ADAPTACE:
- 1. evoluční proces v němž se ustavuje taková mezigenerační změna organismu, která pomáhá přežití a reprodukci
organismu v daném prostředí
- 2. znak/vlastnost, který je konečným stavem procesu adaptace (vývoje); znak je adaptací pouze tehdy, zvyšuje-li
fitness jedince vzhledem k ostatním variantám znaku v populaci a je produktem přírodního výběru – když existuje
selekce pro tento znak, tak se šíří a je udržován v populaci
- adaptace nevznikají za předem daným účelem/budoucím cílem – přírodním výběrem vybrány jako
nejefektivnější varianta ze všech ostatních v populaci
- vznik adaptací na různých organizačních úrovních – geny, buňky, jedinci, skupiny jedinců; vznik ale jen na
úrovních vykazujících dědivost
PPPPříkladkladkladklad: přizpůsobení trávení u albatrosů Diomedea exulans
D. Grémillet, A. Prudor, Y. le Maho, H. Weimerskirch
2012: Vultures of the Seas: Hyperacidic Stomachs in
Wandering
Albatrosses as an Adaptation to Dispersed Food
Resources, including Fishery Wastes. PLoS ONE 7(6):
e37834
- testovali predikci vysoce efektivního trávení u
albatrosů: 40 jedinců sledovaných pomocí GPS,
někteří vybavení pH-metrem umístěným v
žaludku
Diomedea exulans - albatros stěhovavý; řád Procellariiformes,
čeleď Diomedeidae
- z největších ptáků, rozpětí křídel až 3 metry
- většinu života tráví na otevřeném moři
- potrava ryby, hlavonožci, korýši, mršiny,…
- hnízdění jednou za dva až tři roky, monogamní, dlouhodobé
páry
- zisk potravy nezbytný
- fyziologická omezení (rychlost a
efektivnost trávení, množství potravy,
dostupnost,…)
- teorie optimálního zisku potravy:
organismus krmící se na roztroušených
potravních zdrojích musí maximalizovat
zisk potravy v rámci každého potravního
zdroje a zároveň musí tuto potravu co
nejrychleji zpracovat aby minimalizoval
cestovní náklady na přemístění mezi
jednotlivými zdroji
- závěr: velmi nízké pH žaludku, nižší než u ostatních
mořských ptáků, srovnatelné se supy
= výhoda: velmi rychlé chemické zpracování pozřené potravy
a následné rychlé natrávení – užitečné při shánění potravy na
vzdálených a roztroušených zdrojích
= minimalizace času stráveného na hladině, snížení
nákladů na let („jsou brzo zase lehcí“), možnost pozření
velkého množství potravy naráz
FITNESS (zdatnost):
- soubor vlastností ovlivňujících šance jedince předat své geny do genofondu následujících generací – umožňují
přežití a reprodukční úspěch
- nelze určit na základě měření tělesných parametrů jedince
- závisí na vlastnostech konkrétního jedince, ale i ostatních jedinců v populaci a je závislá na vnějších podmínkách za
určitých podmínek na určitém místě můžou mít větší fitness jedinci s nějakým fenotypem, ale za jiných okolností
by v téže populaci mohla mít vyšší fitness individua jiná
PPPPříkladkladkladklad: snížení reprodukční úspěšnosti vlivem antropogenního hluku u Passer domesticus
J. Schroeder, S. Nakagawa, I. R. Cleasby, T. Burke 2012:
Passerine Birds Breeding under Chronic Noise
Experience Reduced Fitness. PLoS ONE 7(7): e39200
- ověřování 3 hypotéz jakým mechanismem hluk
snižuje reprodukční úspěšnost: H1. narušením výběru
partnera, H2. snížením kvality teritoria, H3.
