معلومة

9.7: التكيف في البشر - علم الأحياء

9.7: التكيف في البشر - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل حصلت على اللاكتاز؟

هل تتذكر هذا "هل لديك حليب؟" شعار من التسعينيات؟ تم استخدامه في إعلانات الحليب حيث تم تصوير المشاهير وهم يرتدون شوارب الحليب. بينما الغرض من "الحصول على الحليب؟" كانت الإعلانات لبيع المزيد من الحليب ، ولا يمكن إنكار أن شرب الحليب يمكن أن يكون مفيدًا لصحة الفرد. الحليب غني بالبروتينات والمعادن بشكل طبيعي. يمكن أيضًا أن تكون منخفضة الدهون أو حتى خالية من الدهون إذا تمت معالجتها لإزالة الدهون التي تحدث بشكل طبيعي في الحليب. ومع ذلك ، قبل أن تتناول كوبًا طويلًا وباردًا من الحليب ، قد ترغب في أن تسأل نفسك سؤالًا آخر: "هل حصلت على اللاكتاز؟"

التكيف مع اللاكتوز

هل تشرب الحليب أم أنك تتجنب شرب الحليب واستهلاك منتجات الألبان لأنها تسبب لك الانزعاج؟ إذا كان الأمر كذلك ، فقد تواجه مشكلة في هضم الحليب.

الحليب واللاكتوز واللاكتاز

لا يحتوي الحليب بشكل طبيعي على البروتينات والدهون فقط ؛ كما أنه يحتوي على الكربوهيدرات. على وجه التحديد ، يحتوي الحليب على السكر اللاكتوز. اللاكتوز مركب ثنائي السكاريد (ثنائي السكر) يتكون من جزيء واحد لكل من الجلاكتوز والجلوكوز ، كما هو موضح في الصيغة الهيكلية أدناه. يشكل اللاكتوز ما بين 2 و 8 في المائة من الحليب بالوزن. يختلف المقدار الدقيق داخل الأنواع وفيما بينها.

يجب تقسيم اللاكتوز الموجود في الحليب إلى مكونين من السكريات حتى تمتصهما الأمعاء الدقيقة. الانزيم اللاكتاز مطلوب لهذه العملية ، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه. يولد الأطفال الرضع دائمًا ولديهم القدرة على تخليق اللاكتاز. هذا يسمح لهم بسهولة هضم اللاكتوز في حليب أمهاتهم (أو في حليب الأطفال). ومع ذلك ، في غالبية الأطفال ، يبدأ تخليق اللاكتيز في الانخفاض في حوالي عامين من العمر ، وينتج اللاكتيز أقل وأقل خلال مرحلة الطفولة.

عدم تحمل اللاكتوز هو عدم قدرة الأطفال الأكبر سنًا والبالغين على هضم اللاكتوز في الحليب. قد يتمكن الأشخاص الذين لا يتحملون اللاكتوز من شرب كميات صغيرة من الحليب دون أي مشاكل ، ولكن إذا حاولوا تناول كميات أكبر ، فمن المحتمل أن يعانون من آثار ضارة. على سبيل المثال ، قد يعانون من انتفاخ وتشنج في البطن وانتفاخ البطن (الغاز) والإسهال والغثيان والقيء. قد تحدث الأعراض من نصف ساعة إلى ساعتين بعد تناول الحليب وتكون أسوأ بشكل عام عندما تكون كمية الحليب المستهلكة أكبر. تنجم الأعراض عن عدم قدرة الأمعاء الدقيقة على هضم وامتصاص اللاكتوز ، لذلك ينتقل اللاكتوز إلى الأمعاء الغليظة ، حيث تبدأ البكتيريا المعوية الطبيعية في تكسيره من خلال عملية التخمير. تطلق هذه العملية الغازات وتسبب أعراضًا أخرى لعدم تحمل اللاكتوز.

إن عدم تحمل اللاكتوز هو في الواقع الحالة الأصلية والطبيعية للجنس البشري ، كما هو الحال بالنسبة لجميع أنواع الثدييات الأخرى. كان البشر الأوائل من الصيادين الذين يعتمدون على الأطعمة البرية والنباتية والحيوانية. قد تكون الأطعمة الحيوانية قد اشتملت على اللحوم والبيض ولكنها لم تشمل الحليب لأن الحيوانات لم يتم تدجينها. لذلك ، بعد فترة الفطام ، لم يكن الحليب متاحًا للناس لشربه في السكان البشريين الأوائل. من المنطقي البيولوجي التوقف عن تصنيع إنزيم لا يحتاجه الجسم. بعد فطام الطفل ، يعد الاستمرار في إنتاج اللاكتاز إهدارًا للمواد والطاقة عندما لا يعود من المحتمل استهلاك الحليب.

بشكل عام ، يُعتقد أن 60 بالمائة من السكان البالغين في العالم يعانون من عدم تحمل اللاكتوز اليوم. يمكنك مشاهدة التوزيع الجغرافي لحساسية الإنسان الحديثة من عدم تحمل اللاكتوز على الخريطة في الشكل ( PageIndex {4} ). يقترب عدم تحمل اللاكتوز (الأزرق الداكن) من 100 في المائة في جميع أنحاء جنوب أمريكا الجنوبية وجنوب إفريقيا وشرق وجنوب شرق آسيا.

