20.1: تنظيم الحياة على الأرض
- Page ID
- 196000
المهارات اللازمة للتطوير
- مناقشة الحاجة إلى نظام تصنيف شامل
- ضع قائمة بالمستويات المختلفة لنظام التصنيف التصنيفي
- وصف كيفية ارتباط النظاميات والتصنيفات بالنشوء
- ناقش مكونات شجرة النشوء والتطور والغرض منها
من الناحية العلمية، يُطلق على التاريخ التطوري والعلاقة بين كائن حي أو مجموعة من الكائنات الحية اسم السلالة. يصف علم السلالات علاقات الكائن الحي، مثل الكائنات الحية التي يُعتقد أنها تطورت منها، والأنواع الأكثر ارتباطًا بها، وما إلى ذلك. توفر العلاقات الوراثية معلومات عن النسب المشتركة ولكن ليس بالضرورة حول كيفية تشابه الكائنات الحية أو اختلافها.
أشجار النشوء
يستخدم العلماء أداة تسمى شجرة النشوء والتطور لإظهار المسارات التطورية والروابط بين الكائنات الحية. شجرة النشوء والتطور هي رسم تخطيطي يستخدم لتعكس العلاقات التطورية بين الكائنات الحية أو مجموعات الكائنات الحية. يعتبر العلماء أشجار النشوء والتطور فرضية للماضي التطوري حيث لا يمكن للمرء العودة لتأكيد العلاقات المقترحة. بمعنى آخر، يمكن إنشاء «شجرة الحياة» لتوضيح متى تطورت الكائنات الحية المختلفة ولإظهار العلاقات بين الكائنات الحية المختلفة (الشكل\(\PageIndex{1}\)).
على عكس مخطط التصنيف التصنيفي، يمكن قراءة شجرة النشوء والتطور كخريطة للتاريخ التطوري. تحتوي العديد من أشجار النشوء والتطور على سلالة واحدة في القاعدة تمثل سلفًا مشتركًا. يسمي العلماء هذه الأشجار بأنها متجذرة، مما يعني أن هناك سلالة أسلاف واحدة (عادة ما يتم رسمها من الأسفل أو اليسار) ترتبط بها جميع الكائنات الحية الممثلة في الرسم التخطيطي. لاحظ في شجرة النشوء والتطور المتجذرة أن المجالات الثلاثة - البكتيريا والأرتشيا وإوكاريا - تتباعد عن نقطة واحدة وتتفرع. يوضح الفرع الصغير الذي تشغله النباتات والحيوانات (بما في ذلك البشر) في هذا الرسم البياني مدى حداثة وضآلة مقارنة هذه المجموعات بالكائنات الحية الأخرى. لا تُظهر الأشجار غير المتجذرة سلفًا مشتركًا ولكنها تُظهر العلاقات بين الأنواع.
في شجرة متجذرة، يشير التفرع إلى العلاقات التطورية (الشكل\(\PageIndex{2}\)). تمثل النقطة التي يحدث فيها الانقسام، والتي تسمى نقطة الفرع، المكان الذي تطورت فيه سلالة واحدة إلى سلالة جديدة مميزة. يُطلق على السلالة التي تطورت مبكرًا من الجذر وظلت غير متفرعة اسم التصنيف القاعدي. عندما تنبع سلالتان من نفس نقطة الفرع، يُطلق عليهما اسم الأصناف الشقيقة. يُطلق على الفرع الذي يحتوي على أكثر من سلالتين اسم Polytomy ويعمل على توضيح الأماكن التي لم يحدد فيها العلماء بشكل نهائي جميع العلاقات. من المهم ملاحظة أنه على الرغم من أن الأصناف الشقيقة وتعدد الزوجات تشترك في سلف، فإن هذا لا يعني أن مجموعات الكائنات الحية انفصلت أو تطورت عن بعضها البعض. قد تكون الكائنات الحية في صنفين قد انفصلت عند نقطة فرعية محددة، ولكن لم تؤد أي من الأصناف إلى ظهور الأخرى.
