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順化 （または適応）とは 、個体が環境の変化（高度、温度、湿度、日長、pHの変化など）に適応し、さまざまな環境条件下で適応度を維持できるようにするプロセスです。順化は短期間（数時間から数週間）で、生物の生涯内に起こります（進化である適応は多くの世代にわたって起こります）。これは、登山家が数時間から数日かけて高地に順応する場合のように、個別の出来事である場合もあれば、哺乳類が厚い冬毛を脱ぎ捨てて軽い夏毛に生え変わるように、周期的なサイクルの一部である場合もあります。生物は、環境の変化に応じて、形態的、行動的、物理的、および/または生化学的特性を調整することができます。[ 1 ]何千もの種において新しい環境に適応する能力は十分に立証されているが、生物がどのように、そしてなぜそのように適応するのかについては、研究者はまだほとんど知らない。
名詞のacclimatizationとacclimation (および対応する動詞のacclimatizeとacclimate ) は、一般語彙[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]と医学用語[ 6 ] [ 7 ]の両方で同義語として広く認識されています。同義語のacclimation [ 4 ] [ 6 ]はあまり一般的ではなく、辞書に掲載されているものも少ないです。
さまざまな環境条件下で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用います。温度の変化に応じて、生物は細胞膜の生化学的性質を変化させ、低温では膜タンパク質の数を増やすことで膜の流動性を高め、高温では流動性を低下させることができます。[ 8 ]特定のストレス要因に応じて、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軽減する、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、比較的高いレベルの熱ショックタンパク質を静止状態で保持していることが示されており、さらに極端な温度にさらされたときには、タンパク質がすぐに利用できるようになっています。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用い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、新しい環境での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化させることができます。たとえば、鳥類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、栄養器官や胸鰭などの熱産生器官の質量の増加という形で現れます（後者は種間でより一貫しています[ 9 ]）。[ 10 ]
何千もの種で順応能力が確認されている一方で、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は、研究者はまだほとんど分かっていません。研究者が順応の研究を始めて以来、圧倒的な仮説は、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ものでした。この考えは、有益な順応仮説として知られるようになりました。有益な順応仮説に対するこのような広範な支持にもかかわらず、すべての研究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わけではありません（有益な順応仮説を参照）。有益な順応仮説に対する主な反論の1つは、順応に伴うコストがないと仮定していることです。[ 11 ]しかし、順応に伴うコストがある可能性が高いです。これには、環境条件を感知して応答を調節するコスト、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を発現する際のエネルギーコストなど）、および遺伝的コスト（可塑性関連遺伝子と有害遺伝子の連鎖など）が含まれます。[ 12 ]
有益な順化仮説の欠点を踏まえ、研究者たちは実証データによって裏付けられる理論を探し続けている。
生物が環境に順応できる程度は、表現型可塑性、つまり特定の形質を変化させる能力によって決まります。近年の順応能力に関する研究は、順応反応そのものよりも、表現型可塑性の進化に重点を置いています。科学者たちは、生物がどのようにして順応能力を進化させてきたのかをより深く理解することで、順応現象をよりよ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、気温が数日から数週間かけて毎晩徐々に下がれば、氷点下の気温でも生き残ることができます。しかし、気温が急激に下がると枯れてしまう可能性があります。研究によると、数日間かけて高温に順応させたトマトは、順応させなかった植物よりも、比較的高い温度での光合成効率が高かったことが示されています。[ 13 ]
ファレノプシス属のランでは、光合成光子束の異なるレベルでの植物の順化の過程でフェニルプロパノイド酵素が増強される。 [ 14 ]
動物はさまざまな方法で順応します。羊は寒くて湿った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 & Vance (1995) は、暖かい温度に順応したトカゲは、暖かい環境に順応していないトカゲよりも暖かい温度でより高い走行速度を維持できることを示しました。[ 16 ]比較的低温または高温で発育したショウジョウバエは、成虫になるとそれぞれ耐寒性または耐暑性が向上します (発生可塑性を参照 )。[ 17 ]
暑さに順応するにつれて、汗や尿の塩分濃度は低下する。[ 18 ]血漿量、心拍数、毛細血管の活性化も影響を受ける。[ 19 ]
高地への順応は、最初の登頂後数ヶ月、あるいは数年も続き、最終的には順応がなければ死に至るような環境でも人間が生き延びることを可能にする。より高地に永住する人間は、酸素摂取量の低下を補うために、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、新しい環境に自然に順応する。[ 20 ] [ 21 ]