لا يعتبر عدم تحمل اللاكتوز مشكلة طبية لأنه يمكن تجنب أعراضه بعدم تناول الحليب أو منتجات الألبان. قد يكون التحكم الغذائي في عدم تحمل اللاكتوز مسألة تجربة وخطأ ، لأن الأشخاص المختلفين قد يكونون قادرين على استهلاك كميات مختلفة من الحليب قبل ظهور الأعراض. إذا كنت تعاني من عدم تحمل اللاكتوز ، فكن على دراية بأن الحليب قليل الدسم وخالي من الدسم قد يحتوي على اللاكتوز إلى حد ما أكثر من الحليب كامل الدسم لأن الأول غالبًا ما يحتوي على مواد صلبة مضافة من الحليب تكون عالية نسبيًا في اللاكتوز.

ثبات اللاكتيز

استدامة اللاكتيز هو عكس عدم تحمل اللاكتوز. يستمر الأشخاص الذين يعانون من مقاومة اللاكتيز في إنتاج إنزيم اللاكتيز بعد سن الرضاعة وعمومًا طوال الحياة. ونتيجة لذلك ، فإنهم قادرون على هضم اللاكتوز وشرب الحليب في الأعمار الأكبر دون آثار ضارة. يمكن أيضًا قراءة الخريطة أعلاه لإظهار مكان حدوث استدامة اللاكتيز اليوم. السكان الذين لديهم نسبة منخفضة من عدم تحمل اللاكتوز (بما في ذلك الأمريكيون الشماليون من أصل أوروبي) لديهم نسب عالية من الأشخاص الذين يعانون من اللاكتاز.

تعد استدامة اللاكتيز سمة بشرية فريدة لا توجد في أي نوع من الثدييات الأخرى. لماذا تطور استدامة اللاكتيز في البشر؟ عندما بدأ بعض السكان في تدجين قطعان الحيوانات والحفاظ عليها ، أصبح حليب الحيوانات مصدرًا محتملاً للغذاء. يمكن الاحتفاظ بالحيوانات مثل الأبقار والأغنام والماعز والإبل وحتى الرنة (الشكل ( PageIndex {5} )) من أجل حليبها. تحتوي هذه الأنواع من الحليب الحيواني أيضًا على اللاكتوز ، لذا فإن الانتقاء الطبيعي سيكون قويًا لأي فرد استمر في إنتاج اللاكتاز بعد سن الرضاعة ويمكنه الاستفادة من هذا الطعام المغذي. في نهاية المطاف ، ستزداد سمة استمرار اللاكتيز في التكرار وتصبح السمة الغالبة في مجموعات الألبان.

من المحتمل أن تحدث استدامة اللاكتيز نتيجة لكل من الجينات والبيئة. يرث بعض الأشخاص الجينات التي تساعدهم على الاستمرار في إنتاج اللاكتاز بعد الرضاعة. يعتقد علماء الوراثة أن العديد من الطفرات المختلفة لاستدامة اللاكتيز نشأت بشكل مستقل في مجموعات سكانية مختلفة خلال 10000 سنة الماضية. قد يرجع جزء من استدامة اللاكتيز إلى التعرض المستمر للحليب في النظام الغذائي في مرحلة الطفولة والبلوغ. بمعنى آخر ، قد يكون الشخص مهيأ وراثيا لتخليق اللاكتاز في الأعمار الأكبر بسبب طفرة ولكن قد يحتاج إلى التحفيز المستمر لشرب الحليب للحفاظ على إنتاج اللاكتاز.

جين مقتصد أم جين طائش؟

إلى جانب الاختلاف في استدامة اللاكتيز ، قد يختلف البشر في مدى كفاءة استخدامهم للسعرات الحرارية في الأطعمة التي يستهلكونها. يبدو أن بعض الناس في بعض السكان قادرون على تدبير أمورهم بكميات غير كافية للآخرين ، لذلك يميلون إلى زيادة الوزن بسهولة. ما الذي يفسر هذه الاختلافات في الناس؟

فرضية الجين المقتصد

في عام 1962 ، اقترح عالم الوراثة البشري جيمس نيل فرضية الجين المقتصد. ووفقًا لهذه الفرضية ، فإن ما يسمى بـ "الجينات المقتدرة" قد تطورت لدى بعض البشر لأنها سمحت للناس بالحصول على سعرات حرارية أقل وتخزين الباقي كدهن في الجسم عندما يكون الطعام وفيرًا. وفقًا لفرضية نيل ، فإن الجينات المقتدرة كانت ستزداد في التردد من خلال الانتقاء الطبيعي لأنها ستساعد الناس على البقاء على قيد الحياة في أوقات المجاعة. سيكون الأشخاص الذين لديهم الجينات أكثر بدانة وقادرين على الاعتماد على دهون أجسامهم المخزنة للحصول على السعرات الحرارية عندما يكون الطعام نادرًا.

كان من الممكن أن تكون مثل هذه الجينات المقتصدية مفيدة في المجموعات البشرية المبكرة من الصيادين إذا كانت ندرة الغذاء تشكل إجهادًا متكررًا. ومع ذلك ، في العصر الحديث ، عندما يكون لدى معظم الناس إمكانية الوصول إلى ما يكفي من الغذاء على مدار العام ، لم تعد الجينات المقتدرة مفيدة. في الواقع ، في ظل ظروف وفرة الطعام ، فإن امتلاك جينات مقتصدية من شأنه أن يهيئ الناس لاكتساب الوزن والإصابة بالسمنة. كما أنهم يميلون أيضًا إلى الإصابة بمرض مزمن مرتبط بالسمنة ، وخاصة مرض السكري من النوع الثاني. السكرى هو مرض يحدث عند وجود مشاكل في هرمون البنكرياس الأنسولين ، الذي يساعد الخلايا عادة على امتصاص الجلوكوز من الدم والتحكم في مستويات الجلوكوز في الدم. في مرض السكري من النوع الثاني ، تصبح خلايا الجسم مقاومة نسبيًا للأنسولين ، مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة السكر في الدم. هذا يسبب أعراض بما في ذلك العطش الشديد والتبول. بدون علاج ، يمكن أن يؤدي مرض السكري إلى عواقب وخيمة ، مثل العمى والفشل الكلوي.

