18.1: فهم التطور
- Page ID
- 196002
المهارات اللازمة للتطوير
- وصف كيفية تطوير نظرية التطور الحالية
- تعريف التكيف
- شرح التطور المتقارب والمتباعد
- وصف الهياكل المتماثلة والأثرية
- ناقش المفاهيم الخاطئة حول نظرية التطور
يصف التطور عن طريق الانتقاء الطبيعي آلية لكيفية تغير الأنواع بمرور الوقت. تم اقتراح هذا التغيير في الأنواع ومناقشته قبل أن يبدأ داروين في استكشاف هذه الفكرة. كان الرأي القائل بأن الأنواع ثابتة وغير متغيرة أساسًا في كتابات أفلاطون، ومع ذلك كان هناك أيضًا يونانيون قدماء عبروا عن أفكار تطورية. في القرن الثامن عشر، أعيد تقديم الأفكار حول تطور الحيوانات من قبل عالم الطبيعة جورج لويس لوكليرك كومت دي بوفون الذي لاحظ أن المناطق الجغرافية المختلفة لها مجموعات نباتية وحيوانية مختلفة، حتى عندما تكون البيئات متشابهة. كما تم قبول وجود أنواع منقرضة.
خلال هذا الوقت، اقترح جيمس هوتون، عالم الطبيعة الاسكتلندي، أن التغيير الجيولوجي حدث تدريجيًا من خلال تراكم التغييرات الصغيرة من العمليات التي تعمل كما هي اليوم على مدى فترات طويلة من الزمن. يتناقض هذا مع وجهة النظر السائدة بأن جيولوجيا الكوكب كانت نتيجة لأحداث كارثية حدثت خلال ماض قصير نسبيًا. تم نشر وجهة نظر هوتون في القرن التاسع عشر من قبل الجيولوجي تشارلز ليل الذي أصبح صديقًا لداروين. كانت أفكار Lyell مؤثرة على تفكير داروين: أعطت فكرة Lyell عن عمر الأرض الأكبر مزيدًا من الوقت للتغيير التدريجي في الأنواع، وقدمت عملية التغيير تشبيهًا للتغيير التدريجي في الأنواع. في أوائل القرن التاسع عشر، نشر جان باتيست لامارك كتابًا يشرح بالتفصيل آلية التغيير التطوري. يشار إلى هذه الآلية الآن على أنها وراثة الخصائص المكتسبة التي من خلالها تحدث التعديلات في الفرد بسبب بيئته، أو استخدام أو عدم استخدام الهيكل خلال حياته، يمكن أن يرثه نسله وبالتالي إحداث تغيير في الأنواع. في حين أن آلية التغيير التطوري هذه فقدت مصداقيتها، إلا أن أفكار لامارك كان لها تأثير مهم على الفكر التطوري.
تشارلز داروين والاختيار الطبيعي
في منتصف القرن التاسع عشر، تم تصور الآلية الفعلية للتطور ووصفها بشكل مستقل من قبل اثنين من علماء الطبيعة: تشارلز داروين وألفريد راسل والاس. والأهم من ذلك، قضى كل عالم طبيعي وقتًا في استكشاف العالم الطبيعي في رحلات استكشافية إلى المناطق الاستوائية. من عام 1831 إلى عام 1836، سافر داروين حول العالم على متن سفينة H.M.S. Beagle، بما في ذلك محطات التوقف في أمريكا الجنوبية وأستراليا والطرف الجنوبي من إفريقيا. سافر والاس إلى البرازيل لجمع الحشرات في غابات الأمازون المطيرة من 1848 إلى 1852 وإلى أرخبيل الملايو من 1854 إلى 1862. تضمنت رحلة داروين، مثل رحلات والاس اللاحقة إلى أرخبيل الملايو، محطات في العديد من سلاسل الجزر، وآخرها جزر غالاباغوس غرب الإكوادور. في هذه الجزر، لاحظ داروين أنواعًا من الكائنات الحية في جزر مختلفة كانت متشابهة بشكل واضح، ولكن لديها اختلافات واضحة. على سبيل المثال، تتألف العصافير الأرضية التي تعيش في جزر غالاباغوس من عدة أنواع ذات شكل منقار فريد (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تحتوي الأنواع الموجودة على الجزر على سلسلة متدرجة من أحجام وأشكال المنقار مع اختلافات صغيرة جدًا بين الأنواع الأكثر تشابهًا. لاحظ أن هذه العصافير تشبه إلى حد كبير نوعًا آخر من العصافير في البر الرئيسي لأمريكا الجنوبية. تخيل داروين أن أنواع الجزيرة قد تكون أنواعًا معدلة من أحد أنواع البر الرئيسي الأصلي. بعد مزيد من الدراسة، أدرك أن المناقير المتنوعة لكل عصفور ساعدت الطيور في الحصول على نوع معين من الطعام. على سبيل المثال، كانت العصافير الآكلة للبذور تحتوي على مناقير أقوى وأكثر سمكًا لكسر البذور، كما أن العصافير التي تأكل الحشرات لها مناقير تشبه الرمح لطعن فريستها.
