Съдържание:
През март 2015 г. международен екип от изследователи описаха вид жаба, способна да промени формата му. Сменяемата дъждовна жаба (Pristimantis mutabilis), открита в резервата на Еквадор Лас Гралариас през юли 2009 г., може да промени текстурата на кожата си, за да се слее с околността. Тази способност е израз на феномен, наречен фенотипна пластичност, който се среща вероятно при всички живи същества на планетата Земя.
До известна степен повечето живи същества могат да се адаптират към промените в околната среда, като променят фенотипа си - наблюдателните свойства на организма, включително поведенчески черти, които се получават при взаимодействието на генотипа (генетичната конституция на организма) и околната среда. Бозайниците и много други организми могат да променят телата си временно, като например чрез приспособяване към по-високи или по-ниски температури. Растенията, обаче, често претърпяват форма на фенотипична пластичност, наречена пластика на развитието, което води до необратими изменения в техните форми. Фенотипната пластичност е широко разпространена в природата и повечето черти са засегнати до известна степен от условията на околната среда, като температура, влага и киселинност, както и чрез адаптации, свързани с взаимодействия с други видове.
Фенотипната пластичност придоби много форми. Понякога тези промени са лесно забележими, докато друг път промените могат да се наблюдават само на микроскопично или дори биохимично ниво. Естествената селекция е благоприятна за организмите със способността да променят фенотипа си в отговор на променящите се условия на околната среда и такава селекция е довела до изумителния набор от физически, биохимични и поведенчески вариации в организмите, вариращи от най-малките бактерии до най-големите бозайници. По принцип силно подвижните животни проявяват по-малко фенотипична пластичност от седалищните (неподвижни) организми като растенията. Сесилните форми на живот не могат да се отдалечат от неблагоприятните условия на околната среда, така че фенотипната пластичност стана критична за повишаване на тяхното оцеляване и репродуктивния успех. За жалост,не всеки белег в организма може да бъде променен. Пластичността често използва множество гени и винаги изисква енергия и ресурси, като всички те са ограничени.
Phenotypic Plasticity in Plants.
Plants have acquired the ability to alter nearly every aspect of their physiology and morphology to improve their success in different environments. Most phenotypic plasticity in plants revolves around improving access to light, water, and nutrients as well as to increasing reproductive success. For example, individuals of the same species (and even different parts of the same individual) grow leaves of different shapes to maximize their ability to collect solar energy under a variety of circumstances. Plants alter the surface area and thickness of their leaves depending on whether the leaves are growing in full sun or shade. Because thick leaves with a small surface-area-to-volume ratio help reduce water loss and dissipate heat, they are advantageous in high-light situations, where more light is available than is needed for maximum photosynthesis. Some plants adapted to high-light environments even produce their own sunblock, a reddish pigment called anthocyanin. Thin leaves, on the other hand, with a large-surface-area-to-volume ratio, give the plant an advantage in low-light environments. In those environments overheating is rare, and leaves are designed to intercept more light.
Water is critical to photosynthesis, and plasticity-related adaptations that improve a plant’s ability to absorb, retain, and store water are almost innumerable. Again, among members of the same species, a plant growing in drier conditions will devote more of its resources to root and stem production than to leaf production, which increases the plant’s surface area. When water is available in the environment, a larger root network allows for increased water absorption as well as increased water storage within the plant’s roots and stems. Roots and stems do not usually contribute to photosynthesis, but they do respire, and they thus consume some of the energy produced by the leaves during photosynthesis. The lower the amount of energy given over to leaf production, the slower a plant’s growth rate. A slow growth rate explains why so many dry-adapted plants are long-lived and take decades to reach reproductive maturity. In addition, experiments that have tested single plants whose roots have grown in different conditions have shown that plants can guide their roots to put more of them in contact with more-saturated areas in the soil.
Furthermore, plants can alter their morphology or physiology to maximize nutrient uptake. They can devote more root surface area to areas in the soil with more-optimal nutrient concentrations. The most interesting plasticity-related trait connected to water and nutrient acquisition involves mycorrhizal fungi, which are mutualistic symbionts that form intimate relationships with the roots of most plants. In most cases mycorrhizal fungi improve the plant’s productivity by augmenting water and nutrient uptake, which increases photosynthesis for an overall benefit to the plant. The plant, however, must provide the fungi with some of the carbon compounds produced through photosynthesis. In low-water or low-nutrient situations, the benefits of the plant-fungus relationship outweigh the costs to the plant. When water and nutrients are optimal, however, the fungus can become parasitic to the plant. In such conditions many plants, including the green ash (Fraxinus pennsylvanica), decrease the extent to which a fungal symbiont can integrate with its roots, thereby reducing the cost of the mycorrhizal association and avoiding parasitism.