اقترح نيل فرضيته الجينية المقتصدة ليس على أساس الأدلة الجينية للجينات المقتصدة ولكن كإجابة محتملة للغموض الذي يجعل الجينات التي يبدو أنها تعزز مرض السكري لم يتم اختيارها بشكل طبيعي من بعض المجموعات السكانية. نشأ الغموض من الملاحظات التي تشير إلى أن بعض السكان - مثل سكان جزر جنوب المحيط الهادئ ، وأفارقة جنوب الصحراء ، والأمريكيين الأصليين في الجنوب الغربي - طوروا مستويات عالية من السمنة ومرض السكري بعد أن تخلوا عن الأنظمة الغذائية التقليدية واعتمدوا الأنظمة الغذائية الغربية. ينعكس هذا في الشكل ( PageIndex {6} ) الذي يوضح معدلات الإصابة بمرض السكري 2017-2018 في الولايات المتحدة. كان معدل انتشار مرض السكري المشخص أعلى بين الهنود الأمريكيين / سكان ألاسكا الأصليين (14.7٪) ، والأشخاص من أصل إسباني (12.5٪) ، والسود من غير اللاتينيين (11.7٪) ، يليهم غير الآسيويين (9.2٪) وغير اللاتينيين. البيض (7.5٪). ملاحظة مهمة للدراسات القائمة على العرق: أي شخصين يمتلكان 99.9٪ حمض نووي مشابه. يتسبب الاختلاف البالغ 0.1٪ في اختلاف الصفات الجسدية التي استخدمها البشر لبناء الأجناس. من الناحية البيولوجية ، كل البشر ينتمون إلى جنس واحد فقط. يتم اختيار سمات مختلفة في بيئات مختلفة بسبب الانتقاء الطبيعي والانحراف الجيني.

تقييم فرضية الجين مقتصد

أحد الافتراضات الكامنة وراء فرضية الجينات المقتصد هو أن السكان الذين طوروا مؤخرًا معدلات عالية من السمنة ومرض السكري بعد الاتصال الغربي كان لديهم تاريخ طويل من المجاعات المتكررة. تتعارض الأدلة الأنثروبولوجية مع هذا الافتراض بالنسبة لبعض السكان المعنيين على الأقل. على سبيل المثال ، عاش سكان جزر جنوب المحيط الهادئ لفترة طويلة في "أرض الوفرة" ، مع غابات استوائية مورقة على مدار العام على جزر محاطة بمياه دافئة مليئة بالأسماك. الافتراض الآخر الكامن وراء فرضية الجينات المقتصد هو أن الصيادين - الجامعين أصبحوا أكثر بدانة خلال فترات الوفرة. مرة أخرى ، هناك القليل من الأدلة أو لا يوجد أي دليل على أن الصيادين وجامعي الثمار يودعون تقليديًا مخازن كبيرة من الدهون عندما يكون الطعام متاحًا بسهولة.

قام بعض علماء الوراثة بالبحث مباشرة عن ما يسمى بالجينات المقتدرة. كشفت الدراسات عن العديد من الجينات ذات التأثيرات الصغيرة المرتبطة بالسمنة أو مرض السكري. ومع ذلك ، يمكن لهذه الجينات أن تفسر بضع نقاط مئوية فقط من إجمالي التباين السكاني في السمنة أو مرض السكري.

الجين المضحك والفرضيات الأخرى

نظرًا لعدم وجود أدلة على فرضية الجين المقتصد ، اقترح العديد من الباحثين فرضيات بديلة لشرح التباين السكاني في السمنة ومرض السكري. تفترض إحدى الفرضيات أن التعرض للسمنة ومرض السكري قد يكون أحد الآثار الجانبية للتكيف مع الحرارة. وفقًا لهذه الفكرة ، طور بعض السكان معدلات استقلاب أقل كتكيف مع الإجهاد الحراري ، لأن معدلات التمثيل الغذائي المنخفضة تقلل من كمية الحرارة التي ينتجها الجسم. كما أن معدلات الأيض المنخفضة تجعل الناس أكثر استعدادًا لزيادة الوزن والإصابة بالسمنة ومرض السكري.

كما تم اقتراح فرضية النمط الظاهري مقتصد. تشير هذه الفرضية إلى أن الأفراد الذين يعانون من نقص التغذية أثناء نمو الجنين قد يطورون نمطًا ظاهريًا مقاومًا للأنسولين. من المفترض أن يُعد النمط الظاهري المقاوم للأنسولين هؤلاء الأفراد لحياة مجاعة ، بناءً على البيئة داخل الرحم. ومع ذلك ، في بيئة خالية من المجاعة ، فإن النمط الظاهري المقتصد من شأنه أن يؤدي إلى تطور مرض السكري.

