तापमान अनुकूलन और अभ्यस्तता

पशु अपने पर्यावरण के तापमान का सामना करने के लिए अपनी शरीर क्रिया विज्ञान और जैव रसायन को कैसे समायोजित करते हैं, चाहे वह एक मौसम, एक जीवनकाल, या विकासवादी समय के दौरान हो।

Definition

तापमान अनुकूलन एक पशु के शरीर क्रिया विज्ञान और जैव रसायन का उसके तापीय वातावरण के लिए विकासवादी समायोजन है, जबकि अभ्यस्तता एक व्यक्ति द्वारा मौसमी या प्रायोगिक तापमान परिवर्तनों के जवाब में किया गया प्रतिवर्ती शारीरिक समायोजन है, दोनों ही तापीय चुनौतियों के बावजूद कार्यक्षमता बनाए रखने का काम करते हैं।

Scope

यह विषय पशुओं के तापमान के प्रति समायोजन के तरीकों को शामिल करता है: जैविक दरों पर तापमान का प्रभाव, चयापचय मुआवजा जो विभिन्न तापमानों पर प्रदर्शन को नियंत्रित करता है, एंजाइमों और झिल्लियों का जैव रासायनिक अनुकूलन, और एंटीफ्रीज और फ्रीज सहिष्णुता सहित ठंड और गर्मी सहिष्णुता की रणनीतियाँ। यह एक व्यक्ति के भीतर प्रतिवर्ती अभ्यस्तता को आबादी में विकासवादी अनुकूलन से अलग करता है। कवरेज तुलनात्मक और क्रियाविधि संबंधी है।

Core questions

• तापमान जैविक प्रक्रियाओं की दरों को कैसे प्रभावित करता है?
• पशु विभिन्न तापमानों पर कैसे प्रदर्शन करते रहते हैं?
• एंजाइम और झिल्लियां विभिन्न तापमानों पर कार्य करने के लिए कैसे समायोजित होती हैं?
• पशु जमने या लगभग जमने वाली स्थितियों में कैसे जीवित रहते हैं?

Key theories

चयापचय तापमान मुआवजा

अभ्यस्तता और अनुकूलन के माध्यम से, पशु तापमान पर जैविक दरों की मजबूत निर्भरता को कम कर सकते हैं, ताकि किसी व्यक्ति या प्रजाति का उसके सामान्य तापमान पर प्रदर्शन प्रतिक्रियाओं की कच्ची तापमान संवेदनशीलता की भविष्यवाणी की तुलना में अधिक समान हो।

प्रोटीन और झिल्लियों का जैव रासायनिक अनुकूलन

पशु एंजाइम वेरिएंट, प्रोटीन सांद्रता और झिल्ली लिपिड संरचना (होमोविस्कस अनुकूलन) को समायोजित करते हैं ताकि उत्प्रेरक कार्य और झिल्ली तरलता प्रचलित तापमान पर उपयुक्त बनी रहे।

Mechanisms

चूंकि रासायनिक प्रतिक्रिया दर तापमान के साथ बढ़ती है, एक एक्टोथर्म की प्रक्रियाएं गर्म होने पर तेज होती हैं और ठंडा होने पर धीमी होती हैं, जिसे तापमान गुणांक द्वारा संक्षेपित किया जाता है। इसे ऑफसेट करने के लिए, पशु समय के साथ समायोजित होते हैं: अभ्यस्तता एंजाइम की मात्रा और चयापचय मार्गों को बदल देती है ताकि एक ठंड-अभ्यस्त पशु उसी तापमान पर गर्म-अभ्यस्त पशु की तुलना में ठंड में बेहतर प्रदर्शन करे। आणविक स्तर पर, जीव अपने तापमान के अनुकूल एंजाइम वेरिएंट व्यक्त करते हैं और तरलता को स्थिर रखने के लिए झिल्लियों की लिपिड संरचना को संशोधित करते हैं (होमोविस्कस अनुकूलन)। ठंड-अनुकूलित पशु एंटीफ्रीज प्रोटीन या विलेय जमा कर सकते हैं जो बर्फ के निर्माण को रोकते या नियंत्रित करते हैं, और कुछ अपने बाह्यकोशिकीय तरल पदार्थों के जमने को सहन करते हैं। गर्मी-सहिष्णु पशु सुरक्षात्मक प्रोटीन और स्थिर आणविक संरचनाओं पर निर्भर करते हैं। ये समायोजन जीवन के भीतर प्रतिवर्ती अभ्यस्तता और दीर्घकालिक विकासवादी अनुकूलन तक फैले हुए हैं।

Clinical relevance

तापीय अनुकूलन के अध्ययन से यह स्पष्ट होता है कि विभिन्न तापमानों पर कोशिकीय और आणविक कार्य कैसे बनाए रखा जाता है और कोशिकाओं और ऊतकों के ठंड संरक्षण जैसे अनुप्रयोगों का आधार बनता है। यह प्रविष्टि शैक्षिक संदर्भ सामग्री है और चिकित्सा मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।

History

होचाचका और सोमेरो के जैव रासायनिक अनुकूलन पर काम ने स्थापित किया कि एंजाइम और झिल्लियां तापमान के अनुरूप कैसे होती हैं, और डीव्रीज़ की ध्रुवीय मछलियों में एंटीफ्रीज ग्लाइकोप्रोटीन की खोज ने जमने वाले समुद्रों में जीवन के लिए एक उल्लेखनीय आणविक समाधान का खुलासा किया, जिससे तापमान अनुकूलन को आणविक स्तर पर हल की गई समस्या के रूप में प्रस्तुत किया गया।

Key figures

• Peter Hochachka
• George Somero
• Knut Schmidt-Nielsen
• Arthur DeVries

Seminal works

• hill2016
• schmidtnielsen1997
• randall2002

Frequently asked questions

अनुकूलन और अभ्यस्तता में क्या अंतर है?

अनुकूलन पीढ़ियों से विकास द्वारा आकार दिए गए विरासत में मिले समायोजन को संदर्भित करता है, जबकि अभ्यस्तता एक व्यक्ति द्वारा अपने जीवनकाल में किया गया एक प्रतिवर्ती समायोजन है, जैसे कि मौसमों के परिवर्तन के जवाब में।

कुछ मछलियाँ ध्रुवीय समुद्रों में जमने से कैसे बचती हैं?

वे एंटीफ्रीज प्रोटीन का उत्पादन करती हैं जो छोटे बर्फ के क्रिस्टल से बंधते हैं और उन्हें बढ़ने से रोकते हैं, जिससे मछली ऐसे पानी में बिना जमे रह पाती है जो उसके रक्त के सामान्य रूप से जमने से भी ठंडा होता है।