لاحظ كل من والاس وداروين أنماطًا متشابهة في الكائنات الحية الأخرى وطوروا بشكل مستقل نفس التفسير لكيفية ولماذا يمكن أن تحدث مثل هذه التغييرات. أطلق داروين على هذه الآلية اسم الانتقاء الطبيعي. الانتقاء الطبيعي، المعروف أيضًا باسم «البقاء للأصلح»، هو التكاثر الأكثر إنتاجًا للأفراد ذوي السمات المواتية التي تنجو من التغير البيئي بسبب تلك السمات؛ هذا يؤدي إلى تغيير تطوري.
على سبيل المثال، لاحظ داروين أن مجموعة من السلاحف العملاقة الموجودة في أرخبيل غالاباغوس لديها أعناق أطول من تلك التي تعيش في جزر أخرى ذات أراضي منخفضة جافة. تم «اختيار» هذه السلاحف لأنها يمكن أن تصل إلى المزيد من الأوراق والحصول على طعام أكثر من تلك ذات الرقاب القصيرة. في أوقات الجفاف التي يتوفر فيها عدد أقل من الأوراق، فإن تلك التي يمكن أن تصل إلى المزيد من الأوراق لديها فرصة أفضل لتناول الطعام والبقاء على قيد الحياة من تلك التي لا تستطيع الوصول إلى مصدر الغذاء. وبالتالي، فمن المرجح أن تكون السلاحف ذات العنق الطويل ناجحة في الإنجاب وتنقل السمة طويلة العنق إلى ذريتها. بمرور الوقت، لن تتواجد سوى السلاحف ذات العنق الطويل بين السكان.
قال داروين إن الانتقاء الطبيعي كان نتيجة حتمية لثلاثة مبادئ تعمل في الطبيعة. أولاً، يتم توريث معظم خصائص الكائنات الحية أو نقلها من الأم إلى النسل. على الرغم من عدم معرفة أي شخص، بما في ذلك داروين ووالاس، كيف حدث ذلك في ذلك الوقت، إلا أنه كان هناك فهم مشترك. ثانيًا، يتم إنتاج عدد أكبر من النسل مقارنة بالقدرة على البقاء على قيد الحياة، وبالتالي فإن موارد البقاء والتكاثر محدودة. تتجاوز القدرة على التكاثر في جميع الكائنات الحية توافر الموارد لدعم أعدادها. وبالتالي، هناك منافسة على هذه الموارد في كل جيل. جاء فهم كل من داروين ووالاس لهذا المبدأ من قراءة مقال للخبير الاقتصادي توماس مالثوس الذي ناقش هذا المبدأ فيما يتعلق بالسكان. ثالثًا، تختلف النسل بين بعضها البعض فيما يتعلق بخصائصها وهذه الاختلافات موروثة. استنتج داروين ووالاس أن الأبناء ذوي الخصائص الموروثة التي تسمح لهم بالتنافس بشكل أفضل على الموارد المحدودة سيبقون على قيد الحياة وسيكون لديهم ذرية أكثر من هؤلاء الأفراد ذوي الاختلافات الأقل قدرة على المنافسة. نظرًا لأن الخصائص موروثة، سيتم تمثيل هذه السمات بشكل أفضل في الجيل القادم. سيؤدي ذلك إلى تغيير السكان عبر الأجيال في عملية أطلق عليها داروين اسم النسب مع التعديل. في نهاية المطاف، يؤدي الانتقاء الطبيعي إلى زيادة تكيف السكان مع بيئتهم المحلية؛ إنها الآلية الوحيدة المعروفة للتطور التكيفي.
تمت قراءة أوراق داروين ووالاس (الشكل\(\PageIndex{2}\)) التي تعرض فكرة الانتقاء الطبيعي معًا في عام 1858 قبل جمعية لينيان في لندن. في العام التالي تم نشر كتاب داروين حول أصل الأنواع. أوضح كتابه بتفصيل كبير حججه للتطور عن طريق الانتقاء الطبيعي.