أحدث بديل لفرضية الجين المقتصد هو فرضية الجين الطائش التي اقترحها عالم الأحياء جون سبيكمان. يجادل بأن الجينات التي تحمي البشر من السمنة كانت تحت ضغط الانتقاء الطبيعي القوي لفترة طويلة جدًا من الوقت بينما كان أسلاف البشر معرضين لخطر الافتراس. وفقًا لهذا الرأي ، فإن القدرة على تجاوز الحيوانات المفترسة ستكون عاملاً مهمًا في الاختيار ضد السمنة. عندما تم تقليل خطر الافتراس ، ربما قبل مليوني عام ، لم يعد يتم اختيار الجينات التي تحافظ على السمنة. بدون الضغط الانتقائي لهذه الجينات ، يمكن أن تتغير تردداتها بشكل عشوائي بسبب الانجراف الجيني. في بعض المجموعات السكانية ، عن طريق الصدفة ، يمكن أن تنخفض ترددات الجينات إلى مستويات منخفضة نسبيًا ، بينما في مجموعات سكانية أخرى ، يمكن أن تكون الترددات أعلى من ذلك بكثير.

ميزة: أسطورة مقابل حقيقة

خرافة: عدم تحمل اللاكتوز هو حساسية من الحليب.

الواقع: لا يعتبر عدم تحمل اللاكتوز حساسية لأنه ليس استجابة للجهاز المناعي. بل هي حساسية من الحليب ناتجة عن نقص اللاكتاز لذلك لا يمكن هضم السكر الموجود في الحليب. توجد حساسية الحليب ، لكنها حالة مختلفة تحدث في حوالي 4 في المائة فقط من الناس. ينتج عندما تؤدي بروتينات الحليب (وليس سكر الحليب) إلى تفاعل مناعي. كيف يمكنك تحديد ما إذا كنت تعاني من عدم تحمل اللاكتوز أو حساسية الحليب؟ إذا كان بإمكانك شرب الحليب الخالي من اللاكتوز بدون أعراض ، فمن المحتمل أنك لا تتحمل اللاكتوز ولا تعاني من حساسية تجاه الحليب. ومع ذلك ، إذا كان الحليب الخالي من اللاكتوز ينتج عنه أعراض أيضًا ، فمن المحتمل أن تكون لديك حساسية من الحليب. لاحظ أنه من الممكن أن يكون لديك كلا الشرطين.

خرافة: إذا كنت تعاني من عدم تحمل اللاكتوز ، فلن تتمكن أبدًا من شرب الحليب أو استهلاك منتجات الألبان الأخرى دون التعرض لأعراض جسدية ضارة.

الواقع: لا يعني عدم تحمل اللاكتوز أن تناول الحليب ومنتجات الألبان الأخرى غير وارد. إلى جانب الحليب الخالي من اللاكتوز والمتوفر على نطاق واسع ، تحتوي العديد من منتجات الألبان على مستويات منخفضة نسبيًا من اللاكتوز ، لذلك قد تتمكن من تناول كميات صغيرة منها على الأقل دون الشعور بعدم الراحة. على سبيل المثال ، قد تتمكن من تناول الحليب على شكل زبادي دون أي مشاكل لأن البكتيريا الموجودة في الزبادي تنتج اللاكتاز الذي يكسر اللاكتوز. قد يكون الزبادي اليوناني هو أفضل رهان لك لأنه يحتوي على نسبة أقل من اللاكتوز. تميل الأجبان المسنة أيضًا إلى أن تحتوي على مستويات منخفضة نسبيًا من اللاكتوز بسبب عملية صنع الجبن. أخيرًا ، بإضافة الحليب أو منتجات الألبان تدريجياً إلى نظامك الغذائي ، قد تتمكن من زيادة تحملك للاكتوز.

إعادة النظر

  1. ميِّز بين مصطلحي اللاكتوز واللاكتاز.
  2. ما هو عدم تحمل اللاكتوز ، وما هي نسبة الأشخاص المصابين به؟
  3. أين ولماذا تطور استدامة اللاكتيز؟
  4. ما هي فرضية الجين المقتصد؟
  5. ما مدى دعم فرضية الجين المقتصد بالأدلة؟
  6. صف فرضية بديلة لفرضية الجين المقتصد.
  7. هل تعتقد أن قلة التعرض لمنتجات الألبان قد تؤثر على مستوى اللاكتيز لدى الشخص؟ لما و لما لا؟
  8. صِف التجربة التي تريد القيام بها أو البيانات التي ترغب في تحليلها والتي من شأنها أن تساعد في اختبار فرضية النمط الظاهري المقتصد. تذكر أنك تدرس الناس ، لذا تأكد من أنها أخلاقية! ناقش العوامل المربكة المحتملة التي يجب عليك التحكم فيها في هذه الدراسة ، أو التي قد تؤثر على تفسير نتائجك.
  9. اشرح العلاقة بين الأنسولين وجلوكوز الدم ومرض السكري من النوع الثاني.
  10. صحيحة أو خاطئة. تطور استدامة اللاكتوز في الآونة الأخيرة أكثر من تطور عدم تحمل اللاكتوز.
  11. صحيحة أو خاطئة. تعتمد فرضية الجين المتهور على افتراض أن الأشخاص البدينين لا يمكنهم الركض بفعالية مثل الأشخاص النحيفين.
  12. ما المجموعتان العرقيتان في الولايات المتحدة لديهما معدل مرتفع للوفاة بسبب مرض السكري؟ ما أنواع البيانات الأخرى التي تريد مراقبتها لتحديد ما إذا كانت مجموعات عرقية معينة أكثر عرضة للإصابة بمرض السكري؟ اشرح لماذا قد تكون هذه البيانات الإضافية مفيدة.

