slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
FYSIOLOGINEN ADAPTAATIO ENERGETIIKKA KÄYTTÄYTYMINEN PowerPoint Presentation
Download Presentation
FYSIOLOGINEN ADAPTAATIO ENERGETIIKKA KÄYTTÄYTYMINEN

play fullscreen
1 / 80
Download Presentation

FYSIOLOGINEN ADAPTAATIO ENERGETIIKKA KÄYTTÄYTYMINEN - PowerPoint PPT Presentation

tierra
181 Views
Download Presentation

FYSIOLOGINEN ADAPTAATIO ENERGETIIKKA KÄYTTÄYTYMINEN

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. FYSIOLOGINEN • ADAPTAATIO • ENERGETIIKKA • KÄYTTÄYTYMINEN

  2. Adaptaation tasot 1

  3. Adaptaation tasot 2

  4. Adaptaation tasot 3

  5. Miten voidaan tutkia onko kahden populaation fysiologinen ero geneettinen sopeutuma vai vain fenotyyppistä joustavuutta?  ”Common garden -kokeet”

  6. Geneettinen sopeutuma vs. akklimatisaatio?

  7. LUND

  8. Broggi, Hohtola et al.

  9. Terminologiaa Adaptaatio ON: • Mekanismi tai rakenne: esim. karvapeite • Tapahtuma: esim. karvapeitteen uusiutuminen talveksi • Tila: esim. karvapeite ja muut mekanismit ovat ”valmiina” talvea varten

  10. Mutta: Panglossinen paradigma: eliöt ovat sopeutuneita  kaikille ilmiöillä ja rakenteilla on adaptiivinen merkitys Voltaire: Candide

  11. According to Pangloss, all that happens is for the best and for some purpose. Noses are made so that one can wear glasses. Feet are made so that one can wear shoes. Stones are there, so that one can make castles and therefore’ the Baron’s castle is the best possible castle.

  12. Ei-geneettisen adaptaation kaksi tärkeää peruskäsitettä 1. Yksilönkehityksen plastisuus (developmental plasticity) • Yksilönkehityksen aikainen ympäristö muovaa reaktioita/morfologiaa loppuelämän ajaksi, esim. ravinnonpuute • Epigenomiikka (esim. DNA:n metylaatio) 2. Fenotyyppinen joustavuus (phenotypic flexibility) • Palautuvat fenotyyppiset muutokset ympäristön muutosten seurauksena • Esim. sopeutuminen kylmään/kuumaan • Akklimatisaatio!

  13. Esimerkki plastisuudesta – kalojen kääpiömuodot normaaliravinto ravinnonpuute

  14. Evoluution tuottama geneettinen adaptaatio vs. insinööridesign1. Evoluutio • luonnonvalinnalla ei suuntaa • luonnonvalinta voi vaikuttaa vai olemassa olevaan vaihteluun; ontogenia • muutos on adaptaatio vain, jos vaikuttaa kelpoisuuteen • optimointi aina lokaalista, ei globaalista • eri järjestelmien optimointi voi vaikutta toisiin  ”adaptive landscape” (Sewall Wright) • optimien välillä ”murheen laaksoja”

  15. Geneettisen ja fenotyyppisen joustavuuden riippuvuus tarkasteltavan ilmiön tasosta morfologia fysiologia käyttäytyminen joustavuus

  16. FYLOGENIAN MERKITYS

  17. Fylogeneettisesti riippumattomat kontrastit vertaileva metodi • tarkastellaan tutkittavaa kohdetta ottaen huomioon fylogeneettinen etäisyys • etäisyys esim. mtDNA, nDNA, morfologia • jos tutkittava ominaisuus poikkeaa enemmän kuin fylogeneettinen etäisyys ’ennustaa’  on tapahtunut adaptaatiota

  18. Spesialistit vs. generalistit geneettisessä adaptaatiossa • stabiileihin (tai ennustettaviin) ympäristöolosuhteisiin helppo sopeutua  diversiteetti suuri • spesialisteilla kuitenkin suuri vaara joutua ’umpikujaan’  sukupuuttoon ympäristön muuttuessa • joustavuus pienentää sukupuuton mahdollisuutta, mutta vaikeuttaa ’optimointia’

  19. Spesialisti reaktionormi ominaisuus ympäristön vaihtelu

  20. Generalisti reaktionormi ominaisuus ympäristön vaihtelu

  21. Stabiloiva valinta reaktionormi ominaisuus ympäristön vaihtelu

  22. Polymorfismi reaktionormi ominaisuus ympäristön vaihtelu

  23. spesialisti vs. generalisti suorituskyky

  24. Funktionaaliset adaptaation tyypit • Avoidance (välttäminen)Välttäjä • Conformity (sopeutuminen)Mukautuja • Regulation (säätely)Säätelijä

  25. Mukautuja sisäinen ympäristö I E=I ulkoinen ympäristö E

  26. hyperregulaatio hyporegulaatio Säätelijä sisäinen ympäristö I E=I ulkoinen ympäristö E

  27. The Guinnes book of adaptation(in animals) Lämpötila • aktiivisena -70°C – +80°C (jääkarhu, monisukamato) • passiivisena -273°C (karhukainen) Paine • 2 km maankuoren sisällä, 11 km syvänteissä (kalat) • 11 km korkeus ilmakehässä (tiibetinhanhi) Suola • ”tislattu vesi”  sadevesilätäköt (Paramecium) • brine: 34 % suolaliuos (Artemia sp.)

