ADAPTATION BIOLOGIQUE: CARACTÉRISTIQUES, TYPES, EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

Une adaptation biologique est une caractéristique présente dans un organisme qui augmente sa capacité de survie et de reproduction, par rapport à ses compagnons qui ne possèdent pas ce trait. Le seul processus qui mène à des adaptations est la sélection naturelle.

Si nous nous arrêtons pour regarder les différentes lignées d'organismes vivants, nous constaterons qu'elles regorgent d'une série d'adaptations complexes. Du mimétisme des papillons à la structure complexe de leurs ailes qui permettent le vol.

Source: Par Punnett, Reginald Crundall, via Wikimedia Commons

Toutes les caractéristiques ou traits que nous observons chez certains organismes ne peuvent pas être immédiatement qualifiés d'adaptations. Certains peuvent être des conséquences chimiques ou physiques, il peut s'agir de traits produits par dérive génétique ou par un événement appelé auto-stop génétique.

Les caractéristiques des organismes peuvent être étudiées en appliquant la méthode scientifique pour vérifier s'il s'agit bien d'adaptations et quelle est leur fonction provisoire.

Pour ce faire, des hypothèses d'utilisation potentielle doivent être proposées et testées avec un plan expérimental adapté - soit en manipulant l'individu, soit par simple observation.

Bien que les adaptations semblent souvent parfaites et même «conçues», elles ne le sont pas. Les adaptations ne sont pas le résultat d'un processus conscient car l'évolution n'a ni fin ni but, et ne cherche pas non plus à perfectionner les organismes.

caractéristiques

Selon l'île, une espèce différente de pinson a évolué.

Une adaptation est un trait qui augmente la forme physique d'un individu. En biologie évolutive, le terme aptitude ou aptitude biologique fait référence à la capacité d'un organisme à laisser sa progéniture. Si un certain individu laisse plus de progéniture qu'un partenaire, on dit qu'il a une meilleure forme physique.

L'individu le plus en forme n'est ni le plus fort, ni le plus rapide, ni le plus grand. C'est celui qui survit, trouve un partenaire et se reproduit.

Certains auteurs ajoutent souvent d'autres éléments dans leurs définitions de l'adaptation. Si nous prenons en compte l'histoire de la lignée, nous pouvons définir l'adaptation comme un trait dérivé qui a évolué en réponse à un certain agent sélectif. Cette définition compare les effets du caractère sur l'aptitude à une variante spécifique.

Types d'adaptation

Les trois types d'adaptation de base, basés sur la façon dont les changements génétiques sont exprimés, sont les ajustements structurels, physiologiques et comportementaux. Au sein de chacun de ces types, différents processus sont effectués. La plupart des organismes ont des combinaisons des trois.

Morphologique et structurel

Ces adaptations peuvent être anatomiques, y compris le mimétisme et la coloration cryptique.

Pour sa part, le mimétisme renvoie à la similitude externe que certains organismes sont capables de développer pour imiter les caractéristiques d'autres organismes plus agressifs et dangereux afin de les chasser.

Par exemple, les serpents coralliens sont toxiques. Ils peuvent être reconnus par leurs couleurs vives caractéristiques. D'un autre côté, les serpents de montagne sont inoffensifs, mais leurs couleurs les font ressembler à un récif de corail.

L'apparition d'un organisme est modélisée par des adaptations structurelles en fonction de l'environnement dans lequel il se développe. Par exemple, les renards du désert ont de grandes oreilles pour le rayonnement thermique et les renards arctiques ont de petites oreilles pour retenir la chaleur corporelle.

Grâce à la pigmentation de leur fourrure, les ours blancs se camouflent sur les glaces et les jaguars tachetés à l'ombre tachetée de la jungle.

Les plantes souffrent également de ces changements. Les arbres peuvent avoir de l'écorce de liège pour les protéger des incendies de forêt.

Les modifications structurelles affectent les organismes à différents niveaux, de l'articulation du genou à la présence de gros muscles de vol et à une vision nette pour les oiseaux prédateurs.

Physiologique et fonctionnel

Ces types d'adaptations impliquent l'altération d'organes ou de tissus. Ils sont un changement dans le fonctionnement de l'organisme pour résoudre un problème qui se produit dans l'environnement.

Selon la chimie corporelle et le métabolisme, les adaptations physiologiques ne sont généralement pas visibles.