استكشاف المزيد

هل السمنة تؤدي إلى مرض السكري ، أم يمكن أن يكون العكس؟ استمع إلى إجابة استفزازية على هذا السؤال في حديث TED المؤثر هذا:


التطور التكيفي في الجينوم البشري

ينتج التطور التكيفي من انتشار الطفرات المفيدة من خلال الاختيار الإيجابي. هذا هو التوليف الحديث للعملية التي حددها داروين ووالاس في الأصل على أنها آلية التطور. ومع ذلك ، في نصف القرن الماضي ، كان هناك جدل كبير حول ما إذا كانت التغييرات التطورية على المستوى الجزيئي مدفوعة إلى حد كبير بالانتقاء الطبيعي أو الانجراف الجيني العشوائي. مما لا يثير الدهشة ، أن القوى التي تدفع التغيرات التطورية في سلالة جنسنا البشري كانت ذات أهمية خاصة. التحديد التطور التكيفي في الجينوم البشري يعطي نظرة ثاقبة لتاريخنا التطوري ويساعد على حل هذا النقاش الحيادي والاختيار. يساعدنا تحديد مناطق معينة من الجينوم البشري تظهر دليلاً على التطور التكيفي في العثور على الجينات المهمة وظيفيًا ، بما في ذلك الجينات المهمة لصحة الإنسان ، مثل تلك المرتبطة بالأمراض.


علم الأحياء المقارن للشيخوخة

مايكل فان متر. أندريه سيلوانوف ، في كتيب بيولوجيا الشيخوخة (الطبعة الثامنة) ، 2016

تكيفات مستقلة للحياة الجوفية

من خلال تسلسل كل من جينومات الرنين المغناطيسي النووي وجينومات BMR ، من الممكن إجراء مقارنات بين جينومات كل نوع من أجل الحصول على نظرة ثاقبة للتكيفات البيولوجية التي تطورت لتمكين العيش تحت الأرض (Fang et al. ، 2014a Kim et al. ، 2011). توفر الحياة تحت الأرض عددًا من التحديات الفريدة ، بما في ذلك الظلام ونقص الأكسجة وفرط ثنائي أكسيد الكربون (مستويات مرتفعة بشكل غير طبيعي من ثاني أكسيد الكربون)2 في الدم). أشار التحليل المقارن إلى أن عدة جينات على مدار الساعة البيولوجية أظهرت علامات تطور متقارب ، على الأرجح كتكيف مع الظلام. وبالمثل ، فإن قناة الصوديوم لمستقبلات الألم بالبروتون ، Scn9a، أظهر تطورًا متقاربًا (فانغ وآخرون ، 2014 أ) ، ربما كتكيف مع مستويات ثاني أكسيد الكربون المرتفعة عن طريق منع الألم الناجم عن حماض الأنسجة (بارك وآخرون ، 2008 سميث وآخرون ، 2011). ومن المثير للاهتمام ، أنه لم يتم ملاحظة أنماط تطور واضحة للجينات المرتبطة بالسرطان والشيخوخة. يشير هذا إلى أن مقاومة السرطان وطول العمر تطورت عبر آليات مختلفة في هذه الأنواع أو أن تحليل البيانات الأكثر دقة ، والذي من المحتمل أن يشمل أنواعًا إضافية ، سيكون مطلوبًا لتوضيح الآليات المشتركة لطول العمر ومقاومة السرطان.


التكيف

بيولوجيا الخلية
كوكبة العمليات التي يتكيف بها الكائن الحي مع بيئة جديدة أو متغيرة استجابة للإجهاد وزيادة المتطلبات الفسيولوجية.

طب الأسنان
(1) التركيب المناسب لطقم الأسنان.
(2) درجة القرب والتشابك بين المواد الترميمية للسن "الإعدادية".

علم الأحياء التطوري
سمة نمطية تحسن النجاح التناسلي للأنواع.

علم الاحياء المجهري
تكيف البكتيريا مع بيئة جديدة أو متغيرة.

البيولوجيا الجزيئية
التغيير في استجابة النظام دون الخلوي بمرور الوقت التغييرات الوظيفية أو الهيكلية التي تسمح للكائن الحي بالاستجابة للتغيرات في البيئة والقدرة على التكيف الفسيولوجي مع بيئة جديدة و mdashtypically ، تتكيف الخلايا عند نقلها إلى ظروف نمو مختلفة.

طب العيون
قدرة العين على التكيف مع الاختلافات في شدة الضوء.

تقويم الأسنان
تعديل العصابات التصحيحية مما يؤدي إلى انزياح الأسنان.

علم وظائف الأعضاء
انخفاض في وتيرة إطلاق الخلايا العصبية في ظل ظروف التحفيز المستمر.


