Гипотеза благоприятной акклиматизации ( BAH ) - это физиологическая гипотеза , согласно которой акклиматизация к определенной среде (обычно термической) дает организму преимущества в этой среде. Впервые формально протестированный Арманом Мари Леруа , Альбертом Беннеттом и Ричардом Ленски в 1994 году, однако, центральным предположением в историко-физиологической работе было то, что акклиматизация является адаптивной . Далее уточнено Раймонд Б. Huey и Дэвид Берригэн под сильным логическим выводом подхода гипотеза была фальсифицирована как правило, с помощью серии экспериментов с множеством гипотез.
История и определение
Акклиматизация - это набор физиологических реакций, которые происходят в течение жизни человека на хронические лабораторные условия окружающей среды (в отличие от акклиматизации ). Это одна из составляющих адаптации . В то время как физиологи традиционно предполагается , что акклиматизация выгодно (или явно определить его как таковой), критика программы adaptationist по Стивен Джей Гулд и Левонтин привело к вызову для повышения надежности при проверке adaptationist гипотез. [1]
Первоначальное определение BAH, опубликованное в 1994 г. в Proceedings of the National Academy of Sciences by Leroi et al., Таково:
«Акклиматизация к определенной среде дает организму преимущество в производительности в этой среде по сравнению с другим организмом, который не имел возможности акклиматизироваться в этой конкретной среде». [2]
Это определение было далее переработано в статье в American Zoologist 1999, опубликованной Раймондом Б. Хьюи, Дэвидом Берриганом, Джорджем У. Гилкристом и Джоном К. Херроном. [3] Они определили, что, следуя сильному выводу Платта , необходимо несколько конкурирующих гипотез для правильной оценки благоприятной акклиматизации. К ним относятся:
1. Благоприятная акклиматизация . Приспособление к определенной среде дает преимущества в фитнесе в этой среде.
2. Оптимальная температура развития . Это идеальная температура для развития, поэтому особи, выращенные при оптимальной температуре, лучше конкурируют во всех средах.
3. Чем холоднее (больше), тем лучше. У эктотермных особей, выращенных в более холодных условиях, наблюдается тенденция к увеличению размеров тела. Таким образом, эти люди имеют преимущество в пригодности во всех средах.
4. Чем теплее (меньше), тем лучше. Обратное к холоднее - лучше . Меньшие люди имеют преимущество в фитнесе .
5. Буферизация развития. Температура развития не влияет на физическую форму взрослого .
Экспериментальные испытания
Большинство тестов гипотезы полезной адаптации, следуя принципу Крога , было сосредоточено на модельных организмах Drosophila melanogaster и Escherichia coli . [3] Более конкретно, экспериментальные испытания были сосредоточены на легко измеряемой адаптации к температуре (хотя другие системы были изучены; см. [3] [4] ). Из нескольких экспериментальных проверок гипотезы благоприятной акклиматизации большинство отвергло ее как универсальное правило (см. Обзоры [3] [5] [6] ).
Первоначальные эксперименты Leroi et al. , первые ученые, обратившиеся к этой проблеме, проверили только гипотезу благоприятной акклиматизации, а не последующие гипотезы, разработанные Huey et al. [2] Колонии E. coli акклиматизировались в течение семи поколений в двух различных температурных условиях: 32 ° C и 41,5 ° C. Затем колонии соревновались друг с другом при этих температурах. Он обнаружил, что, соглашаясь с гипотезой благоприятной акклиматизации, колонии, акклиматизировавшиеся при 32 ° C, лучше конкурировали при 32 ° C. Однако при 41,5 ° C колонии, акклиматизированные при 32 ° C, также конкурировали лучше. Это привело к тому, что авторы отказались от универсальности благоприятной акклиматизации. [2] Huey et al. изучили четыре ранее проведенных исследования, применяя пять конкурирующих гипотез, и обнаружили, что ни один из результатов исследований не может быть полностью объяснен благоприятной акклиматизацией. Вместо этого требовалось сочетание гипотез, чтобы объяснить наблюдаемые закономерности акклиматизации. [3]
Почему акклиматизация не приносит пользы
Хотя интуитивно кажется, что акклиматизация принесет пользу людям, большинство эмпирических тестов гипотезы отклонили ее общее применение. Почему же тогда акклиматизация не приносит пользы? Х. Артур Вудс и Джон Ф. Харрисон исследовали возможные причины в статье « Эволюция» 2002 года . [5] Они предположили, что:
1. Временные рамки адаптации намного больше, чем изменения окружающей среды.
