適應

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生物體的生存很大程度上取決於其適應環境變化的能力。適應和適應是生物體在不斷變化的環境中生存的兩種方式。適應發生在短時間內，並導致身體發生暫時性變化，從而確保生存。另一方面，適應導致在很長一段時間內發展出新的特徵，從而確保生物體的生存。適應是進化的一部分。此外，在這篇文章中，我們將討論適應。

什麼是適應？

適應是生物體暴露於新的環境條件（如pH值、鹽度、光照、壓力、化學物質、海拔和溫度）時自然發生的生理過程。這些變化有助於生物體在各種不同的環境條件下生存。

適應和適應的區別

適應和適應的區別如下。

適應	適應
短期且暫時性的變化	長期且永久性的變化
在短時間內可見	需要很長時間才能出現
發生生理變化	發生生理和化學變化
一旦恢復到之前的條件，變化就可以逆轉	變化是不可逆的
進化過程不受影響	變化導致進化
在生物體的生命週期中可見	在多代中可見
例如：冬天長出厚厚的毛髮	例如：鳥類的尖喙

人類的適應

人類的身體，與其他生物體一樣，也會適應環境的突然變化。這使得人類能夠長期生存，並將人類物種傳播到世界各地具有不同環境條件的地區。例如，當一個人遷徙到氣候明顯炎熱的地方時，他的身體開始減少透過汗液流失的鹽分，然而，出汗量會增加以保持身體涼爽。除此之外，我們能夠攀登高山和潛入深海也要歸功於我們身體的適應能力。讓我們詳細瞭解一下高海拔適應的機制。

高海拔的後果

海拔高度超過 2400 米的地區被認為位於高海拔地區。與海平面附近的地區相比，這些地區的氣候更寒冷。隨著海拔的升高，氣壓下降。大氣中可獲得的氧氣量也減少。喜馬拉雅山脈就是高海拔地區的例子。

機制

在人類中，暴露於隨著海拔升高而變化的環境條件下會導致認知能力和個性的變化。水分透過排尿、出汗和呼吸從體內流失。這可能導致脫水。與海拔升高相關的其他症狀包括高山病、肺部和大腦區域的水腫、由於體液瀦留導致的體重增加、通氣量增加、失眠、嘔吐、頭暈和疲勞。

如果人類以更快的速度上升，就會出現上述高海拔的後果。如果給身體足夠的時間來適應不斷變化的條件，身體就會暫時適應不斷變化的條件。身體需要大約 1 到 3 天的時間才能適應這些條件。

吸入空氣中氧氣不足會觸發頸動脈體。這些動脈化學感受器會增加呼吸頻率和深度。腎臟對動脈中氧分壓降低的反應是釋放促紅細胞生成素。這會誘導骨髓產生紅細胞。

這個過程需要幾周的時間。氧化酶成分的變化、毛細血管之間距離的減少以及血紅蛋白對氧氣的親和力的變化是在暴露於海拔升高的人群中觀察到的一些變化。由於心率增加，搏出量減少，從而減少其他非必需的身體功能，如消化。

體內的一些顯著化學變化包括呼吸性鹼中毒、乳酸生成減少和 2,3-二磷酸甘油酸增加。在孕婦中，這種環境條件會限制宮內生長，減少胎盤血流，從而降低出生孩子的身高。

氧解離曲線

氧氣在水中幾乎不溶解，主要由紅細胞中的血紅蛋白攜帶，而不是血漿。一個血紅蛋白分子最多可以結合四個氧分子形成氧合血紅蛋白。這是一個可逆反應。氧氣與血紅蛋白的結合與氧分壓成正比。氧飽和度與氧分壓的關係由稱為氧解離曲線的 S 形曲線表示。

正常的氧解離曲線表明，血紅蛋白最初與氧氣的結合很困難，並且隨著每次結合的親和力增加，即第一個氧分子與脫氧血紅蛋白的結合比第二個氧分子的結合困難，第二個氧分子的結合又比第三個氧分子的結合困難，依此類推。

圖片即將推出

各種因素會影響氧分子與血紅蛋白的結合。溫度、pH 值、二氧化碳、一氧化碳和 2,3-BPG 會影響血液中氧氣與血紅蛋白的結合。圖中的曲線可以向右或左側移動。

向右移動

這在以下情況下可見。

• 氧分壓降低。

• 二氧化碳分壓升高。

• 氫離子濃度升高。

• pH 值或酸度降低。

• 體溫升高。

• 糖酵解的副產物 2,3-二磷酸甘油酸過量產生。

向左移動

• 二氧化碳分壓降低。

• 氫離子濃度降低。

• pH 值或鹼度升高。

• 與成人血紅蛋白相比，胎兒血紅蛋白對氧氣的親和力更高。

氧解離曲線：胎兒與成人

由於胎兒血紅蛋白的成分略有不同，因此其對氧分子的親和力有所增加。它能夠在胎盤中載入氧氣，而母體血紅蛋白在那裡解除安裝氧氣。出生後大約需要 6 個月才能完全用成人血紅蛋白取代胎兒血紅蛋白。

圖片即將推出

肌紅蛋白

在骨骼肌中，存在專門結合氧氣的分子。這些單多肽鏈稱為肌紅蛋白。由於它們包含一個血紅素分子，因此一次只能結合一個氧分子。與血紅蛋白分子中看到的 S 形曲線相反，其圖形顯示對數模式。肌紅蛋白對氧氣具有很高的親和力，並且在劇烈活動期間會延遲釋放。

常見問題

Q1. 舉例說明攀登喜馬拉雅山時需要攜帶的兩種藥物。

答：地塞米松和甘露醇是攀登喜馬拉雅山時需要攜帶的藥物的例子。它們有助於緩解腦水腫。

Q2. 命名幫助某些生物適應溫度變化的物質。

答：冷凍保護劑和熱休克蛋白是響應溫度變化產生的物質。冷凍保護劑可防止細胞中形成冰晶，從而在零度以下的溫度下存活。熱休克蛋白可在細胞經歷溫度升高時防止蛋白質變性。

Q3. 冬眠與適應有何不同？

答：冬眠是一種長期可逆的適應，以克服食物短缺和寒冷條件。通常，新陳代謝會降低，從而幫助生物體在較長時間內依靠有限的資源生存。

Q4. 命名其他動物體內發現的呼吸色素。

答：血藍蛋白是軟體動物和節肢動物體內發現的呼吸色素。它包含銅成分，可與氧氣結合，從而使血液呈現藍色。

Q5. 命名氧氣載入和解除安裝發生的位置。

答：氧氣的載入發生在肺部，而氧氣的解除安裝發生在組織中。