وظائف التكيف

ربما يكون السؤال الأعمق حول التكيف عالي المستوى هو ما إذا كان يخدم نفس الغرض من الترميز المرئي حيث تتغير الحساسية التي تنشأ في المراحل الطرفية من النظام المرئي. من الصعب الإجابة على هذا مرة أخرى لأن وظائف التكيف تظل غامضة بشكل مدهش [1،2،53]. تستمر الأفكار الجديدة حول فائدتها المحتملة في الظهور [54] ، وقد تخدم في الواقع مجموعة متنوعة من الأدوار المتميزة ، من تعزيز التمييز [55،56] إلى إبراز الحداثة [57،58] إلى الحفاظ على الثبات الإدراكي (أي ثابت المفاهيم على الرغم من اختلاف سياقات المشاهدة) [59]. في المراحل المحيطية ، أكدت معظم التفسيرات النظرية للتكيف على الترميز الفعال ، أو كيفية الحصول على معظم المعلومات من الخلايا العصبية ذات النطاقات الديناميكية المحدودة للغاية [51 ، 60 - 63]. يجب أن يعمل النظام المرئي على مدى مرعب من مستويات الضوء ، ومن الواضح أن التكيف أمر بالغ الأهمية لضمان عدم تعرض الخلايا العصبية بشكل كافٍ أو أكثر من اللازم [64]. يمكن أيضًا تعظيم كفاءة المعلومات والأيض باستخدام رمز تنبؤي [65] ، بحيث لا تُهدر الموارد العصبية على الخصائص المتوقعة للمحفز ويمكن بدلاً من ذلك تخصيصها للإشارة فقط إلى ما هو غير متوقع. تطبيع الكود من خلال التكيف يحقق ذلك بشكل فعال عن طريق تحييد ، وبالتالي ، استخلاص الاستجابات لمتوسط ​​التحفيز الحالي. لقد أثبتت مثل هذه المبادئ أنها قوية بشكل ملحوظ في التنبؤ بخصائص تشغيل الخلايا العصبية الحسية المبكرة [66]. ومع ذلك ، لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت نفس القيود تستمر في الهيمنة في مراحل لاحقة أو لسمات إدراكية أعلى ، حيث قد يكون نطاق التباين البيئي أقل بكثير ، وحيث قد يتغير هدف الترميز الحسي نفسه. على سبيل المثال ، الافتراض المستمر هو أن التكيف يجب أن يساعدنا على التمييز بين الاختلافات الصغيرة في الأنماط التي نتأقلم معها ، بنفس الطريقة التي يساعدنا بها التكيف مع متوسط ​​مستوى الضوء على التمييز بين اختلافات السطوع داخل المشهد. ومع ذلك ، فإن العروض التي يمكننا التمييز بينها بشكل أفضل بين الأنماط البسيطة ، مثل حواجز شبكية [67-69] أو الصور المعقدة مثل الوجوه [70-72] ، بعد أن نتكيف معها تكون هزيلة مقارنة بالتغييرات المدهشة التي يسببها التكيف في مظهرها. وظائف الاستجابة الخطية المميزة لبعض أبعاد تباين الوجه ، مثل ارتفاع العين ، تبدو أيضًا مصممة بشكل سيئ لتمثيل التوزيع أحادي الوسائط المفترض للمستويات في التحفيز [44،73،74]. علاوة على ذلك ، قد يجعل التكيف حالة تشغيل الخلايا العصبية القشرية منخفضة جدًا لتعظيم نقل المعلومات ، ربما لأن هذه الخلايا العصبية مصممة بدلاً من ذلك للكشف بشكل موثوق عن ميزات جديدة [75].


11 - تكيف الإنسان مع المرتفعات العالية

اعتبارًا من عام 1995 ، كان أكثر من 140 مليون شخص في جميع أنحاء العالم يعيشون على ارتفاعات تتجاوز 2500 متر (Niermeyer et al. ، 2001). إن تأثيرات نقص الأكسجة الناقص الضغط - الذي يُعرَّف على أنه انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين البيئي - على وظيفة التمثيل الغذائي الخلوي ، والنمو والتطور ، والنشاط البدني ، والتكاثر ، وصحة الإنسان جعلت الارتفاعات العالية مكانًا فريدًا لاستقصاء التكيف البشري. هذا ينطبق بشكل خاص على السمات التي ترتبط بشكل مباشر أو غير مباشر بنقل الأكسجين (O 2). بعد Niermeyer et al. (2001) ، سيُستخدم مصطلح التكيف للإشارة إلى سمة الهيكل أو الوظيفة أو السلوك التي تكون مفيدة وتمكن من البقاء في بيئة معينة. قد تكون هذه السمات وراثية في الأصل ، على الرغم من أن السمات التي تنشأ من خلال العمليات التنموية و / أو الفسيولوجية يمكن أيضًا أن تسمى تكيفات إذا كانت تسمح بالبقاء (انظر الفصل 2 من هذا المجلد). يشير مصطلح التكيف الجيني إلى ميزة وراثية تم إنتاجها عن طريق الانتقاء الطبيعي (أو قوة أخرى للتطور) مع تغيير ترددات الأليل بمرور الوقت. سيشير التكيف التنموي إلى ميزة لا رجعة فيها تمنح فوائد البقاء على قيد الحياة ويتم اكتسابها من خلال التعرض مدى الحياة لضغوط أو ضغوط بيئية. سيطلق على السمات التنموية التي تنشأ دون فائدة تكيفية واضحة الاستجابات التنموية. أخيرًا ، سيشير مصطلح التأقلم إلى استجابة فسيولوجية تعتمد على الوقت للارتفاعات العالية ، والتي قد تكون أو لا تكون قابلة للتكيف.

في جميع أنحاء العالم ، تُظهر مجموعات سكانية إقليمية متنوعة تنوعًا كبيرًا في التعرض بعمق زمني للارتفاعات مما يوفر "تجربة طبيعية" لاختبار فرضيات النمو و / أو التكيف الجيني (مور ، 1990).