إن مظاهرات التطور عن طريق الانتقاء الطبيعي تستغرق وقتًا طويلاً ويصعب الحصول عليها. تم عرض أحد أفضل الأمثلة في نفس الطيور التي ساعدت في إلهام نظرية داروين: عصافير غالاباغوس. درس بيتر وروزماري جرانت وزملاؤهما مجموعات طيور عصفور غالاباغوس كل عام منذ عام 1976 وقدموا عروضًا مهمة عن الانتقاء الطبيعي. وجدت Grants تغييرات من جيل إلى آخر في توزيع أشكال المنقار مع العصافير الأرضية المتوسطة في جزيرة غالاباغوس التابعة لدافني ميجور. لقد ورثت الطيور تباينًا في شكل المنقار حيث تحتوي بعض الطيور على فواتير عميقة واسعة والبعض الآخر يحتوي على فواتير أنحف. خلال فترة كان فيها هطول الأمطار أعلى من المعتاد بسبب ظاهرة النينيو، انخفض عدد البذور الصلبة الكبيرة التي أكلتها الطيور ذات المنقار الكبير؛ ومع ذلك، كانت هناك وفرة من البذور اللينة الصغيرة التي أكلتها الطيور ذات المنقار الصغير. لذلك، كان البقاء والتكاثر أفضل بكثير في السنوات التالية للطيور ذات المنقار الصغير. في السنوات التي أعقبت ظاهرة النينيو هذه، قام فريق Grants بقياس أحجام المنقار بين السكان ووجد أن متوسط حجم الفاتورة كان أصغر. نظرًا لأن حجم الفاتورة سمة موروثة، فإن الآباء الذين لديهم فواتير أصغر كان لديهم عدد أكبر من الأبناء وتطور حجم الفواتير ليصبح أصغر. ومع تحسن الظروف في عام 1987 وزيادة توافر البذور الأكبر حجمًا، توقف الاتجاه نحو انخفاض متوسط حجم الفاتورة.
الاتصال الوظيفي: عالم الأحياء الميداني
كثير من الناس يتنزهون أو يستكشفون الكهوف أو الغوص أو يتسلقون الجبال للاستجمام. غالبًا ما يشارك الناس في هذه الأنشطة على أمل رؤية الحياة البرية. يمكن أن تكون تجربة الهواء الطلق ممتعة للغاية ومنشطة. ماذا لو كانت وظيفتك هي أن تكون بالخارج في البرية؟ يعمل علماء الأحياء الحقلية بحكم التعريف في الهواء الطلق في «الحقل». يشير مصطلح الحقل في هذه الحالة إلى أي مكان في الهواء الطلق، حتى تحت الماء. عادةً ما يركز عالم الأحياء الميداني البحث على نوع معين أو مجموعة من الكائنات الحية أو موطن واحد (الشكل\(\PageIndex{3}\)).
يتضمن أحد أهداف العديد من علماء الأحياء الميدانيين اكتشاف أنواع جديدة لم يتم تسجيلها مطلقًا. لا تؤدي هذه النتائج إلى توسيع فهمنا للعالم الطبيعي فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى ابتكارات مهمة في مجالات مثل الطب والزراعة. يمكن للأنواع النباتية والميكروبية، على وجه الخصوص، أن تكشف عن معرفة طبية وغذائية جديدة. يمكن للكائنات الحية الأخرى أن تلعب أدوارًا رئيسية في النظم البيئية أو تعتبر نادرة وتحتاج إلى الحماية. عند اكتشافها، يمكن استخدام هذه الأنواع المهمة كدليل على اللوائح والقوانين البيئية.
عمليات وأنماط التطور
لا يمكن أن يتم الانتقاء الطبيعي إلا إذا كان هناك اختلاف أو اختلافات بين الأفراد في السكان. الأهم من ذلك، يجب أن يكون لهذه الاختلافات بعض الأسس الجينية؛ وإلا فإن الاختيار لن يؤدي إلى التغيير في الجيل القادم. هذا أمر بالغ الأهمية لأن الاختلاف بين الأفراد يمكن أن يكون ناتجًا عن أسباب غير وراثية مثل طول الفرد بسبب التغذية الأفضل بدلاً من الجينات المختلفة.
