Adaptación fisiológica: en qué consiste y ejemplos

Una adaptación fisiológica es un rasgo o característica a nivel de la fisiología de un organismo – llámese célula, tejido u órgano – que aumenta su eficacia biológica o fitness.

En fisiología, existen tres términos que no deben confundirse: adaptación, ambientación y aclimatación. La selección natural de Charles Darwin es el único mecanismo conocido que da lugar a las adaptaciones. Este proceso generalmente es lento y gradual.

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Es común que la adaptación se confunda con la ambientación o con la aclimatación. El primer término está relacionado con variaciones a nivel fisiológico, aunque también puede ocurrir en la anatomía o en la bioquímica, como resultado de la exposición del organismo a una nueva condición ambiental, como frío o calor extremos.

La aclimatación involucra los mismos cambios descritos en el término ambientación, sólo que las variaciones ambientales son inducidas por un investigador en el laboratorio o en el campo. Tanto la aclimatación como la ambientación son fenómenos reversibles.

¿En qué consiste?

Las adaptaciones fisiológicas son características de células, órganos y tejidos que aumenta la eficacia de los individuos que la poseen, con respecto a los que no lo portan.

Cuando hablamos de “eficacia” nos referimos al término ampliamente usado en biología evolutiva (también denominado eficacia darwiniana o fitness) relacionada con la habilidad de los organismos de sobrevivir y reproducirse. Este parámetro puede desglosarse en dos componente: la probabilidad de sobrevivir y el número promedio de descendientes.

Es decir, cuando tenemos ciertas características fisiológicas que incrementan el fitness de los individuos podemos intuir que es un rasgo adaptativo.

Debemos tener precaución a la hora de identificar las adaptaciones, ya que todas las características que vemos en un animal no son adaptativas. Por ejemplo, todos sabemos que nuestra sangre presenta un color rojo vibrante.

Esta característica no posee valor adaptativo y es sólo una consecuencia química. La sangre es roja porque posee una molécula llamada hemoglobina, encargada del transporte del oxígeno.

¿Cómo podemos concluir que un rasgo es una adaptación fisiológica?

Cuando observamos una característica específica de un organismo podemos plantear varias hipótesis sobre su significado adaptativo.

Por ejemplo, no hay duda que los ojos de los animales son estructuras que permiten la captación de luz. Si aplicamos el orden de ideas expuesto anteriormente, podemos concluir que los individuos con estructuras que perciben la luz tienen alguna ventaja sobre sus pares, como escapar fácilmente de los depredadores o encontrar alimento con mayor facilidad.

Sin embargo, según el famoso biólogo evolutivo y paleontólogo Stephen Jay Gould “ninguna explicación sobre el valor adaptativo de un carácter debe ser aceptada solamente porque sea plausible y encantadora”.

De hecho, la demostración de que los caracteres son adaptaciones es uno de las tareas más destacadas de los biólogos evolutivos, desde los tiempos de Charles Darwin.

Ejemplos

Sistemas digestivos en vertebrados voladores

Los vertebrados voladores, aves y murciélagos, se enfrentan a un reto fundamental: superar la fuerza de gravedad para poder movilizarse.

Así, estos organismos poseen características únicas que no encontramos en otro grupo de vertebrados cuya manera de desplazarse es netamente terrestre, como un ratón, por ejemplo.

Las modificaciones de estos vertebrados tan peculiares incluyen desde huesos livianos con agujeros internos hasta una reducción considerable del tamaño cerebral.

Según la literatura, una de las presiones selectivas más importantes que ha moldeado a este grupo animal es la necesidad de disminuir su masa para aumentar la eficiencia del vuelo.

Se presume que el sistema digestivo ha sido moldeado por estas fuerzas, favoreciendo a los individuos con intestinos más cortos, que implicaría menor masa durante el vuelo.

No obstante, al reducir los intestinos viene una complicación adicional: la asimilación de nutrientes. Al existir menor superficie de absorción, podemos intuir que la toma de nutrientes se ve afectada. Investigaciones recientes han demostrado que esto no ocurre.