4. الخلاصة

تغير المناخ هو التحدي الرئيسي للقرن الحادي والعشرين ، ولكن بطريقة ما ، على الرغم من كل ما نعرفه عن استجابات الإنسان للمناخ وحول التكيف ، فإن علماء الأنثروبولوجيا التطورية والبيولوجية (EBAs) غائبون إلى حد كبير عن المحادثات حول التكيف مع تغير المناخ ومن صنع القرار حول أفضل طريقة لدعم المجتمعات المعرضة لتغير المناخ. في هذه المقالة ، حددنا ما يعنيه "تغير المناخ" و "التكيف" ، من بين مصطلحات أخرى شائعة الاستخدام من قبل EBAs والتي تظهر في جميع أنحاء هذا العدد الخاص (انظر المسرد). قمنا بعد ذلك بمراجعة مدى تأثير تغير المناخ على التطور البشري ولماذا يوضح التعريف البيولوجي للتكيف أن (1) التكيف هو رد فعل بشكل حصري تقريبًا ، وليس توقعًا للظروف المستقبلية - على الرغم من أن التفاعل لا يعني أن الأفراد لا يملكون القدرة على الاستجابة ، والاستجابة بسرعة ، و (2) التكيف ل وظيفة معينة ، و EBAs لديها مجموعة أدوات للتحقيق في وظائف التكيفات ما هو التكيف هل كمنتج ثانوي يجب أن يكون اعتبارًا منفصلاً. لقد قدمنا ​​أيضًا جولة قصيرة في عدد قليل فقط من مجالات البحث التي يكون لدى EBAs الكثير للمساهمة فيها في المحادثة حول التكيف مع تغير المناخ ، بما في ذلك عملنا على استخدام الطاقة ، والتنقل ، والعيش ، والشبكات الاجتماعية والتغيير الثقافي ، والأهمية (أو لا) لتغير المناخ في الحياة اليومية للمجتمعات.

لماذا يجب على وكالات EBA استثمار الطاقة لجعل عملنا متاحًا لأصحاب المصلحة مثل باحثي المناخ ، وشركاء التنمية ، وصانعي السياسات ، وعامة الناس؟ أولاً ، نظرًا للآثار الواسعة النطاق والعميقة لتغير المناخ المعاصر ، ربما لا يوجد هدف أفضل لعملنا التطبيقي. يقدم جيبسون ولوسون (2014) حجة بليغة لسبب وجوب اعتبار EBA العمل التطبيقي كمكمل لمصالحهم الأخرى. ثانيًا ، على الرغم من أن مجتمع المناخ كذلك بالفعل اتخاذ القرارات السياسية التي تؤثر على المجتمعات التي نتعاون معها - المجتمعات التي غالبًا ما تكون من بين الأكثر عرضة للجوانب السلبية لتغير المناخ - يقوم القليل منا بإحضار ما نعرفه عن هذه المجتمعات إلى طاولة المفاوضات للمساعدة في اتخاذ القرار من جانبهم. الحكومات المحلية أو الإقليمية أو الوطنية ، أو مراكز الفكر السياسية ، أو المؤسسات الحكومية الدولية المكلفة بالاستجابة لتغير المناخ. بافتراض أن المجتمعات التي نتعاون معها تتفق على أنه يمكننا مشاركة بياناتهم وقصصهم ، أو بيانات وقصص أسلافهم ، نحتاج فقط إلى بناء الجسر حتى يصل عملنا التجريبي وأفكارنا إلى أصحاب المصلحة في تغير المناخ (انظر جونز وآخرون. أ ، هذه المشكلة ، للحصول على نصائح حول كيفية القيام بذلك). عندئذٍ ستكون وكالات التعليم المبكر في وضع أفضل للمساعدة في دعم المجتمعات المعرضة لتغير المناخ أثناء مواكبة ذلك.


كيف تؤثر الوراثة والبيئة على نمو الطفل؟

من الواضح أن المرونة البيئية تلعب دورًا مهمًا في تشكيل الشخصية ، وأن التنشئة أكثر فاعلية في تحديد التنشئة الاجتماعية والسلوك. من الواضح أيضًا أن الشخصية تتشكل من خلال مزيج من الوراثة والبيئة ، ومع ذلك ، فإن التجارب البيئية لديها القدرة على تشكيل التصرفات الموروثة. على الرغم من أن الوراثة والبيئة تضيف ما يصل إلى 100 ٪ من التأثير ، فمن الواضح أن البيئة لها تأثير أقوى. نظرًا لأن الآباء والمعلمين وعلماء النفس والمستشارين ينظرون في نمو الأطفال بالإضافة إلى تعديل السلوكيات لدى البالغين والأطفال ، فمن الضروري فحص تأثير البيئة منذ ذلك الحين ، ". . & hellip


التكيف هو مفتاح التطور البشري

ظل الباحثون لسنوات في حيرة بشأن ما إذا كان التكيف يلعب دورًا رئيسيًا في التطور البشري أو ما إذا كانت معظم التغييرات ناتجة عن اختيار محايد وعشوائي للجينات والسمات.

لقد طرح علماء الوراثة في جامعة ستانفورد الآن هذا السؤال للراحة. تم نشر نتائجهم في 16 يناير على الإنترنت في المكتبة العامة لعلم الوراثة، إظهار التكيف & # 8212 العملية التي تتغير بها الكائنات الحية لتناسب بيئتها بشكل أفضل & # 8212 هي بالفعل جزء كبير من التطور الجيني البشري.

قال ديمتري بيتروف ، الأستاذ المساعد في علم الأحياء بجامعة ستانفورد وأحدهم من اثنين من كبار مؤلفي الورقة. "لقد تمكنا من رصد تواقيع التكيف بوضوح تام ، ولديها الشكل المميز الذي توقعناه."

