Адаптация это биология: Адаптация (биология) — это… Что такое Адаптация (биология)?
Адаптация (биология) — это… Что такое Адаптация (биология)?
У этого термина существуют и другие значения, см. Адаптация.
Биологическая адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, эпигенетическим разнообразием, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями, коадаптационными характеристиками внутренних органов и другими видовыми особенностями.
Приспособленность живых существ к естественным условиям внешней среды была осознана людьми ещё в античные времена. Вплоть до середины XIX века это объяснялось изначальной целесообразностью природы. В теории эволюции Чарльза Дарвина было предложено научное объяснение адаптационного процесса на основе естественного отбора.
Адаптации видов в рамках одного биоценоза зачастую тесно связаны друг с другом (одним из наиболее поразительных примеров межвидовой коадаптации является жёсткая привязка строения органов некоторых видов цветковых растений и насекомых друг к другу с целью опыления и питания). Если адаптационный процесс у какого-либо вида не находится в равновесном состоянии, то эволюционировать может весь биоценоз (иногда — с негативными последствиями) даже в стабильных условиях окружающей среды.
Проблема определения адаптации
Философ Ю. Урманцев указывает на то, что по объёму и содержанию «адаптация» — понятие не только междисциплинарное, но и весьма сложное. Он обращает внимание на недостатки определений, предлагаемые энциклопедиями, а именно [1]:
- тавтологичность и отсутствие указаний на существенные и специфические признаки, которые бы выделяли именно адаптацию ;
- охватывание определением «адаптация», как правило, только одного (обычно медико-биологического) вида адаптации из, во много раз большего, числа существующих;
- вызванное этим отсутствие корректного определения вообще, а тем самым и методологических указаний о возможных путях развития учения об адаптации.
Процесс развития жизни на земле предполагает наличие адаптации у организмов. Начинается эта адаптация с самых примитивных видов — приспособления к окружающей среде и к существующим условиям. Возникновение и выживание организмов возможно только при соответствии организмов окружающей среде. Выживают те организмы, которые вырабатывают лучшие формы своего сохранения. Их развитие, переход организмов на более высокую ступень обусловлены необходимостью адаптации. Таким образом, эволюция и адаптация суть процессы, неотделимые друг от друга.
Под адаптацией можно понимать так же способность любой системы получать новую информацию для приближения своего поведения и структуры к оптимальным. Системы адаптивны, если при изменении в их окружении или внутреннем состоянии, снижающем их эффективность в выполнении своих функций, они реагируют или откликаются, изменяя свое собственное состояние или состояние окружающей среды так, чтобы их эффективность увеличилась [2]. Термин адаптация можно рассматривать в трех аспектах:
- адаптация как свойство системы приспосабливаться к возможным изменениям функционирования — система адаптации;
- адаптация как сам процесс приспособления адаптивной системы — собственно, адаптация;
- адаптация как метод, основанный на обработке поступающей информации и приспособленный для достижения некоторого критерия оптимизации — адаптационные алгоритмы.
В более широком смысле, адаптациями в биологии называют возникновение и развитие определенных, конкретных морфофизиологических свойств, значения которых для организма связаны с теми или иными общими или частными условиями его абиотической и биотической среды.
Адаптация, как адаптационный ответ
Адаптация, как адаптационный ответ, может осуществляться на различных уровнях:
- на уровне клетки в виде функциональных или морфологических изменений;
- на уровне органа или группы клеток, имеющих одинаковую функцию;
- на уровне организма как морфологического так и функционального целого, представляющего собой совокупность всех физиологических функций, направленных на сохранение витальных функций и самой жизни.
С учетом этого H. Hensel выделяет различные уровни адаптационных процессов [3]:
- привыкание — начальный процесс адаптации под влиянием кратковременного воздействия стрессора,
- функциональную адаптацию — продолжительное состояние, возникающее под влиянием определенных раздражителей, приводящих к физиологическим изменениям гомеостаза человека,
- трофо-пластическую адаптацию — дальнейшая ступень адаптационных процессов, не принадлежит к терапевтической области реабилитационной медицины, так как при ней наступают морфологические изменения органов и систем человеческого организма.
Главное содержание адаптации, по мнению Т. Пилат, — это внутренние процессы в системе, которые обеспечивают сохранение её внешних функций по отношению к среде. Если структура системы обеспечивает ей нормальное функционирование в данных условиях среды, то такую систему следует считать адаптированной к этим условиям. На этой стадии устанавливается динамическое равновесие, при котором происходит изменение физиологических показателей в границах нормы. Организм клинически здорового человека с высокими адаптивными способностями обладает значительным потенциалом саморегуляции и самовосстановления. Для поддержания здоровья ему достаточно вести здоровый образ жизни, соблюдать принципы сбалансированного питания [4].
При этом, по мнению Ю. Малова, здоровье или норма — состояние относительно стабильное, но оно не может сохраняться в течение всей жизни, ибо в природе не существует абсолютно адаптированных к данной среде индивидов. Длительное пребывание в одних и тех же условиях всё же рано или поздно приведет к развитию какой-либо болезни, которая является механизмом элиминации индивида [5].
История представлений об адаптации в биологии и медицине
«Биологическая адаптивность и есть жизнь». Ганс Селье
В философских предпосылках
В античности Фалес Милетский, Парменид, Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель, Плутарх, Гален, Флавий Ренат Вегеций, а также позже Авиценна в том или ином виде замечали и указывали, что заболевания, поведение и некоторые другие виды психической деятельности зависят от внешних факторов, внешней среды окружающей человека.
Парацельс — считал, что все органические функции вызваны действием единого универсального «жизненного принципа». Если деятельность «жизненного принципа» внутри формы происходит нормальным и регулярным образом, который не нарушают никакие препятствия (в том числе и внешние), такое состояние называется здоровьем. Если же его деятельность по какой-либо причине нарушается или если он действует ненормально или нерегулярно, такое состояние называется болезнью.
Мишель Монтень писал: «Мы знаем по опыту, что на нас оказывает влияние воздух, климат, земля того места, где мы родились; причем они влияют не только на цвет нашей кожи, на наш рост, телосложение и осанку, но и на наши душевные качества. Люди меняют свой нрав, если их переселить в другое место, совершенно так же, как и деревья» [6].
В теориях эволюции
Основная статья: Адаптация (теории эволюции)
Тем не менее, научное обоснование идей адаптации разрабатывалось медленнее, чем философские воззрения и эмпирические знания на этот счёт и кардинально не менялось практически до 1809 года, когда французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк создал первое целостное учение об эволюции живой природы, основные идеи которого были изложены в «Философии зоологии».
На основе законов Ламарка сложилось направление, обычно называемое ламаркизмом или неоламаркизмом, а более точно эктогенезом — эктос — внешний (греч.), эктогенез — эволюция под действием внешних сил. В рамках этого направления эволюция рассматривалась как адаптивный процесс, основанный на всеобщем свойстве живых существ — «наследовании благоприобретённых свойств» (признаков). Следовательно, приспособленность рассматривалась как причина, а не результат эволюции. Единицей эволюции в рамках эктогенеза, является потомство родителей, которые передали своим потомкам результаты «упражнения или неупражнения органов», то есть череда поколений.
Дальнейшее развитие вопросы влияния внешней среды на человека получили в трудах английского естествоиспытателя, создателя теории эволюции Чарльза Роберта Дарвина. В 1859 году он выпустил книгу «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», в которой было показано, как развивались все виды живого, согласно выдвинутому им положению о «выживании наиболее приспособленных».
Дарвин рассматривал приспособление (адаптацию) лишь в качестве средства для выживания. Согласно дарвинизму, эволюция представляет собой процесс адаптации организмов к условиям окружающей среды, причем приспособленность организмов является результатом эволюции.
В физиологии
Основная статья: Адаптация (физиология)
Во многом идеи К. Бернара получили продолжение в работах физиолога Ивана Петровича Павлова и американского ученого Уолтера Брейдфорда Кеннона.
Уолтер Кеннон, ввел в 1929 году в физиологию понятие гомеостаз считая, что постоянство внутренней среды организма поддерживается благодаря симпатической нервной системе и гормонам.
Категория поведения как особой формы саморегуляции жизни складывалась у И. П. Павлова (по образцу учения К. Бернара о гомеостазе), то есть об основных константах (давлении, температуре и др.), которые удерживают эту систему в стабильном состоянии в крайне неустойчивой внутренней среде. И. П. Павлов применил эту идею к взаимоотношениям организма с ещё более неустойчивой, непредсказуемой средой — внешней. Открытые им условно-рефлекторные механизмы служили достижению «уравновешивания» организма с этой средой.
Павловская трактовка рефлекса также имела четко выраженную гомеостатическую направленность и во многом базировалась на биодетерминизме К. Бернара, но не ограничивалась идеями гомеостаза. Известный американский физиолог Ч. Брукс отмечал: «Понятие об условном рефлексе предполагает появление длительных адаптивных изменений и даже включенность вегетативной системы» [7].
Связь с условным рефлексом
Условный рефлекс в трактовке И. П. Павлова, в первую очередь, — реакция адаптивного характера. И. П. Павлов уже в 1903 году в своей программной речи «Экспериментальная психология и психопатология на животных», на Международном медицинском конгрессе в Мадриде, впервые оповестил об открытии условных рефлексов, представив их как воплощение общебиологического закона приспособления организма к среде. В этом феномене, подчеркивал он, нет «ничего… кроме точной связи элементов сложной системы между собой и всего их комплекса с окружающей обстановкой». Он говорил тогда же: «К сожалению, мы не имеем до сих пор чисто научного термина для обозначения этого основного принципа организма — внутренней и внешней уравновешенности его» [8]. Через несколько десятков лет У. Кеннон изобрел этот термин, назвав «уравновешенность» гомеостазом. «Как часть природы, каждый животный организм представляет собою сложную обособленную систему, внутренние силы которой каждый момент, покуда она существует, как таковая, уравновешиваются с внешними силами окружающей среды. Чем сложнее организм, тем тоньше, многочисленнее и разнообразнее элементы уравновешивания. Для этого служат анализаторы и механизмы как постоянных, так и временных связей, устанавливающие точнейшие соотношения между мельчайшими элементами внешнего мира и тончайшими реакциями животного организма. Таким образом, вся жизнь от простейших до сложнейших организмов, включая, конечно, и человека, есть длинный ряд все усложняющихся до высочайшей степени уравновешиваний внешней среды» [9].
И. П. Павлов и У. Кеннон, в своих работах переходили к поведению целостного организма, то есть к особому типу его взаимодействия со средой. Ведь и условные рефлексы, и эмоции страха и ярости, ставшие (наряду с болью и голодом) главным объектом направления кенноновских исследований, выступают в качестве реакций, которые носят особый интегральный характер. Они даны в системе «организм — среда» и не могут быть объяснены вне её. Это не значит, что великий принцип единства организма и среды действует в полную силу лишь с переходом к условнорефлекторным и эмоциональным регуляциям. Речь идет о различных формах реализации этого принципа. Он выступает на многих уровнях: молекулярном, энергетическом, химическом, а также на уровнях функционирования различных физиологических и психологических систем. В условном рефлексе как поведенческом акте задействован физиологический механизм (по И. П. Павлову — кора и ближайшая к ней подкорка), но он становится поведенческим только тогда, когда в нём представлены условия среды в виде различаемых мозгом внешних (средовых) раздражителей, играющих роль сигналов.
Множество операций, проведенных в кенноновской школе над животными, доказали, что внешне наблюдаемые признаки поведения, которые можно назвать эмоциональными, порождаются глубинными сдвигами в нейрогуморальных процессах. Эти сдвиги готовят организм к критическим ситуациям, которые требуют повышенной траты энергии, снятия усталости, предотвращения кровопотери и т. п. На одном из докладов о своих открытиях У. Кеннон сообщил, что благодаря выбрасываемому в кровь при сильных эмоциях адреналину в числе других его «мобилизационных» эффектов происходит увеличение в крови поступающего к мышцам сахара.
У. Кеннон в поисках нового языка для обсуждения эмоционального поведения нашёл его у И. П. Павлова. Поведение трактуется им в терминах рефлексов — безусловных и условных. Главная эмоция для У. Кеннона отныне не что иное, как безусловный рефлекс. Картина поведения таламического, лишенного высших нервных центров, животного свидетельствует, согласно У. Кеннону, в пользу положения о том, что эмоция в её внешнем выражении является сложным безусловным рефлексом. Кеннон писал: «Жизнь избегает грубых аритмичных, неуправляемых взрывов. Небольшие изменения, маленькие химические реакции при умеренной температуре дают организму сопротивляемость крепче стали и направляются с точностью и тонкостью, не свойственной технике термитов. В этом «великая мудрость организма» [10].
Саморегуляция
И. П. Павлов в общей форме выдвинул принцип саморегуляции при исследовании деятельности сердца и кровообращения, а позднее распространил его на деятельность организма в целом. В работе «Ответ физиолога психологам» (1951) он отметил: «Человек есть, конечно, система (грубо говоря, — машина), как и всякая другая в природе, подчиняющаяся неизбежным и единым для всей природы законам, но система, в горизонте нашего современного видения, единственная по высочайшему саморегулированию…». Помимо учения о высшей нервной деятельности, определившего «принцип нервизма» Павлов обратил внимание на ферменты назвав их «возбудителями жизни». По представлению И. П. Павлова (1949) «… животный организм как система существует среди окружающей природы только благодаря непрерывному уравновешиванию этой системы на падающие на нее из вне раздражения» [11].
Таким образом, английская мысль внесла идею адаптации к среде внешней, как задаче, непрерывно решаемой организмом, французская мысль — идею саморегуляции процессов в этом организме, а русская — категорию поведения как особой формы саморегуляции жизни, что прекратило длившиеся многие годы прошлого столетия споры между «нервистами» и «гуморалистами», представляющие ныне лишь исторический интерес.
Адаптация и стресс
Ганс Селье вводит в медицинскую практику термин стресс. Он писал: «я впервые „наткнулся“ на идею стресса и общего адаптационного синдрома в 1925 году» [12]. Каждую составляющую своего определения Селье пояснил так: общий — потому что к стрессу приводят факторы, которые, воздействуя на разные области организма, в итоге способны вызвать общую системную защиту; адаптационный — потому что это явление как бы закрепляется, приобретает характер привычки; синдром — потому что его отдельные проявления частично взаимозависимы [13]. Позже (в 1931-1932 г.) он назвал стресс неспецифической реакцией организма на любые раздражители. Представление о стрессе касается всех людей, больных и здоровых, преуспевающих и неудачливых, и всех сторон жизни. «Удалось показать, что стресс представляет собой скорость изнашивания человеческого организма, сопровождает любую жизнедеятельность и соответствует в определённом смысле интенсивности жизни. Он увеличивается при нервном напряжении, телесных повреждениях, инфекциях, мышечной работе или любой другой напряженной деятельности и связан с неспецифическим защитным механизмом, увеличивающим сопротивляемость к стрессовым факторам, или „стрессорам“. Важной частью этого защитного механизма является повышенное выделение гипофизом так называемого адренокортикотропного гормона (АКТГ), который, в свою очередь, стимулирует выработку кортикоидов корой надпочечников.
Cиндром стресса, или, иначе, общий адаптационный синдром (ОАС), проходит три стадии:
- „реакция тревоги“, во время которой мобилизуются защитные силы. Её биологический смысл заключается в том, что организм в кратчайшие сроки должен получить дополнительную, „аварийную“ энергию для того, чтобы максимально обеспечить условия для быстрого спасения от грозящей беды или даже гибели. Да, для организма это, безусловно, реакция энергозатратная — что для него в перспективе, конечно, плохо, — но иного выхода в данный момент нет. Ведь речь идет о спасении в целом.
- „стадия устойчивости“ отражающая полную адаптацию к стрессору. Крайне важно и то, что на этой стадии общие энергозатраты организма становятся меньше, чем на первой стадии: организм частично уже приспособился жить под давлением стрессирующего фактора — как бы отследил его. Если стрессирующий фактор действует сильно и длительно, то постепенно развивается следующая, третья стадия.
- „стадия истощения“, которая неумолимо наступает, если стрессор оказывается достаточно силён и действует достаточно долгое время, поскольку „адаптационная энергия“, или приспособляемость живого вещества всегда конечна» [14]. Результат на этой стадии — устойчивость организма к внешним воздействиям резко снижается. То есть база для возможного развития патологии на клиническом уровне уже создана.
По мере формирования устойчивой адаптации нарушения гомеостаза, составляющие стимул стресс-симптома постепенно исчезают, как и сам стресс-симптом, сыграв свою важную роль в становлении адаптации. Это состояние между стрессом (агрессией) и адаптацией служит доказательством того, что стресс сложился в процессе эволюции как необходимое неспецифическое звено более сложного целостного механизма адаптации. Полная свобода от стресса, как считал Селье, означала бы смерть. В 1982 году Селье определил стресс как совокупность стереотипных филогенетических запрограммированных реакций организма, которые вызываются любыми сильными, сверхсильными, экстремальными воздействиями и сопровождаются перестройкой адаптивных сил организма.[15].
По признанию Г. Селье, он заимствовал у И. П. Павлова очень многое. То, что Павлов трактовал с точки зрения нервной системы, он перевел на язык и термины гуморальной системы. Павлов указывал, что организм как целое непрерывно адаптируется к окружающей среде. Эту идею целостности и адаптации Селье почерпнул у Павлова, и это было положено в основу теории стресса. То, что внешние воздействия приводят только к расходу и исчерпанию адаптационных возможностей, в течение многих лет было убеждением Г. Селье, которое он лаконично формулировал как «wear and tear». Это убеждение основывалось на том, что он использовал преимущественно сильные патогенные воздействия.
Концепции о существовании генетически предопределённого потенциала роста берут начало от А. Вейсмана, который считал, что зигота обладает способностью осуществлять определённое и ограниченное число делений клеток, после чего развивающийся организма обрекается на старение и смерть. Немецкий физиолог и гигиенист Макс Рубнер (М. Rubner) (1854—1932) в связи с представлениями Вейсмана обосновал понятие о генетически предопределённом энергетическом фонде, который у всех видов млекопитающих, за исключением человека почти одинаков. Концепцию Рубнера и вытекающее из неё представление об онтогенезе, как о раскручивании пружины в заведенных часах, и развил «Селье в учении о стрессе и о предопределённом фонде „адаптивной энергии“, сравнивая его с банковым вложением, которое можно расходовать, но нельзя увеличивать». Во всех этих теориях речь идет о постепенном исчерпании некоего исходного потенциала (жизненной субстанции), приводящих живые организмы к состоянию равновесия. Развивая эти представления Ричард Перл пришёл к мысли, что старение и смерть — „расплата за преимущества“ какие дают специализация и дифференциация клеток у многоклеточных организмов, в отличие от практически бессмертных одноклеточных этими качествами не обладающими.[16].
«Стресс есть неспецифический ответ организма на любое предъявление ему требования. … С точки зрения стрессовой реакции не имеет значения, приятна или неприятна ситуация, с которой мы столкнулись. Имеет значение лишь интенсивность потребности в перестройке или в адаптации.» [17]
Измерение адаптированности
В результате обработки многолетних наблюдений при сравнительном анализе популяций и групп, находящихся в различных экологических условиях (на Крайнем Севере и в средних широтах Сибири), А. Н. Горбанем и Е. И. Смирновой под руководством ак. АМН СССР К. Р. Седова получен вывод: наибольшую информацию о степени адаптированности популяции к экстремальным или просто изменившимся условиям несут корреляции между физиологическими параметрами.
В типичной ситуации при увеличении адаптационной нагрузки уровень корреляций повышается, а в результате успешной адаптации — снижается. Показано, что этот эффект группового стресса связан с организацией системы факторов, действующих на группу.
Если система факторов организована в соответствии с принципом Либиха (монолимитирование) то с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, снижается, растет сумма абсолютных величин коэффициентов корреляции и, в то же время, растет разброс этого облака — возрастают дисперсии.
Если происходит взаимное усиление давления различных факторов (синергичные системы), то, напротив, с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, растет, падает сумма коэффициентов корреляции. Дисперсии в то же время возрастают — так же, как и в предыдущем случае.
Литература
- Агаджанян Н. А., Труханов А. И., Шендеров Б. А. Этюды об адаптации и путях сохранения здоровья. — М.: изд-во «Сирин», — 2002. — 156 с.
- Ader Robert, Cohen Nicolas, Felten David, Psychoneuroimmunology: interactions between the nervous system and the immune system, Lancet 1995; 345:99-103
- Акофф Р., Эмерли Ф. О целеустремленных системах. — М.: Советское радио, 1974. — 272 с.
- Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. — М.: Медицина, −1975.- 477 с.
- Анохин П. К.Узловые вопросы теории функциональной системы. — М.: Наука, −1980. — 197 с.
- Аршавский И. А.Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития. М.: Наука, — 1982. 270 с.
- Аршавский И. А. Некоторые методологические и теоретические аспекты анализа закономерностей индивидуального развития организмов//Вопросы философии. — № 11. — 1986. — С. 95-104.
- Бернар Кл. Лекции по экспериментальной патологии // Пер. Д. Е. Жуковского. М.; Л., 1937, с. 312—374.
- Бородюк Н. Р. Адаптация. Новое в приспособлении к окружающей среде. М.: «Глобус», 1998. — 88 с.
- Воробьёв Р. И. Медицина по Дарвину// Химия и жизнь. — № 2. — 2001. — с.44-48.
- Гартман Франц Жизнь Парацельса и сущность его учения/Пер. с англ. — М.: Алетейа, 2002. — 272с
- Дербенёва Л. М. Интимная жизнь стресса// Химия и жизнь. — № 7. — 1999 г. — С.54-57.
- Калайков И. Цивилизация и адаптация, М.: «Прогресс», 1984.
- Кассиль Г. Н. Внутренняя среда организма М.: Наука, 1983. — 227 с.
- Козинец Г. И., Погорелов В. М. Консерватизм биологических процессов — стабильность кроветворения Клиническая лабораторная диагностика № 12, 1988.-С.21-32.
- Малов Ю. С. Адаптация и здоровье. Клиническая медицина № 12. — 2001.- С. 61-63.
- Меерсон Ф. З., Пшенникова М. Г. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. — М.: Медицина, 1988. — 256 с.
- Монтень Мишель, Опыты. Книга третья. Изд-во «Наука». — Москва. — 1981. — 535 с.
- Сапов И. А., Новиков В. С. Неспецифические механизмы адаптации человека. — Л.: Наука, 1984. — 146 с.
- Светуньков С. Г. Количественные методы прогнозирования эволюционных составляющих экономической динамики. — Ульяновск: Изд-во Ульяновского государственного университета, 1999. —177 с.
- Северцов А. С. Теория эволюции. — М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2005. — 380с
- Скулачев В. П. Эволюция биологических механизмов запасания энергии // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 5. С. 11-19.
- Урманцев Ю. А. Природа адаптации (системная экспликация)//«Вопросы философии». — 1998. — № 12.
- Философские проблемы адаптации Под ред. Г. И. Царегородцева. М., «Мысль», 1975 277 с.
- Hensel H. Grundbegriffe und neuere Aspekte der physiologischen Adaptation,
См. также
Примечания
- ↑ (Ю. А. Урманцев — 1998 г.)
- ↑ Акофф Р., Эмерли Ф. — 1974 г.
- ↑ (Hensel H. — 1974 г.)
- ↑ (Пилат Т. Л., Иванов А. А. — 2002 г.)
- ↑ (Малов Ю. С.- 2001 г.)
- ↑ (цит. по С. 621. — Монтень М. — 1981 г.)
- ↑ (цит. по С.57. — Ярошевский М. Г. — 1995 г.)
- ↑ (цит. по С.57.Ярошевский М. Г. — 1995 г.)
- ↑ (цит. по С.22. — «Химия и жизнь». — № 3. — 1990г)
- ↑ (цит. по С.13 Залманов А. С. — 1991 г.)
- ↑ (цит. по С. 8. — Агаджанян Н. А., Труханов А. И., Шендеров Б. А. — 2002 г.)
- ↑ (цит. по С.68. — Селье Г. — 1987 г.)
- ↑ (Дербенёва Л. М. — 1999 г.)
- ↑ (цит. по С.71-72 Селье Г. — 1987 г.)
- ↑ (Никонов В. В. — 2002 г.)
- ↑ цит. по С.15. Аршавский И. А. −1982., С. 95 Аршавский И. А.- 1986 г.
- ↑ Селье Г., Стресс жизни.
Адаптация (биология) — Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Адаптация.
Биологическая адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, эпигенетическим разнообразием, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями, коадаптационными характеристиками внутренних органов и другими видовыми особенностями.
Приспособленность живых существ к естественным условиям внешней среды была осознана людьми ещё в античные времена. Вплоть до середины XIX века это объяснялось изначальной целесообразностью природы. В теории эволюции Чарльза Дарвина было предложено научное объяснение адаптационного процесса на основе естественного отбора.
Адаптации видов в рамках одного биоценоза зачастую тесно связаны друг с другом (одним из наиболее поразительных примеров межвидовой коадаптации является жёсткая привязка строения органов некоторых видов цветковых растений и насекомых друг к другу с целью опыления и питания). Если адаптационный процесс у какого-либо вида не находится в равновесном состоянии, то эволюционировать может весь биоценоз (иногда — с негативными последствиями) даже в стабильных условиях окружающей среды.
Проблема определения адаптации
Философ Ю. Урманцев указывает на то, что по объёму и содержанию «адаптация» — понятие не только междисциплинарное, но и весьма сложное. Он обращает внимание на недостатки определений, предлагаемые энциклопедиями, а именно [1]:
- тавтологичность и отсутствие указаний на существенные и специфические признаки, которые бы выделяли именно адаптацию ;
- охватывание определением «адаптация», как правило, только одного (обычно медико-биологического) вида адаптации из, во много раз большего, числа существующих;
- вызванное этим отсутствие корректного определения вообще, а тем самым и методологических указаний о возможных путях развития учения об адаптации.
Процесс развития жизни на земле предполагает наличие адаптации у организмов. Начинается эта адаптация с самых примитивных видов — приспособления к окружающей среде и к существующим условиям. Возникновение и выживание организмов возможно только при соответствии организмов окружающей среде. Выживают те организмы, которые вырабатывают лучшие формы своего сохранения. Их развитие, переход организмов на более высокую ступень обусловлены необходимостью адаптации. Таким образом, эволюция и адаптация суть процессы, неотделимые друг от друга.
Под адаптацией можно понимать так же способность любой системы получать новую информацию для приближения своего поведения и структуры к оптимальным. Системы адаптивны, если при изменении в их окружении или внутреннем состоянии, снижающем их эффективность в выполнении своих функций, они реагируют или откликаются, изменяя своё собственное состояние или состояние окружающей среды так, чтобы их эффективность увеличилась [2]. Термин адаптация можно рассматривать в трех аспектах:
- адаптация как свойство системы приспосабливаться к возможным изменениям функционирования — система адаптации;
- адаптация как сам процесс приспособления адаптивной системы — собственно, адаптация;
- адаптация как метод, основанный на обработке поступающей информации и приспособленный для достижения некоторого критерия оптимизации — адаптационные алгоритмы.
В более широком смысле, адаптациями в биологии называют возникновение и развитие определенных, конкретных морфофизиологических свойств, значения которых для организма связаны с теми или иными общими или частными условиями его абиотической и биотической среды.
Адаптация как адаптационный ответ
Адаптация как адаптационный ответ, может осуществляться на различных уровнях:
- на уровне клетки в виде функциональных или морфологических изменений;
- на уровне органа или группы клеток, имеющих одинаковую функцию;
- на уровне организма как морфологического так и функционального целого, представляющего собой совокупность всех физиологических функций, направленных на сохранение витальных функций и самой жизни.
С учетом этого H. Hensel выделяет различные уровни адаптационных процессов [3]:
- привыкание — начальный процесс адаптации под влиянием кратковременного воздействия стрессора,
- функциональную адаптацию — продолжительное состояние, возникающее под влиянием определенных раздражителей, приводящих к физиологическим изменениям гомеостаза человека,
- трофо-пластическую адаптацию — дальнейшая ступень адаптационных процессов, не принадлежит к терапевтической области реабилитационной медицины, так как при ней наступают морфологические изменения органов и систем человеческого организма.
Главное содержание адаптации, по мнению Т. Пилат, — это внутренние процессы в системе, которые обеспечивают сохранение её внешних функций по отношению к среде. Если структура системы обеспечивает ей нормальное функционирование в данных условиях среды, то такую систему следует считать адаптированной к этим условиям. На этой стадии устанавливается динамическое равновесие, при котором происходит изменение физиологических показателей в границах нормы. Организм клинически здорового человека с высокими адаптивными способностями обладает значительным потенциалом саморегуляции и самовосстановления. Для поддержания здоровья ему достаточно вести здоровый образ жизни, соблюдать принципы сбалансированного питания [4].
При этом, по мнению Ю. Малова, здоровье или норма — состояние относительно стабильное, но оно не может сохраняться в течение всей жизни, ибо в природе не существует абсолютно адаптированных к данной среде индивидов. Длительное пребывание в одних и тех же условиях всё же рано или поздно приведет к развитию какой-либо болезни, которая является механизмом элиминации индивида [5].
История представлений об адаптации в биологии и медицине
«Биологическая адаптивность и есть жизнь». Ганс Селье
В философских предпосылках
В античности Фалес Милетский, Парменид, Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель, Плутарх, Гален, Флавий Ренат Вегеций, а также позже Авиценна в том или ином виде замечали и указывали, что заболевания, поведение и некоторые другие виды психической деятельности зависят от внешних факторов, внешней среды окружающей человека.
Парацельс — считал, что все органические функции вызваны действием единого универсального «жизненного принципа». Если деятельность «жизненного принципа» внутри формы происходит нормальным и регулярным образом, который не нарушают никакие препятствия (в том числе и внешние), такое состояние называется здоровьем. Если же его деятельность по какой-либо причине нарушается или если он действует ненормально или нерегулярно, такое состояние называется болезнью.
Мишель Монтень писал: «Мы знаем по опыту, что на нас оказывает влияние воздух, климат, земля того места, где мы родились; причем они влияют не только на цвет нашей кожи, на наш рост, телосложение и осанку, но и на наши душевные качества. Люди меняют свой нрав, если их переселить в другое место, совершенно так же, как и деревья» [6].
В теориях эволюции
Тем не менее, научное обоснование идей адаптации разрабатывалось медленнее, чем философские воззрения и эмпирические знания на этот счёт и кардинально не менялось практически до 1809 года, когда французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк создал первое целостное учение об эволюции живой природы, основные идеи которого были изложены в «Философии зоологии».
На основе законов Ламарка сложилось направление, обычно называемое ламаркизмом или неоламаркизмом, а более точно эктогенезом — эктос — внешний (греч.), эктогенез — эволюция под действием внешних сил. В рамках этого направления эволюция рассматривалась как адаптивный процесс, основанный на всеобщем свойстве живых существ — «наследовании благоприобретённых свойств» (признаков). Следовательно, приспособленность рассматривалась как причина, а не результат эволюции. Единицей эволюции в рамках эктогенеза, является потомство родителей, которые передали своим потомкам результаты «упражнения или неупражнения органов», то есть череда поколений.
Дальнейшее развитие вопросы влияния внешней среды на человека получили в трудах английского естествоиспытателя, создателя теории эволюции Чарльза Роберта Дарвина. В 1859 году он выпустил книгу «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», в которой было показано, как развивались все виды живого, согласно выдвинутому им положению о «выживании наиболее приспособленных».
Дарвин рассматривал приспособление (адаптацию) лишь в качестве средства для выживания. Согласно дарвинизму, эволюция представляет собой процесс адаптации организмов к условиям окружающей среды, причем приспособленность организмов является результатом эволюции.
В физиологии
Во многом идеи К. Бернара получили продолжение в работах физиолога Ивана Петровича Павлова и американского ученого Уолтера Брейдфорда Кеннона.
Уолтер Кеннон, ввел в 1929 году в физиологию понятие гомеостаз считая, что постоянство внутренней среды организма поддерживается благодаря симпатической нервной системе и гормонам.
Категория поведения как особой формы саморегуляции жизни складывалась у И. П. Павлова (по образцу учения К. Бернара о гомеостазе), то есть об основных константах (давлении, температуре и др.), которые удерживают эту систему в стабильном состоянии в крайне неустойчивой внутренней среде. И. П. Павлов применил эту идею к взаимоотношениям организма с ещё более неустойчивой, непредсказуемой средой — внешней. Открытые им условно-рефлекторные механизмы служили достижению «уравновешивания» организма с этой средой.
Павловская трактовка рефлекса также имела четко выраженную гомеостатическую направленность и во многом базировалась на биодетерминизме К. Бернара, но не ограничивалась идеями гомеостаза. Известный американский физиолог Ч. Брукс отмечал: «Понятие об условном рефлексе предполагает появление длительных адаптивных изменений и даже включенность вегетативной системы» [7].
Связь с условным рефлексом
Условный рефлекс в трактовке И. П. Павлова, в первую очередь, — реакция адаптивного характера. И. П. Павлов уже в 1903 году в своей программной речи «Экспериментальная психология и психопатология на животных», на Международном медицинском конгрессе в Мадриде, впервые оповестил об открытии условных рефлексов, представив их как воплощение общебиологического закона приспособления организма к среде. В этом феномене, подчеркивал он, нет «ничего… кроме точной связи элементов сложной системы между собой и всего их комплекса с окружающей обстановкой». Он говорил тогда же: «К сожалению, мы не имеем до сих пор чисто научного термина для обозначения этого основного принципа организма — внутренней и внешней уравновешенности его» [8]. Через несколько десятков лет У. Кеннон изобрел этот термин, назвав «уравновешенность» гомеостазом. «Как часть природы, каждый животный организм представляет собою сложную обособленную систему, внутренние силы которой каждый момент, покуда она существует, как таковая, уравновешиваются с внешними силами окружающей среды. Чем сложнее организм, тем тоньше, многочисленнее и разнообразнее элементы уравновешивания. Для этого служат анализаторы и механизмы как постоянных, так и временных связей, устанавливающие точнейшие соотношения между мельчайшими элементами внешнего мира и тончайшими реакциями животного организма. Таким образом, вся жизнь от простейших до сложнейших организмов, включая, конечно, и человека, есть длинный ряд все усложняющихся до высочайшей степени уравновешиваний внешней среды» [9].
И. П. Павлов и У. Кеннон, в своих работах переходили к поведению целостного организма, то есть к особому типу его взаимодействия со средой. Ведь и условные рефлексы, и эмоции страха и ярости, ставшие (наряду с болью и голодом) главным объектом направления кенноновских исследований, выступают в качестве реакций, которые носят особый интегральный характер. Они даны в системе «организм — среда» и не могут быть объяснены вне её. Это не значит, что великий принцип единства организма и среды действует в полную силу лишь с переходом к условнорефлекторным и эмоциональным регуляциям. Речь идет о различных формах реализации этого принципа. Он выступает на многих уровнях: молекулярном, энергетическом, химическом, а также на уровнях функционирования различных физиологических и психологических систем. В условном рефлексе как поведенческом акте задействован физиологический механизм (по И. П. Павлову — кора и ближайшая к ней подкорка), но он становится поведенческим только тогда, когда в нём представлены условия среды в виде различаемых мозгом внешних (средовых) раздражителей, играющих роль сигналов.
Множество операций, проведенных в кенноновской школе над животными, доказали, что внешне наблюдаемые признаки поведения, которые можно назвать эмоциональными, порождаются глубинными сдвигами в нейрогуморальных процессах. Эти сдвиги готовят организм к критическим ситуациям, которые требуют повышенной траты энергии, снятия усталости, предотвращения кровопотери и т. п. На одном из докладов о своих открытиях У. Кеннон сообщил, что благодаря выбрасываемому в кровь при сильных эмоциях адреналину в числе других его «мобилизационных» эффектов происходит увеличение в крови поступающего к мышцам сахара.
У. Кеннон в поисках нового языка для обсуждения эмоционального поведения нашёл его у И. П. Павлова. Поведение трактуется им в терминах рефлексов — безусловных и условных. Главная эмоция для У. Кеннона отныне не что иное, как безусловный рефлекс. Картина поведения таламического, лишенного высших нервных центров, животного свидетельствует, согласно У. Кеннону, в пользу положения о том, что эмоция в её внешнем выражении является сложным безусловным рефлексом. Кеннон писал: «Жизнь избегает грубых аритмичных, неуправляемых взрывов. Небольшие изменения, маленькие химические реакции при умеренной температуре дают организму сопротивляемость крепче стали и направляются с точностью и тонкостью, не свойственной технике термитов. В этом «великая мудрость организма» [10].
Саморегуляция
И. П. Павлов в общей форме выдвинул принцип саморегуляции при исследовании деятельности сердца и кровообращения, а позднее распространил его на деятельность организма в целом. В работе «Ответ физиолога психологам» (1951) он отметил: «Человек есть, конечно, система (грубо говоря, — машина), как и всякая другая в природе, подчиняющаяся неизбежным и единым для всей природы законам, но система, в горизонте нашего современного видения, единственная по высочайшему саморегулированию…». Помимо учения о высшей нервной деятельности, определившего «принцип нервизма» Павлов обратил внимание на ферменты назвав их «возбудителями жизни». По представлению И. П. Павлова (1949), «животный организм как система существует среди окружающей природы только благодаря непрерывному уравновешиванию этой системы на падающие на неё извне раздражения»[11].
Таким образом, английская мысль внесла идею адаптации к среде внешней, как задаче, непрерывно решаемой организмом, французская мысль — идею саморегуляции процессов в этом организме, а русская — категорию поведения как особой формы саморегуляции жизни, что прекратило длившиеся многие годы прошлого столетия споры между «нервистами» и «гуморалистами», представляющие ныне лишь исторический интерес.
Адаптация и стресс
Ганс Селье вводит в медицинскую практику термин стресс. Он писал: «я впервые „наткнулся“ на идею стресса и общего адаптационного синдрома в 1925 году» [12]. Каждую составляющую своего определения Селье пояснил так: общий — потому что к стрессу приводят факторы, которые, воздействуя на разные области организма, в итоге способны вызвать общую системную защиту; адаптационный — потому что это явление как бы закрепляется, приобретает характер привычки; синдром — потому что его отдельные проявления частично взаимозависимы [13]. Позже (в 1931-1932 г.) он назвал стресс неспецифической реакцией организма на любые раздражители. Представление о стрессе касается всех людей, больных и здоровых, преуспевающих и неудачливых, и всех сторон жизни. «Удалось показать, что стресс представляет собой скорость изнашивания человеческого организма, сопровождает любую жизнедеятельность и соответствует в определённом смысле интенсивности жизни. Он увеличивается при нервном напряжении, телесных повреждениях, инфекциях, мышечной работе или любой другой напряженной деятельности и связан с неспецифическим защитным механизмом, увеличивающим сопротивляемость к стрессовым факторам, или „стрессорам“. Важной частью этого защитного механизма является повышенное выделение гипофизом так называемого адренокортикотропного гормона (АКТГ), который, в свою очередь, стимулирует выработку кортикоидов корой надпочечников.
Синдром стресса, или, иначе, общий адаптационный синдром (ОАС), проходит три стадии:
- „реакция тревоги“, во время которой мобилизуются защитные силы. Её биологический смысл заключается в том, что организм в кратчайшие сроки должен получить дополнительную, „аварийную“ энергию для того, чтобы максимально обеспечить условия для быстрого спасения от грозящей беды или даже гибели. Да, для организма это, безусловно, реакция энергозатратная — что для него в перспективе, конечно, плохо, — но иного выхода в данный момент нет. Ведь речь идет о спасении в целом.
- „стадия устойчивости“ отражающая полную адаптацию к стрессору. Крайне важно и то, что на этой стадии общие энергозатраты организма становятся меньше, чем на первой стадии: организм частично уже приспособился жить под давлением стрессирующего фактора — как бы отследил его. Если стрессирующий фактор действует сильно и длительно, то постепенно развивается следующая, третья стадия.
- „стадия истощения“, которая неумолимо наступает, если стрессор оказывается достаточно силён и действует достаточно долгое время, поскольку „адаптационная энергия“, или приспособляемость живого вещества всегда конечна» [14]. Результат на этой стадии — устойчивость организма к внешним воздействиям резко снижается. То есть база для возможного развития патологии на клиническом уровне уже создана.
По мере формирования устойчивой адаптации нарушения гомеостаза, составляющие стимул стресс-симптома постепенно исчезают, как и сам стресс-симптом, сыграв свою важную роль в становлении адаптации. Это состояние между стрессом (агрессией) и адаптацией служит доказательством того, что стресс сложился в процессе эволюции как необходимое неспецифическое звено более сложного целостного механизма адаптации. Полная свобода от стресса, как считал Селье, означала бы смерть. В 1982 году Селье определил стресс как совокупность стереотипных филогенетических запрограммированных реакций организма, которые вызываются любыми сильными, сверхсильными, экстремальными воздействиями и сопровождаются перестройкой адаптивных сил организма.[15].