Un exemple clair de ce type d'adaptation est l'hibernation. C'est un état somnolent ou léthargique que de nombreux animaux à sang chaud traversent en hiver. Les changements physiologiques qui se produisent pendant la période d'hibernation sont très différents selon les espèces.

Une adaptation physiologique et fonctionnelle serait, par exemple, les reins les plus efficaces pour les animaux du désert comme les chameaux, les composés qui empêchent la coagulation du sang dans la salive des moustiques ou la présence de toxines dans les feuilles des plantes pour les repousser. herbivores.

Des études en laboratoire qui mesurent le contenu de sang, d'urine et d'autres fluides corporels, qui retracent les voies métaboliques, ou des études microscopiques des tissus d'un organisme sont souvent nécessaires pour identifier les adaptations physiologiques.

Il est parfois difficile de les détecter s'il n'y a pas d'ancêtre commun ou d'espèces étroitement apparentées avec lesquelles comparer les résultats.

Ethologique ou comportemental

Ces adaptations affectent la manière dont les organismes vivants agissent en raison de diverses causes telles que garantir la reproduction ou la nourriture, se défendre contre les prédateurs ou modifier les habitats lorsque les conditions environnementales ne sont pas adaptées.

Parmi les adaptations comportementales, on trouve la migration, qui fait référence à la mobilisation périodique et massive des animaux de leurs aires de reproduction naturelles vers d'autres habitats.

Ce déplacement se produit avant et après la saison de reproduction. Ce qui est curieux à propos de ce processus, c'est qu'en son sein se développent d'autres changements qui peuvent être anatomiques et physiologiques, comme cela se produit avec les papillons, les poissons et les papillons.

La cour ou la cour est un autre comportement susceptible de changer. Ses variantes peuvent être incroyablement complexes. L'objectif des animaux est d'obtenir un partenaire et de le diriger vers l'accouplement.

Pendant la période d'accouplement, la plupart des espèces ont des comportements différents considérés comme des rituels. Il s'agit notamment d'exposer, d'émettre des sons ou d'offrir des cadeaux.

Ainsi, on peut observer que les ours hibernent pour échapper au froid, les oiseaux et les baleines migrent vers des climats plus chauds quand c'est l'hiver, et les animaux du désert sont actifs la nuit par temps chaud d'été. Ces exemples sont des comportements qui aident les animaux à survivre.

Souvent, les adaptations comportementales nécessitent une étude approfondie sur le terrain et en laboratoire pour les mettre en lumière. Ils impliquent généralement des mécanismes physiologiques.

Ces types d'adaptations sont également observés chez l'homme. Celles-ci utilisent des adaptations culturelles comme sous-ensemble des adaptations comportementales. Par exemple, lorsque des personnes vivant dans un environnement donné apprennent à modifier la nourriture dont elles ont besoin pour faire face au climat donné.

Toutes les fonctionnalités sont-elles des adaptations?

En observant un être vivant, nous remarquerons qu'il est plein de caractéristiques qui nécessitent une explication. Prenons un oiseau: la coloration du plumage, le chant, la forme des pattes et du bec, les danses complexes des parades nuptiales, pouvons-nous tous les considérer comme des caractéristiques adaptatives?

Non. S'il est vrai que le monde naturel est plein d'adaptations, nous ne devons pas en déduire immédiatement que le trait que nous observons est l'un d'entre eux. Un trait peut être présent principalement pour les raisons suivantes:

Ils peuvent être une conséquence chimique ou physique

De nombreux traits sont simplement les conséquences d'un événement chimique ou physique. La couleur du sang est rouge chez les mammifères et personne ne pense que la couleur rouge en soi est une adaptation.

Le sang est rouge du fait de sa composition: les globules rouges stockent une protéine responsable du transport de l'oxygène appelée hémoglobine - qui provoque la coloration caractéristique dudit fluide.

Peut être une conséquence de la dérive génétique

La dérive est un processus aléatoire qui produit des changements dans la fréquence des allèles et conduit à la fixation ou à l'élimination de certains allèles de manière stochastique. Ces caractéristiques ne confèrent aucun avantage et n'augmentent pas la forme physique de l'individu.

Supposons que nous ayons une population d'ours blancs et d'ours noirs de la même espèce. À un moment donné, la population étudiée subit une diminution du nombre d'organismes en raison d'une catastrophe environnementale et la plupart des individus blancs meurent par hasard.

