Швидкість біохімічної адаптації та її зв'язок з наявними адаптивними механізмами
Тимчасові параметри біохімічної адаптації варіюють в широких межах - від тривалих періодів, необхідних для еволюційного зміни амінокислотних послідовностей, до часток секунди, за які може змінитися активність вже присутніх в клітці ферментів. З цього ясно, що вибір того чи іншого механізму (або механізмів) адаптації значною мірою визначається вимогами до її швидкості. Чим більше часу надається для адаптивних змін, тим більше вибір можливих стратегій. Приступаючи до обговорення питання про тимчасові масштабах адаптації, корисно виділити кілька її типів, які будуть розглянуті нижче.
генетична адаптація
У тих випадках, коли адаптивний процес йде на протязі багатьох поколінь, популяція може використовувати всі стратегії пристосування. Мутації регуляторних генів приведуть до зміни базальних концентрацій ферментів і інших молекул, т. Е. До кількісної макромолекулярной адаптації. Амінокислотні заміни в білках зумовлять появу нових ізозімов (або аллозімов), а в особливих випадках - і ферментів зовсім нового типу. Заміни амінокислот можуть полегшити вироблення нових способів регуляції ферментативної активності, що забезпечують більш адекватну реакцію на сигнали, що викликають зміни в швидкостях метаболічних процесів. При генетичної адаптації можуть також виникати абсолютно нові молекули, які надають організму здатність до освоєння нових середовищ існування. Класичним прикладом такого роду адаптацій може служити поява глікопротеїнових і поліпептидних «антифризів» у морських костистих риб, що живуть у високих широтах, завдяки чому ці риби (на відміну від інших костистих риб) можуть існувати серед льодів.
Аклімації і акліматизація
Адаптивні реакції цих типів відбуваються у окремих особин, але вимагають все ж достатнього часу, щоб могла статися індукція нових білків і структурна перебудова фосфоліпідів в мембранах. Згідно Проссером (Prosser, 1973), акліматизація - це такий адаптивний процес, при якому організм пристосовується до зміни декількох параметрів навколишнього природного середовища, в той час як аклімації - це пристосування, на-спостерігалися в лабораторних умовах, де всі параметри середовища, за винятком якогось одного, підтримуються на незмінному рівні.
Головна відмінність цих адаптивних реакцій від генетичної адаптації полягає в тому, що вони протікають виключно на фенотипическом рівні. Для пристосування організму до зміни середовища в цьому випадку може використовуватися тільки та інформація, яка вже містилася в його геномі з найперших днів життя.
негайна адаптація
Такого роду біохімічна адаптація відбувається настільки швидко, що вона не може бути пов'язана зі змінами в експресії генів або зі значною перебудовою клітинних структур в результаті біосинтетичних процесів. Негайна адаптація нерідко здійснюється шляхом модуляції активності вже наявних ферментів. Така швидка «підгонка» активності ферментів часто є лише першу лінію захисту організму від несприятливих впливів навколишнього середовища. Згодом на зміну цій реакції приходять зміни в експресії генів або - в ряду поколінь - зміни на генетичному рівні.
Таким чином, організм має способами біохімічної адаптації різного ступеня складності, які дозволяють йому успішно пристосовуватися до змін навколишнього середовища незалежно від швидкості останніх (цю швидкість, звичайно, слід оцінювати в зіставленні з часом генерації даного організму).