Adaptação e Aclimatização à Temperatura

Como os animais ajustam sua fisiologia e bioquímica para lidar com a temperatura de seu ambiente, ao longo de uma estação, de uma vida ou do tempo evolutivo.

Definition

Adaptação à temperatura é o ajuste evolutivo da fisiologia e bioquímica de um animal ao seu ambiente térmico, enquanto aclimatização é o ajuste fisiológico reversível que um indivíduo faz em resposta a mudanças sazonais ou experimentais na temperatura, ambos servindo para manter a função diante de desafios térmicos.

Scope

Este tópico aborda as formas como os animais se ajustam à temperatura: o efeito da temperatura nas taxas biológicas, a compensação metabólica que amortece o desempenho em diferentes temperaturas, a adaptação bioquímica de enzimas e membranas, e as estratégias de tolerância ao frio e ao calor, incluindo anticongelantes e tolerância ao congelamento. Distingue a aclimatização reversível dentro de um indivíduo da adaptação evolutiva entre populações. A cobertura é comparativa e mecanicista.

Core questions

• Como a temperatura afeta as taxas dos processos biológicos?
• Como os animais mantêm o desempenho em uma faixa de temperaturas?
• Como as enzimas e membranas são ajustadas para funcionar em diferentes temperaturas?
• Como os animais sobrevivem a condições de congelamento ou quase congelamento?

Key theories

Compensação metabólica da temperatura

Através da aclimatização e adaptação, os animais podem atenuar a forte dependência das taxas biológicas em relação à temperatura, de modo que o desempenho de um indivíduo ou espécie em sua temperatura usual seja mais uniforme do que a sensibilidade bruta das reações à temperatura preveria.

Adaptação bioquímica de proteínas e membranas

Os animais ajustam variantes enzimáticas, concentrações de proteínas e composição lipídica da membrana (adaptação homeoviscosa) para que a função catalítica e a fluidez da membrana permaneçam apropriadas à temperatura predominante.

Mechanisms

Como as taxas de reações químicas aumentam com a temperatura, os processos de um ectotermo aceleram quando ele aquece e diminuem quando ele esfria, resumido pelo coeficiente de temperatura. Para compensar isso, os animais se ajustam ao longo do tempo: a aclimatização altera as quantidades de enzimas e as vias metabólicas para que um animal aclimatizado ao frio tenha um desempenho melhor no frio do que um aclimatizado ao calor na mesma temperatura. No nível molecular, os organismos expressam variantes enzimáticas adequadas à sua temperatura e modificam a composição lipídica das membranas para manter a fluidez constante (adaptação homeoviscosa). Animais adaptados ao frio podem acumular proteínas anticongelantes ou solutos que previnem ou controlam a formação de gelo, e alguns toleram o congelamento de seus fluidos extracelulares. Animais tolerantes ao calor dependem de proteínas protetoras e estruturas moleculares estáveis. Esses ajustes abrangem a aclimatização reversível ao longo da vida e a adaptação evolutiva de longo prazo.

Clinical relevance

Estudos de adaptação térmica esclarecem como a função celular e molecular é mantida em diferentes temperaturas e fundamentam aplicações como a preservação a frio de células e tecidos. Este verbete é material de referência educacional e não fornece orientação médica.

History

O trabalho de Hochachka e Somero sobre adaptação bioquímica estabeleceu como enzimas e membranas são ajustadas à temperatura, e a descoberta de DeVries de glicoproteínas anticongelantes em peixes polares revelou uma solução molecular impressionante para a vida em mares congelantes, enquadrando a adaptação à temperatura como um problema resolvido no nível molecular.

Key figures

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

Seminal works

• hill2016
• schmidtnielsen1997
• randall2002

Frequently asked questions

Qual a diferença entre adaptação e aclimatização?

Adaptação refere-se a ajustes herdados moldados pela evolução ao longo de gerações, enquanto aclimatização é um ajuste reversível que um indivíduo faz durante sua própria vida, como em resposta à mudança das estações.

Como alguns peixes evitam o congelamento em mares polares?

Eles produzem proteínas anticongelantes que se ligam a pequenos cristais de gelo e impedem seu crescimento, permitindo que o peixe permaneça descongelado em água que, de outra forma, congelaria seu sangue.