم يكن هناك سلف مشترك ، أو نوع وثيق الصلة يمكن مقارنة النتائج معه.

التكيفات


السلوكية

تسمى التكيفات التي تؤثر على كيفية تصرف الكائن الحي بالتكيفات السلوكية ، والسبات تتحمل للهروب من البرد ، وتهاجر الطيور والحيتان إلى المناخات الشتوية الدافئة ، تنشط حيوانات الصحراء في الليل خلال طقس الصيف الحار ، وتسعى السحالي إلى بقعة مشمسة في الصباح لتسخين درجة حرارة التشغيل بشكل أسرع ، وسوف تدعي قاتلة التعشيش أنها مصابة لإغراء مفترس بعيد عن صغارها.[4]

يمكن أن تكون التعديلات السلوكية التي تنطوي على إجراءات التزاوج ، مثل تلك التي يعرضها الطائر الأسترالي ، معقدة بشكل مدهش ، وغالبًا ما تأخذ التكيفات السلوكية دراسات ميدانية ، ومخبرية دقيقة لإبرازها بالكامل ، وغالبًا ما تتضمن آليات فسيولوجية أيضًا ، ويستخدم البشر التكيفات الثقافية كمجموعة فرعية من التكيفات السلوكية ، حيث يتعلم الأشخاص الذين يعيشون في بيئة معينة ، وطرق تربية الطعام الذي يحتاجونه ، والتعامل مع المناخ المعين.