По признанию Г. Селье, он заимствовал у И. П. Павлова очень многое. То, что Павлов трактовал с точки зрения нервной системы, он перевел на язык и термины гуморальной системы. Павлов указывал, что организм как целое непрерывно адаптируется к окружающей среде. Эту идею целостности и адаптации Селье почерпнул у Павлова, и это было положено в основу теории стресса. То, что внешние воздействия приводят только к расходу и исчерпанию адаптационных возможностей, в течение многих лет было убеждением Г. Селье, которое он лаконично формулировал как «wear and tear». Это убеждение основывалось на том, что он использовал преимущественно сильные патогенные воздействия.
Концепции о существовании генетически предопределённого потенциала роста берут начало от А. Вейсмана, который считал, что зигота обладает способностью осуществлять определённое и ограниченное число делений клеток, после чего развивающийся организма обрекается на старение и смерть. Немецкий физиолог и гигиенист Макс Рубнер (М. Rubner) (1854—1932) в связи с представлениями Вейсмана обосновал понятие о генетически предопределённом энергетическом фонде, который у всех видов млекопитающих, за исключением человека почти одинаков. Концепцию Рубнера и вытекающее из неё представление об онтогенезе, как о раскручивании пружины в заведенных часах, и развил «Селье в учении о стрессе и о предопределённом фонде „адаптивной энергии“, сравнивая его с банковым вложением, которое можно расходовать, но нельзя увеличивать». Во всех этих теориях речь идет о постепенном исчерпании некоего исходного потенциала (жизненной субстанции), приводящих живые организмы к состоянию равновесия. Развивая эти представления Ричард Перл пришёл к мысли, что старение и смерть — „расплата за преимущества“ какие дают специализация и дифференциация клеток у многоклеточных организмов, в отличие от практически бессмертных одноклеточных этими качествами не обладающими.[16].
«Стресс есть неспецифический ответ организма на любое предъявление ему требования. … С точки зрения стрессовой реакции не имеет значения, приятна или неприятна ситуация, с которой мы столкнулись. Имеет значение лишь интенсивность потребности в перестройке или в адаптации.» [17]
Измерение адаптированности
В результате обработки многолетних наблюдений при сравнительном анализе популяций и групп, находящихся в различных экологических условиях (на Крайнем Севере и в средних широтах Сибири), А. Н. Горбанем и Е. И. Смирновой под руководством ак. АМН СССР К. Р. Седова получен вывод: наибольшую информацию о степени адаптированности популяции к экстремальным или просто изменившимся условиям несут корреляции между физиологическими параметрами.
В типичной ситуации при увеличении адаптационной нагрузки уровень корреляций повышается, а в результате успешной адаптации — снижается. Показано, что этот эффект группового стресса связан с организацией системы факторов, действующих на группу.
Если система факторов организована в соответствии с принципом Либиха (монолимитирование) то с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, снижается, растет сумма абсолютных величин коэффициентов корреляции и, в то же время, растет разброс этого облака — возрастают дисперсии.
Если происходит взаимное усиление давления различных факторов (синергичные системы), то, напротив, с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, растет, падает сумма коэффициентов корреляции. Дисперсии в то же время возрастают — так же, как и в предыдущем случае.
См. также
Примечания
- ↑ (Ю. А. Урманцев — 1998 г.)
- ↑ Акофф Р., Эмерли Ф. — 1974 г.
- ↑ (Hensel H. — 1974 г.)
- ↑ (Пилат Т. Л., Иванов А. А. — 2002 г.)
- ↑ (Малов Ю. С.- 2001 г.)
- ↑ (цит. по С. 621. — Монтень М. — 1981 г.)
- ↑ (цит. по С.57. — Ярошевский М. Г. — 1995 г.)
- ↑ (цит. по С.57.Ярошевский М. Г. — 1995 г.)
- ↑ (цит. по С.22. — «Химия и жизнь». — № 3. — 1990г)
- ↑ (цит. по С.13 Залманов А. С. — 1991 г.)
- ↑ (цит. по С. 8. — Агаджанян Н. А., Труханов А. И., Шендеров Б. А. — 2002 г.)
- ↑ (цит. по С.68. — Селье Г. — 1987 г.)
- ↑ (Дербенёва Л. М. — 1999 г.)
- ↑ (цит. по С.71-72 Селье Г. — 1987 г.)
- ↑ (Никонов В. В. — 2002 г.)
- ↑ цит. по С.15. Аршавский И. А. −1982., С. 95 Аршавский И. А.- 1986 г.
- ↑ Селье Г., Стресс жизни.
Литература
- Агаджанян Н. А., Труханов А. И., Шендеров Б. А. Этюды об адаптации и путях сохранения здоровья. — М.: изд-во «Сирин», — 2002. — 156 с.
- Ader Robert, Cohen Nicolas, Felten David, Psychoneuroimmunology: interactions between the nervous system and the immune system, Lancet 1995; 345:99-103
- Акофф Р., Эмерли Ф. О целеустремленных системах. — М.: Советское радио, 1974. — 272 с.
- Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. — М.: Медицина, −1975.- 477 с.
- Анохин П. К.Узловые вопросы теории функциональной системы. — М.: Наука, −1980. — 197 с.
- Аршавский И. А.Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития. М.: Наука, — 1982. 270 с.
- Аршавский И. А. Некоторые методологические и теоретические аспекты анализа закономерностей индивидуального развития организмов//Вопросы философии. — № 11. — 1986. — С. 95-104.
- Березин Ф.Б. Психическая и психофизиологическая адаптация человека. — Л., «Наука», 1988. — 270 с.
- Березин Ф.Б., Барлас T.B. Социально-психологическая адаптация при невротических и психосоматических расстройствах. // Журн. Невропат. и психиатрии им. С.С. Корсакова, 1994, т. 94, N 6, с. 38–43.
- Бернар Кл. Лекции по экспериментальной патологии // Пер. Д. Е. Жуковского. М.; Л., 1937, с. 312—374.
- Бородюк Н. Р. Адаптация. Новое в приспособлении к окружающей среде. М.: «Глобус», 1998. — 88 с.
- Воробьёв Р. И. Медицина по Дарвину// Химия и жизнь. — № 2. — 2001. — с.44-48.
- Гартман Франц Жизнь Парацельса и сущность его учения/Пер. с англ. — М.: Алетейа, 2002. — 272с
- Дербенёва Л. М. Интимная жизнь стресса// Химия и жизнь. — № 7. — 1999 г. — С.54-57.
- Калайков И. Цивилизация и адаптация, М.: «Прогресс», 1984.
- Кассиль Г. Н. Внутренняя среда организма М.: Наука, 1983. — 227 с.
- Козинец Г. И., Погорелов В. М. Консерватизм биологических процессов — стабильность кроветворения Клиническая лабораторная диагностика № 12, 1988.-С.21-32.
- Малов Ю. С. Адаптация и здоровье. Клиническая медицина № 12. — 2001.- С. 61-63.
- Меерсон Ф. З., Пшенникова М. Г. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. — М.: Медицина, 1988. — 256 с.
- Монтень Мишель, Опыты. Книга третья. Изд-во «Наука». — Москва. — 1981. — 535 с.
- Сапов И. А., Новиков В. С. Неспецифические механизмы адаптации человека. — Л.: Наука, 1984. — 146 с.
- Светуньков С. Г. Количественные методы прогнозирования эволюционных составляющих экономической динамики. — Ульяновск: Изд-во Ульяновского государственного университета, 1999. —177 с.
- Северцов А. С. Теория эволюции. — М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2005. — 380с
- Скулачев В. П. Эволюция биологических механизмов запасания энергии // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 5. С. 11-19.
- Урманцев Ю. А. Природа адаптации (системная экспликация)//«Вопросы философии». — 1998. — № 12.
- Философские проблемы адаптации Под ред. Г. И. Царегородцева. М., «Мысль», 1975 277 с.
- Hensel H. Grundbegriffe und neuere Aspekte der physiologischen Adaptation,
Адаптация (биология) — Википедия. Что такое Адаптация (биология)
Биологическая адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, эпигенетическим разнообразием, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями, коадаптационными характеристиками внутренних органов и другими видовыми особенностями.
Приспособленность живых существ к естественным условиям внешней среды была осознана людьми ещё в античные времена. Вплоть до середины XIX века это объяснялось изначальной целесообразностью природы. В теории эволюции Чарльза Дарвина было предложено научное объяснение адаптационного процесса на основе естественного отбора.
Адаптации видов в рамках одного биоценоза зачастую тесно связаны друг с другом (одним из наиболее поразительных примеров межвидовой коадаптации является жёсткая привязка строения органов некоторых видов цветковых растений и насекомых друг к другу с целью опыления и питания). Если адаптационный процесс у какого-либо вида не находится в равновесном состоянии, то эволюционировать может весь биоценоз (иногда — с негативными последствиями) даже в стабильных условиях окружающей среды.
Проблема определения адаптации
Философ Ю. Урманцев указывает на то, что по объёму и содержанию «адаптация» — понятие не только междисциплинарное, но и весьма сложное. Он обращает внимание на недостатки определений, предлагаемые энциклопедиями, а именно [1]:
- тавтологичность и отсутствие указаний на существенные и специфические признаки, которые бы выделяли именно адаптацию ;
- охватывание определением «адаптация», как правило, только одного (обычно медико-биологического) вида адаптации из, во много раз большего, числа существующих;
- вызванное этим отсутствие корректного определения вообще, а тем самым и методологических указаний о возможных путях развития учения об адаптации.
Процесс развития жизни на земле предполагает наличие адаптации у организмов. Начинается эта адаптация с самых примитивных видов — приспособления к окружающей среде и к существующим условиям. Возникновение и выживание организмов возможно только при соответствии организмов окружающей среде. Выживают те организмы, которые вырабатывают лучшие формы своего сохранения. Их развитие, переход организмов на более высокую ступень обусловлены необходимостью адаптации. Таким образом, эволюция и адаптация суть процессы, неотделимые друг от друга.
Под адаптацией можно понимать так же способность любой системы получать новую информацию для приближения своего поведения и структуры к оптимальным. Системы адаптивны, если при изменении в их окружении или внутреннем состоянии, снижающем их эффективность в выполнении своих функций, они реагируют или откликаются, изменяя своё собственное состояние или состояние окружающей среды так, чтобы их эффективность увеличилась [2]. Термин адаптация можно рассматривать в трех аспектах:
- адаптация как свойство системы приспосабливаться к возможным изменениям функционирования — система адаптации;
- адаптация как сам процесс приспособления адаптивной системы — собственно, адаптация;
- адаптация как метод, основанный на обработке поступающей информации и приспособленный для достижения некоторого критерия оптимизации — адаптационные алгоритмы.
В более широком смысле, адаптациями в биологии называют возникновение и развитие определенных, конкретных морфофизиологических свойств, значения которых для организма связаны с теми или иными общими или частными условиями его абиотической и биотической среды.
Адаптация как адаптационный ответ
Адаптация как адаптационный ответ, может осуществляться на различных уровнях:
- на уровне клетки в виде функциональных или морфологических изменений;
- на уровне органа или группы клеток, имеющих одинаковую функцию;
- на уровне организма как морфологического так и функционального целого, представляющего собой совокупность всех физиологических функций, направленных на сохранение витальных функций и самой жизни.
С учетом этого H. Hensel выделяет различные уровни адаптационных процессов [3]:
- привыкание — начальный процесс адаптации под влиянием кратковременного воздействия стрессора,
- функциональную адаптацию — продолжительное состояние, возникающее под влиянием определенных раздражителей, приводящих к физиологическим изменениям гомеостаза человека,
- трофо-пластическую адаптацию — дальнейшая ступень адаптационных процессов, не принадлежит к терапевтической области реабилитационной медицины, так как при ней наступают морфологические изменения органов и систем человеческого организма.
Главное содержание адаптации, по мнению Т. Пилат, — это внутренние процессы в системе, которые обеспечивают сохранение её внешних функций по отношению к среде. Если структура системы обеспечивает ей нормальное функционирование в данных условиях среды, то такую систему следует считать адаптированной к этим условиям. На этой стадии устанавливается динамическое равновесие, при котором происходит изменение физиологических показателей в границах нормы. Организм клинически здорового человека с высокими адаптивными способностями обладает значительным потенциалом саморегуляции и самовосстановления. Для поддержания здоровья ему достаточно вести здоровый образ жизни, соблюдать принципы сбалансированного питания [4].
При этом, по мнению Ю. Малова, здоровье или норма — состояние относительно стабильное, но оно не может сохраняться в течение всей жизни, ибо в природе не существует абсолютно адаптированных к данной среде индивидов. Длительное пребывание в одних и тех же условиях всё же рано или поздно приведет к развитию какой-либо болезни, которая является механизмом элиминации индивида [5].
История представлений об адаптации в биологии и медицине
«Биологическая адаптивность и есть жизнь». Ганс Селье
В философских предпосылках
В античности Фалес Милетский, Парменид, Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель, Плутарх, Гален, Флавий Ренат Вегеций, а также позже Авиценна в том или ином виде замечали и указывали, что заболевания, поведение и некоторые другие виды психической деятельности зависят от внешних факторов, внешней среды окружающей человека.
Парацельс — считал, что все органические функции вызваны действием единого универсального «жизненного принципа». Если деятельность «жизненного принципа» внутри формы происходит нормальным и регулярным образом, который не нарушают никакие препятствия (в том числе и внешние), такое состояние называется здоровьем. Если же его деятельность по какой-либо причине нарушается или если он действует ненормально или нерегулярно, такое состояние называется болезнью.
Мишель Монтень писал: «Мы знаем по опыту, что на нас оказывает влияние воздух, климат, земля того места, где мы родились; причем они влияют не только на цвет нашей кожи, на наш рост, телосложение и осанку, но и на наши душевные качества. Люди меняют свой нрав, если их переселить в другое место, совершенно так же, как и деревья» [6].
В теориях эволюции
Тем не менее, научное обоснование идей адаптации разрабатывалось медленнее, чем философские воззрения и эмпирические знания на этот счёт и кардинально не менялось практически до 1809 года, когда французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк создал первое целостное учение об эволюции живой природы, основные идеи которого были изложены в «Философии зоологии».
На основе законов Ламарка сложилось направление, обычно называемое ламаркизмом или неоламаркизмом, а более точно эктогенезом — эктос — внешний (греч.), эктогенез — эволюция под действием внешних сил. В рамках этого направления эволюция рассматривалась как адаптивный процесс, основанный на всеобщем свойстве живых существ — «наследовании благоприобретённых свойств» (признаков). Следовательно, приспособленность рассматривалась как причина, а не результат эволюции. Единицей эволюции в рамках эктогенеза, является потомство родителей, которые передали своим потомкам результаты «упражнения или неупражнения органов», то есть череда поколений.
Дальнейшее развитие вопросы влияния внешней среды на человека получили в трудах английского естествоиспытателя, создателя теории эволюции Чарльза Роберта Дарвина. В 1859 году он выпустил книгу «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», в которой было показано, как развивались все виды живого, согласно выдвинутому им положению о «выживании наиболее приспособленных».
Дарвин рассматривал приспособление (адаптацию) лишь в качестве средства для выживания. Согласно дарвинизму, эволюция представляет собой процесс адаптации организмов к условиям окружающей среды, причем приспособленность организмов является результатом эволюции.
В физиологии
Во многом идеи К. Бернара получили продолжение в работах физиолога Ивана Петровича Павлова и американского ученого Уолтера Брейдфорда Кеннона.
Уолтер Кеннон, ввел в 1929 году в физиологию понятие гомеостаз считая, что постоянство внутренней среды организма поддерживается благодаря симпатической нервной системе и гормонам.
Категория поведения как особой формы саморегуляции жизни складывалась у И. П. Павлова (по образцу учения К. Бернара о гомеостазе), то есть об основных константах (давлении, температуре и др.), которые удерживают эту систему в стабильном состоянии в крайне неустойчивой внутренней среде. И. П. Павлов применил эту идею к взаимоотношениям организма с ещё более неустойчивой, непредсказуемой средой — внешней. Открытые им условно-рефлекторные механизмы служили достижению «уравновешивания» организма с этой средой.
Павловская трактовка рефлекса также имела четко выраженную гомеостатическую направленность и во многом базировалась на биодетерминизме К. Бернара, но не ограничивалась идеями гомеостаза. Известный американский физиолог Ч. Брукс отмечал: «Понятие об условном рефлексе предполагает появление длительных адаптивных изменений и даже включенность вегетативной системы» [7].
Связь с условным рефлексом
Условный рефлекс в трактовке И. П. Павлова, в первую очередь, — реакция адаптивного характера. И. П. Павлов уже в 1903 году в своей программной речи «Экспериментальная психология и психопатология на животных», на Международном медицинском конгрессе в Мадриде, впервые оповестил об открытии условных рефлексов, представив их как воплощение общебиологического закона приспособления организма к среде. В этом феномене, подчеркивал он, нет «ничего… кроме точной связи элементов сложной системы между собой и всего их комплекса с окружающей обстановкой». Он говорил тогда же: «К сожалению, мы не имеем до сих пор чисто научного термина для обозначения этого основного принципа организма — внутренней и внешней уравновешенности его» [8]. Через несколько десятков лет У. Кеннон изобрел этот термин, назвав «уравновешенность» гомеостазом. «Как часть природы, каждый животный организм представляет собою сложную обособленную систему, внутренние силы которой каждый момент, покуда она существует, как таковая, уравновешиваются с внешними силами окружающей среды. Чем сложнее организм, тем тоньше, многочисленнее и разнообразнее элементы уравновешивания. Для этого служат анализаторы и механизмы как постоянных, так и временных связей, устанавливающие точнейшие соотношения между мельчайшими элементами внешнего мира и тончайшими реакциями животного организма. Таким образом, вся жизнь от простейших до сложнейших организмов, включая, конечно, и человека, есть длинный ряд все усложняющихся до высочайшей степени уравновешиваний внешней среды» [9].
И. П. Павлов и У. Кеннон, в своих работах переходили к поведению целостного организма, то есть к особому типу его взаимодействия со средой. Ведь и условные рефлексы, и эмоции страха и ярости, ставшие (наряду с болью и голодом) главным объектом направления кенноновских исследований, выступают в качестве реакций, которые носят особый интегральный характер. Они даны в системе «организм — среда» и не могут быть объяснены вне её. Это не значит, что великий принцип единства организма и среды действует в полную силу лишь с переходом к условнорефлекторным и эмоциональным регуляциям. Речь идет о различных формах реализации этого принципа. Он выступает на многих уровнях: молекулярном, энергетическом, химическом, а также на уровнях функционирования различных физиологических и психологических систем. В условном рефлексе как поведенческом акте задействован физиологический механизм (по И. П. Павлову — кора и ближайшая к ней подкорка), но он становится поведенческим только тогда, когда в нём представлены условия среды в виде различаемых мозгом внешних (средовых) раздражителей, играющих роль сигналов.
Множество операций, проведенных в кенноновской школе над животными, доказали, что внешне наблюдаемые признаки поведения, которые можно назвать эмоциональными, порождаются глубинными сдвигами в нейрогуморальных процессах. Эти сдвиги готовят организм к критическим ситуациям, которые требуют повышенной траты энергии, снятия усталости, предотвращения кровопотери и т. п. На одном из докладов о своих открытиях У. Кеннон сообщил, что благодаря выбрасываемому в кровь при сильных эмоциях адреналину в числе других его «мобилизационных» эффектов происходит увеличение в крови поступающего к мышцам сахара.
У. Кеннон в поисках нового языка для обсуждения эмоционального поведения нашёл его у И. П. Павлова. Поведение трактуется им в терминах рефлексов — безусловных и условных. Главная эмоция для У. Кеннона отныне не что иное, как безусловный рефлекс. Картина поведения таламического, лишенного высших нервных центров, животного свидетельствует, согласно У. Кеннону, в пользу положения о том, что эмоция в её внешнем выражении является сложным безусловным рефлексом. Кеннон писал: «Жизнь избегает грубых аритмичных, неуправляемых взрывов. Небольшие изменения, маленькие химические реакции при умеренной температуре дают организму сопротивляемость крепче стали и направляются с точностью и тонкостью, не свойственной технике термитов. В этом «великая мудрость организма» [10].