Avec le temps, il y a une forte possibilité que l'allèle qui code pour la fourrure noire soit fixé et que la population entière soit composée d'individus noirs.

Cependant, ce n'est pas une adaptation car il ne confère aucun avantage à l'individu qui le possède. Notez que les processus de dérive génétique ne conduisent pas à la formation d'adaptations, cela ne se produit que par le mécanisme de la sélection naturelle.

Il peut être corrélé à une autre caractéristique

Nos gènes sont côte à côte et peuvent se combiner de différentes manières dans un processus appelé recombinaison. Dans certains cas, les gènes sont liés et hérités ensemble.

Pour illustrer cette situation, nous utiliserons un cas hypothétique: les gènes qui codent pour les yeux bleus sont liés à ceux des cheveux blonds. Logiquement c'est une simplification, il y a probablement d'autres facteurs impliqués dans la coloration des structures, cependant nous l'utilisons comme exemple didactique.

Supposons que les cheveux blonds de notre hypothétique organisme lui donnent un avantage: camouflage, protection contre les radiations, contre le froid, etc. Les personnes aux cheveux blonds auront plus d'enfants que leurs pairs qui n'ont pas cette caractéristique.

La progéniture, en plus des cheveux blonds, aura les yeux bleus car les gènes sont liés. Au fil des générations, nous pouvons observer que les yeux bleus augmentent en fréquence même s'ils ne confèrent aucun avantage adaptatif. Ce phénomène est connu dans la littérature sous le nom d '«auto-stop génétique».

Peut être une conséquence de l'histoire phylogénétique

Certains caractères peuvent être une conséquence de l'histoire phylogénétique. Les sutures du crâne chez les mammifères contribuent et facilitent le processus d'accouchement et peuvent être interprétées comme une adaptation pour celui-ci. Cependant, le trait est représentatif dans d'autres lignées et est un trait ancestral.

Pré-adaptations et exaptations

Au fil des ans, les biologistes évolutionnistes ont enrichi la terminologie concernant les caractéristiques de l'organisme, y compris de nouveaux concepts tels que «préadaptation» et «exaptation».

Selon Futuyma (2005), une pré-adaptation est «un trait qui remplit fortuitement une nouvelle fonction».

Par exemple, les becs forts de certains oiseaux peuvent avoir été sélectionnés pour consommer un certain type de nourriture. Mais dans les cas appropriés, cette structure peut également servir d'adaptation pour attaquer les moutons. Ce changement soudain de fonction est une pré-adaptation.

En 1982, Gould et Vrba ont introduit le concept d '«exaptation» pour décrire une pré-adaptation qui a été cooptée pour un nouvel usage.

Par exemple, les plumes des oiseaux nageurs n'ont pas été façonnées par la sélection naturelle sous la pression sélective de la nage, mais elles ont fortuitement servi à le faire.

Par analogie avec ce processus, nous avons notre nez, bien qu'il ait été sûrement sélectionné parce qu'il ajoutait un avantage dans le processus de respiration, maintenant nous l'utilisons pour tenir nos lunettes.

L'exemple le plus célèbre d'exaptation est le pouce du panda. Cette espèce se nourrit spécifiquement de bambou et pour le manipuler, ils utilisent un «sixième pouce» dérivé de la croissance d'autres structures.

Exemples d'adaptations

Vol chez les vertébrés

Les oiseaux, les chauves-souris et les ptérosaures maintenant éteints ont acquis de manière convergente leurs moyens de locomotion: le vol. Divers aspects de la morphologie et de la physiologie de ces animaux semblent être des adaptations qui augmentent ou favorisent la capacité de voler.

Les os ont des cavités qui en font des structures légères mais résistantes. Cette conformation est connue sous le nom d'os pneumatisés. Dans les lignées volantes d'aujourd'hui - oiseaux et chauves-souris - le système digestif présente également certaines particularités.

Les intestins sont beaucoup plus courts, comparés aux animaux incapables de voler de taille similaire, probablement pour réduire le poids pendant le vol. Ainsi, la réduction de la surface d'absorption des nutriments a sélectionné une augmentation des voies d'absorption cellulaire.

Les adaptations chez les oiseaux descendent aux niveaux moléculaires. Il a été proposé que la taille du génome ait été réduite en tant qu'adaptation au vol, réduisant les coûts métaboliques associés au fait d'avoir un grand génome, et donc de grandes cellules.