  28. Happi • ruutana nollahapessa viikkoja • 21 % O2 on myrkky (ROS = radical oxygen species) Ravinto • keisaripingviini paastoaa kuukausia Etelämantereen talvessa • kesyhanhi pystyy paastoamaan 70 vrk • päästäisen täytyy syödä ”oman painonsa verran” hyönteismassaa päivässä

  29. Tiibetinhanhi (Anser indicus) Alvinella pompejana, the Pompeii worm

  30. Mukautujat vs. säätelijät A. Resistanssiadaptaatio/resistance adaptation: kyky vähentää ympäristön muutosten letaaleja vaikutuksia  ” selviäminen hengissä” B: kapasiteettiadaptaatio/capacity adaptation: kyky palauttaa fysiologinen suorituskyky ennalleen ympäristön muutosten jälkeen  ”toimintakyvyn säilyttäminen”

  31. Esimerkki: Vaihtolämpöisten lämpötila-adaptaatio lämpötilan aiheuttamien muutosten vähentäminen Vrt. endotermiset (tasalämpöiset) eläimet  lämpötilan muutosten vähentäminen Vaihtolämpöisillä: Q10 -efekti  resitanssi- vai kapasiteettiadaptaatio

  32. maxILT minILT A. Resistanssiadaptaatio ”Thermal polygons” ylempi letaalilämpötila ILT letaalilämpötila °C alempi letaalilämpötila ILT 40 0 10 30 20 akklimaatiolämpötila °C

  33. ILT

  34. simppu lohi ”jääturska” Eury- ja stenotermaalisten kalojen sopeutumisalueet

  35. Lohen (Onchorhynhus nerka) sopeutumisalueet

  36. Resistanssiadaptaatio voi olla sekä fenotyyppistä (vuodenaikaisakklimaatio) että genotyyppistä Drosophilan valinta- koe lämpöshokin kestävyyden suhteen

  37. Resistanssiadaptaation (eräs) molekulaarinen mekanismi • Heat-shock proteins HSP • Proteiiniperhe - erittäin konservoitunut • bakteerit  ihminen • Ekspressoidaan konstitutiivisesti tai indusoidusti (”shokki”) • Molecular chaperone -funktio (”esiliina”) = lämpöshokin vaurioiden torjuminen proteiinien 3-ulotteisen rakenteen palauttaminen • Evoluution myötä uusia tehtäviä, liittyvät yleensä ”stressiin”, hypoksia, pH jne. • HSP70, HSP20, HSP100 jne… HIF: transkriptiotekijä

  38. Resistanssiadaptaation mekanismit 2:jäätymisen esto vs. kesto • Useimmat selkärangattomat Suomessa altistuvat < 0°C • Osa selkärankaisista? • Jääkiteet rikkovat solurakenteita  solukuolema Kaksi vaihtoehtoa suojautua: • Jäätyminen tapahtuu ’turvallisissa’ paikoissa (solun ulkopuolella) • Jäätyminen estetään kemiallisesti

  39. nopea siirto uuteen lämpötilaan akklimaatio B: Kapasiteettiadaptaatio Lämpötilan muutos  fysiologisen funktion muutos  kompensaatio kylmäakkl. lämpöakkl. fysiologinen funktio lämpötila

  40. Lämpötila-adaptaatio  funktion kompensaatio

  41. ei komp. translaatio rotaatio trans. + rotaatio Kompensaatiotyypit

  42. Kompensaation mekanismit • Metabolinen uudelleenjärjestelyHiilihydraatit  rasvat energialähteenäGlykolyysi vs. aerobinen metaboliaPentoosifosfaattikierto  NADHetc.

  43. Entsymaattinen adaptaatio • Entsyymin määrän säätely - ”kvantitatiivinen strategia” • entsyymien laadun säätely - ”kvalitatiivinen strategia” • olemassaolevien entsyymien kinetiikan säätely - ”modulaatiostrategia” a) Entsyymien määrän muutos vaatii joko de novo -synteesiä tai hajoamisen hidastumista Monet energiametaboliaan liittyvät entsyymit noudattavat kvantitatiivista strategiaa

  44. Taimenen aivojen asetyylikoliiniesteraasin isoentsyymien ekspressio ja toiminta b) Entsyymien isomuodot (isoentsyymit l. isotsyymit) • Vaatii aina geeniekspression muutosta • Joko saman yksilön eri elinkierron vaiheissa tai eri populaatioissa • Tutkittu paljon, monista entsyymeistä useita isomuotoja