Саморегуляция
И. П. Павлов в общей форме выдвинул принцип саморегуляции при исследовании деятельности сердца и кровообращения, а позднее распространил его на деятельность организма в целом. В работе «Ответ физиолога психологам» (1951) он отметил: «Человек есть, конечно, система (грубо говоря, — машина), как и всякая другая в природе, подчиняющаяся неизбежным и единым для всей природы законам, но система, в горизонте нашего современного видения, единственная по высочайшему саморегулированию…». Помимо учения о высшей нервной деятельности, определившего «принцип нервизма» Павлов обратил внимание на ферменты назвав их «возбудителями жизни». По представлению И. П. Павлова (1949), «животный организм как система существует среди окружающей природы только благодаря непрерывному уравновешиванию этой системы на падающие на неё извне раздражения»[11].
Таким образом, английская мысль внесла идею адаптации к среде внешней, как задаче, непрерывно решаемой организмом, французская мысль — идею саморегуляции процессов в этом организме, а русская — категорию поведения как особой формы саморегуляции жизни, что прекратило длившиеся многие годы прошлого столетия споры между «нервистами» и «гуморалистами», представляющие ныне лишь исторический интерес.
Адаптация и стресс
Ганс Селье вводит в медицинскую практику термин стресс. Он писал: «я впервые „наткнулся“ на идею стресса и общего адаптационного синдрома в 1925 году» [12]. Каждую составляющую своего определения Селье пояснил так: общий — потому что к стрессу приводят факторы, которые, воздействуя на разные области организма, в итоге способны вызвать общую системную защиту; адаптационный — потому что это явление как бы закрепляется, приобретает характер привычки; синдром — потому что его отдельные проявления частично взаимозависимы [13]. Позже (в 1931-1932 г.) он назвал стресс неспецифической реакцией организма на любые раздражители. Представление о стрессе касается всех людей, больных и здоровых, преуспевающих и неудачливых, и всех сторон жизни. «Удалось показать, что стресс представляет собой скорость изнашивания человеческого организма, сопровождает любую жизнедеятельность и соответствует в определённом смысле интенсивности жизни. Он увеличивается при нервном напряжении, телесных повреждениях, инфекциях, мышечной работе или любой другой напряженной деятельности и связан с неспецифическим защитным механизмом, увеличивающим сопротивляемость к стрессовым факторам, или „стрессорам“. Важной частью этого защитного механизма является повышенное выделение гипофизом так называемого адренокортикотропного гормона (АКТГ), который, в свою очередь, стимулирует выработку кортикоидов корой надпочечников.
Синдром стресса, или, иначе, общий адаптационный синдром (ОАС), проходит три стадии:
- „реакция тревоги“, во время которой мобилизуются защитные силы. Её биологический смысл заключается в том, что организм в кратчайшие сроки должен получить дополнительную, „аварийную“ энергию для того, чтобы максимально обеспечить условия для быстрого спасения от грозящей беды или даже гибели. Да, для организма это, безусловно, реакция энергозатратная — что для него в перспективе, конечно, плохо, — но иного выхода в данный момент нет. Ведь речь идет о спасении в целом.
- „стадия устойчивости“ отражающая полную адаптацию к стрессору. Крайне важно и то, что на этой стадии общие энергозатраты организма становятся меньше, чем на первой стадии: организм частично уже приспособился жить под давлением стрессирующего фактора — как бы отследил его. Если стрессирующий фактор действует сильно и длительно, то постепенно развивается следующая, третья стадия.
- „стадия истощения“, которая неумолимо наступает, если стрессор оказывается достаточно силён и действует достаточно долгое время, поскольку „адаптационная энергия“, или приспособляемость живого вещества всегда конечна» [14]. Результат на этой стадии — устойчивость организма к внешним воздействиям резко снижается. То есть база для возможного развития патологии на клиническом уровне уже создана.
По мере формирования устойчивой адаптации нарушения гомеостаза, составляющие стимул стресс-симптома постепенно исчезают, как и сам стресс-симптом, сыграв свою важную роль в становлении адаптации. Это состояние между стрессом (агрессией) и адаптацией служит доказательством того, что стресс сложился в процессе эволюции как необходимое неспецифическое звено более сложного целостного механизма адаптации. Полная свобода от стресса, как считал Селье, означала бы смерть. В 1982 году Селье определил стресс как совокупность стереотипных филогенетических запрограммированных реакций организма, которые вызываются любыми сильными, сверхсильными, экстремальными воздействиями и сопровождаются перестройкой адаптивных сил организма.[15].
По признанию Г. Селье, он заимствовал у И. П. Павлова очень многое. То, что Павлов трактовал с точки зрения нервной системы, он перевел на язык и термины гуморальной системы. Павлов указывал, что организм как целое непрерывно адаптируется к окружающей среде. Эту идею целостности и адаптации Селье почерпнул у Павлова, и это было положено в основу теории стресса. То, что внешние воздействия приводят только к расходу и исчерпанию адаптационных возможностей, в течение многих лет было убеждением Г. Селье, которое он лаконично формулировал как «wear and tear». Это убеждение основывалось на том, что он использовал преимущественно сильные патогенные воздействия.
Концепции о существовании генетически предопределённого потенциала роста берут начало от А. Вейсмана, который считал, что зигота обладает способностью осуществлять определённое и ограниченное число делений клеток, после чего развивающийся организма обрекается на старение и смерть. Немецкий физиолог и гигиенист Макс Рубнер (М. Rubner) (1854—1932) в связи с представлениями Вейсмана обосновал понятие о генетически предопределённом энергетическом фонде, который у всех видов млекопитающих, за исключением человека почти одинаков. Концепцию Рубнера и вытекающее из неё представление об онтогенезе, как о раскручивании пружины в заведенных часах, и развил «Селье в учении о стрессе и о предопределённом фонде „адаптивной энергии“, сравнивая его с банковым вложением, которое можно расходовать, но нельзя увеличивать». Во всех этих теориях речь идет о постепенном исчерпании некоего исходного потенциала (жизненной субстанции), приводящих живые организмы к состоянию равновесия. Развивая эти представления Ричард Перл пришёл к мысли, что старение и смерть — „расплата за преимущества“ какие дают специализация и дифференциация клеток у многоклеточных организмов, в отличие от практически бессмертных одноклеточных этими качествами не обладающими.[16].
«Стресс есть неспецифический ответ организма на любое предъявление ему требования. … С точки зрения стрессовой реакции не имеет значения, приятна или неприятна ситуация, с которой мы столкнулись. Имеет значение лишь интенсивность потребности в перестройке или в адаптации.» [17]
Измерение адаптированности
В результате обработки многолетних наблюдений при сравнительном анализе популяций и групп, находящихся в различных экологических условиях (на Крайнем Севере и в средних широтах Сибири), А. Н. Горбанем и Е. И. Смирновой под руководством ак. АМН СССР К. Р. Седова получен вывод: наибольшую информацию о степени адаптированности популяции к экстремальным или просто изменившимся условиям несут корреляции между физиологическими параметрами.
В типичной ситуации при увеличении адаптационной нагрузки уровень корреляций повышается, а в результате успешной адаптации — снижается. Показано, что этот эффект группового стресса связан с организацией системы факторов, действующих на группу.
Если система факторов организована в соответствии с принципом Либиха (монолимитирование) то с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, снижается, растет сумма абсолютных величин коэффициентов корреляции и, в то же время, растет разброс этого облака — возрастают дисперсии.
Если происходит взаимное усиление давления различных факторов (синергичные системы), то, напротив, с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, растет, падает сумма коэффициентов корреляции. Дисперсии в то же время возрастают — так же, как и в предыдущем случае.
См. также
Примечания
- ↑ (Ю. А. Урманцев — 1998 г.)
- ↑ Акофф Р., Эмерли Ф. — 1974 г.
- ↑ (Hensel H. — 1974 г.)
- ↑ (Пилат Т. Л., Иванов А. А. — 2002 г.)
- ↑ (Малов Ю. С.- 2001 г.)
- ↑ (цит. по С. 621. — Монтень М. — 1981 г.)
- ↑ (цит. по С.57. — Ярошевский М. Г. — 1995 г.)
- ↑ (цит. по С.57.Ярошевский М. Г. — 1995 г.)
- ↑ (цит. по С.22. — «Химия и жизнь». — № 3. — 1990г)
- ↑ (цит. по С.13 Залманов А. С. — 1991 г.)
- ↑ (цит. по С. 8. — Агаджанян Н. А., Труханов А. И., Шендеров Б. А. — 2002 г.)
- ↑ (цит. по С.68. — Селье Г. — 1987 г.)
- ↑ (Дербенёва Л. М. — 1999 г.)
- ↑ (цит. по С.71-72 Селье Г. — 1987 г.)
- ↑ (Никонов В. В. — 2002 г.)
- ↑ цит. по С.15. Аршавский И. А. −1982., С. 95 Аршавский И. А.- 1986 г.
- ↑ Селье Г., Стресс жизни.
Литература
- Агаджанян Н. А., Труханов А. И., Шендеров Б. А. Этюды об адаптации и путях сохранения здоровья. — М.: изд-во «Сирин», — 2002. — 156 с.
- Ader Robert, Cohen Nicolas, Felten David, Psychoneuroimmunology: interactions between the nervous system and the immune system, Lancet 1995; 345:99-103
- Акофф Р., Эмерли Ф. О целеустремленных системах. — М.: Советское радио, 1974. — 272 с.
- Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. — М.: Медицина, −1975.- 477 с.
- Анохин П. К.Узловые вопросы теории функциональной системы. — М.: Наука, −1980. — 197 с.
- Аршавский И. А.Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития. М.: Наука, — 1982. 270 с.
- Аршавский И. А. Некоторые методологические и теоретические аспекты анализа закономерностей индивидуального развития организмов//Вопросы философии. — № 11. — 1986. — С. 95-104.
- Березин Ф.Б. Психическая и психофизиологическая адаптация человека. — Л., «Наука», 1988. — 270 с.
- Березин Ф.Б., Барлас T.B. Социально-психологическая адаптация при невротических и психосоматических расстройствах. // Журн. Невропат. и психиатрии им. С.С. Корсакова, 1994, т. 94, N 6, с. 38–43.
- Бернар Кл. Лекции по экспериментальной патологии // Пер. Д. Е. Жуковского. М.; Л., 1937, с. 312—374.
- Бородюк Н. Р. Адаптация. Новое в приспособлении к окружающей среде. М.: «Глобус», 1998. — 88 с.
- Воробьёв Р. И. Медицина по Дарвину// Химия и жизнь. — № 2. — 2001. — с.44-48.
- Гартман Франц Жизнь Парацельса и сущность его учения/Пер. с англ. — М.: Алетейа, 2002. — 272с
- Дербенёва Л. М. Интимная жизнь стресса// Химия и жизнь. — № 7. — 1999 г. — С.54-57.
- Калайков И. Цивилизация и адаптация, М.: «Прогресс», 1984.
- Кассиль Г. Н. Внутренняя среда организма М.: Наука, 1983. — 227 с.
- Козинец Г. И., Погорелов В. М. Консерватизм биологических процессов — стабильность кроветворения Клиническая лабораторная диагностика № 12, 1988.-С.21-32.
- Малов Ю. С. Адаптация и здоровье. Клиническая медицина № 12. — 2001.- С. 61-63.
- Меерсон Ф. З., Пшенникова М. Г. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. — М.: Медицина, 1988. — 256 с.
- Монтень Мишель, Опыты. Книга третья. Изд-во «Наука». — Москва. — 1981. — 535 с.
- Сапов И. А., Новиков В. С. Неспецифические механизмы адаптации человека. — Л.: Наука, 1984. — 146 с.
- Светуньков С. Г. Количественные методы прогнозирования эволюционных составляющих экономической динамики. — Ульяновск: Изд-во Ульяновского государственного университета, 1999. —177 с.
- Северцов А. С. Теория эволюции. — М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2005. — 380с
- Скулачев В. П. Эволюция биологических механизмов запасания энергии // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 5. С. 11-19.
- Урманцев Ю. А. Природа адаптации (системная экспликация)//«Вопросы философии». — 1998. — № 12.
- Философские проблемы адаптации Под ред. Г. И. Царегородцева. М., «Мысль», 1975 277 с.
- Hensel H. Grundbegriffe und neuere Aspekte der physiologischen Adaptation,
Адаптация (биология) — Википедия. Что такое Адаптация (биология)
Биологическая адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, эпигенетическим разнообразием, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями, коадаптационными характеристиками внутренних органов и другими видовыми особенностями.
Приспособленность живых существ к естественным условиям внешней среды была осознана людьми ещё в античные времена. Вплоть до середины XIX века это объяснялось изначальной целесообразностью природы. В теории эволюции Чарльза Дарвина было предложено научное объяснение адаптационного процесса на основе естественного отбора.
Адаптации видов в рамках одного биоценоза зачастую тесно связаны друг с другом (одним из наиболее поразительных примеров межвидовой коадаптации является жёсткая привязка строения органов некоторых видов цветковых растений и насекомых друг к другу с целью опыления и питания). Если адаптационный процесс у какого-либо вида не находится в равновесном состоянии, то эволюционировать может весь биоценоз (иногда — с негативными последствиями) даже в стабильных условиях окружающей среды.
Проблема определения адаптации
Философ Ю. Урманцев указывает на то, что по объёму и содержанию «адаптация» — понятие не только междисциплинарное, но и весьма сложное. Он обращает внимание на недостатки определений, предлагаемые энциклопедиями, а именно [1]:
- тавтологичность и отсутствие указаний на существенные и специфические признаки, которые бы выделяли именно адаптацию ;
- охватывание определением «адаптация», как правило, только одного (обычно медико-биологического) вида адаптации из, во много раз большего, числа существующих;
- вызванное этим отсутствие корректного определения вообще, а тем самым и методологических указаний о возможных путях развития учения об адаптации.
Процесс развития жизни на земле предполагает наличие адаптации у организмов. Начинается эта адаптация с самых примитивных видов — приспособления к окружающей среде и к существующим условиям. Возникновение и выживание организмов возможно только при соответствии организмов окружающей среде. Выживают те организмы, которые вырабатывают лучшие формы своего сохранения. Их развитие, переход организмов на более высокую ступень обусловлены необходимостью адаптации. Таким образом, эволюция и адаптация суть процессы, неотделимые друг от друга.
Под адаптацией можно понимать так же способность любой системы получать новую информацию для приближения своего поведения и структуры к оптимальным. Системы адаптивны, если при изменении в их окружении или внутреннем состоянии, снижающем их эффективность в выполнении своих функций, они реагируют или откликаются, изменяя своё собственное состояние или состояние окружающей среды так, чтобы их эффективность увеличилась [2]. Термин адаптация можно рассматривать в трех аспектах:
- адаптация как свойство системы приспосабливаться к возможным изменениям функционирования — система адаптации;
- адаптация как сам процесс приспособления адаптивной системы — собственно, адаптация;
- адаптация как метод, основанный на обработке поступающей информации и приспособленный для достижения некоторого критерия оптимизации — адаптационные алгоритмы.
В более широком смысле, адаптациями в биологии называют возникновение и развитие определенных, конкретных морфофизиологических свойств, значения которых для организма связаны с теми или иными общими или частными условиями его абиотической и биотической среды.
Адаптация как адаптационный ответ
Адаптация как адаптационный ответ, может осуществляться на различных уровнях:
- на уровне клетки в виде функциональных или морфологических изменений;
- на уровне органа или группы клеток, имеющих одинаковую функцию;
- на уровне организма как морфологического так и функционального целого, представляющего собой совокупность всех физиологических функций, направленных на сохранение витальных функций и самой жизни.
С учетом этого H. Hensel выделяет различные уровни адаптационных процессов [3]:
- привыкание — начальный процесс адаптации под влиянием кратковременного воздействия стрессора,
- функциональную адаптацию — продолжительное состояние, возникающее под влиянием определенных раздражителей, приводящих к физиологическим изменениям гомеостаза человека,
- трофо-пластическую адаптацию — дальнейшая ступень адаптационных процессов, не принадлежит к терапевтической области реабилитационной медицины, так как при ней наступают морфологические изменения органов и систем человеческого организма.
Главное содержание адаптации, по мнению Т. Пилат, — это внутренние процессы в системе, которые обеспечивают сохранение её внешних функций по отношению к среде. Если структура системы обеспечивает ей нормальное функционирование в данных условиях среды, то такую систему следует считать адаптированной к этим условиям. На этой стадии устанавливается динамическое равновесие, при котором происходит изменение физиологических показателей в границах нормы. Организм клинически здорового человека с высокими адаптивными способностями обладает значительным потенциалом саморегуляции и самовосстановления. Для поддержания здоровья ему достаточно вести здоровый образ жизни, соблюдать принципы сбалансированного питания [4].
При этом, по мнению Ю. Малова, здоровье или норма — состояние относительно стабильное, но оно не может сохраняться в течение всей жизни, ибо в природе не существует абсолютно адаптированных к данной среде индивидов. Длительное пребывание в одних и тех же условиях всё же рано или поздно приведет к развитию какой-либо болезни, которая является механизмом элиминации индивида [5].
История представлений об адаптации в биологии и медицине
«Биологическая адаптивность и есть жизнь». Ганс Селье
В философских предпосылках
В античности Фалес Милетский, Парменид, Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель, Плутарх, Гален, Флавий Ренат Вегеций, а также позже Авиценна в том или ином виде замечали и указывали, что заболевания, поведение и некоторые другие виды психической деятельности зависят от внешних факторов, внешней среды окружающей человека.
Парацельс — считал, что все органические функции вызваны действием единого универсального «жизненного принципа». Если деятельность «жизненного принципа» внутри формы происходит нормальным и регулярным образом, который не нарушают никакие препятствия (в том числе и внешние), такое состояние называется здоровьем. Если же его деятельность по какой-либо причине нарушается или если он действует ненормально или нерегулярно, такое состояние называется болезнью.
Мишель Монтень писал: «Мы знаем по опыту, что на нас оказывает влияние воздух, климат, земля того места, где мы родились; причем они влияют не только на цвет нашей кожи, на наш рост, телосложение и осанку, но и на наши душевные качества. Люди меняют свой нрав, если их переселить в другое место, совершенно так же, как и деревья» [6].
В теориях эволюции
Тем не менее, научное обоснование идей адаптации разрабатывалось медленнее, чем философские воззрения и эмпирические знания на этот счёт и кардинально не менялось практически до 1809 года, когда французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк создал первое целостное учение об эволюции живой природы, основные идеи которого были изложены в «Философии зоологии».
На основе законов Ламарка сложилось направление, обычно называемое ламаркизмом или неоламаркизмом, а более точно эктогенезом — эктос — внешний (греч.), эктогенез — эволюция под действием внешних сил. В рамках этого направления эволюция рассматривалась как адаптивный процесс, основанный на всеобщем свойстве живых существ — «наследовании благоприобретённых свойств» (признаков). Следовательно, приспособленность рассматривалась как причина, а не результат эволюции. Единицей эволюции в рамках эктогенеза, является потомство родителей, которые передали своим потомкам результаты «упражнения или неупражнения органов», то есть череда поколений.
Дальнейшее развитие вопросы влияния внешней среды на человека получили в трудах английского естествоиспытателя, создателя теории эволюции Чарльза Роберта Дарвина. В 1859 году он выпустил книгу «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», в которой было показано, как развивались все виды живого, согласно выдвинутому им положению о «выживании наиболее приспособленных».
Дарвин рассматривал приспособление (адаптацию) лишь в качестве средства для выживания. Согласно дарвинизму, эволюция представляет собой процесс адаптации организмов к условиям окружающей среды, причем приспособленность организмов является результатом эволюции.
В физиологии
Во многом идеи К. Бернара получили продолжение в работах физиолога Ивана Петровича Павлова и американского ученого Уолтера Брейдфорда Кеннона.
Уолтер Кеннон, ввел в 1929 году в физиологию понятие гомеостаз считая, что постоянство внутренней среды организма поддерживается благодаря симпатической нервной системе и гормонам.
Категория поведения как особой формы саморегуляции жизни складывалась у И. П. Павлова (по образцу учения К. Бернара о гомеостазе), то есть об основных константах (давлении, температуре и др.), которые удерживают эту систему в стабильном состоянии в крайне неустойчивой внутренней среде. И. П. Павлов применил эту идею к взаимоотношениям организма с ещё более неустойчивой, непредсказуемой средой — внешней. Открытые им условно-рефлекторные механизмы служили достижению «уравновешивания» организма с этой средой.