Écholocalisation chez les chauves-souris

Source: Par Shung, de Wikimedia Commons

Chez les chauves-souris, il existe une adaptation particulière qui leur permet de s'orienter spatialement lors de leurs déplacements: l'écholocation.

Ce système consiste en l'émission de sons (les humains ne sont pas capables de les percevoir) qui rebondissent sur des objets et la chauve-souris est capable de les percevoir et de les traduire. De même, la morphologie des oreilles de certaines espèces est considérée comme une adaptation pour pouvoir recevoir efficacement les ondes.

Le long cou des girafes

Source: par John Storr, de Wikimedia Commons

Personne ne douterait que les girafes aient une morphologie inhabituelle: un cou allongé qui soutient une petite tête et de longues jambes qui soutiennent leur poids. Cette conception rend différentes activités de la vie de l'animal difficiles, comme boire de l'eau d'un étang.

L'explication des longs cous de ces espèces africaines est un exemple favori des biologistes évolutionnistes depuis des décennies. Avant que Charles Darwin ne conçoive la théorie de la sélection naturelle, le naturaliste français Jean-Baptiste Lamarck utilisait déjà un concept - quoique erroné - de changements et d'évolution biologique.

Pour Lamarck, le cou des girafes était allongé car ces animaux l'étiraient constamment pour pouvoir atteindre les bourgeons d'acacia. Cette action se traduirait par un changement héréditaire.

À la lumière de la biologie évolutionniste moderne, on considère que l'utilisation et la désuétude des caractères n'ont aucun effet sur la progéniture. L'adaptation du long cou a dû se produire parce que les individus porteurs de mutations pour lesdites caractéristiques ont laissé plus de descendants que leurs pairs au cou plus court.

Intuitivement, nous pouvons supposer que le long cou aide les girafes à se nourrir. Cependant, ces animaux se nourrissent généralement de buissons bas.

Alors, à quoi servent les cous de girafe?

En 1996, les chercheurs Simmons et Scheepers ont étudié les relations sociales de ce groupe et réfuté l'interprétation de la façon dont les girafes se tenaient le cou.

Pour ces biologistes, le cou a évolué comme une «arme» que les mâles utilisent au combat pour atteindre les femelles et non pour se nourrir dans les zones élevées. Divers faits appuient cette hypothèse: les cous des mâles sont beaucoup plus longs et plus lourds que ceux des femelles.

On peut en conclure que, même si une adaptation a une signification apparemment évidente, il faut remettre en question les interprétations et tester toutes les hypothèses possibles en utilisant la méthode scientifique.

Différences avec l'évolution

Les deux concepts, évolution et adaptation ne sont pas contradictoires. L'évolution peut se produire par le mécanisme de la sélection naturelle et cela génère des adaptations. Il faut souligner que le seul mécanisme qui produit des adaptations est la sélection naturelle.

Il existe un autre processus, appelé dérive génétique (évoqué dans la section précédente), qui peut conduire à l'évolution d'une population mais ne produit pas d'adaptations.

Confusions sur les adaptations

Bien que les adaptations semblent être des caractéristiques conçues exactement pour leur utilisation, l'évolution, et par conséquent la conception des adaptations, n'ont pas de but ou de but conscient. Ils ne sont pas non plus synonymes de progrès.

De même que le processus d'érosion n'a pas pour but de créer de belles montagnes, l'évolution n'a pas pour but de créer des organismes parfaitement adaptés à leur environnement.

Les organismes ne s'efforcent pas d'évoluer, de sorte que la sélection naturelle ne donne pas à un individu ce dont il a besoin. Par exemple, imaginons une série de lapins qui, en raison des changements environnementaux, doivent subir un gel sévère. Le besoin des animaux pour une fourrure abondante ne la fera pas apparaître et ne se répandra pas dans la population.

En revanche, une mutation aléatoire dans le matériel génétique du lapin peut générer un pelage plus abondant, ce qui fait que son porteur a plus d'enfants. Ces enfants héritent probablement de la fourrure de leur père. Ainsi, une fourrure abondante peut augmenter sa fréquence dans la population de lapins et à aucun moment le lapin n'en a été conscient.

De plus, la sélection ne produit pas de structures parfaites. Ils ont juste besoin d'être suffisamment «bons» pour pouvoir passer à la génération suivante.

Références

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2. Freeman, S. et Herron, JC (2002). Analyse évolutive. Prentice Hall.
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