2. Экологические подсказки для определения времени адаптивной акклиматизации ненадежны.
3. Адаптация может стоить дороже, чем не адаптироваться.
4. Миграция соседних популяций может вытеснить гены адаптивной акклиматизации.
Критика
В ответ на продолжающееся отрицание гипотезы благоприятной акклиматизации был разработан ряд общих критических замечаний в отношении экспериментальных тестов: [3] [5] [6]
1. Большинство исследований фактически изучали акклиматизацию в процессе развития. То есть, вместо того, чтобы акклиматизировать взрослого человека и проводить испытания, они предполагают, что переключатели развития, вызванные определенными температурами, приводят к другому механизму акклиматизации. Совсем недавно было обнаружено, что акклиматизация взрослых и акклиматизация в процессе развития подтверждают различные гипотезы. [4]
2. Большинство исследований включали стрессовые температуры. Акклиматизация к этим температурам может ухудшить физическую форму человека.
3. Наконец, в этих исследованиях изучаются различные черты, которые могут быть только косвенно связаны с приспособленностью. Например, рассматривая долголетие как фитнес - мера в дрозофиле может быть неважно , поскольку рождаемость быстро снижается с возрастом у этого вида.
Текущее состояние
Большинство исследований пришли к выводу, что гипотеза благоприятной акклиматизации верна не во всех случаях и что следует проверить альтернативные гипотезы. В дополнение к этому недавние исследования гипотезы выявили дополнительные сложности, такие как компромиссы, очевидные только в полевых условиях [4], и взаимодействие с поведением и особенностями жизненного цикла. [7] [8] Продолжается изучение эволюционной и фенотипической пластичности .
Смотрите также
- Акклиматизация
- Приспособление
- Экофизиология
- Эволюционная физиология
- Фитнес
- Физиология
Рекомендации
- ^ Gould, SJ и Левонтин, RC (1979). Spandrels Сан-Марко и панглосская парадигма: критика адаптационистской программы. Proc. Рой. Soc. London B 205. pp. 581-598.
- ^ a b c Leroi, AM, Беннетт, AF и Lenski, RE (1994), "Температурная акклиматизация и соревновательная подготовка: экспериментальная проверка гипотезы благоприятной акклиматизации", Proc. Natl. Акад. Sci. , 91 (5): 1917–1921, DOI : 10.1073 / pnas.91.5.1917 , PMC 43275 , PMID 8127906CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Б с д е е Huey, РБ, Берриган, Д., Gilchrist, GW и Herron, JC (1999). Проверка адаптивного значения акклиматизации: подход с сильным выводом. Являюсь. Zool. 39. С. 323-336.
- ^ a b c Кристенсен, Т.Н., Хоффманн, А.А., Овергаард, Дж., Соренсен, Дж. Г., Халлас, Р., и Лешке, В. (2008). Стоимость и преимущества холодовой акклиматизации у выведенных в полевых условиях дрозофил. PNAS. 105 (1). С. 216-221. 3.
- ^ a b c Вудс, HA и Харрисон, JF (2002). Интерпретация отклонений гипотезы полезной акклиматизации: когда физиологическая пластичность становится адаптивной? Эволюция. 56 (9). С. 1863-1866.
- ^ a b Уилсон, Р.С. и Франклин, CE (2002). Проверка гипотезы благоприятной акклиматизации. ДЕРЕВО. 17 (2). С. 66-70.
- Перейти ↑ Deere, JA and Chown, SL (2006). Проверка гипотезы благоприятной акклиматизации и ее альтернатив для опорно-двигательного аппарата. Являюсь. Nat. 168 (5)
- Перейти ↑ Marais, E. and Chown, SL (2008). Благоприятная акклиматизация и эффект Богерта. Ecol. Lett. 11. С. 1027: 1036.