يأتي التنوع الجيني في السكان من آليتين رئيسيتين: الطفرة والتكاثر الجنسي. الطفرة، وهي تغيير في الحمض النووي، هي المصدر النهائي للأليلات الجديدة، أو الاختلاف الجيني الجديد في أي مجموعة سكانية. يمكن أن تؤدي التغييرات الجينية الناتجة عن الطفرة إلى واحدة من ثلاث نتائج على النمط الظاهري. تؤثر الطفرة على النمط الظاهري للكائن الحي بطريقة تقلل من لياقته البدنية - انخفاض احتمالية البقاء على قيد الحياة أو تقليل النسل. قد تنتج الطفرة نمطًا ظاهريًا له تأثير مفيد على اللياقة البدنية. كما أن العديد من الطفرات لن يكون لها أي تأثير على ملاءمة النمط الظاهري؛ وتسمى هذه الطفرات المحايدة. قد يكون للطفرات أيضًا مجموعة كاملة من أحجام التأثير على لياقة الكائن الحي الذي يعبر عنها في نمطه الظاهري، من تأثير صغير إلى تأثير كبير. يؤدي التكاثر الجنسي أيضًا إلى التنوع الجيني: عندما يتكاثر والدان، تتجمع مجموعات فريدة من الأليلات لإنتاج الأنماط الجينية الفريدة وبالتالي الأنماط الظاهرية في كل من النسل.
السمة الوراثية التي تساعد على بقاء وتكاثر الكائن الحي في بيئته الحالية تسمى التكيف. يصف العلماء مجموعات الكائنات الحية التي تتكيف مع بيئتها عندما يحدث تغيير في نطاق التباين الجيني بمرور الوقت مما يزيد أو يحافظ على «ملاءمة» السكان لبيئتهم. تعتبر الأقدام المكشوفة لبلاتيبوسات تكيفًا للسباحة. يعتبر الفراء السميك لنمور الثلج تكيفًا للعيش في البرد. تعد السرعة السريعة للفهود تكيفًا مع اصطياد الفريسة.
يعتمد ما إذا كانت السمة مواتية أم لا على الظروف البيئية في ذلك الوقت. لا يتم تحديد السمات نفسها دائمًا لأن الظروف البيئية يمكن أن تتغير. على سبيل المثال، ضع في اعتبارك نوعًا من النباتات التي نمت في مناخ رطب ولم تكن بحاجة إلى الحفاظ على المياه. تم اختيار الأوراق الكبيرة لأنها سمحت للنبات بالحصول على المزيد من الطاقة من الشمس. تتطلب الأوراق الكبيرة مزيدًا من الماء للحفاظ عليها مقارنة بالأوراق الصغيرة، وقد وفرت البيئة الرطبة ظروفًا مواتية لدعم الأوراق الكبيرة. بعد آلاف السنين، تغير المناخ، ولم تعد المنطقة تحتوي على مياه زائدة. تغير اتجاه الانتقاء الطبيعي بحيث تم اختيار النباتات ذات الأوراق الصغيرة لأن هؤلاء السكان كانوا قادرين على الحفاظ على المياه للبقاء على قيد الحياة في الظروف البيئية الجديدة.
أدى تطور الأنواع إلى تباين هائل في الشكل والوظيفة. في بعض الأحيان، يؤدي التطور إلى ظهور مجموعات من الكائنات الحية التي تصبح مختلفة بشكل كبير عن بعضها البعض. عندما يتطور نوعان في اتجاهات متنوعة من نقطة مشتركة، يطلق عليه التطور المتباعد. يمكن رؤية هذا التطور المتباين في أشكال الأعضاء التناسلية للنباتات المزهرة التي تشترك في نفس التشريح الأساسي؛ ومع ذلك، يمكن أن تبدو مختلفة جدًا نتيجة الاختيار في بيئات فيزيائية مختلفة والتكيف مع أنواع مختلفة من الملقحات (الشكل\(\PageIndex{4}\)).
في حالات أخرى، تتطور الأنماط الظاهرية المماثلة بشكل مستقل في الأنواع ذات الصلة البعيدة. على سبيل المثال، تطور الطيران في كل من الخفافيش والحشرات، ولكل منهما هياكل نشير إليها باسم الأجنحة، وهي تكيفات مع الطيران. ومع ذلك، تطورت أجنحة الخفافيش والحشرات من هياكل أصلية مختلفة جدًا. هذه الظاهرة تسمى التطور المتقارب، حيث تتطور الصفات المتشابهة بشكل مستقل في الأنواع التي لا تشترك في أصل مشترك حديث. جاء النوعان إلى نفس الوظيفة، وهما الطيران، ولكنهما قاما بذلك بشكل منفصل عن بعضهما البعض.
تحدث هذه التغييرات الجسدية على مدى فترات زمنية هائلة وتساعد في شرح كيفية حدوث التطور. يعمل الانتقاء الطبيعي على الكائنات الحية الفردية، والتي بدورها يمكنها تشكيل نوع كامل. على الرغم من أن الانتقاء الطبيعي قد ينجح في جيل واحد على الفرد، إلا أن الأمر قد يستغرق آلاف أو حتى ملايين السنين حتى يتطور النمط الجيني لنوع بأكمله. لقد تغيرت الحياة على الأرض وتستمر في التغيير خلال هذه الفترات الزمنية الكبيرة.