Павловская трактовка рефлекса также имела четко выраженную гомеостатическую направленность и во многом базировалась на биодетерминизме К. Бернара, но не ограничивалась идеями гомеостаза. Известный американский физиолог Ч. Брукс отмечал: «Понятие об условном рефлексе предполагает появление длительных адаптивных изменений и даже включенность вегетативной системы» [7].
Связь с условным рефлексом
Условный рефлекс в трактовке И. П. Павлова, в первую очередь, — реакция адаптивного характера. И. П. Павлов уже в 1903 году в своей программной речи «Экспериментальная психология и психопатология на животных», на Международном медицинском конгрессе в Мадриде, впервые оповестил об открытии условных рефлексов, представив их как воплощение общебиологического закона приспособления организма к среде. В этом феномене, подчеркивал он, нет «ничего… кроме точной связи элементов сложной системы между собой и всего их комплекса с окружающей обстановкой». Он говорил тогда же: «К сожалению, мы не имеем до сих пор чисто научного термина для обозначения этого основного принципа организма — внутренней и внешней уравновешенности его» [8]. Через несколько десятков лет У. Кеннон изобрел этот термин, назвав «уравновешенность» гомеостазом. «Как часть природы, каждый животный организм представляет собою сложную обособленную систему, внутренние силы которой каждый момент, покуда она существует, как таковая, уравновешиваются с внешними силами окружающей среды. Чем сложнее организм, тем тоньше, многочисленнее и разнообразнее элементы уравновешивания. Для этого служат анализаторы и механизмы как постоянных, так и временных связей, устанавливающие точнейшие соотношения между мельчайшими элементами внешнего мира и тончайшими реакциями животного организма. Таким образом, вся жизнь от простейших до сложнейших организмов, включая, конечно, и человека, есть длинный ряд все усложняющихся до высочайшей степени уравновешиваний внешней среды» [9].
И. П. Павлов и У. Кеннон, в своих работах переходили к поведению целостного организма, то есть к особому типу его взаимодействия со средой. Ведь и условные рефлексы, и эмоции страха и ярости, ставшие (наряду с болью и голодом) главным объектом направления кенноновских исследований, выступают в качестве реакций, которые носят особый интегральный характер. Они даны в системе «организм — среда» и не могут быть объяснены вне её. Это не значит, что великий принцип единства организма и среды действует в полную силу лишь с переходом к условнорефлекторным и эмоциональным регуляциям. Речь идет о различных формах реализации этого принципа. Он выступает на многих уровнях: молекулярном, энергетическом, химическом, а также на уровнях функционирования различных физиологических и психологических систем. В условном рефлексе как поведенческом акте задействован физиологический механизм (по И. П. Павлову — кора и ближайшая к ней подкорка), но он становится поведенческим только тогда, когда в нём представлены условия среды в виде различаемых мозгом внешних (средовых) раздражителей, играющих роль сигналов.
Множество операций, проведенных в кенноновской школе над животными, доказали, что внешне наблюдаемые признаки поведения, которые можно назвать эмоциональными, порождаются глубинными сдвигами в нейрогуморальных процессах. Эти сдвиги готовят организм к критическим ситуациям, которые требуют повышенной траты энергии, снятия усталости, предотвращения кровопотери и т. п. На одном из докладов о своих открытиях У. Кеннон сообщил, что благодаря выбрасываемому в кровь при сильных эмоциях адреналину в числе других его «мобилизационных» эффектов происходит увеличение в крови поступающего к мышцам сахара.
У. Кеннон в поисках нового языка для обсуждения эмоционального поведения нашёл его у И. П. Павлова. Поведение трактуется им в терминах рефлексов — безусловных и условных. Главная эмоция для У. Кеннона отныне не что иное, как безусловный рефлекс. Картина поведения таламического, лишенного высших нервных центров, животного свидетельствует, согласно У. Кеннону, в пользу положения о том, что эмоция в её внешнем выражении является сложным безусловным рефлексом. Кеннон писал: «Жизнь избегает грубых аритмичных, неуправляемых взрывов. Небольшие изменения, маленькие химические реакции при умеренной температуре дают организму сопротивляемость крепче стали и направляются с точностью и тонкостью, не свойственной технике термитов. В этом «великая мудрость организма» [10].
Саморегуляция
И. П. Павлов в общей форме выдвинул принцип саморегуляции при исследовании деятельности сердца и кровообращения, а позднее распространил его на деятельность организма в целом. В работе «Ответ физиолога психологам» (1951) он отметил: «Человек есть, конечно, система (грубо говоря, — машина), как и всякая другая в природе, подчиняющаяся неизбежным и единым для всей природы законам, но система, в горизонте нашего современного видения, единственная по высочайшему саморегулированию…». Помимо учения о высшей нервной деятельности, определившего «принцип нервизма» Павлов обратил внимание на ферменты назвав их «возбудителями жизни». По представлению И. П. Павлова (1949), «животный организм как система существует среди окружающей природы только благодаря непрерывному уравновешиванию этой системы на падающие на неё извне раздражения»[11].
Таким образом, английская мысль внесла идею адаптации к среде внешней, как задаче, непрерывно решаемой организмом, французская мысль — идею саморегуляции процессов в этом организме, а русская — категорию поведения как особой формы саморегуляции жизни, что прекратило длившиеся многие годы прошлого столетия споры между «нервистами» и «гуморалистами», представляющие ныне лишь исторический интерес.
Адаптация и стресс
Ганс Селье вводит в медицинскую практику термин стресс. Он писал: «я впервые „наткнулся“ на идею стресса и общего адаптационного синдрома в 1925 году» [12]. Каждую составляющую своего определения Селье пояснил так: общий — потому что к стрессу приводят факторы, которые, воздействуя на разные области организма, в итоге способны вызвать общую системную защиту; адаптационный — потому что это явление как бы закрепляется, приобретает характер привычки; синдром — потому что его отдельные проявления частично взаимозависимы [13]. Позже (в 1931-1932 г.) он назвал стресс неспецифической реакцией организма на любые раздражители. Представление о стрессе касается всех людей, больных и здоровых, преуспевающих и неудачливых, и всех сторон жизни. «Удалось показать, что стресс представляет собой скорость изнашивания человеческого организма, сопровождает любую жизнедеятельность и соответствует в определённом смысле интенсивности жизни. Он увеличивается при нервном напряжении, телесных повреждениях, инфекциях, мышечной работе или любой другой напряженной деятельности и связан с неспецифическим защитным механизмом, увеличивающим сопротивляемость к стрессовым факторам, или „стрессорам“. Важной частью этого защитного механизма является повышенное выделение гипофизом так называемого адренокортикотропного гормона (АКТГ), который, в свою очередь, стимулирует выработку кортикоидов корой надпочечников.
Синдром стресса, или, иначе, общий адаптационный синдром (ОАС), проходит три стадии:
- „реакция тревоги“, во время которой мобилизуются защитные силы. Её биологический смысл заключается в том, что организм в кратчайшие сроки должен получить дополнительную, „аварийную“ энергию для того, чтобы максимально обеспечить условия для быстрого спасения от грозящей беды или даже гибели. Да, для организма это, безусловно, реакция энергозатратная — что для него в перспективе, конечно, плохо, — но иного выхода в данный момент нет. Ведь речь идет о спасении в целом.
- „стадия устойчивости“ отражающая полную адаптацию к стрессору. Крайне важно и то, что на этой стадии общие энергозатраты организма становятся меньше, чем на первой стадии: организм частично уже приспособился жить под давлением стрессирующего фактора — как бы отследил его. Если стрессирующий фактор действует сильно и длительно, то постепенно развивается следующая, третья стадия.
- „стадия истощения“, которая неумолимо наступает, если стрессор оказывается достаточно силён и действует достаточно долгое время, поскольку „адаптационная энергия“, или приспособляемость живого вещества всегда конечна» [14]. Результат на этой стадии — устойчивость организма к внешним воздействиям резко снижается. То есть база для возможного развития патологии на клиническом уровне уже создана.
По мере формирования устойчивой адаптации нарушения гомеостаза, составляющие стимул стресс-симптома постепенно исчезают, как и сам стресс-симптом, сыграв свою важную роль в становлении адаптации. Это состояние между стрессом (агрессией) и адаптацией служит доказательством того, что стресс сложился в процессе эволюции как необходимое неспецифическое звено более сложного целостного механизма адаптации. Полная свобода от стресса, как считал Селье, означала бы смерть. В 1982 году Селье определил стресс как совокупность стереотипных филогенетических запрограммированных реакций организма, которые вызываются любыми сильными, сверхсильными, экстремальными воздействиями и сопровождаются перестройкой адаптивных сил организма.[15].
По признанию Г. Селье, он заимствовал у И. П. Павлова очень многое. То, что Павлов трактовал с точки зрения нервной системы, он перевел на язык и термины гуморальной системы. Павлов указывал, что организм как целое непрерывно адаптируется к окружающей среде. Эту идею целостности и адаптации Селье почерпнул у Павлова, и это было положено в основу теории стресса. То, что внешние воздействия приводят только к расходу и исчерпанию адаптационных возможностей, в течение многих лет было убеждением Г. Селье, которое он лаконично формулировал как «wear and tear». Это убеждение основывалось на том, что он использовал преимущественно сильные патогенные воздействия.
Концепции о существовании генетически предопределённого потенциала роста берут начало от А. Вейсмана, который считал, что зигота обладает способностью осуществлять определённое и ограниченное число делений клеток, после чего развивающийся организма обрекается на старение и смерть. Немецкий физиолог и гигиенист Макс Рубнер (М. Rubner) (1854—1932) в связи с представлениями Вейсмана обосновал понятие о генетически предопределённом энергетическом фонде, который у всех видов млекопитающих, за исключением человека почти одинаков. Концепцию Рубнера и вытекающее из неё представление об онтогенезе, как о раскручивании пружины в заведенных часах, и развил «Селье в учении о стрессе и о предопределённом фонде „адаптивной энергии“, сравнивая его с банковым вложением, которое можно расходовать, но нельзя увеличивать». Во всех этих теориях речь идет о постепенном исчерпании некоего исходного потенциала (жизненной субстанции), приводящих живые организмы к состоянию равновесия. Развивая эти представления Ричард Перл пришёл к мысли, что старение и смерть — „расплата за преимущества“ какие дают специализация и дифференциация клеток у многоклеточных организмов, в отличие от практически бессмертных одноклеточных этими качествами не обладающими.[16].
«Стресс есть неспецифический ответ организма на любое предъявление ему требования. … С точки зрения стрессовой реакции не имеет значения, приятна или неприятна ситуация, с которой мы столкнулись. Имеет значение лишь интенсивность потребности в перестройке или в адаптации.» [17]
Измерение адаптированности
В результате обработки многолетних наблюдений при сравнительном анализе популяций и групп, находящихся в различных экологических условиях (на Крайнем Севере и в средних широтах Сибири), А. Н. Горбанем и Е. И. Смирновой под руководством ак. АМН СССР К. Р. Седова получен вывод: наибольшую информацию о степени адаптированности популяции к экстремальным или просто изменившимся условиям несут корреляции между физиологическими параметрами.
В типичной ситуации при увеличении адаптационной нагрузки уровень корреляций повышается, а в результате успешной адаптации — снижается. Показано, что этот эффект группового стресса связан с организацией системы факторов, действующих на группу.
Если система факторов организована в соответствии с принципом Либиха (монолимитирование) то с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, снижается, растет сумма абсолютных величин коэффициентов корреляции и, в то же время, растет разброс этого облака — возрастают дисперсии.
Если происходит взаимное усиление давления различных факторов (синергичные системы), то, напротив, с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, растет, падает сумма коэффициентов корреляции. Дисперсии в то же время возрастают — так же, как и в предыдущем случае.
См. также
Примечания
- ↑ (Ю. А. Урманцев — 1998 г.)
- ↑ Акофф Р., Эмерли Ф. — 1974 г.
- ↑ (Hensel H. — 1974 г.)
- ↑ (Пилат Т. Л., Иванов А. А. — 2002 г.)
- ↑ (Малов Ю. С.- 2001 г.)
- ↑ (цит. по С. 621. — Монтень М. — 1981 г.)
- ↑ (цит. по С.57. — Ярошевский М. Г. — 1995 г.)
- ↑ (цит. по С.57.Ярошевский М. Г. — 1995 г.)
- ↑ (цит. по С.22. — «Химия и жизнь». — № 3. — 1990г)
- ↑ (цит. по С.13 Залманов А. С. — 1991 г.)
- ↑ (цит. по С. 8. — Агаджанян Н. А., Труханов А. И., Шендеров Б. А. — 2002 г.)
- ↑ (цит. по С.68. — Селье Г. — 1987 г.)
- ↑ (Дербенёва Л. М. — 1999 г.)
- ↑ (цит. по С.71-72 Селье Г. — 1987 г.)
- ↑ (Никонов В. В. — 2002 г.)
- ↑ цит. по С.15. Аршавский И. А. −1982., С. 95 Аршавский И. А.- 1986 г.
- ↑ Селье Г., Стресс жизни.
Литература
- Агаджанян Н. А., Труханов А. И., Шендеров Б. А. Этюды об адаптации и путях сохранения здоровья. — М.: изд-во «Сирин», — 2002. — 156 с.
- Ader Robert, Cohen Nicolas, Felten David, Psychoneuroimmunology: interactions between the nervous system and the immune system, Lancet 1995; 345:99-103
- Акофф Р., Эмерли Ф. О целеустремленных системах. — М.: Советское радио, 1974. — 272 с.
- Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. — М.: Медицина, −1975.- 477 с.
- Анохин П. К.Узловые вопросы теории функциональной системы. — М.: Наука, −1980. — 197 с.
- Аршавский И. А.Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития. М.: Наука, — 1982. 270 с.
- Аршавский И. А. Некоторые методологические и теоретические аспекты анализа закономерностей индивидуального развития организмов//Вопросы философии. — № 11. — 1986. — С. 95-104.
- Березин Ф.Б. Психическая и психофизиологическая адаптация человека. — Л., «Наука», 1988. — 270 с.
- Березин Ф.Б., Барлас T.B. Социально-психологическая адаптация при невротических и психосоматических расстройствах. // Журн. Невропат. и психиатрии им. С.С. Корсакова, 1994, т. 94, N 6, с. 38–43.
- Бернар Кл. Лекции по экспериментальной патологии // Пер. Д. Е. Жуковского. М.; Л., 1937, с. 312—374.
- Бородюк Н. Р. Адаптация. Новое в приспособлении к окружающей среде. М.: «Глобус», 1998. — 88 с.
- Воробьёв Р. И. Медицина по Дарвину// Химия и жизнь. — № 2. — 2001. — с.44-48.
- Гартман Франц Жизнь Парацельса и сущность его учения/Пер. с англ. — М.: Алетейа, 2002. — 272с
- Дербенёва Л. М. Интимная жизнь стресса// Химия и жизнь. — № 7. — 1999 г. — С.54-57.
- Калайков И. Цивилизация и адаптация, М.: «Прогресс», 1984.
- Кассиль Г. Н. Внутренняя среда организма М.: Наука, 1983. — 227 с.
- Козинец Г. И., Погорелов В. М. Консерватизм биологических процессов — стабильность кроветворения Клиническая лабораторная диагностика № 12, 1988.-С.21-32.
- Малов Ю. С. Адаптация и здоровье. Клиническая медицина № 12. — 2001.- С. 61-63.
- Меерсон Ф. З., Пшенникова М. Г. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. — М.: Медицина, 1988. — 256 с.
- Монтень Мишель, Опыты. Книга третья. Изд-во «Наука». — Москва. — 1981. — 535 с.
- Сапов И. А., Новиков В. С. Неспецифические механизмы адаптации человека. — Л.: Наука, 1984. — 146 с.
- Светуньков С. Г. Количественные методы прогнозирования эволюционных составляющих экономической динамики. — Ульяновск: Изд-во Ульяновского государственного университета, 1999. —177 с.
- Северцов А. С. Теория эволюции. — М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2005. — 380с
- Скулачев В. П. Эволюция биологических механизмов запасания энергии // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 5. С. 11-19.
- Урманцев Ю. А. Природа адаптации (системная экспликация)//«Вопросы философии». — 1998. — № 12.
- Философские проблемы адаптации Под ред. Г. И. Царегородцева. М., «Мысль», 1975 277 с.
- Hensel H. Grundbegriffe und neuere Aspekte der physiologischen Adaptation,
Адаптация в биологии
К биологическим системам относятся сложные системы различных уровней организации. На каждом таком уровне проявляется свойство приспосабливаться к изменениям условий существования — адаптация.
В основе адаптационных процессов, происходящих на более высоких уровнях организации живого, лежат молекулярно-биологические и клеточные механизмы. Во многих случаях изменения функционирования клеток связаны с изменением активности определенных генов. В многоклеточных организмах функционирования клеток определяет деятельность органов и систем органов. Примерами адаптации организменного уровня может служить изменение поведения животных, строения или функций в рамках наследственной нормы реакции при изменении условий существования.
На популяционно-видовом и экосистемном уровнях организации живого, адаптации могут проявляться как изменения численности организмов определенных видов, в частности популяционные волны, возникновение которых является результатом саморегуляции в экосистемах. Другим знакомым вам примером экосистемных адаптации являются экологические сукцессии.
Действие естественного отбора при изменении условий существования вызывает эволюционные изменения и, как следствие, появление новых видов организмов. Эти процессы связаны с изменениями встречаемости различных аллелей, что делает возможным перестройку генофонда популяций.
В научной литературе мы встречаем различные определения понятия адаптации. В эволюционной биологии адаптацией называют динамический процесс приспособления к длительным изменениям условий существования, что приводит к эволюционным изменениям. Приобретенные организмами в этом процессе видоизменения также называют адаптациями. Также адаптациями к краткосрочных изменений условий существования является физиолого-биохимические реакции, происходящие в организмах.
Адаптация (от. лат. Adaptatio — приспособление) — свойство живого приспосабливаться к изменениям условий существования. Можно выделить две основные группы адаптационных процессов. Одни являются эволюционными и приводят к видоизменений групп организмов во времени. Другие же являются преимущественно приспособительными реакциями на уровне отдельных организмов.
Адаптация и гомеостаз
Биологические системы находятся в процессе обмена веществ с окружающей средой, что обеспечивает их необходимой энергией и вызывает способность к самообновлению. Как результат, происходит динамическое обновление химического состава, при котором состояние равновесия достигается благодаря способности биологических систем поддерживать гомеостаз.
Гомеостаз — постоянство внутренней среды биологической системы, достигается путем координированных реакций, которые делают возможным восстановление равновесия.
Наиболее подробно вы изучали механизмы поддержания гомеостаза на примере организма человека. Это обеспечивается регуляторными системами: нервной, гуморальной и иммунной. Некоторые из таких изменений является сравнительно кратковременными — например, ускорение сердечных сокращений и дыхания во время физической активности, которые возвращаются к норме после ее прекращения. Другие же могут быть более длительными — например, увеличение вследствие физических тренировок объема мышечных волокон и количества в них митохондрий. Более подробно о механизмах адаптации вы также можете прочитать в статьях Адаптация как свойство биологических систем и Биохимические адаптации.
Общие закономерности формирования адаптаций
Каковы результаты эволюции органического мира? Приспособленность живых существ к условиям окружающей среды была осознана человеком еще в античные времена. Однако, до середины XIX века это объясняли начальной целесообразностью природы.
Научное объяснения приспособленности живых существ дал Чарлз Роберт Дарвин, изложив его в труде «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных пород в борьбе за жизнь». Ученый считал, что приспособленность не является извечной и абсолютной, а вырабатывается в процессе эволюции. Он рассматривал эволюцию как процесс необратимых изменений строения и функций организмов в течение их исторического существования, следствием которого является приспособленность живого к условиям окружающей среды. В работе также отмечено, что все современные виды являются потомками вымерших предковых форм.
Дарвин приводил примеры различных взаимоотношений между организмами и между организмами и условиями неживой природы, которые назвал борьбой за существование. Уступая в эти сложные взаимоотношения, одни организмы выживают, а другие — погибают. Почему же не все имеют шанс выжить? В природе существует противоречие между способностью организмов к неограниченному размножению и ограниченностью ресурсов среды обитания (еда, территория и т.п.). В результате борьбы за существование происходит естественный отбор — процесс выживания наиболее приспособленных организмов определенного вида к условиям существования. Ч. Р. Дарвин в своей книге отмечал: «Естественный отбор действует только путем сохранения и накопления малых наследственных изменений, каждое из которых, если оно выгодно для существа, сохраняется». Новые виды возникают на основе случайных изменений, происходящих в каждом организме индивидуально, передаются потомкам и не имеют приспособительного характера, то есть материалом для эволюции служит наследственная изменчивость.