تبدأ جميع الطفرات الجينية بشكل عشوائي ، ولكن تلك التي تعود بالنفع على نجاح الكائن الحي في بيئتها يتم اختيارها مباشرة وتديمها بسرعة في جميع أنحاء السكان ، مما يوفر توقيعًا موحدًا يمكن تتبعه.

بمساعدة الباحث ما بعد الدكتوراه جيمس كاي وطالب الدراسات العليا حديثًا مايكل ماكفيرسون ، استخدم بيتروف والمؤلف المشارك غاي سيلا ، عالم الأحياء في الجامعة العبرية في القدس ، منهجية مختلفة عما تم استخدامه من قبل للبحث عن تواقيع التكيف المتبقية في الجينات البشرية.

قال بيتروف: "اكتشفنا عددًا من التواقيع التي تشير إلى أن التكيف واسع الانتشار وشائع".

وقال إن البشر لديهم تاريخ معقد للغاية من السفر حول العالم ، كما أن الجينوم البشري منظم للغاية ، مما يجعل العمل معه معقدًا وصعبًا.

للعثور على إشارة التكيف ، بحث بتروف وزملاؤه عن مناطق الجينوم التي "تنطلق" جنبًا إلى جنب مع التكيف. عندما يحدث التكيف الجيني وينتقل إلى النسل ، عادة ما ترافقه جينات أخرى على جانبي التكيف. والنتيجة هي منطقة كاملة من الجينوم حيث يتشابه جميع البشر مع بعضهم البعض بشكل غير عادي ، ويشار إليها باسم "المسح الانتقائي" ، والتي يمكن للباحثين تحديدها وتتبعها من خلال التاريخ الجيني البشري.

قال بيتروف: "ينتشر التكيف بين السكان بسرعة كبيرة". "في حين أن الطفرة العشوائية المحايدة لا ولن يكون لها توقيع المسح الانتقائي."

قال بيتروف: "لقد حاولنا أن نرى ما إذا كانت هذه المناطق ذات التشابه غير العادي بين جميع البشر تميل إلى أن تكون في أماكن معينة في الجينوم كما تتوقع النظرية ، وفي الحقيقة وجدناها هناك". "يشير العمل إلى أن البشر قد خضعوا للتكيف المتفشي مع بيئتهم في آخر 200 ألف عام من التاريخ."

في الماضي ، كان من الصعب تمييز عمليات المسح هذه لأن البيانات لم تكن وفيرة بما فيه الكفاية وكانت مليئة بالضوضاء. اعتمادًا على المنهجية ، تراوحت تقديرات درجة التكيف لدى البشر من 30 بالمائة إلى الصفر. كان من المستحيل تفسير التوقيعات بثقة.

وقال بيتروف: "سيجد الناس تغيرات في جينات معينة تشير إلى أن التكيفات الحديثة في البشر قد تكون شائعة ولكن لا يمكنهم العثور على إشارات على مستوى الجينوم للتكيف المنتشر. كان ذلك مقلقًا". "آمل أن يتفاعل الناس بارتياح لأن الأمور بدأت تصبح منطقية."

يأمل بيتروف أن يتمكن الباحثون الآن من القيام بعمل أفضل بكثير في إيجاد المناطق داخل الجينوم المسؤولة عن تكيفات بشرية محددة وربطها بالتغيرات في تاريخ البشرية أو البيئات الماضية. على سبيل المثال ، يمكن للمرء أن يتتبع وصول تحمل اللاكتوز إلى تدجين الماشية وإدخال الحليب في نظامنا الغذائي للبالغين.

قال بيتروف: "مع نمو البيانات ، يجب أن نكون قادرين على تحديد أحداث تكيفية معينة بشكل جيد". "من خلال تحديد جينات معينة ، يمكننا كشف هذا التاريخ التطوري للتغيير التكيفي."

الاحتمال الآخر هو تتبع أصل جينات تصبغ الجلد ، والتي تعطي الناس أنواع مختلفة من لون البشرة. يرتبط العديد من هذه الجينات بسرطان الجلد. قد يكون الباحثون قادرين على إعادة إنشاء البيئات السابقة مع فهم أفضل لكيفية تأثير التكيف.

وقال: "نرى توقيعات ربما لمئات من الأحداث التكيفية الأخيرة ، والآن يمكننا أن نسأل ماذا يفعلون هناك". "It's both exiting and puzzling."

This paper follows similar work in bacteria and fruit flies indicating adaptation is a significant contribution to evolution as a whole.

"We are on a crest of a wave showing that adaptation is a lot more prevalent than we thought," Petrov said.

Cassandra Brooks is a science-writing intern at the Stanford News Service.


Additional data files

The following additional data are available with the online version of this paper. Additional data file 1 provides raw data for Figure 4a. Additional data file 2 provides Raw data for Figure 4b,c. Additional data file 3 provides raw data for Figure 5. Additional data file 4 lists extremely vulnerable proteins in human. Additional data file 5 lists extremely vulnerable yeast proteins. Additional data file 6 lists the predicted number of miRNA targets for human genes. Additional data file 7 outlines the robustness of results with respect to alternative graph-theoretic definitions of co-expression similarity. Additional data file 8 outlines how vulnerability correlates with co-expression similarity in protein complexes. Additional data file 9 provides Raw data: yeast (a) and human (b) complexes examined in Additional data file 8. Additional data file 10 shows the (η-ν) plot obtained for the yeast developmental-phase transcriptome obtained from a comprehensive identification of cell cycle-regulated genes by microarray hybridization [23].


شاهد الفيديو: الأحياء - الصف الثانى الثانوى - مراحل الهضم في الانسان (كانون الثاني 2023).