Funktsioon bioloogias: mõiste, definitsioon ja näited

Funktsioon on bioloogias see, mida kehaosa või rakk teeb seoses tervikuga. See on põhjus, miks mingi osa või protsess tekkis süsteemis, mis arenes välja loodusliku valiku teel.

Sarnane määratlus on "komponendi funktsioon organismis on selle panus organismi sobivusse".

Terminit kasutatakse eelkõige füsioloogias, näiteks lausetes nagu "neerude ülesanne on eritada organismist karbamiidi" või "südame ülesanne on suruda verd kehas ringi". Sõna "funktsioon" asemel on vale kasutada sõna "eesmärk", sest sõna "eesmärk" eeldab ettenägelikkust.

Funktsiooni erinevad tõlgendused

Bioloogias kasutatakse terminit "funktsioon" mitmel veidi erineval viisil. Olulisemad lähenemised on:

• Valikulise ajaloo (selected-effect) funktsioon — osa funktsiooniks loetakse see omadus või tegevus, mille tõttu osa on ajas säilinud või levinud, st mis suurendas organismi järglaste hulka. Näiteks võib öelda, et tiiva funktsioon on lennuvõime, kui lennuvõime on seletus, miks tiivad evolutsiooniliselt kinnistusid.
• Põhjusliku rolli (causal-role) funktsioon — osa funktsiooniks loetakse see, millist rolli osa täidab süsteemis siinses ja praeguses mõttes, sõltumata selle ajaloolisest tekkest. Näiteks võime öelda, et maks detoxikeerib teatud molekule, isegi kui selle konkreetne toime ei ole tingimata evolutsioonilise valiku põhjus.

Tasemed: molekulist käitumiseni

Funktsioone saab kirjeldada mitmel tasemel:

• Molekulaarne tase: ensüümide või valkude ülesanded raku keemilistes protsessides (nt hemoglobiini roll hapniku kandjana).
• Rakuline tase: raku organellide või raku osade ülesanded (nt mitokondri peamine ülesanne on ATP tootmine).
• Organismi- ja organitasand: organite või süsteemide roll organismi säilitamisel (nt neerude ülesanne on osaliselt kehavedelike ja jääkainete tasakaalu hoidmine).
• Käitumuslik ja ökoloogiline tase: käitumise, signaalide või struktuuride funktsioon keskkonnas (nt linnu rände eesmärk — pääseda talveks sobivamasse elukeskkonda).

Funktsiooni ja eesmärgi keel

Bioloogiline keelusesitus kasutab sageli teleoloogilisi väljendeid ("milleks see on"), kuid teaduslikult on oluline eristada ajaloolist selgitust (miks omadus tekkis) ja lähestikku selgitust (kuidas omadus praegu toimib). Seetõttu on soovitatav vältida sõna "eesmärk" kui see viitab kavandusele või taotlusele; sobivam on rääkida funktsioonist kui nähtuse seletusest, mis toetub evolutsioonile või füsioloogiale.

Näited ja erandid

• Südame funktsioon: pumpada verd ja tagada kudede hapnikuga varustamine — see on nii lähedane põhjuslikule rollile kui ka adaptatiivsele selgitusele.
• Neerude funktsioon: filterdada ja eritada jääkaineid ning reguleerida vedeliku- ja elektrolüütide tasakaalu — kirjeldab nende protseduurset rolli organismis.
• Sulgede funktsioon lindudel: esialgu võivad sulgede esmane roll olla isoleerimine/soojuse säilitamine, hiljem aga arengudes tekkida eksaptatsioonina lennuvõime — näide sellest, et struktuuri tänane funktsioon ei pruugi olla sama, mille eest see algselt valinud sai.

Kuidas määratakse funktsioone teaduslikult?

Selleks kasutatakse mitmeid meetodeid:

• Võrdlevad ja filogeneetilised analüüsid — vaadeldakse omaduse levikut suguluspuus, et hinnata, kas omadus on kohanemine.
• Eksperimentaalsed manipulatsioonid — näiteks geenide "knockout" või elundite eemaldamine, et näha, kuidas organismi suutlikkus muutub.
• Füsioloogilised mõõtmised — mõõdetakse protsesside tulemuslikkust ja nende mõju organismi ellujäämisele või paljunemisele.
• Ökoloogilised ja käitumuslikud uuringud — hinnatakse, kuidas omadus mõjutab sobivust looduslikes tingimustes.

Piirangud ja tähelepanekud

Mitte iga tunnus pole tingimata adaptatsioon ega omagi "funktsiooni" evolutsioonilises mõttes. Mõned omadused võivad olla kõrvalproduktid (spandrels), juhuslikud variatsioonid või järjepidevuse ja ajalooliste piirangute tagajärjed. Samuti tuleb eristada korrelatsiooni põhjusest — et kinnitada funktsiooni kui adaptatiivset seletust, on vaja tugevat tõendusmaterjali.

Kokkuvõtlikult: bioloogiline "funktsioon" kirjeldab, mida osa süsteemis teeb ja miks see seal leidub (või kuidas ta hetkel panustaval viisil süsteemi toimimisse). Teaduslikus kontekstis on oluline selgelt määratleda, kas räägitakse lähestikust (põhjuslikust rollist) või ajaloolisest (valiku) funktsioonist ning toetada väiteid sobivate andmete ja meetoditega.

Küsimused ja vastused

K: Mis on funktsioon bioloogias?

K: Kuidas on looduslik valik bioloogias seotud funktsiooniga?

K: Kuidas on määratletud komponendi funktsioon organismis?

K: Millises valdkonnas kasutatakse mõistet "funktsioon" eriti?

K: Kas bioloogias võib sõna "otstarve" ja "funktsioon" omavahel asendada?

K: Kas te saate tuua näite sõna "funktsioon" kasutamise kohta füsioloogias?

K: Mida tähendab see, et mingi komponent aitab kaasa organismi sobivuse saavutamisele?

Otsing