В основе индивидуальной адаптации лежит генотип — закодированная в структуре молекул ДНК наследственная информация, которая реализуется в фенотип — совокупность признаков и свойств. Фенотип является результатом взаимодействия генотипа и условий среды обитания. Это согласуется с утверждением И. И. Шмальгаузена: наследственным является не внешнее проявление какого-то признака, а способность реагировать определенным образом на изменения в окружающей среде, то есть норма реакции на эти условия. Наличие такой пластичности позволяет поддерживать гомеостаз, несмотря на различия условий, в которых происходит развитие отдельных особей. Под нормой адаптивной реакции понимают пределы изменений биологической системы под влиянием действующих на нее факторов среды, при которых не нарушается гомеостаз. Адаптацию, приобретенную в ходе индивидуальной жизни организма при его взаимодействии с окружающей средой, называют фенотипической.
Процесс выработки адаптации начинается с элементарного адаптационного явления — появления ценного генотипа. Если в отношении него начинает действовать движущая форма отбора, возникает устойчивое изменение генофонда популяции. Это формирование в процессе эволюции новых приспособлений, способствующих адаптации биологических систем к условиям окружающей среды, называют адаптогенезом.
Основу нового приспособления часто составляет структура, сформировавшаяся ранее с участием естественного отбора и выполнявшая определенную функцию, а при изменении условий взяла на себя и новую функцию без ущерба для старой. Наличие структур, способных расширить или изменить круг функций, называют преадаптации. В своей работе Ч. Р. Дарвин так писал о преадаптации: «Но свойства, приобретенные таким посредственным путем и в начале совсем бесполезные для вида, могли быть впоследствии обращены в пользу измененных потомков при новых условиях их жизни и обретенных привычках».
Непосредственным результатом естественного отбора являются постадаптации (от лат. Post — после и адаптация) — эволюционные изменения организмов, которые совершенствуют имеющиеся приспособления этого вида к уже освоенным им условиям существования или уже используемую функцию этого органа. Примерами постадаптации есть усложнения и совершенствования у животных органов пищеварения, кровообращения, дыхания и тому подобное.
Свойства адаптации
Адаптация биологических систем к изменениям условий существования начинается с стрессовых реакций — различными средствами, затратами, ресурсами компенсировать критические внешние воздействия. Адаптация является постоянным процессом, который может быть вызван как природными, так и антропичних факторами. Адаптация является не только способностью биологических систем реагировать на изменения среды обитания, но и способностью этих систем активно влиять, изменять и преобразовывать саму среду. Каждая адаптация полезна относительно определенного условия среды.
Полезность любой адаптации зависит от условий, которые почти не бывают абсолютно стабильными как в пространстве, так и во времени.
Относительный характер адаптации
Относительность адаптации в пространстве и времени обусловлена тем, что в генетически гетерогенной популяции естественный отбор из множества случайных разнонаправленных изменений сохраняет и накапливает те из них, которые имеют приспособительное значение. На определенную биологическую систему может одновременно влиять несколько факторов среды, повышая адаптивность по отдельной признаку, но снижая ее по другим признакам. Такие факторы как изоляция, малый размер популяции, дрейф генов, которые могут приводить к снижению жизнеспособности биологической системы, также вызывают относительность адаптации.
Дарвин подчеркивал, что степень приспособленности организмов относительна — конечно возможны и более совершенные формы приспособленности к свойствам среды. Это можно доказать многочисленными примерами чрезвычайно быстрого размножения и широкого распространения целого ряда видов животных и растений в совершенно новых для них районах земного шара, куда они были случайно или намеренно завезены человеком (кролики в Австралии, кошки и собаки на островах Океании, канадская элодея в водах Европы и т.д.). Все эти виды возникли в других географических районах, но оказались более приспособленными к условиям новых для себя сред обитания, чем виды, издавна населявших эти территории.
Часто относительность адаптации иллюстрируют наличием «бесполезных» структур в организации биосистем, в том числе рудиментарных органов. Однако установлено, что различные рудиментарные органы могут иметь определенные функции, хотя бы и отличные от исходной. Доказано также, что рудиментарные органы могут служить основой для эволюционного формирования новых адаптаций.
Пример относительного характера адаптации: белая куропатка имеет зимой белое оперение за исключением черных перьев хвоста — рулевого. Защитное значение белого окраса очевидно, а черные перья у затаившейся птицы незаметны. Однако они очень заметны в полете. Поскольку белые куропатки зимой сбиваются в стаи, то черный цвет хвоста, вероятно, облегчает возможность птицам не потерять друг друга в снегах при слабом освещении. Такая окраска куропатки — пример удачного «компромисса» в эволюционном выполнении двух важных задач: быть мало заметным для хищников и достаточно заметным для особей своего вида.
Значение преадаптаций в процессе формирования адаптаций
Адаптации часто формируются на базе преадаптаций — свойств или приспособлений организмов определенного вида, которые могут иметь адаптивную ценность. Концепция преадаптации заключается в том, что многие органы и адаптации сформировались, первично выполняя другие функции, чем на конечной стадии своего развития. В определенный момент орган начинает выполнять дополнительную функцию, которая оказывается важнее для организма, чем начальная. Например, переход позвоночных животных из водоемов к существованию на суше был связан с определенными преадаптациями. В частности, скелет грудных плавников у рыб усилился появлением скелета их поясов. Благодаря этому впоследствии сформировались парные конечности наземных животных.
Эволюционный момент, когда орган приобретает новую функцию и начинает выполнять новую адаптивную роль, называют преадаптационным порогом. Орган, который изменился в процессе эволюции в новом направлении, может потерять прежнюю функцию. Например, новая функция передней жаберной дуги рыб — функция челюстей — оказалась такой важной, что предыдущая функция (участие в дыхательных движениях) впоследствии была утрачена.
Термин «преадаптация» предложил в 1911 г. французский ученый Люсьен Кено (1866-1951). Под преадаптацией он понимал такие особенности организмов, которые возникают случайно (то есть в результате мутаций), но в дальнейшем приобретают приспособительную ценность. Но преадаптивное состояние организма (или отдельного органа) возникает не как непосредственный результат случайных мутаций, а на основе предварительной приспособительной эволюции.
У некоторых организмов мутации генов-регуляторов вызывают ускорение их полового созревания вплоть до возникновения неотении. Возникнув как преадаптация, неотения может быть закреплена в процессе эволюции как адаптация. Неотения (от греч. néos — незрелый, téino — вытягивание, удлинение) — явление, при котором особи приобретают способность к половому размножению и завершению онтогенеза (индивидуального развития) на ранних стадиях развития еще до достижения взрослого состояния.
Биологические особенности адаптации, типы, примеры / биология | Thpanorama
биологическая адаптация это характерный подарок в организме, который увеличивает его способность к выживанию и размножению по сравнению с его компаньонами, которые не обладают этой чертой. Единственный процесс, который вызывает появление адаптаций, — это естественный отбор.
Если мы перестанем наблюдать различные линии живых организмов, мы обнаружим, что они изобилуют серией сложных адаптаций. От мимики бабочек до сложной структуры их крыльев, которые позволяют полет.
Не все характеристики или признаки, которые мы наблюдаем у определенных организмов, могут быть сразу помечены как адаптации. Некоторые могут быть химическими или физическими последствиями, могут быть признаками, вызванными дрейфом генов или событием, называемым генетический автостоп.
Характеристики организмов можно изучать, применяя научный метод, чтобы проверить, действительно ли они являются адаптациями и какова их предварительная функция.
Для этого необходимо выдвигать и проверять гипотезы о потенциальном использовании с адекватным экспериментальным планом — манипулируя человеком или простым наблюдением..
Хотя адаптации кажутся во многих случаях совершенными и даже «разработанными», они не являются таковыми. Адаптации не были результатом сознательного процесса, поскольку у эволюции нет ни цели, ни цели, и она не стремится к совершенствованию организмов..
индекс
- 1 Характеристики
- 2 типа
- 3 Есть все особенности адаптации?
- 3.1 Они могут иметь химические или физические последствия
- 3.2 Это может быть следствием дрейфа генов
- 3.3 Может соотносится с другой функцией
- 3.4 Это может быть следствием филогенетической истории
- 4 Преадаптации и эксталяции
- 5 примеров адаптаций
- 5.1 Полет у позвоночных
- 5.2 Эхолокация у летучих мышей
- 5.3 Длинная шея жирафов
- 5.4 Итак, что толку в шеях жирафов??
- 6 Различия с эволюцией
- 7 Путаница по поводу адаптации
- 8 ссылок
черты
Адаптация — это функция, которая увеличивает фитнес человека. В эволюционной биологии термин фитнес или биологическая адекватность относится к способности организма оставлять потомство. Если определенный человек оставляет больше потомства, чем партнер, говорят, что у него больше фитнес.
Человек с большим фитнес Это не самый сильный, ни самый быстрый, ни самый большой. Он тот, кто выживает, находит себе пару и размножается.
Некоторые авторы обычно добавляют другие элементы в свои определения адаптации. Если мы примем во внимание историю происхождения, мы можем определить адаптацию как производный характер, который развился в ответ на определенный избирательный агент. Это определение сравнивает эффекты характера в фитнес конкретного варианта.
тип
Адаптации могут появляться на разных уровнях. Мы можем продемонстрировать морфологические и анатомические приспособления, такие как зубы, которые позволяют нам потреблять определенные виды пищи или структуры, предназначенные для того, чтобы бегать
Адаптация (биология) Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Адаптация.
Биологическая адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, эпигенетическим разнообразием, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями, коадаптационными характеристиками внутренних органов и другими видовыми особенностями.
Приспособленность живых существ к естественным условиям внешней среды была осознана людьми ещё в античные времена. Вплоть до середины XIX века это объяснялось изначальной целесообразностью природы. В теории эволюции Чарльза Дарвина было предложено научное объяснение адаптационного процесса на основе естественного отбора.
Адаптации видов в рамках одного биоценоза зачастую тесно связаны друг с другом (одним из наиболее поразительных примеров межвидовой коадаптации является жёсткая привязка строения органов некоторых видов цветковых растений и насекомых друг к другу с целью опыления и питания). Если адаптационный процесс у какого-либо вида не находится в равновесном состоянии, то эволюционировать может весь биоценоз (иногда — с негативными последствиями) даже в стабильных условиях окружающей среды.
Проблема определения адаптации
Философ Ю. Урманцев указывает на то, что по объёму и содержанию «адаптация» — понятие не только междисциплинарное, но и весьма сложное. Он обращает внимание на недостатки определений, предлагаемые энциклопедиями, а именно [1]:
- Тавтологичность и отсутствие указаний на существенные и специфические признаки, которые бы выделяли именно адаптацию ;
- Охватывание определением «адаптация», как правило, только одного (обычно медико-биологического) вида адаптации из, во много раз большего, числа существующих;
- Вызванное этим отсутствие корректного определения вообще, а тем самым и методологических указаний о возможных путях развития учения об адаптации.
Процесс развития жизни на земле предполагает наличие адаптации у организмов. Начинается эта адаптация с самых примитивных видов — приспособления к окружающей среде и к существующим условиям. Возникновение и выживание организмов возможно только при соответствии организмов окружающей среде. Выживают те организмы, которые вырабатывают лучшие формы своего сохранения. Их развитие, переход организмов на более высокую ступень обусловлены необходимостью адаптации. Таким образом, эволюция и адаптация суть процессы, неотделимые друг от друга.
Под адаптацией можно понимать так же способность любой системы получать новую информацию для приближения своего поведения и структуры к оптимальным. Системы адаптивны, если при изменении в их окружении или внутреннем состоянии, снижающем их эффективность в выполнении своих функций, они реагируют или откликаются, изменяя своё собственное состояние или состояние окружающей среды так, чтобы их эффективность увеличилась [2]. Термин адаптация можно рассматривать в трех аспектах:
- Адаптация как свойство системы приспосабливаться к возможным изменениям функционирования — система адаптации;
- Адаптация как сам процесс приспособления адаптивной системы — собственно, адаптация;
- Адаптация как метод, основанный на обработке поступающей информации и приспособленный для достижения некоторого критерия оптимизации — адаптационные алгоритмы.
В более широком смысле, адаптациями в биологии называют возникновение и развитие определенных, конкретных морфофизиологических свойств, значения которых для организма связаны с теми или иными общими или частными условиями его абиотической и биотической среды.
Адаптация как адаптационный ответ
Адаптация как адаптационный ответ, может осуществляться на различных уровнях:
- На уровне клетки в виде функциональных или морфологических изменений;
- На уровне органа или группы клеток, имеющих одинаковую функцию;
- На уровне организма как морфологического так и функционального целого, представляющего собой совокупность всех физиологических функций, направленных на сохранение витальных функций и самой жизни.
С учетом этого H. Hensel выделяет различные уровни адаптационных процессов [3]:
- Привыкание — начальный процесс адаптации под влиянием кратковременного воздействия стрессора,
- Функциональную адаптацию — продолжительное состояние, возникающее под влиянием определенных раздражителей, приводящих к физиологическим изменениям гомеостаза человека,
- Трофо-пластическую адаптацию — дальнейшая ступень адаптационных процессов, не принадлежит к терапевтической области реабилитационной медицины, так как при ней наступают морфологические изменения органов и систем человеческого организма.
Главное содержание адаптации, по мнению Т. Пилат, — это внутренние процессы в системе, которые обеспечивают сохранение её внешних функций по отношению к среде. Если структура системы обеспечивает ей нормальное функционирование в данных условиях среды, то такую систему следует считать адаптированной к этим условиям. На этой стадии устанавливается динамическое равновесие, при котором происходит изменение физиологических показателей в границах нормы. Организм клинически здорового человека с высокими адаптивными способностями обладает значительным потенциалом саморегуляции и самовосстановления. Для поддержания здоровья ему достаточно вести здоровый образ жизни, соблюдать принципы сбалансированного питания [4].
При этом, по мнению Ю. Малова, здоровье или норма — состояние относительно стабильное, но оно не может сохраняться в течение всей жизни, ибо в природе не существует абсолютно адаптированных к данной среде индивидов. Длительное пребывание в одних и тех же условиях всё же рано или поздно приведет к развитию какой-либо болезни, которая является механизмом элиминации индивида [5].
История представлений об адаптации в биологии и медицине
«Биологическая адаптивность и есть жизнь». Ганс Селье
В философских предпосылках
В античности Фалес Милетский, Парменид, Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель, Плутарх, Гален, Флавий Ренат Вегеций, а также позже Авиценна в том или ином виде замечали и указывали, что заболевания, поведение и некоторые другие виды психической деятельности зависят от внешних факторов, внешней среды окружающей человека.
Парацельс — считал, что все органические функции вызваны действием единого универсального «жизненного принципа». Если деятельность «жизненного принципа» внутри формы происходит нормальным и регулярным образом, который не нарушают никакие препятствия (в том числе и внешние), такое состояние называется здоровьем. Если же его деятельность по какой-либо причине нарушается или если он действует ненормально или нерегулярно, такое состояние называется болезнью.
Мишель Монтень писал: «Мы знаем по опыту, что на нас оказывает влияние воздух, климат, земля того места, где мы родились; причем они влияют не только на цвет нашей кожи, на наш рост, телосложение и осанку, но и на наши душевные качества. Люди меняют свой нрав, если их переселить в другое место, совершенно так же, как и деревья» [6].
В теориях эволюции
Тем не менее, научное обоснование идей адаптации разрабатывалось медленнее, чем философские воззрения и эмпирические знания на этот счёт и кардинально не менялось практически до 1809 года, когда французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк создал первое целостное учение об эволюции живой природы, основные идеи которого были изложены в «Философии зоологии».
На основе законов Ламарка сложилось направление, обычно называемое ламаркизмом или неоламаркизмом, а более точно эктогенезом — эктос — внешний (греч.), эктогенез — эволюция под действием внешних сил. В рамках этого направления эволюция рассматривалась как адаптивный процесс, основанный на всеобщем свойстве живых существ — «наследовании благоприобретённых свойств» (признаков). Следовательно, приспособленность рассматривалась как причина, а не результат эволюции. Единицей эволюции в рамках эктогенеза, является потомство родителей, которые передали своим потомкам результаты «упражнения или неупражнения органов», то есть череда поколений.
Дальнейшее развитие вопросы влияния внешней среды на человека получили в трудах английского естествоиспытателя, создателя теории эволюции Чарльза Роберта Дарвина. В 1859 году он выпустил книгу «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», в которой было показано, как развивались все виды живого, согласно выдвинутому им положению о «выживании наиболее приспособленных».
Дарвин рассматривал приспособление (адаптацию) лишь в качестве средства для выживания. Согласно дарвинизму, эволюция представляет собой процесс адаптации организмов к условиям окружающей среды, причем приспособленность организмов является результатом эволюции.
В физиологии
Во многом идеи К. Бернара получили продолжение в работах физиолога Ивана Петровича Павлова и американского ученого Уолтера Брейдфорда Кеннона.
Уолтер Кеннон, ввел в 1932 году в физиологию понятие гомеостаз считая, что постоянство внутренней среды организма поддерживается благодаря симпатической нервной системе и гормонам.
Категория поведения как особой формы саморегуляции жизни складывалась у И. П. Павлова (по образцу учения К. Бернара о гомеостазе), то есть об основных константах (давлении, температуре и др.), которые удерживают эту систему в стабильном состоянии в крайне неустойчивой внутренней среде. И. П. Павлов применил эту идею к взаимоотношениям организма с ещё более неустойчивой, непредсказуемой средой — внешней. Открытые им условно-рефлекторные механизмы служили достижению «уравновешивания» организма с этой средой.
Павловская трактовка рефлекса также имела четко выраженную гомеостатическую направленность и во многом базировалась на биодетерминизме К. Бернара, но не ограничивалась идеями гомеостаза. Известный американский физиолог Ч. Брукс отмечал: «Понятие об условном рефлексе предполагает появление длительных адаптивных изменений и даже включенность вегетативной системы» [7].
Связь с условным рефлексом
Условный рефлекс в трактовке И. П. Павлова, в первую очередь, — реакция адаптивного характера. И. П. Павлов уже в 1903 году в своей программной речи «Экспериментальная психология и психопатология на животных», на Международном медицинском конгрессе в Мадриде, впервые оповестил об открытии условных рефлексов, представив их как воплощение общебиологического закона приспособления организма к среде. В этом феномене, подчеркивал он, нет «ничего… кроме точной связи элементов сложной системы между собой и всего их комплекса с окружающей обстановкой». Он говорил тогда же: «К сожалению, мы не имеем до сих пор чисто научного термина для обозначения этого основного принципа организма — внутренней и внешней уравновешенности его» [8]. Через несколько десятков лет У. Кеннон изобрел этот термин, назвав «уравновешенность» гомеостазом. «Как часть природы, каждый животный организм представляет собою сложную обособленную систему, внутренние силы которой каждый момент, покуда она существует, как таковая, уравновешиваются с внешними силами окружающей среды. Чем сложнее организм, тем тоньше, многочисленнее и разнообразнее элементы уравновешивания. Для этого служат анализаторы и механизмы как постоянных, так и временных связей, устанавливающие точнейшие соотношения между мельчайшими элементами внешнего мира и тончайшими реакциями животного организма. Таким образом, вся жизнь от простейших до сложнейших организмов, включая, конечно, и человека, есть длинный ряд все усложняющихся до высочайшей степени уравновешиваний внешней среды» [9].
И. П. Павлов и У. Кеннон, в своих работах переходили к поведению целостного организма, то есть к особому типу его взаимодействия со средой. Ведь и условные рефлексы, и эмоции страха и ярости, ставшие (наряду с болью и голодом) главным объектом направления кенноновских исследований, выступают в качестве реакций, которые носят особый интегральный характер. Они даны в системе «организм — среда» и не могут быть объяснены вне её. Это не значит, что великий принцип единства организма и среды действует в полную силу лишь с переходом к условнорефлекторным и эмоциональным регуляциям. Речь идет о различных формах реализации этого принципа. Он выступает на многих уровнях: молекулярном, энергетическом, химическом, а также на уровнях функционирования различных физиологических и психологических систем. В условном рефлексе как поведенческом акте задействован физиологический механизм (по И. П. Павлову — кора и ближайшая к ней подкорка), но он становится поведенческим только тогда, когда в нём представлены условия среды в виде различаемых мозгом внешних (средовых) раздражителей, играющих роль сигналов.