Según Caviedes–Vidal (2008), existe una vía paracelular de absorción que compensa la disminución de tejido intestinal. Para llegar a estas conclusiones, los autores investigaron las vías de absorción en los intestinos del murciélago frugívoro Artibeus lituratus.

Adaptaciones de las plantas ante ambientes áridos

Cuando las plantas se ven expuestas a condiciones ambientales adversas no pueden movilizarse a otras localidades con circunstancias mejores, como podría hacerlo un ave que migra a zonas cálidas para escapar del estrés térmico del invierno.

Por ello, distintas especies vegetales poseen adaptaciones, entre ellas fisiológicas, que les permite enfrentar condiciones desfavorables, como la sequía de los desiertos.

Existen árboles con sistemas radicales (raíces) particularmente extensos que les permiten tomar agua en reservorios profundos.

Asimismo, presentan rutas metabólicas alternativas que ayudan a reducir la pérdida de agua. Entre estas vías tenemos a las plantas C4 que reducen el fenómeno de la fotorespiración, gracias a la separación espacial del ciclo de Calvin y de la fijación del dióxido de carbono.

La fotorespiración es una vía alternativa que no proporciona ganancia alguna y ocurre cuando la enzima RuBisCO (ribulosa–1,5–bisfosfato carboxilasa/oxigenasa) usa oxígeno y no dióxido de carbono.

Las plantas CAM (metabolismo ácido de las crasuláceas) disminuyen el proceso de la fotorespiración y le permiten a la planta disminuir la pérdida de agua, gracias a una separación temporal.

Proteínas anticongelantes en peces teleóstos

Varias especies de peces teleóstos (pertenecientes a la infraclase Teleostei) marinos han conseguido de una serie de magnificas adaptaciones para poder desarrollarse en ambientes con temperaturas bajas.

Estas adaptaciones fisiológicas incluyen la producción de proteínas anticongelantes y glicoproteínas. Estas moléculas son producidas en el hígado de los peces y son exportadas al torrente sanguíneo para cumplir su función.

Según la composición bioquímica de las proteínas se distinguen cuatro grupos. Además, no todas las especies poseen el mismo mecanismo: algunas sintetizan las proteínas antes de ser expuestas a las bajas temperaturas, otras lo hacen en respuesta al estímulo térmico, mientras que otro grupo las sintetiza durante todo el año.

Gracias a los efectos coligativos de las soluciones, al añadir más solutos al plasma la temperatura a la cual se congela disminuye notablemente. En contraste, los tejidos de un pez que no cuenta con este tipo de protección empezarían a congelarse luego de que la temperatura llegue a 0 °C.

Referencias

  1. Caviedes–Vidal, E., Karasov, W. H., Chediack, J. G., Fasulo, V., Cruz–Neto, A. P., & Otani, L. (2008). Paracellular absorption: a bat breaks the mammal paradigm. PLoS One, 3(1), e1425.
  2. Davies, P. L., Hew, C. L., & Fletcher, G. L. (1988). Fish antifreeze proteins: physiology and evolutionary biology. Canadian Journal of Zoology, 66(12), 2611–2617.
  3. Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Análisis evolutivo. Prentice Hall.
  4. Price, E. R., Brun, A., Caviedes–Vidal, E., & Karasov, W. H. (2015). Digestive adaptations of aerial lifestyles. Physiology, 30(1), 69–78.
  5. Villagra, P. E., Giordano, C., Alvarez, J. A., Bruno Cavagnaro, J., Guevara, A., Sartor, C., … & Greco, S. (2011). Ser planta en el desierto: estrategias de uso de agua y resistencia al estrés hídrico en el Monte Central de Argentina. Ecología austral, 21(1), 29–42.
Gelambi, Mariana. (30 de septiembre de 2018). Adaptación fisiológica: en qué consiste y ejemplos. Lifeder. Recuperado de https://www.lifeder.com/adaptacion-fisiologica/.Copiar cita