دليل التطور
إن الأدلة على التطور مقنعة وواسعة النطاق. بالنظر إلى كل مستوى من مستويات التنظيم في الأنظمة الحية، يرى علماء الأحياء توقيع التطور الماضي والحاضر. خصص داروين جزءًا كبيرًا من كتابه، حول أصل الأنواع، لتحديد أنماط الطبيعة التي كانت متسقة مع التطور، ومنذ داروين، أصبح فهمنا أكثر وضوحًا وأوسع.
أحافير
تقدم الحفريات دليلًا قويًا على أن الكائنات الحية من الماضي ليست هي نفسها الموجودة اليوم، وتظهر الحفريات تقدمًا في التطور. يحدد العلماء عمر الحفريات ويصنفونها من جميع أنحاء العالم لتحديد متى عاشت الكائنات الحية بالنسبة لبعضها البعض. يروي السجل الأحفوري الناتج قصة الماضي ويظهر تطور الشكل على مدى ملايين السنين (الشكل\(\PageIndex{5}\)). على سبيل المثال، استعاد العلماء سجلات مفصلة للغاية توضح تطور البشر والخيول (الشكل\(\PageIndex{5}\)). تشترك زعنفة الحوت في مورفولوجيا مماثلة لزوائد الطيور والثدييات (الشكل\(\PageIndex{6}\)) مما يشير إلى أن هذه الأنواع تشترك في سلف مشترك.
علم التشريح وعلم الأجنة
نوع آخر من الأدلة على التطور هو وجود هياكل في الكائنات الحية التي تشترك في نفس الشكل الأساسي. على سبيل المثال، تشترك العظام الموجودة في زوائد الإنسان والكلب والطيور والحوت في نفس البناء العام (الشكل\(\PageIndex{6}\)) الناتج عن أصلها في زوائد سلف مشترك. مع مرور الوقت، أدى التطور إلى تغييرات في أشكال وأحجام هذه العظام في الأنواع المختلفة، لكنها حافظت على نفس التصميم العام. يسمي العلماء هذه الأجزاء المترادفة الهياكل المتماثلة.
توجد بعض الهياكل في الكائنات الحية التي ليس لها وظيفة واضحة على الإطلاق، ويبدو أنها أجزاء متبقية من سلف مشترك سابق. تسمى هذه الهياكل غير المستخدمة بدون وظيفة الهياكل الأثرية. ومن الأمثلة الأخرى على الهياكل الأثرية الأجنحة على الطيور التي لا تطير والأوراق على بعض الصبار وعظام الساق الخلفية في الحيتان.
رابط إلى التعلم
قم بزيارة هذا الموقع التفاعلي لتخمين هياكل العظام المتماثلة والتي هي مماثلة، وانظر أمثلة على التكيفات التطورية لتوضيح هذه المفاهيم.
دليل آخر على التطور هو تقارب الشكل في الكائنات الحية التي تشترك في بيئات مماثلة. على سبيل المثال، تم اختيار أنواع الحيوانات غير ذات الصلة، مثل الثعلب القطبي والبتارميجان، التي تعيش في المنطقة القطبية الشمالية للأنماط الظاهرية البيضاء الموسمية خلال فصل الشتاء لتمتزج مع الثلج والجليد (الشكل\(\PageIndex{7}\)). لا تحدث أوجه التشابه هذه بسبب الأصل المشترك، ولكن بسبب ضغوط الاختيار المماثلة - فوائد عدم رؤية الحيوانات المفترسة لها.
كما يقدم علم الأجنة، وهو دراسة تطور تشريح الكائن الحي إلى شكله البالغ، دليلاً على الارتباط بين مجموعات الكائنات الحية المتباينة الآن على نطاق واسع. يمكن أن يؤدي التغيير الطفري في الجنين إلى عواقب كبيرة على البالغين بحيث يميل تكوين الجنين إلى الحفاظ عليه. ونتيجة لذلك، غالبًا ما تظهر الهياكل غير الموجودة في بعض المجموعات في أشكالها الجنينية وتختفي عند الوصول إلى شكل البالغين أو الأحداث. على سبيل المثال، تظهر على جميع أجنة الفقاريات، بما في ذلك البشر، الشقوق الخيشومية والذيول في مرحلة ما من تطورها المبكر. تختفي هذه في البالغين من المجموعات الأرضية ولكن يتم الاحتفاظ بها في أشكال البالغين من المجموعات المائية مثل الأسماك وبعض البرمائيات. تمتلك أجنة القردة الكبيرة، بما في ذلك البشر، بنية ذيل أثناء نموها تُفقد بحلول وقت الولادة.