zpomalením/ztížením vývoje mláďat
Passer domesticus - vrabec domácí; řád Passeriformes,
čeleď Passeridae
- menší až středně velký pěvec s rozpětím kolem 20 cm
- výskyt v oblastech mírného pásma, častý synantropní
druh, nemigruje
- rostlinná potrava (semena, části rostlin), hmyz
- hnízdění vícekrát za rok
- fitness ptáků negativně koreluje s antropogenním hlukem
- méně mláďat a nižší tělesná hmotnost mláďat v hlučných oblastech (poblíž generátorů na výrobu elektřiny)
- samice krmily mladé méně často v případě hnízdění v hlučné oblasti než když hnízdily jinde
- samice reagovaly na zvyšující se míru hluku upravením počtu návštěv na hnízdě během krátkého časového
období
- závěr: objasnění mechanismu jak hluk
může snižovat fitness pěvců – akustické
narušení komunikace rodič-potomek =
podpora hypotézy 3
= ptáci hnízdící v hlučných oblastech
mají prokazatelně nižší fitness než ptáci
hnízdící v klidnějších oblastech
- metody: pro analýzu Bayesian Markov-chain Monte Carlo (MCMC) metoda; R pro statistické
výpočty; další testy ANNOVA, binominal BMM, Poisson BBM, Kruskal-Wallis test, crosssectional
analysis
FENOTYPOVÁ PLASTICITA:
- vlastnost jednoho genotypu produkovat více fenotypů jako odpověď k měnícímu se vnějšímu prostředí – adaptivní
odpověď organismu v daném prostředí
- individuální rozdíly, které nejsou způsobené rozdíly v genotypu, ale jejich rozsah a směr je kontrolován
genetickými mechanismy (různá exprese genů v různých podmínkách)
- vzniká interakcí vývojových procesů, rodičovských vlivů a faktorů vnějšího prostředí
- vyvíjí se pod vlivem přírodního výběru, podmínka – individuální proměnlivost v plasticitě nějakého znaku
- umožňuje organismu se během svého vývoje co nejlépe přizpůsobit danému prostředí adaptivní úpravou
vzájemných vztahů mezi jeho částmi aniž by došlo ke genetické změně
Příklad: variabilita v načasování kladení vajec v závislosti na prostředí u Cyanistes caeruleus
M. Porlier, A. Charmantier, P. Bourgault, P. Perret,
J. Blondel, D. Garant 2012: Variation in
phenotypic plasticity and selection patterns in
blue tit breeding time: between- and withinpopulation
comparisons. Journal of Animal
Ecology 81: 1041–1051
- sledovali variabilitu v načasování hnízdění mezi
populacemi a v rámci těchto populací, fenotypovou
plasticitu a selekční tlaky pro tento znak u 4
mediteránních populací sýkor rozmnožujících se v
odlišném prostředí (opadavý vs. vždyzelený les,
rozdíly v dostupnosti potravy, jižní Francie a Korsika)
Cyanistes caeruleus – sýkora modřinka; řád Passeriformes,
čeleď Paridae
- drobný pěvec, rozpětí do 20 cm
- rozšíření v mírné a subarktické Evropě a Západní Asii,
listnaté a smíšené lesy, parky, zahrady, nemigruje
- potrava hmyz, semínka, pupeny a listy stromů,…
- hnízdění jednou až dvakrát za rok
- načasování rozmnožování u pěvců zásadní life-history znak
silně spojený s fitness; liší se v různém prostředí
- variabilita v načasování odlišná jak mezi různými
populacemi druhu, tak mezi jedinci jedné populace
- individuální plasticita může být pod značnou selekcí
- závěr: dřívější rozmnožování v teplejších letech
ve všech populacích, snížená plasticita v méně
prediktabilním prostředí; u 2 ze 4 populací
signifikantní variabilita v plasticitě pro „laying
date“ (načasování rozmnožování) mezi jedinci;
selekce pro dřívější kladení vajec signifikantní
jen v populacích bez rozdílů v plasticitě mezi
jedinci
= zobecnění vzorců plasticity mezi populacemi
náročné i na malé prostorové škále; množství
variability mezi jedinci ve fenotypové plasticitě
může být spojeno se selekčními tlaky pro tento
znak
- metody: cross-sectional analysis, lineární model, random
regression model, multivariate linear model, Likelihood Ratio
Test, mixed models with Poisson distribution, quasi-Poisson,
Legendre polynomials