Adaptace, fitness a fenotypová plasticita Populační ekologie živočichů (podzim 2013) Simona Doležalová Adaptace, fitness, fenotypová plasticita • variabilita – významná vlastnost populací 1. individuální (fenotypová plasticita, genetická proměnlivost) 2. skupinová • hlavní mechanismy evoluce – přírodní výběr a náhodné procesy • adaptace a fitness – důležité pojmy evoluční biologie souvislost s evolucí Adaptace • dva významy – evoluční proces znak jako konečný stav procesu adaptace (jestliže zvyšuje fitness vzhledem k ostatním variantám znaku v populaci a je produktem přírodního výběru pro tento znak) • exaptace – původně vznikly v souvislosti s plněním jiného úkolu • aptace – adaptace + exaptace • nonaptace – v současnosti neplní žádnou funkci • disaptace – snižují fitness jedince Adaptace • 1. pol. 20. st. – přisuzování adaptací vyšším úrovním organizace, než je úroveň jedince (populace, druh, společenstva) • potenciálně mohou vznikat adaptace na nejrůznějších úrovních (geny, buňky, organismy) o genové adaptace vzácné o adaptace na úrovni buněčných linií – u rostlin o adaptace na úrovni organismů běžné o adaptace na úrovni skupin vzácné Adaptace • ve fyziologii odlišný význam – krátkodobé změny v plastických znacích nebo změna v citlivosti tkání k opakovaným podnětům během života jedince • adaptacionismus – všechny znaky vznikly adaptací – kritizováno, řada důvodů proti (genetický drift) Adaptace Základní třídění 1. Morfologické – tvar těla, ústní ústrojí u hmyzu 2. Fyziologické – mechanismy dýchání, změny metabolismu 3. Etologické – orientace v prostoru, vyhledávání potravy • první reakce na změnu prostředí fyziologické povahy • všechny dohromady umožňují organismu žít, vyvíjet se a rozmnožovat se Fitness • fitness (zdatnost) – obecné kritérium adaptovanosti organismu • definice – relativní kvantita fenotypu (genotypu, alely) v daném prostředí • měří se genovými příspěvky fenotypu (počtem potomků) do budoucích generací • jedinci, kteří zanechají více potomstva mají vyšší fitness a frekvence jejich genů v populaci roste • dělení: exkluzivní fitness – fitness samotného organismu inkluzivní fitness – fitness organismu i jeho příbuzných Fitness • dvě hlavní komponenty: přežívání plodnost • teoretická ekologie – různé parametry fitness, vztahuje se ke skupině jedinců • globální míry – vnitřní míra růstu populace (r) čistá míra reprodukce (R0) – očekávaný počet potomků při narození reprodukční hodnota (vx) • lokální míry – maximalizací jedné komponenty fitness bude maximalizována celková fitness organismu • Darwinovská fitness – počet zplozeného potomstva v jedné generaci trade-off Fenotypová plasticita • individuální proměnlivost – genetická proměnlivost fenotypová plasticita – vlastnost jednoho genotypu produkovat více fenotypů jako odpověď k měnícímu se vnějšímu prostředí • příčiny: věk a vývojové stádium roční období (zimní a letní srst u hranostaje) sociální vlivy (kasty hmyzu vlivem odlišné potravy larev) ekologické faktory (vlhká srst po dešti) neurogenní proměnlivost (změna barvy u chameleona) traumatogenní proměnlivost (účinky parazitů) Fenotypová plasticita • vývojová kanalizace – více genotypů produkuje stejný fenotyp • vývoj pod vlivem přírodního výběru • podmínkou individuální proměnlivost v plasticitě znaku • vzniká interakcí vývojových procesů, rodičovských vlivů a faktorů vnějšího prostředí • fenotypová akomodace – přizpůsobení danému prostředí adaptivní úpravou vzájemných vztahů mezi částmi organismu bez gen. změny • fenokopie – fenotypová odpověď napodobuje vliv mutace (gen. změny) Fenotypová plasticita • reverzibilní (fyziologické změny; velikost snůšky u ptáků) ireverzibilní (vývojové změny) • výhodná v prostředích s velkou prostorovou heterogenitou nebo rychle se měnících v čase • v relativně stabilním prostředí výhodná gen. diferenciace • rozdíly v množství mezi organismy  nejvíce modulární organismy (rostliny)  poikilotermní organismy plastičtější než homoiotermní  savci plastičtější než ptáci Děkuji za pozornost