الجغرافيا الحيوية
يتبع التوزيع الجغرافي للكائنات الحية على كوكب الأرض أنماطًا يمكن تفسيرها بشكل أفضل بالتطور بالتزامن مع حركة الصفائح التكتونية عبر الزمن الجيولوجي. يتم توزيع المجموعات الواسعة التي تطورت قبل تفكك القارة العملاقة بانجيا (منذ حوالي 200 مليون سنة) في جميع أنحاء العالم. تظهر المجموعات التي تطورت منذ الانفصال بشكل فريد في مناطق الكوكب، مثل النباتات والحيوانات الفريدة من القارات الشمالية التي تشكلت من شبه القارة العملاقة لوراسيا والقارات الجنوبية التي تشكلت من شبه القارة العملاقة غوندوانا. أفضل تفسير لوجود أفراد من عائلة النباتات Proteaceae في أستراليا وجنوب إفريقيا وأمريكا الجنوبية هو وجودهم قبل تفكك شبه القارة الجنوبية العملاقة Gondwana.
يعكس التنوع الكبير للجرابيات في أستراليا وغياب الثدييات الأخرى عزلة أستراليا الطويلة. يوجد في أستراليا وفرة من الأنواع المتوطنة - الأنواع التي لا توجد في أي مكان آخر - وهو أمر نموذجي للجزر التي يؤدي عزلها بمساحات من المياه إلى منع الأنواع من الهجرة. مع مرور الوقت، تتباعد هذه الأنواع تطوريًا إلى أنواع جديدة تبدو مختلفة تمامًا عن أسلافها التي قد تكون موجودة في البر الرئيسي. تعتبر الجرابيات في أستراليا والعصافير في غالاباغوس والعديد من الأنواع في جزر هاواي فريدة من نوعها في نقطة المنشأ الوحيدة، ومع ذلك فهي تُظهر علاقات بعيدة مع أنواع الأجداد في البر الرئيسي.
علم الأحياء الجزيئي
مثل الهياكل التشريحية، تعكس هياكل جزيئات الحياة الهبوط مع التعديل. تنعكس الأدلة على وجود سلف مشترك لجميع أشكال الحياة في عالمية الحمض النووي كمادة وراثية وفي شبه عالمية الشفرة الجينية وآلية تكرار الحمض النووي والتعبير عنه. تنعكس الانقسامات الأساسية في الحياة بين المجالات الثلاثة في الاختلافات الهيكلية الرئيسية في الهياكل المحافظة مثل مكونات الريبوسومات وهياكل الأغشية. بشكل عام، ينعكس ارتباط مجموعات الكائنات الحية في تشابه تسلسل الحمض النووي الخاص بها - وهو بالضبط النمط المتوقع من النسب والتنويع من سلف مشترك.
ألقت تسلسلات الحمض النووي الضوء أيضًا على بعض آليات التطور. على سبيل المثال، من الواضح أن تطور الوظائف الجديدة للبروتينات يحدث عادة بعد أحداث الازدواجية الجينية التي تسمح بالتعديل الحر لنسخة واحدة عن طريق الطفرة أو الاختيار أو الانجراف (التغييرات في مجموعة الجينات السكانية الناتجة عن الصدفة)، بينما تستمر النسخة الثانية في إنتاج وظيفة بروتين.
المفاهيم الخاطئة للتطور
على الرغم من أن نظرية التطور أثارت بعض الجدل عندما تم اقتراحها لأول مرة، إلا أنها حظيت بقبول عالمي تقريبًا من قبل علماء الأحياء، وخاصة علماء الأحياء الأصغر سنًا، في غضون 20 عامًا بعد نشر كتاب On the Origin of Species. ومع ذلك، فإن نظرية التطور هي مفهوم صعب وتكثر المفاهيم الخاطئة حول كيفية عملها
رابط إلى التعلم
يتناول هذا الموقع بعض المفاهيم الخاطئة الرئيسية المرتبطة بنظرية التطور.