Множество операций, проведенных в кенноновской школе над животными, доказали, что внешне наблюдаемые признаки поведения, которые можно назвать эмоциональными, порождаются глубинными сдвигами в нейрогуморальных процессах. Эти сдвиги готовят организм к критическим ситуациям, которые требуют повышенной траты энергии, снятия усталости, предотвращения кровопотери и т. п. На одном из докладов о своих открытиях У. Кеннон сообщил, что благодаря выбрасываемому в кровь при сильных эмоциях адреналину в числе других его «мобилизационных» эффектов происходит увеличение в крови поступающего к мышцам сахара.
У. Кеннон в поисках нового языка для обсуждения эмоционального поведения нашёл его у И. П. Павлова. Поведение трактуется им в терминах рефлексов — безусловных и условных. Главная эмоция для У. Кеннона отныне не что иное, как безусловный рефлекс. Картина поведения таламического, лишенного высших нервных центров, животного свидетельствует, согласно У. Кеннону, в пользу положения о том, что эмоция в её внешнем выражении является сложным безусловным рефлексом. Кеннон писал: «Жизнь избегает грубых аритмичных, неуправляемых взрывов. Небольшие изменения, маленькие химические реакции при умеренной температуре дают организму сопротивляемость крепче стали и направляются с точностью и тонкостью, не свойственной технике термитов. В этом «великая мудрость организма» [10].
Саморегуляция
И. П. Павлов в общей форме выдвинул принцип саморегуляции при исследовании деятельности сердца и кровообращения, а позднее распространил его на деятельность организма в целом. В работе «Ответ физиолога психологам» (1951) он отметил: «Человек есть, конечно, система (грубо говоря, — машина), как и всякая другая в природе, подчиняющаяся неизбежным и единым для всей природы законам, но система, в горизонте нашего современного видения, единственная по высочайшему саморегулированию…». Помимо учения о высшей нервной деятельности, определившего «принцип нервизма» Павлов обратил внимание на ферменты назвав их «возбудителями жизни». По представлению И. П. Павлова (1949), «животный организм как система существует среди окружающей природы только благодаря непрерывному уравновешиванию этой системы на падающие на неё извне раздражения»[11].
Таким образом, английская мысль внесла идею адаптации к среде внешней, как задаче, непрерывно решаемой организмом, французская мысль — идею саморегуляции процессов в этом организме, а русская — категорию поведения как особой формы саморегуляции жизни, что прекратило длившиеся многие годы прошлого столетия споры между «нервистами» и «гуморалистами», представляющие ныне лишь исторический интерес.
Адаптация и стресс
Ганс Селье вводит в медицинскую практику термин стресс. Он писал: «я впервые „наткнулся“ на идею стресса и общего адаптационного синдрома в 1925 году» [12]. Каждую составляющую своего определения Селье пояснил так: общий — потому что к стрессу приводят факторы, которые, воздействуя на разные области организма, в итоге способны вызвать общую системную защиту; адаптационный — потому что это явление как бы закрепляется, приобретает характер привычки; синдром — потому что его отдельные проявления частично взаимозависимы [13]. Позже (в 1931-1932 г.) он назвал стресс неспецифической реакцией организма на любые раздражители. Представление о стрессе касается всех людей, больных и здоровых, преуспевающих и неудачливых, и всех сторон жизни. «Удалось показать, что стресс представляет собой скорость изнашивания человеческого организма, сопровождает любую жизнедеятельность и соответствует в определённом смысле интенсивности жизни. Он увеличивается при нервном напряжении, телесных повреждениях, инфекциях, мышечной работе или любой другой напряженной деятельности и связан с неспецифическим защитным механизмом, увеличивающим сопротивляемость к стрессовым факторам, или „стрессорам“. Важной частью этого защитного механизма является повышенное выделение гипофизом так называемого адренокортикотропного гормона (АКТГ), который, в свою очередь, стимулирует выработку кортикоидов корой надпочечников.
Синдром стресса, или, иначе, общий адаптационный синдром (ОАС), проходит три стадии:
- „реакция тревоги“, во время которой мобилизуются защитные силы. Её биологический смысл заключается в том, что организм в кратчайшие сроки должен получить дополнительную, „аварийную“ энергию для того, чтобы максимально обеспечить условия для быстрого спасения от грозящей беды или даже гибели. Да, для организма это, безусловно, реакция энергозатратная — что для него в перспективе, конечно, плохо, — но иного выхода в данный момент нет. Ведь речь идет о спасении в целом.
- „стадия устойчивости“ отражающая полную адаптацию к стрессору. Крайне важно и то, что на этой стадии общие энергозатраты организма становятся меньше, чем на первой стадии: организм частично уже приспособился жить под давлением стрессирующего фактора — как бы отследил его. Если стрессирующий фактор действует сильно и длительно, то постепенно развивается следующая, третья стадия.
- „стадия истощения“, которая неумолимо наступает, если стрессор оказывается достаточно силён и действует достаточно долгое время, поскольку „адаптационная энергия“, или приспособляемость живого вещества всегда конечна» [14]. Результат на этой стадии — устойчивость организма к внешним воздействиям резко снижается. То есть база для возможного развития патологии на клиническом уровне уже создана.
По мере формирования устойчивой адаптации нарушения гомеостаза, составляющие стимул стресс-симптома постепенно исчезают, как и сам стресс-симптом, сыграв свою важную роль в становлении адаптации. Это состояние между стрессом (агрессией) и адаптацией служит доказательством того, что стресс сложился в процессе эволюции как необходимое неспецифическое звено более сложного целостного механизма адаптации. Полная свобода от стресса, как считал Селье, означала бы смерть. В 1982 году Селье определил стресс как совокупность стереотипных филогенетических запрограммированных реакций организма, которые вызываются любыми сильными, сверхсильными, экстремальными воздействиями и сопровождаются перестройкой адаптивных сил организма.[15].
По признанию Г. Селье, он заимствовал у И. П. Павлова очень многое. То, что Павлов трактовал с точки зрения нервной системы, он перевел на язык и термины гуморальной системы. Павлов указывал, что организм как целое непрерывно адаптируется к окружающей среде. Эту идею целостности и адаптации Селье почерпнул у Павлова, и это было положено в основу теории стресса. То, что внешние воздействия приводят только к расходу и исчерпанию адаптационных возможностей, в течение многих лет было убеждением Г. Селье, которое он лаконично формулировал как «wear and tear». Это убеждение основывалось на том, что он использовал преимущественно сильные патогенные воздействия.
Концепции о существовании генетически предопределённого потенциала роста берут начало от А. Вейсмана, который считал, что зигота обладает способностью осуществлять определённое и ограниченное число делений клеток, после чего развивающийся организма обрекается на старение и смерть. Немецкий физиолог и гигиенист Макс Рубнер (М. Rubner) (1854—1932) в связи с представлениями Вейсмана обосновал понятие о генетически предопределённом энергетическом фонде, который у всех видов млекопитающих, за исключением человека почти одинаков. Концепцию Рубнера и вытекающее из неё представление об онтогенезе, как о раскручивании пружины в заведенных часах, и развил «Селье в учении о стрессе и о предопределённом фонде „адаптивной энергии“, сравнивая его с банковым вложением, которое можно расходовать, но нельзя увеличивать». Во всех этих теориях речь идет о постепенном исчерпании некоего исходного потенциала (жизненной субстанции), приводящих живые организмы к состоянию равновесия. Развивая эти представления Ричард Перл пришёл к мысли, что старение и смерть — „расплата за преимущества“ какие дают специализация и дифференциация клеток у многоклеточных организмов, в отличие от практически бессмертных одноклеточных этими качествами не обладающими.[16].
«Стресс есть неспецифический ответ организма на любое предъявление ему требования. … С точки зрения стрессовой реакции не имеет значения, приятна или неприятна ситуация, с которой мы столкнулись. Имеет значение лишь интенсивность потребности в перестройке или в адаптации.» [17]
Измерение адаптированности
В результате обработки многолетних наблюдений при сравнительном анализе популяций и групп, находящихся в различных экологических условиях (на Крайнем Севере и в средних широтах Сибири), А. Н. Горбанем и Е. И. Смирновой под руководством ак. АМН СССР К. Р. Седова получен вывод: наибольшую информацию о степени адаптированности популяции к экстремальным или просто изменившимся условиям несут корреляции между физиологическими параметрами.
В типичной ситуации при увеличении адаптационной нагрузки уровень корреляций повышается, а в результате успешной адаптации — снижается. Показано, что этот эффект группового стресса связан с организацией системы факторов, действующих на группу.
Если система факторов организована в соответствии с принципом Либиха (монолимитирование) то с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, снижается, растет сумма абсолютных величин коэффициентов корреляции и, в то же время, растет разброс этого облака — возрастают дисперсии.
Если происходит взаимное усиление давления различных факторов (синергичные системы), то, напротив, с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, растет, падает сумма коэффициентов корреляции. Дисперсии в то же время возрастают — так же, как и в предыдущем случае.
См. также
Примечания
- ↑ (Ю. А. Урманцев — 1998 г.)
- ↑ Акофф Р., Эмерли Ф. — 1974 г.
- ↑ (Hensel H. — 1974 г.)
- ↑ (Пилат Т. Л., Иванов А. А. — 2002 г.)
- ↑ (Малов Ю. С.- 2001 г.)
- ↑ (цит. по С. 621. — Монтень М. — 1981 г.)
- ↑ (цит. по С.57. — Ярошевский М. Г. — 1995 г.)
- ↑ (цит. по С.57.Ярошевский М. Г. — 1995 г.)
- ↑ (цит. по С.22. — «Химия и жизнь». — № 3. — 1990г)
- ↑ (цит. по С.13 Залманов А. С. — 1991 г.)
- ↑ (цит. по С. 8. — Агаджанян Н. А., Труханов А. И., Шендеров Б. А. — 2002 г.)
- ↑ (цит. по С.68. — Селье Г. — 1987 г.)
- ↑ (Дербенёва Л. М. — 1999 г.)
- ↑ (цит. по С.71-72 Селье Г. — 1987 г.)
- ↑ (Никонов В. В. — 2002 г.)
- ↑ цит. по С.15. Аршавский И. А. −1982., С. 95 Аршавский И. А.- 1986 г.
- ↑ Селье Г., Стресс жизни.
Литература
- Агаджанян Н. А., Труханов А. И., Шендеров Б. А. Этюды об адаптации и путях сохранения здоровья. — М.: изд-во «Сирин», — 2002. — 156 с.
- Ader Robert, Cohen Nicolas, Felten David, Psychoneuroimmunology: interactions between the nervous system and the immune system, Lancet 1995; 345:99-103
- Акофф Р., Эмерли Ф. О целеустремленных системах. — М.: Советское радио, 1974. — 272 с.
- Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. — М.: Медицина, −1975.- 477 с.
- Анохин П. К.Узловые вопросы теории функциональной системы. — М.: Наука, −1980. — 197 с.
- Аршавский И. А.Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития. М.: Наука, — 1982. 270 с.
- Аршавский И. А. Некоторые методологические и теоретические аспекты анализа закономерностей индивидуального развития организмов//Вопросы философии. — № 11. — 1986. — С. 95-104.
- Березин Ф.Б. Психическая и психофизиологическая адаптация человека. — Л., «Наука», 1988. — 270 с.
- Березин Ф.Б., Барлас T.B. Социально-психологическая адаптация при невротических и психосоматических расстройствах. // Журн. Невропат. и психиатрии им. С.С. Корсакова, 1994, т. 94, N 6, с. 38–43.
- Бернар Кл. Лекции по экспериментальной патологии // Пер. Д. Е. Жуковского. М.; Л., 1937, с. 312—374.
- Бородюк Н. Р. Адаптация. Новое в приспособлении к окружающей среде. М.: «Глобус», 1998. — 88 с.
- Воробьёв Р. И. Медицина по Дарвину// Химия и жизнь. — № 2. — 2001. — с.44-48.
- Гартман Ф. Жизнь Парацельса и сущность его учения/Пер. с англ. — М.: Алетейа, 2002. — 272с
- Дербенёва Л. М. Интимная жизнь стресса// Химия и жизнь. — № 7. — 1999 г. — С.54-57.
- Калайков И. Цивилизация и адаптация, М.: «Прогресс», 1984.
- Кассиль Г. Н. Внутренняя среда организма М.: Наука, 1983. — 227 с.
- Козинец Г. И., Погорелов В. М. Консерватизм биологических процессов — стабильность кроветворения Клиническая лабораторная диагностика № 12, 1988.-С.21-32.
- Малов Ю. С. Адаптация и здоровье. Клиническая медицина № 12. — 2001.- С. 61-63.
- Меерсон Ф. З., Пшенникова М. Г. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. — М.: Медицина, 1988. — 256 с.
- Монтень Мишель, Опыты. Книга третья. Изд-во «Наука». — Москва. — 1981. — 535 с.
- Сапов И. А., Новиков В. С. Неспецифические механизмы адаптации человека. — Л.: Наука, 1984. — 146 с.
- Светуньков С. Г. Количественные методы прогнозирования эволюционных составляющих экономической динамики. — Ульяновск: Изд-во Ульяновского государственного университета, 1999. —177 с.
- Северцов А. С. Теория эволюции. — М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2005. — 380с
- Скулачев В. П. Эволюция биологических механизмов запасания энергии // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 5. С. 11-19.
- Урманцев Ю. А. Природа адаптации (системная экспликация)//«Вопросы философии». — 1998. — № 12.
- Философские проблемы адаптации Под ред. Г. И. Царегородцева. М., «Мысль», 1975 277 с.
- Hensel H. Grundbegriffe und neuere Aspekte der physiologischen Adaptation,
Адаптация | Национальное географическое общество
В эволюционной теории адаптация — это биологический механизм, с помощью которого организмы приспосабливаются к новой среде или к изменениям в своей текущей среде. Хотя ученые обсуждали адаптацию до 1800-х годов, только тогда Чарльз Дарвин и Альфред Рассел Уоллес разработали теорию естественного отбора.
Уоллес считал, что эволюция организмов каким-то образом связана с адаптацией организмов к изменяющимся условиям окружающей среды.Развивая теорию эволюции путем естественного отбора, Уоллес и Дарвин вышли за рамки простой адаптации, объяснив, как организмы адаптируются и развиваются. Идея естественного отбора заключается в том, что передаваемые по наследству черты позволяют организмам лучше адаптироваться к окружающей среде, чем другим организмам того же вида. Это обеспечивает лучшее выживание и воспроизводство по сравнению с другими представителями вида, что ведет к эволюции.
Организмы могут адаптироваться к окружающей среде по-разному.Они могут адаптироваться биологически, то есть изменять функции организма. Пример биологической адаптации можно увидеть в телах людей, живущих на больших высотах, таких как Тибет. Тибетцы процветают на высоте, где уровень кислорода до 40 процентов ниже, чем на уровне моря. Вдыхание такого разреженного воздуха может вызвать у большинства людей заболевание, но в организме тибетцев произошли изменения в химическом составе тела. Большинство людей могут выжить на большой высоте в течение короткого времени, потому что в их организме повышается уровень гемоглобина, белка, который переносит кислород в кровь.Однако постоянно высокий уровень гемоглобина опасен, поэтому повышенный уровень гемоглобина не является хорошим решением для выживания на большой высоте в долгосрочной перспективе. У тибетцев, похоже, развились генетические мутации, которые позволяют им использовать кислород гораздо эффективнее без необходимости в дополнительном гемоглобине.
Организмы также могут проявлять поведенческую адаптацию. Одним из примеров поведенческой адаптации является то, как императорские пингвины в Антарктиде собираются вместе, чтобы поделиться своим теплом посреди зимы.
Ученые, изучавшие адаптацию до развития теории эволюции, включали Жоржа Луи Леклера, графа де Бюффона. Он был французским математиком, который считал, что организмы со временем меняются, приспосабливаясь к окружающей среде своего географического положения. Другой французский мыслитель, Жан Батист Ламарк, предположил, что животные могут адаптироваться, передавать свои приспособления своему потомству и, следовательно, эволюционировать. В приведенном им примере говорилось, что предки жирафов могли приспособиться к нехватке пищи на невысоких деревьях, вытянув шеи, чтобы дотянуться до более высоких ветвей.По мнению Ламарка, потомство жирафа, вытянувшего шею, унаследует немного более длинную шею. Ламарк предположил, что поведение, приобретенное в течение жизни жирафа, повлияет на его потомство. Однако это была концепция естественного отбора Дарвина, согласно которой такие благоприятные черты, как длинная шея у жирафов, сохранились не из-за приобретенных навыков, а потому, что только жирафы, у которых была достаточно длинная шея, чтобы прокормить себя, выживали достаточно долго, чтобы воспроизводиться. Таким образом, естественный отбор обеспечивает более убедительный механизм адаптации и эволюции, чем теории Ламарка.
.
Определение и примеры адаптации — Биологический онлайн-словарь
Адаптация
n., ˌÆdæpˈteɪʃən
Процесс или состояние адаптации или изменения, чтобы стать более подходящим для окружающей среды; черта как результат процесса
Определение адаптации
В биологии и экологии адаптация относится к процессу адаптации поведения, физиологии или структуры, чтобы стать более приспособленными к окружающей среде. Это также может быть определено как состояние, в котором биологическая популяция претерпевает корректировки или изменения.Это также может относиться к признаку , который сделал вид лучше приспособленным к окружающей среде. Этот признак упоминается как адаптивный признак .
Информация
Термин адаптация произошел от латинского «адаптироваться», означающего «Я подхожу» или «Я приспосабливаюсь к». Это обычное слово в экологии и эволюционной биологии. Организм имеет тенденцию претерпевать изменения, чтобы стать более приспособленным к окружающей среде. Адаптация отличается от акклиматизации. Оба условия касаются изменений.Однако акклиматизация — это физиологическая адаптация к новым условиям, но она не влечет за собой увеличения видового разнообразия, как адаптация. Чтобы признак можно было рассматривать как адаптацию, он должен быть наследуемым, функциональным и повышать приспособленность. (Ссылка 1)
Согласно теории эволюции путем естественного отбора Чарльза Дарвина , организмы приспосабливаются к окружающей среде, чтобы они могли сохраняться и передавать свои гены следующему поколению. В экосистеме несколько видов совместно адаптируются, и при этом они также совместно эволюционируют.Возьмем, к примеру, симбионтов в ассоциации лишайников. Компоненты водорослей и грибов имеют тенденцию эволюционировать вместе, поскольку отсутствие одного из них означает смерть. Зависимость от существования друг друга означает, что они должны вместе адаптироваться, вместе выживать.
Адаптации необходимы для выживания вида. Адаптивные черты, которые вид приобретет с течением времени, могут быть структурными (то есть физическими адаптивными чертами), поведенческими (например, вокализациями, ритуалами ухаживания, гнездования и спаривания) или физиологическими (т.е.грамм. развитие устойчивости к болезням или к токсичным химическим веществам). (Ссылка 1, 2)
Другие определения
В неврологии адаптация означает снижение частоты срабатывания нейрона. В офтальмологии это способность глаза приспосабливаться к различной интенсивности света путем регулирования зрачком количества света, попадающего в глаз через зрачок.
Ссылки
- Определение адаптации. (2020). Berkeley.Edu. https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/misconcep_06
- Адаптация.(2020). Berkeley.Edu. https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/evo_31
Дополнительная литература
© BiologyOnline. Контент предоставлен и модерируется редакторами BiologyOnline.
.
Адаптация | Биология | Visionlearning
На протяжении веков люди с удивлением смотрели на сложность мира природы. От изящного дизайна более 18000 существующих видов орхидей (рис. 1) до захватывающего дух полета птиц — люди изо всех сил пытались понять, что является движущей силой разнообразия жизни и почему так много удивительно разных форм и особенностей существуют в естественном мире.
Рисунок 1: Орхидея-бабочка, Encyclia tampensis.image © Служба национальных парков, Р. Каммауф
В 1802 году английский священник Уильям Пейли писал, что сложность животных и растений «превосходит все вычисления», и утверждал, что только божественное существо могло создать эти организмы. ,
Получив образование в Англии в начале 19 века, Чарльз Дарвин не только был знаком с трудами Пейли, но и находился в них под впечатлением. Однако Дарвин не согласился с рассуждениями Пейли.Зачем божеству создавать паразитов, разъедающих внутренности организма, и какова цель создания птицы, которая не может летать?
Структура организмов и окружающая среда
Дарвин знал, что другие естествоиспытатели начали задавать аналогичные вопросы в XVIII и начале XIX веков. Они начали постепенный процесс выяснения того, что существует особая связь между организмами и окружающей средой, своего рода соответствие, объясняющее, почему в природе существуют определенные структурные детали или паттерны.Например, почему цветы определенной формы чаще всего посещают одни бабочки, в то время как другие опыляются пчелами, или почему большие животные, которые хорошо плавают, будь то дельфины, аллигаторы, угри или акулы, имеют длинные обтекаемые тела?
