Biologinė funkcija: apibrėžimas, evoliucinė reikšmė ir pavyzdžiai

Funkcija biologijoje yra tai, ką kūno dalis ar ląstelė atlieka visumos atžvilgiu. Tai priežastis, dėl kurios tam tikra dalis ar procesas atsirado sistemoje, išsivysčiusioje natūralios atrankos būdu.

Panašus apibrėžimas yra toks: "komponento funkcija organizme yra jo indėlis į organizmo tinkamumą".

Ši sąvoka ypač vartojama fiziologijoje, pavyzdžiui, tokiose frazėse kaip "inkstų funkcija - išskirti iš organizmo šlapalą" arba "širdies funkcija - išstumti kraują iš organizmo". Neteisinga vietoj žodžio "funkcija" vartoti žodį "paskirtis", nes žodis "paskirtis" suponuoja išankstinį apgalvojimą.

Ką reiškia biologinė funkcija — dvi pagrindinės perspektyvos

Biologinę funkciją dažniausiai aiškina dvi pagrindinės filosofinės ir mokslo perspektyvos:

• Selektinio efekto (angl. selected effect) požiūris: funkcija yra tai, dėl ko struktūra arba procesas buvo išrinktas per evoliuciją — kitaip tariant, istorinis paaiškinimas: kas padidino organizmo tinkamumą praeityje.
• Priežastinio vaidmens (angl. causal role) požiūris: funkcija apibrėžiama kaip dabartinis komponento indėlis į tam tikrą sistemos veikimą — pvz., kurį darbą organas atlieka dabartiniu metu.

Abi perspektyvos yra naudingos: pirmoji pabrėžia evoliucinį paaiškinimą, antroji — mechaninį veikimą.

Evoliucinė reikšmė

Funkcijos sąvoka yra svarbi suprantant, kaip ir kodėl organizmai keitėsi per laiką. Jei tam tikra savybė padidina išlikimo arba dauginimosi galimybes, natūrali atranka ją gali išlaikyti arba sustiprinti. Tokiu būdu atsiranda adaptacijos — savybės, turinčios aiškią evoliucinę naudą.

Tarp svarbių aspektų:

• Adaptacija: savybė, kuri evoliucijos metu išsivystė dėl naudos organizmo tinkamumui.
• Exaptacija: savybės, kuri iš pradžių atsirado dėl vienos priežasties, bet vėliau buvo panaudota kitai funkcijai (pvz., plunksnos galėjo atsirasti šilumos izoliacijai, o vėliau tapo svarbios skrydžiui).
• Homologija ir analogija: homologinės struktūros (pvz., žinduolių priekinės galūnės) gali turėti bendrą kilmę, o analoginės (pvz., vabzdžių ir paukščių sparnai) — panašią funkciją, bet skirtingą evoliucinę kilmę.

Pavyzdžiai

• Inkstai — inkstų funkcija apima išskirti iš organizmo šlapalą, reguliuoti elektrolitų balansą ir kraujo spaudimą.
• Širdis — širdies funkcija yra pumpuoti kraują, tiekti deguonį ir maistines medžiagas audiniams.
• Plunksnos ir sparnai — plunksnų pradinis vaidmuo galėjo būti šilumos palaikymas, tačiau jos tapo esminės skrydžiui; tai — exaptacijos pavyzdys.
• Akys — regėjimas suteikia orientaciją erdvėje, padeda rasti maistą ir pastebėti pavojus, todėl regos organų struktūros dažnai aiškinamos kaip adaptacijos.

Kaip nustatoma, ką vadinti funkcija

Funkcijos nustatymas remiasi įvairiais metodais ir įrodymais:

• Filogenetinė analizė — palyginus rūšis ir jų protėvius galima atsekti, ar savybė atsirado kaip adaptacija.
• Eksperimentai ir molekulinė genetika — genų išjungimas ar modifikavimas (knockout) parodo, kaip prarasta savybė veikia organizmo gyvybingumą arba elgseną.
• Funkcinė morfologija ir fiziologija — tiesioginiai matavimai (pvz., kvėpavimo tūris, kraujo siurbimo jėga) rodo, ką struktūra atlieka dabar.
• Ekologiniai ir elgsenos tyrimai — stebėjimas laukinėje gamtoje padeda suprasti, kaip savybė veikia išgyvenimą ir dauginimąsi natūraliomis sąlygomis.

Problemos ir kliūtys

Yra keletas sudėtingų situacijų, kai funkcijos aiškinimas nėra trivialus:

• Fonetiškai neutralios arba pavojaus nekeliančios savybės gali egzistuoti be aiškios funkcijos (pvz., genetinis triukšmas, neutrinės mutacijos).
• Multiplikacija funkcijų — vienas organas gali turėti kelias funkcijas (pvz., plaučiai — dujų mainai ir rūgščių-bazių balansas), todėl svarbu aiškiai nurodyti kontekstą.
• Teleologijos spąstai — nereikėtų sakyti, kad savybė "yra skirta" tam tikram tikslui kaip sąmoningas planas; evoliucija nėra tikslinga veikla, o natūralios atrankos rezultatas.

Klinikinis ir praktinis požiūris

Medicinoje ir taikomosiose biologijos srityse aiškus funkcijų supratimas padeda diagnozuoti sutrikimus ir kurti gydymo metodus. Pavyzdžiui, inkstų nepakankamumas aiškinamas kaip prarasta jų funkcija šlapalo šalinime, o širdies nepakankamumas — kaip sumažėjęs sugebėjimas išstumti kraują.

Santrauka

Biologinė funkcija apibūdina, ką tam tikra organizmo dalis ar procesas daro visumos atžvilgiu ir kodėl jis galėjo atsirasti evoliucijos metu. Svarbu atskirti dabartinį mechaninį vaidmenį nuo istorinio, evoliucinio paaiškinimo. Tyrimai iš filogenetikos, genetikos, fiziologijos ir ekologijos kartu padeda nustatyti ir suprasti funkcijas bei jų reikšmę organizmų gyvenime.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra funkcija biologijoje?

K: Kaip natūralioji atranka susijusi su funkcija biologijoje?

K: Koks yra sudedamosios dalies funkcijos organizme apibrėžimas?

K: Kurioje srityje terminas "funkcija" vartojamas ypač dažnai?

K: Ar žodis "paskirtis" biologijoje gali būti vartojamas pakaitomis su žodžiu "funkcija"?

K: Ar galite pateikti pavyzdį, kaip fiziologijoje vartojamas terminas "funkcija"?

K: Ką reiškia, kad komponentas prisideda prie organizmo tinkamumo?

Paieška pagal raidę