التطور هو مجرد نظرية
يتجاهل منتقدو نظرية التطور أهميتها من خلال الخلط المتعمد بين الاستخدام اليومي لكلمة «نظرية» والطريقة التي يستخدم بها العلماء الكلمة. في العلوم، تُفهم «النظرية» على أنها مجموعة من التفسيرات التي تم اختبارها والتحقق منها بدقة لمجموعة من ملاحظات العالم الطبيعي. لدى العلماء نظرية الذرة ونظرية الجاذبية ونظرية النسبية، كل منها يصف حقائق مفهومة عن العالم. بنفس الطريقة، تصف نظرية التطور حقائق حول العالم الحي. على هذا النحو، نجت نظرية في العلوم من جهود كبيرة لتشويه سمعتها من قبل العلماء. في المقابل، فإن «النظرية» في اللغة العامية الشائعة هي كلمة تعني تخمينًا أو تفسيرًا مقترحًا؛ هذا المعنى أقرب إلى المفهوم العلمي لـ «الفرضية». عندما يقول منتقدو التطور أن التطور «مجرد نظرية»، فإنهم يشيرون إلى أن هناك القليل من الأدلة التي تدعمها وأنها لا تزال في طور الاختبار الصارم. هذا وصف خاطئ.
الأفراد يتطورون
التطور هو التغيير في التركيب الجيني للسكان بمرور الوقت، وتحديدًا عبر الأجيال، الناتج عن التكاثر التفاضلي للأفراد الذين لديهم أليلات معينة. من الواضح أن الأفراد يتغيرون على مدى حياتهم، ولكن هذا يسمى التطور ويتضمن تغييرات مبرمجة بواسطة مجموعة الجينات التي اكتسبها الفرد عند الولادة بالتنسيق مع بيئة الفرد. عند التفكير في تطور الخاصية، ربما يكون من الأفضل التفكير في تغيير متوسط قيمة الخاصية في السكان بمرور الوقت. على سبيل المثال، عندما يؤدي الانتقاء الطبيعي إلى تغيير حجم الفاتورة في العصافير متوسطة الأرض في غالاباغوس، فإن هذا لا يعني أن الفواتير الفردية على العصافير تتغير. إذا قام المرء بقياس متوسط حجم الفاتورة بين جميع الأفراد في السكان في وقت واحد ثم يقيس متوسط حجم الفاتورة في السكان بعد عدة سنوات، فإن متوسط القيمة هذا سيكون مختلفًا نتيجة للتطور. على الرغم من أن بعض الأفراد قد يبقون على قيد الحياة من المرة الأولى إلى الثانية، إلا أنهم سيظلون يتمتعون بنفس حجم الفاتورة؛ ومع ذلك، سيكون هناك العديد من الأفراد الجدد الذين يساهمون في التحول في متوسط حجم الفاتورة.
يشرح التطور أصل الحياة
من سوء الفهم الشائع أن التطور يتضمن شرحًا لأصول الحياة. على العكس من ذلك، يعتقد بعض منتقدي النظرية أنها لا تستطيع تفسير أصل الحياة. لا تحاول النظرية شرح أصل الحياة. تشرح نظرية التطور كيف تتغير المجموعات السكانية بمرور الوقت وكيف تنوع الحياة أصل الأنواع. لا يلقي الضوء على بدايات الحياة بما في ذلك أصول الخلايا الأولى، وهي كيفية تعريف الحياة. تعتبر آليات أصل الحياة على الأرض مشكلة صعبة بشكل خاص لأنها حدثت منذ وقت طويل جدًا، ويفترض أنها حدثت مرة واحدة فقط. والأهم من ذلك أن علماء الأحياء يعتقدون أن وجود الحياة على الأرض يمنع احتمال تكرار الأحداث التي أدت إلى الحياة على الأرض لأن المراحل المتوسطة ستصبح على الفور غذاءً للكائنات الحية الموجودة.
ومع ذلك، بمجرد وضع آلية الوراثة في شكل جزيء مثل الحمض النووي إما داخل الخلية أو ما قبل الخلية، ستخضع هذه الكيانات لمبدأ الانتقاء الطبيعي. ستزداد أجهزة الاستنساخ الأكثر فعالية في التردد على حساب أجهزة الاستنساخ غير الفعالة. لذلك في حين أن التطور لا يفسر أصل الحياة، فقد يكون لديه ما يقوله عن بعض العمليات التي تعمل بمجرد اكتساب كيانات ما قبل الحياة لخصائص معينة.
الكائنات الحية تتطور عن قصد
تعتبر عبارات مثل «الكائنات الحية تتطور استجابة للتغيير في البيئة» شائعة جدًا، ولكن مثل هذه العبارات يمكن أن تؤدي إلى نوعين من سوء الفهم. أولاً، يجب ألا يُفهم البيان على أنه يعني أن الكائنات الحية الفردية تتطور. البيان هو اختصار لـ «تطور السكان استجابة لبيئة متغيرة». ومع ذلك، قد ينشأ سوء فهم ثانٍ من خلال تفسير العبارة على أنها تعني أن التطور مقصود إلى حد ما. تؤدي البيئة المتغيرة إلى استفادة بعض الأفراد في السكان، أولئك الذين لديهم أنماط ظاهرية معينة، وبالتالي إنتاج عدد أكبر نسبيًا من النسل مقارنة بالأنماط الظاهرية الأخرى. ينتج عن هذا تغيير في عدد السكان إذا تم تحديد الخصائص وراثيًا.
