Формування адаптацій на молекулярному рівні. Саме на молекулярному рівні зберігається та реалізується спадкова інформація, яка й визначає адаптивні властивості організмів (пригадайте, це стверджує правило відповідності умов середовища мешкання генетичній визначеності організму). Прокаріоти мають лише одну молекулу ДНК у ядерній зоні (нуклеоїді), тому набір їхньої спадкової інформації відповідає гаплоїдному набору хромосом еукаріотів. Отже, усі мутації в них можуть одразу проявлятися у фенотипі. Це підвищує адаптивний потенціал і дає можливість швидше формувати адаптації відповідно до змін у довкіллі.

В еукаріотів основний масив спадкової інформації розміщено в ядрі клітини. Еукаріотичні організми можуть бути гаплоїдними, диплоїдними або поліплоїдними. Домінантні мутації одразу проявляються у фенотипі; рецесивні - у гетерозиготному стані не проявляються, залишаючись своєрідним резервом спадкової мінливості. Але переходячи в гомозиготний стан, вони, проявляючись у фенотипі, можуть впливати на адаптаційні властивості організмів. Завдяки виникненню нових мутацій кількість алельних генів зростає. При цьому що більше є алелів певного гена, то більше в популяціях трапляється різних варіантів певної ознаки. Відповідно створюються умови для формування нових адаптацій.

Часто адаптації на молекулярному рівні пов’язані з активацією чи вимкненням відповідних генів, що призводять до зміни складу макромолекул, або зі зміною їхньої активності. Зокрема, це стосується складу та активності травних ферментів. На малюнку 5.1 зображено одного з найчарівніших денних метеликів нашої фауни - поліксену (1), занесеного до Червоної книги України. Гусінь цього метелика (2) може споживати листки рослин лише одного роду - Хвилівника. Хвилівник містить алкалоїди, що робить його неїстівним для багатьох тварин. Унаслідок такої спеціалізації гусінь поліксени уникає конкуренції з боку інших тварин, але це обмежує поширення виду.

Мал. 5.1. Денний метелик поліксени (1) та його гусениця (2), яка живиться рослиною хвилівником

Існують організми, які можуть споживати різні типи їжі. У тварин такі види називають поліфагами (від грец. поліс - багато та фагейн - їсти) (мал. 5.2). Поліфагія - це адаптація до змін в екосистемах (поміркуйте, яким чином). Незважаючи на широкий спектр травних ферментів у поліфагів, не всі вони активні одночасно. В один період активні ферменти, які забезпечують перетравлення наявної їжі. У разі зміни складу кормового раціону поліфага стають активними інші ферменти.

З різноманітних адаптацій, які спостерігають на молекулярному рівні, важливе значення має явище метаболічної регуляції — зменшення чи збільшення активності ферментів у зв’язку з процесами руху, росту, переходу до стану спокою, наступної стадії розвитку, зміною концентрації кисню в навколишньому середовищі. На структуру та функції ферментів організмів можуть впливати й абіотичні чинники: температура, вологість тощо.

Отже, якщо змінюються умови середовища або організм переходить на нову стадію розвитку, виникають нові метаболічні завдання, для розв’язання яких потрібні кількісні або якісні перетворення ферментних систем.

Мал. 5.2. Тварини-поліфаги: 1 - руда лісова мурашка може споживати сотні видів живих безхребетних тварин та їхні рештки, виділення комах-попелиць, а також рослинну їжу; 2 - річковий рак довгопалий живиться тваринами, їхніми рештками та рослинною їжею; 3 - сіра ворона споживає комах, рибу, жаб, ящірок, гризунів, пташенят та яйця птахів, рослинну їжу, харчові відходи тощо

Мал. 5.3. Антарктична риба трематом-пістряк - приклад холодолюбної тварини з температурою тіла -1,98 °С. Дуже солона вода може мати температуру замерзання нижчу за 0 °С

Цікаво знати