Ответ — адаптация, идея, которую Дарвин перенял у своих предшественников. Два француза внесли важные идеи по адаптации, которые Дарвин применил в своей теории естественного отбора (дополнительную информацию см. В нашем модуле Чарльза Дарвина II).Жорж Леклерк, прославившийся в середине и конце 1800-х годов сбором информации о привычках и географическом распределении животных и растений, признал, что различия между родственными видами животных, живущих в разных частях света, отражают различную среду, в которой они обитают. Он думал, что животные как-то изменятся после миграции с одного места на другое. Жан Батист Ламарк смотрел на вещи с другой точки зрения. Он популяризировал идею о том, что окружающая среда в мире изменилась, а вместе с ней и потребности животных, живущих за ее пределами, таким образом, характеристики животных изменились в соответствии с их средой.
Мы называем корректировки соответствия между организмами и окружающей средой как эволюционная адаптация или просто адаптация . Адаптация — это основная концепция, которая переросла в дарвиновскую теорию естественного отбора. Естественный отбор — это механизм, объясняющий, как вещи меняются; адаптация объясняет , почему они это делают .
Адаптация в результате естественного отбора
Адаптация основана на концепции, согласно которой популяции организмов меняются с течением времени в результате естественного отбора.Адаптивная эволюция обусловлена увеличением выживаемости и / или увеличением репродуктивного успеха. Это происходит, когда совокупность особей в популяции получает преимущество благодаря особым общим чертам. Эти черты могут быть как незаметными, так и довольно сложными. Например, они могут начинаться с удлинения на 2 мм собирающего нектар языка нескольких бабочек, питающихся орхидеями. Если это будет полезно, со временем язык у этого вида может стать намного длиннее, поскольку эти особи и их потомки будут воспроизводить других.В конце концов, длинная форма становится нормой, потому что длинноязычная адаптация, которая позволяет более эффективно кормить, способствует увеличению репродуктивного успеха.
Дарвин сам обнаружил на Мадагаскаре орхидею с огромной трубкой, производящей нектар длиной 11 дюймов. Он предсказал, что будет моль, которая питается из трубки с 11-дюймовым хоботком. Почти 50 лет спустя предсказание Дарвина подтвердилось, когда ученые обнаружили моль Xanthopan morganii praedicta с 12-дюймовым хоботком, который питался и опылял орхидею Дарвина ( Angraecum sesquipedale ).Конечно, окончательный источник такой адаптации и всех других является генетическим, потому что естественный отбор влияет только на те черты, которые могут передаваться от одного поколения к другому.
Пример Дарвина с орхидеей и мотыльком — один из наиболее заметных случаев адаптации. Одна особенность растения связана с соответствующей особенностью животного, так что оба получают выгоду от своей взаимосвязанной жизни в природе. Но в более общем плане организмы — это совокупность приспособлений, которые объединяются, чтобы заставить работать определенный образ жизни.Зачем? Потому что в окружающей среде есть много факторов, которые являются «проблемами», требующими «решений». Доступность пищи, взаимоотношения хищник-жертва и климат — все это играет важную роль в выборе полезных характеристик «посредством естественного отбора».
Контрольная точка понимания
Признаки, которые становятся все более распространенными в популяции из поколения в поколение, часто бывают такими, которые
Пример с пингвинами
В качестве примера возьмем пингвинов (рисунок 2).Хотя большинство видов пингвинов живут в умеренном климате, некоторые из пингвинов, с которыми мы больше всего знакомы, живут в экстремальных условиях Антарктиды. Эти нелетающие птицы с ластами являются прекрасным примером множественных эволюционных приспособлений.
Рисунок 2: Есть 17 видов пингвинов, все обитающие к югу от экватора.Род Pygoscelis, что по-гречески означает «локтевая нога», состоит из трех видов, обитающих на островах недалеко от материковой части Антарктики, антарктических пингвинов (P. antarctica — слева), Адели (P. adeliae — справа) и папуасских пингвинов. (P. papua — без фото).
Рисунок 3: Взрослые пингвины имеют плотный слой крошечных водонепроницаемых перьев, которые защищают их в воде. Птенцы пингвинов покрыты пушистым теплоизоляционным пухом, который по мере взросления заменяется водонепроницаемыми перьями.
Адаптация для сохранения тепла
Одной из самых сложных задач для обитающих в Антарктике пингвинов является поддержание температуры их тела в совершенно разных условиях на суше, где они живут и размножаются, и в ледяной воде, где они кормятся. Как и другие птицы, пингвины теплокровны, поддерживая относительно стабильную температуру тела от 35 ° до 41 ° C. Однако, в отличие от большинства других птиц, пингвины делают это в климате, где температура моря приближается к -2 ° C, а температура воздуха может колебаться от 0 ° C. остыванию кости -60 ° С.
В то время как метаболизм и мышечная активность генерируют тепло тела изнутри, у пингвинов есть уникальные внешние приспособления, которые помогают им сохранять это тепло. Чтобы избежать потери тепла, они изолируются толстым слоем жира под кожей. Это помогает сохранять тепло, как у китов, тюленей и других крупных холодноводных животных. Кроме того, тела пингвинов покрыты слоем перьев, которые расположены более плотно, чем у других птиц.Основание их перьев также пушистое, чтобы задерживать воздух для лучшей изоляции. Кроме того, пингвины развили поведение, позволяющее сохранять свои перья в хорошем состоянии и защищать их от холодного ветра и воды. Они водонепроницаемы, прихорашиваясь, что включает в себя распространение специальных масляных выделений из уропигиальной железы у основания хвоста на другие части тела.
У пингвинов есть другие приспособления, которые помогают им контролировать температуру.Сложная система кровообращения позволяет им легко удерживать и рассеивать тепло. Артерии и вены на их конечностях расположены очень близко друг к другу, поэтому они могут обмениваться теплом. Это называется «противоточной» системой теплообмена, которая отражает встречный поток крови относительно сердца. Эта схема повышает температуру крови, текущей от ласт и ног к сердцевине тела, протягивая ее мимо вен, по которой уже теплая кровь течет к конечностям. Пингвины также могут увеличивать приток крови к ластам, чтобы при необходимости остыть.Это важно, потому что не все пингвины живут в холодном климате круглый год. Например, галапагосский пингвин ( Spheniscus mendiculus ) живет недалеко от экватора, где может быть довольно жарко.
Рис. 4: Ноги пингвинов плохо изолированы и быстро теряют тепло, что помогает пингвинам регулировать температуру тела: если им становится слишком жарко, они могут просто подставить свои ступни для быстрого охлаждения.
Поведенческие адаптации
Есть несколько поведенческих адаптаций, используемых пингвинами в их постоянной борьбе за поддержание стабильной температуры тела. Они дрожат, чтобы увеличить выработку метаболического тепла, и они тяжело дышат и выставляют ноги, чтобы избавиться от лишнего тепла (их ступни — единственная часть их тела, не покрытая изолирующими перьями). Некоторые виды также ищут укрытие под камнями, чтобы избежать перепадов температур — логичный и простой маневр, когда это возможно.Пингвины территориальны по своей природе; тем не менее, императорский пингвин ( Aptenodytes forsteri ) развил социальное поведение, когда собирались вместе, чтобы делиться теплом тела в более суровых условиях материковой Антарктиды, где были зарегистрированы температуры ниже -60 ° C, а ураганные ветры могут приближаться к 200-300. км / час.
Рисунок 5: Пингвины приспособлены плавать быстро и грациозно, в отличие от большинства других птиц.
Пингвины — птицы-амфибии, кормятся только в море и размножаются на суше. Все три пингвина-пингвина охотятся в основном на мелких креветкообразных беспозвоночных, называемых крилем, и, в меньшей степени, на различных рыб. Пока они кормятся в море, они находятся под постоянной угрозой со стороны хищников, в том числе морских леопардов, косаток (косаток) и иногда морских котиков. Следовательно, пингвины не только гораздо более искусны в плавании, чем в ходьбе, они даже потребляют на треть меньше энергии в море, чем на суше.На суше пингвины, как правило, неуклюже ходят, прыгают или спускаются на санях на животе, иногда на большие расстояния, чтобы добраться до своих лежбищ, где они размножаются, или выйти в море. Но в воде они — чудо морской техники. Плавучие торпедообразные тела и эффективная конструкция ласт позволяют пингвинам «летать» под водой, используя свой клюв, хвост и лапы, чтобы быстро менять направление, преследуя рыбу или избегая хищников. Путешествуя на большие расстояния, пингвины будут прыгать из воды, чтобы уменьшить сопротивление и сохранить энергию.
Рисунок 6: Мать-пингвин с младенцем. Цыпленок хорошо защищен от холода, сидит на ногах матери и изолирован ее жиром и перьями.
Контрольная точка понимания
Несмотря на то, что императорские пингвины территориальны по своей природе, они собираются вместе, как адаптация к
.
Адаптация к размножению
Адаптация пингвинов к размножению также отражает их среду обитания.Большинство пингвинов-пингвинов верны как своей половинке, так и месту своего гнездования, возвращаясь к размножению в одном и том же месте год за годом. Они собираются в колонии, которые могут быть небольшими, состоящими из нескольких гнездящихся пар, или довольно большими, состоящими из миллионов пар. Самцы прибывают первыми и предпочитают строить гнезда из небольших камней, насыпанных на свободных от снега участках. Самки прибывают вскоре после самцов и обнаруживают свою половинку (что может оказаться непростой задачей среди миллионов — для нас — двойников, одетых в один и тот же смокинг).
Императорский и король ( Aptenodytes patagonica ) пингвины несут яйца и совсем молодых птенцов на ногах. Странное поведение, которое, безусловно, затрудняет им ходьбу, однако необходимая практика, чтобы согреть яйца и детенышей и не дать им замерзнуть на холодных антарктических скалах. Императорские пингвины размножаются в самых суровых условиях на земле — антарктической зимой. Хотя точные причины этого до конца не изучены, многие ученые считают, что время позволяет новым птенцам, которые через пять месяцев обретают независимость от своих родителей, отправиться в путь самостоятельно в течение более мягкого антарктического лета.Легко понять, как естественный отбор может максимизировать успех размножения пингвинов-родителей, которые отлучили своих птенцов от груди именно тогда, когда климат благоприятствовал их выживанию.
Адаптация у других видов
Пингвины не уникальны в своей адаптации к окружающей среде. У белых медведей появился белый мех, потому что он лучше скрывает их в Арктике. Все остальные виды медведей коричневые или черные, поэтому мы можем предположить, что среди далеких предков современных белых медведей более белые особи, вероятно, имели больше успехов на охоте, потому что их добыче было труднее заметить их на фоне снега и льда.Белки развили привычку закапывать орехи летом и осенью, чтобы обеспечить их пищей на зиму. Даже одуванчик обыкновенный адаптировался к окружающей среде, образуя характерный белый пух (называемый хохолком) на своих семенах, чтобы увеличить их распространение и, следовательно, их шансы на выживание в окружающей среде.
Рисунок 7: Одуванчик разработал очень эффективный способ распространения своих семян: порожденный ветром пух одуванчика может путешествовать на многие мили.
Итак, Уильям Пейли был не совсем прав, когда предполагал, что сложность природного мира превышает возможности человеческого расчета. Ключом, которого ему не хватало, была концепция адаптации. Дарвин сложил все это вместе: черты и характеристики, которые могли быть только невесомым источником удивления для Пейли, на самом деле оказались ключом к пониманию разнообразия и сложности жизни. Этот ключ — адаптация; и все организмы, даже люди, развили сложные особенности в ответ на давление окружающей среды.
Сводка
Этот модуль знакомит с концепцией эволюционной адаптации. Он следует за развитием идей Чарльза Дарвина о том, как виды приспосабливаются к окружающей среде, чтобы выжить и размножаться. Объясняется разница между адаптацией и естественным отбором. Модуль рассматривает пингвинов и другие примеры из природы и исследует процессы, влияющие на разнообразие жизни.
Ключевые понятия
Естественный отбор — это механизм, объясняющий, как изменяются организмы.
Строение организма и многие его особенности напрямую связаны со средой, в которой он живет.
Множество механизмов окружающей среды, как естественных, так и созданных руками человека, влияют на адаптивную эволюцию.
Ирис Саксер, M.A./M.S., Альфред Л. Розенбергер, доктор философии «Адаптация» Visionlearning Vol. БИО-2 (6), 2005.
,
Адаптация (биология) | определение адаптации (биологии) Медицинским словарем
адаптация
[ad ″ ap-ta´shun]
1. динамичный, непрерывный, поддерживающий жизнь процесс, посредством которого живые организмы приспосабливаются к изменениям окружающей среды.
2. настройка зрачка на свет.
биологическая адаптация адаптация живых существ к факторам окружающей среды с конечной целью выживания, воспроизводства и оптимального уровня функционирования.
цветовая адаптация
1. изменений зрительного восприятия цвета при длительной стимуляции.
2. регулировка зрения по степени яркости или цветового тона освещения.
адаптация к темноте адаптация глаза к зрению в темноте или при пониженном освещении.
световая адаптация адаптация глаза к зрению при солнечном свете или при ярком освещении (фотопия) с уменьшением концентрации светочувствительных пигментов глаза.
физиологическая адаптация продолжающийся процесс, посредством которого внутренние функции организма регулируются и регулируются для поддержания гомеостаза во внутренней среде.
психологическая адаптация продолжающийся процесс, основанный на эмоциях и интеллекте, с помощью которого люди поддерживают баланс в своих ментальных и эмоциональных состояниях бытия и во взаимодействии со своей социальной и культурной средой.
социальная адаптация адаптация людей к другим людям и группам сообщества, работающим вместе для общей цели.
объявление
(ad’ap-tā’shŭn), Избегайте неправильной адаптации формы.
1. Преимущественное выживание представителей вида из-за фенотипа, который увеличивает их способность противостоять окружающей среде, в том числе экологии.
2. Выгодное изменение функции или строения органа или ткани для соответствия новым условиям.
3. Регулировка чувствительности сетчатки к силе света.
4. Свойство определенных сенсорных рецепторов, изменяющее реакцию на повторяющиеся или продолжающиеся стимулы с постоянной интенсивностью.
5. Подгонка, уплотнение или придание формы реставрационному материалу, фольге или оболочке зубу или модели для обеспечения тесного контакта.
6. Динамический процесс, посредством которого мысли, чувства, поведение и биофизиологические механизмы человека постоянно приспосабливаются к постоянно меняющейся окружающей среде. Синоним (ы): корректировка (2)
7. Гомеостатический ответ.
[Л. ad- apto, pp. — atus, для настройки]
адаптация
(ăd′ăp-tā′shən) n. 1.
а. Акт или процесс адаптации.
б. Состояние адаптации.
2. Биология
а. Изменение или приспособление в структуре или привычках, часто происходящее в результате естественного отбора, благодаря которому вид или особь становятся более способными функционировать в своей среде.
б. Структура или привычка, возникающая в результате этого процесса.
3. Физиология Чувствительное приспособление органа чувств, например глаза, к изменяющимся условиям, например, интенсивности света.
4. Изменение поведения человека или группы людей в ответ на новое или измененное окружение.
ад’ап · та’тион · ал прил.
ад’ап · та’тион · al·ly доп.
адаптация
Клеточная биология
Совокупность процессов, с помощью которых организм приспосабливается к новой или измененной среде в ответ на стресс и повышенные физиологические потребности.
Стоматология
(1) Правильная установка зубного протеза.
(2) Степень близости и сцепления реставрационного материала с «препарированием» зуба.
Эволюционная биология
Фенотипическая особенность, которая улучшает репродуктивную способность вида.
Microbiology
Приспособление бактерий к новой или измененной среде.
Молекулярная биология
Изменение реакции субклеточной системы с течением времени; функциональные или структурные изменения, которые позволяют организму реагировать на изменения в окружающей среде; способность физиологически приспосабливаться к новой среде — как правило, клетки не адаптируются при переносе в другие условия роста.
Офтальмология
Способность глаза приспосабливаться к изменениям интенсивности света.
Ортодонтия
Регулировка корректирующих лент, приводящая к смещению зубов.
Physiology
Снижение частоты возбуждения нейронов в условиях постоянной стимуляции.
адаптация
Офтальмология Способность глаза приспосабливаться к изменениям интенсивности света Психология Подгонка поведения к окружающей среде путем изменения своих импульсов, эмоций или установок.См. Социальная адаптация.
ad · ap · tation
(ad’ap-tā’shŭn)
1. Преимущественная выживаемость представителей вида благодаря фенотипу, который дает им повышенную способность противостоять окружающей среде.
2. Выгодное изменение функции или строения органа или ткани для соответствия новым условиям.
3. Регулировка чувствительности сетчатки к силе света.
4. Свойство некоторых сенсорных рецепторов, которое изменяет реакцию на повторяющиеся или продолжающиеся стимулы с постоянной интенсивностью.
5. стоматология Подгонка, уплотнение или придание формы реставрационному материалу, фольге или оболочке к зубу или модели для обеспечения тесного контакта.
6. Динамический процесс, при котором мысли, чувства, поведение и биофизиологические механизмы человека постоянно меняются, чтобы приспособиться к постоянно меняющейся среде.
7. Гомеостатический отклик.
8. трудотерапия способность предвидеть, исправлять и извлекать выгоду, извлекая выгоду из последствий ошибок, возникающих во время выполнения задач.
[Л. ad- apto, pp. — atus, для настройки]
адаптация
1. Регулировка чувствительности, обычно в сторону уменьшения, в результате повторной стимуляции.
2. Приспособление организма, включая человека, частично или полностью, к изменениям окружающей среды или к внешнему стрессу. Адаптация — важная черта всего живого, и вероятность выживания часто зависит от того, насколько эффективно она действует.
адаптация
1. Процесс, с помощью которого орган чувств (например, глаз) приспосабливается к окружающей среде (например, к яркости, цвету или ношению контактных линз).
2. Снижение чувствительности к непрерывной сенсорной стимуляции. Нейрофизиологический коррелят соответствует снижению частоты потенциалов действия, запускаемых нейроном, несмотря на стимул постоянной величины. Зрительной адаптации препятствуют непрерывные непроизвольные движения глаз. См. фиксация движений ; потенциал действия; стабилизированное изображение сетчатки.
хроматическая адаптация Видимые изменения оттенка и насыщенности после длительного воздействия поля определенного цвета.
адаптация к темноте Регулировка глаза (в частности, регенерация зрительных пигментов и расширение зрачка), так что после наблюдения в темноте чувствительность к свету значительно увеличивается, то есть пороговая реакция на свет снижается.Это гораздо более медленный процесс, чем световая адаптация. Пожилым людям обычно требуется больше времени, чтобы адаптироваться к темноте, и они достигают только более высокого порога, чем молодые. См. Адаптометр ; дневная слепота; зрительный пигмент; теория двуличия .
световая адаптация Регулировка глаза (в частности, обесцвечивание зрительных пигментов и сужение зрачка), так что после наблюдения яркого поля чувствительность к свету снижается, то есть повышается порог яркости. См. теория двуличия .
адаптация призмы См. адаптация вергенции .
сенсорная адаптация Механизм, с помощью которого зрительная система регулируется, чтобы избежать путаницы и диплопии восприятия из-за аномального двигательного состояния (например, косоглазия).
адаптация вергенции Процесс, при котором глаза возвращаются к своему состоянию привычной гетерофории или ортофории после того, как гетерофория была вызвана призмами ( адаптация призмы ) перед одним или обоими глазами (например, при центрировании линзы не совпадает с межзрачковым расстоянием), либо сферическими линзами, либо из-за изменений содержимого орбиты с возрастом.Этот процесс адаптации может быть связан с феноменом ортофоризации. Люди с симптоматическими аномалиями бинокулярного зрения не демонстрируют или не демонстрируют адаптацию вергентности к призмам. Адаптация вергенции снижается с возрастом.
объявление
(ad’ap-tā’shŭn) Избегайте неправильной формы адаптация .
1. Подгонка, уплотнение или придание формы реставрационному материалу, фольге или оболочке зубу или модели для обеспечения тесного контакта.
2. Совмещение инструмента относительно зуба перед активацией исследовательского или рабочего хода.
3. Выгодное изменение функции или строения органа или ткани для соответствия новым условиям.
4. Гомеостатический ответ.
[Л. ad- apto, pp. — atus, для настройки]
.