من المهم أيضًا أن نفهم أن الاختلاف الذي يعمل عليه الانتقاء الطبيعي موجود بالفعل في مجموعة سكانية ولا ينشأ استجابة للتغير البيئي. على سبيل المثال، سيؤدي تطبيق المضادات الحيوية على مجموعة من البكتيريا، بمرور الوقت، إلى اختيار مجموعة من البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية. لم تنشأ المقاومة، التي يسببها الجين، عن طريق الطفرة بسبب تطبيق المضاد الحيوي. كان جين المقاومة موجودًا بالفعل في مجموعة جينات البكتيريا، على الأرجح بتردد منخفض. إن المضاد الحيوي، الذي يقتل الخلايا البكتيرية بدون جين المقاومة، يختار بشدة الأفراد المقاومين، لأن هؤلاء سيكونون الوحيدين الذين نجوا وانقسموا. أثبتت التجارب أن الطفرات لمقاومة المضادات الحيوية لا تنشأ نتيجة للمضادات الحيوية.
بمعنى أكبر، التطور ليس موجهًا نحو الهدف. لا تصبح الأنواع «أفضل» بمرور الوقت؛ فهي ببساطة تتبع بيئتها المتغيرة من خلال التعديلات التي تزيد من تكاثرها في بيئة معينة في وقت معين. لا يهدف التطور إلى تكوين أنواع أسرع أو أكبر أو أكثر تعقيدًا أو حتى أكثر ذكاءً، على الرغم من شيوع هذا النوع من اللغة في الخطاب الشعبي. إن الخصائص التي تتطور في الأنواع هي دالة التباين الحالي والبيئة، وكلاهما يتغير باستمرار بطريقة غير اتجاهية. قد تكون السمة المناسبة في بيئة واحدة في وقت واحد قاتلة في مرحلة ما في المستقبل. هذا ينطبق أيضًا على أنواع الحشرات كما هو الحال مع الجنس البشري.
ملخص
التطور هو عملية التكيف من خلال الطفرة التي تسمح بنقل المزيد من الخصائص المرغوبة إلى الجيل التالي. مع مرور الوقت، تتطور الكائنات الحية المزيد من الخصائص المفيدة لبقائها. لكي تتكيف الكائنات الحية وتتغير مع الضغوط البيئية، يجب أن يكون التباين الجيني موجودًا. مع الاختلاف الجيني، يكون لدى الأفراد اختلافات في الشكل والوظيفة تسمح للبعض بالبقاء على قيد الحياة في حالات معينة بشكل أفضل من غيرها. تنقل هذه الكائنات الحية سماتها المفضلة إلى ذريتها. في نهاية المطاف، تتغير البيئات، وما كان يومًا ما سمة مرغوبة ومفيدة قد يصبح سمة غير مرغوب فيها وقد تتطور الكائنات الحية أكثر. قد يكون التطور متقلبًا مع سمات متشابهة تتطور في أنواع متعددة أو متباينة مع سمات متنوعة تتطور في أنواع متعددة جاءت من سلف مشترك. يمكن ملاحظة أدلة التطور عن طريق كود الحمض النووي والسجل الأحفوري، وكذلك من خلال وجود هياكل متماثلة وأثرية.
مسرد المصطلحات
- تكيف
- سمة أو سلوك وراثي في كائن حي يساعد في بقائه وتكاثره في بيئته الحالية
- تطور متقارب
- عملية تتطور من خلالها مجموعات الكائنات الحية بشكل مستقل إلى أشكال مماثلة
- تطور متباين
- عملية تتطور من خلالها مجموعات الكائنات الحية في اتجاهات متنوعة من نقطة مشتركة
- هياكل متماثلة
- الهياكل الموازية في الكائنات الحية المتنوعة التي لها سلف مشترك
- الانتقاء الطبيعي
- تكاثر الأفراد ذوي الصفات الوراثية المواتية التي تنجو من التغير البيئي بسبب تلك الصفات، مما يؤدي إلى تغيير تطوري
- تباين
- الاختلافات الجينية بين الأفراد في السكان
- هيكل أثري
- البنية الفيزيائية موجودة في كائن حي ولكن ليس لها وظيفة واضحة ويبدو أنها من بنية وظيفية في سلف بعيد