Εγκλιματισμός

Εγκλιματισμός είναι η διαδικασία κατά την οποία ένας μεμονωμένος οργανισμός προσαρμόζεται σε μια αλλαγή στο περιβάλλον του (όπως μια αλλαγή στο υψόμετρο, τη θερμοκρασία, την υγρασία, το φωτοπεριοδισμό ή το pH), επιτρέποντάς του να διατηρεί την αρμοστικότητα του σε σειρά περιβαλλοντικών συνθηκών. Ο εγκλιματισμός συμβαίνει σε σύντομο χρονικό δ ιάστημα (ώρες έως εβδομάδες) και εντός της διάρκειας ζωής του οργανισμού (σε σύγκριση με την προσαρμογή, που είναι η εξέλιξη, που λαμβάνει χώρα σε πολλές γενιές). Αυτό μπορεί να είναι ένα διακριτό περιστατικό (για παράδειγμα, όταν οι ορειβάτες εγκλιματίζονται σε μεγάλο υψόμετρο για ώρες ή ημέρες) ή μπορεί να αντιπροσωπεύει μέρος ενός περιοδικού κύκλου, όπως ένα θηλαστικό που βγάζει βαριά χειμωνιάτικη γούνα υπέρ ενός ελαφρύτερου καλοκαιρινού τριχώματος. Οι οργανισμοί μπορούν να προσαρμόσουν τα μορφολογικά, συμπεριφορικά, φυσικά και/ή βιοχημικά χαρακτηριστικά τους ως απάντηση στις αλλαγές στο περιβάλλον τους. Ενώ η ικανότητα εγκλιματισμού σε νέα περιβάλλοντα έχει τεκμηριωθεί καλά σε χιλιάδες είδη, οι ερευνητές εξακολουθούν να γνωρίζουν πολύ λίγα για το πώς και γιατί οι οργανισμοί εγκλιματίζονται με τον τρόπο που το κάνουν.

 Προκειμένου να διατηρηθεί η απόδοση σε μια σειρά περιβαλλοντικών συνθηκ ών, υπάρχουν διάφορες στρατηγικές που χρησιμοποιούν οι οργανισμοί για να εγκλιματιστούν. Ως απόκριση στις αλλαγές της θερμοκρασίας, οι οργανισμοί μπορούν να αλλάξουν τη βιοχημεία των κυτταρικών μεμβρανών κάνοντάς τες πιο ρευστές σε χαμηλές θερμοκρασίες και λιγότερο ρευστές σε θερμές θερμοκρασίες, αυξάνοντας τον αριθμό των πρωτεϊνών της μεμβράνης. Σε απόκριση σε ορισμένους στρεσογόνους παράγοντες, ορισμένοι οργανισμοί εκφράζουν τις λεγόμενες πρωτεΐνες θερμικού σοκ που δρουν ως μοριακά τσαπερόνια και μειώνουν τη μετουσίωση καθοδηγώντας την αναδίπλωση των πρωτεϊνών. Έχει αποδειχθεί ότι οι οργανισμοί που έχουν εγκλιματιστεί σε υψηλές ή χαμηλές θερμοκρασίες εμφανίζουν σχετικά υψηλά επίπεδα ηρεμίας πρωτεϊνών θερμικού σοκ έτσι ώστε όταν εκτίθενται σε ακόμη πιο ακραίες θερμοκρασίες οι πρωτεΐνες είναι άμεσα διαθέσιμες. Η έκφραση των πρωτεϊνών θερμικού σοκ και η ρύθμιση της ρευστότητας της μεμβράνης είναι μόνο δύο από τις πολλές βιοχημικές μεθόδους που χρησιμοποιούν οι οργανισμοί για να εγκλιματιστούν σε νέα περιβάλλοντα. Οι οργανισμοί είναι σε θέση να αλλάξουν πολλά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τη μορφολογία τους προκειμένου να διατηρήσουν την απόδοση σε νέα περιβάλλοντα. Για παράδειγμα, τα πτηνά συχνά αυξάνουν το μέγεθος των οργάνων τους για να αυξήσουν τον μεταβολισμό τους. Αυτό μπορεί να λάβει τη μορφή αύξησης της μάζας των διατροφικών οργάνων ή των οργάνων που παράγουν θερμότητα, όπως τα θωρακικά (με τα τελευταία να είναι πιο συνεπή μεταξύ των ειδών). Ενώ η ικανότητα εγκλιματισμού έχει τεκμηριωθεί σε χιλιάδες είδη, οι ερευνητές εξακολουθούν να γνωρίζουν πολύ λίγα για το πώς και γιατί οι οργανισμοί εγκλιματίζονται με τον τρόπο που το κάνουν. Από τότε που οι ερευνητές άρχισαν για πρώτη φορά να μελετούν τον εγκλιματισμό, η συντριπτική υπόθεση ήταν ότι όλος ο εγκλιμ ατισμός χρησιμεύει για τη βελτίωση της απόδοσης του οργανισμού. Αυτή η ιδέα έγινε γνωστή ως η υπόθεση του ευεργετικού εγκλιματισμού. Παρά την τόσο διαδεδομένη υποστήριξη για την υπόθεση του ευεργετικού εγκλιματισμού, δεν δείχνουν όλες οι μελέτες ότι ο εγκλιματισμός χρησιμεύει πάντα για τη βελτίωση της απόδοσης. Μία από τις κύριες ενστάσεις στην υπόθεση του ωφέλιμου εγκλιματισμού είναι ότι υποθέτει ότι δεν υπάρχει κόστος που να σχετίζεται με τον εγκλιματισμό. Ωστόσο, είναι πιθανό να υπάρχουν κόστη που σχετίζονται με τον εγκλιματισμό. Αυτά περιλαμβάνουν το κόστος της ανίχνευσης των περιβαλλοντικών συνθηκών και της ρύθμισης των αποκρίσεων, την παραγωγή δομών που απαιτούνται για πλαστικότητα (όπως το ενεργειακό κόστος στην έκφραση πρωτεϊνών θερμικού σοκ) και γε νετικό κόστος (όπως η σύνδεση γονιδίων που σχετίζονται με την πλαστικότητα με επιβλαβή γονίδια).Δεδομένων των αδυναμιών της υπόθεσης του ευεργετικού εγκλιματισμού, οι ερευνητές συνεχίζουν να αναζητούν μια θεωρία που θα υποστηρίζεται από εμπειρικά δεδομένα. Ο βαθμός στον οποίο οι οργανισμοί μπορούν να εγκλιματιστούν υπαγορεύεται από τη φαινοτυπική πλαστικότητά τους ή την ικανότητα ενός οργανισμού να αλλάζει ορισμένα χαρακτηριστικά. Η πρόσφατη έρευνα στη μελέτη της ικανότητας εγκλιματισμού έχει επικεντρωθεί περισσότερο στην εξέλιξη της φαινοτυπικής πλαστικότητας παρά στις αποκρίσεις εγκλιματισμού. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι όταν καταλάβουν περισσότερα για το πώς οι οργανισμοί εξέλιξαν την ικανότητα εγκλιματισμού, θα κατανοήσουν καλύτερα τον εγκλιματισμό.