順応

順応 または 馴化（馴化または順応とも呼ばれる）は、個々の生物が環境の変化（高度、温度、湿度、光周期、またはpHの変化など）に適応し、さまざまな環境条件にわたって適応力を維持できるようにするプロセスです。順応は短期間（数時間から数週間）で、生物の生涯のうちに発生します（多くの世代にわたって行われる適応（進化）と比較して）。これは、個別の発生である場合もあれば（たとえば、登山者が数時間または数日かけて高地に慣れる場合）、哺乳類が重い冬毛を脱ぎ捨てて軽い夏毛に着替えるなど、周期的なサイクルの一部を表す場合もあります。生物は、環境の変化に応じて、形態学的、行動学的、物理的、および/または生化学的特性を調整できます。^[1]新しい環境に順応する能力は何千もの種で十分に文書化されていますが、研究者は生物がどのように、そしてなぜそのように順応するのかについてまだほとんど知りません。

名詞acclimatizationとacclimation（および対応する動詞acclimatizeとacclimate）は、一般語彙[2] [3] [4] [5] [6] [7] と医学語彙[6] [7] の両方において^{、広く同義語とみなされています。同義語acclimation} [ 4 ] [ ^{6 ]}はあまり一般的ではなく、辞書に掲載されている数も少ないです。

さまざまな環境条件にわたってパフォーマンスを維持するために、生物は順応するためにいくつかの戦略を使用します。温度の変化に応じて、生物は膜タンパク質の数を増やすことで、低温では細胞膜の流動性を高め、高温では流動性を低下させるという生化学を変化させることができます。^[8]特定のストレス要因に反応して、一部の生物は、分子シャペロンとして機能し、タンパク質の折り畳みと再折り畳みを誘導することで変性を減らす、いわゆる熱ショックタンパク質を発現します。高温または低温に順応した生物は、比較的高い安静時の熱ショックタンパク質レベルを示すため、さらに極端な温度にさらされてもタンパク質が容易に利用できることが示されている。熱ショックタンパク質の発現と膜流動性の調節は、生物が新しい環境に順応するために使用する多くの生化学的方法のうちの2つにすぎません。

生物は、新しい環境でパフォーマンスを維持するために、形態に関連するいくつかの特性を変えることができます。たとえば、鳥は代謝を高めるために臓器のサイズを大きくすることがよくあります。これは、栄養器官や胸筋などの熱産生器官の質量の増加という形をとることがあります（後者は種間でより一貫しています^[9]）。^[10]

順応能力は何千もの種で文書化されているが、研究者は生物がどのように、そしてなぜそのように順応するのかについてまだほとんど何も知らない。研究者が順応を研究し始めて以来、すべての順応は生物のパフォーマンスを向上させるという仮説が圧倒的であった。この考えは、有益順応仮説として知られるようになった。有益順応仮説は広く支持されているが、順応が常にパフォーマンスを向上させることを示している研究はない（有益順応仮説を参照）。有益順応仮説に対する主な反論の 1 つは、順応に関連するコストがないと仮定していることである。^[11]しかし、順応に関連するコストがある可能性が高い。これには、環境条件を感知して反応を制御するコスト、可塑性に必要な構造を生成するコスト（熱ショックタンパク質の発現にかかるエネルギーコストなど）、遺伝的コスト（可塑性関連遺伝子と有害遺伝子の連鎖など）が含まれる。^[12]

有益な順応仮説には欠点があるため、研究者たちは経験的データによって裏付けられる理論を探し続けています。

生物が順応できる度合いは、表現型の可塑性、つまり生物が特定の特性を変える能力によって決まります。順応能力に関する研究における最近の研究では、順応反応よりも表現型の可塑性の進化に重点が置かれています。科学者は、生物が順応能力をどのように進化させたかをより深く理解すれば、順応をより深く理解できると考えています。

カエデ、アヤメ、トマトなど多くの植物は、数日から数週間にわたって毎晩徐々に気温が下がれば、氷点下の気温でも生き残ることができます。しかし、突然気温が下がれば、植物は死んでしまうかもしれません。研究によると、数日間かけて高温に順応したトマトの植物は、順応しなかった植物よりも、比較的高温で光合成の効率が高かったことがわかっています。^[13]

ラン科のファレノプシスでは、植物が順応する過程で、光合成光子束の異なるレベルにおいてフェニルプロパノイド酵素が強化される。 ^[14]

動物はさまざまな方法で順応します。羊は寒くて湿気の多い気候で非常に厚い毛を生やします。魚は水温と水質の変化に徐々にしか適応できません。ペットショップで販売されている熱帯魚は、このプロセスが完了するまで順応バッグに入れられていることがよくあります。^[15] Lowe と Vance (1995) は、暖かい気温に順応したトカゲは、暖かい条件に順応していないトカゲよりも暖かい気温でより速い走行速度を維持できることを示しました。^[16]比較的涼しいまたは暖かい温度で成長するショウジョウバエは、成虫になるとそれぞれ寒さまたは暑さに対する耐性が高まります ( 「発達の可塑性」を参照 )。^[17]

人々が暑い環境に順応するにつれて、汗や尿の塩分濃度は減少します。 ^[18]血漿量、心拍数、毛細血管の活性化も影響を受けます。^[19]

高地への順応は最初の登頂後、数か月から数年にわたって続き、最終的には順応がなければ死んでしまうような環境でも人間が生き延びることを可能にする。高地へ永久的に移住した人間は、酸素摂取量の減少を補うために、赤血球数を増やして血液の酸素運搬能力を高めることで、自然に新しい環境に順応する。^{[20] [21]}