يمكن أن تكون الرسوم البيانية أعلاه بمثابة مسار لفهم التاريخ التطوري. يمكن تتبع المسار من أصل الحياة إلى أي نوع فردي من خلال التنقل عبر الفروع التطورية بين النقطتين. أيضًا، من خلال البدء بنوع واحد والعودة إلى «جذع» الشجرة، يمكن للمرء أن يكتشف أسلاف هذا النوع، وكذلك الأماكن التي تشترك فيها السلالات في أصل مشترك. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الشجرة لدراسة مجموعات كاملة من الكائنات الحية.
هناك نقطة أخرى يجب ذكرها حول بنية شجرة النشوء والتطور وهي أن الدوران عند نقاط الفروع لا يغير المعلومات. على سبيل المثال، إذا تم تدوير نقطة الفرع وتغير ترتيب التصنيف، فلن يغير ذلك المعلومات لأن تطور كل تصنيف من نقطة الفرع كان مستقلاً عن الآخر.
تساهم العديد من التخصصات في دراسة علم الأحياء في فهم كيفية تطور الحياة الماضية والحالية بمرور الوقت؛ تساهم هذه التخصصات معًا في بناء «شجرة الحياة» وتحديثها والحفاظ عليها. تُستخدم المعلومات لتنظيم وتصنيف الكائنات الحية بناءً على العلاقات التطورية في مجال علمي يسمى علم النظام. يمكن جمع البيانات من الحفريات، ومن دراسة بنية أجزاء الجسم أو الجزيئات التي يستخدمها الكائن الحي، ومن خلال تحليل الحمض النووي. من خلال الجمع بين البيانات من العديد من المصادر، يمكن للعلماء تجميع سلالة الكائن الحي؛ نظرًا لأن أشجار النشوء والتطور هي فرضيات، فإنها ستستمر في التغيير مع اكتشاف أنواع جديدة من الحياة وتعلم معلومات جديدة.
قيود أشجار النشوء والتطور
قد يكون من السهل افتراض أن الكائنات الحية الأكثر ارتباطًا تبدو أكثر تشابهًا، وفي حين أن هذا هو الحال غالبًا، إلا أنه ليس صحيحًا دائمًا. إذا تطورت سلالتان مرتبطتان ارتباطًا وثيقًا في ظل محيط متنوع بشكل كبير أو بعد تطور تكيف جديد رئيسي، فمن الممكن أن تظهر المجموعتان أكثر اختلافًا عن المجموعات الأخرى التي لا ترتبط ارتباطًا وثيقًا. على سبيل المثال،\(\PageIndex{3}\) تُظهر شجرة النشوء والتطور في الشكل أن السحالي والأرانب تحتوي على بيض سلوي، في حين أن الضفادع لا تحتوي على البيض؛ ومع ذلك تبدو السحالي والضفادع أكثر تشابهًا من السحالي والأرانب.
جانب آخر من جوانب أشجار النشوء والتطور هو أنه ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن الفروع لا تأخذ في الاعتبار طول الوقت، بل النظام التطوري فقط. بمعنى آخر، لا يعني طول الفرع عادةً مرور المزيد من الوقت، ولا يعني الفرع القصير وقتًا أقل تم تمريره - ما لم يتم تحديده في الرسم التخطيطي. على سبيل المثال، في الشكل\(\PageIndex{3}\)، لا تشير الشجرة إلى مقدار الوقت المنقضي بين تطور البويضات الأمنيوسية والشعر. ما تظهره الشجرة هو الترتيب الذي حدثت به الأشياء. وباستخدام الشكل مرة أخرى\(\PageIndex{3}\)، تُظهر الشجرة أن السمة الأقدم هي العمود الفقري، متبوعًا بفكوك مفصلية، وهكذا دواليك. تذكر أن أي شجرة من النشوء والتطور هي جزء من الكل الأكبر، ومثل الشجرة الحقيقية، فإنها لا تنمو في اتجاه واحد فقط بعد تطور فرع جديد. لذلك، بالنسبة للكائنات الحية في الشكل\(\PageIndex{3}\)، فإن مجرد تطور العمود الفقري لا يعني توقف تطور اللافقاريات، بل يعني فقط أن فرعًا جديدًا قد تشكل. أيضًا، قد تبدو المجموعات التي لا ترتبط ارتباطًا وثيقًا، ولكنها تتطور في ظل ظروف مماثلة، أكثر تشابهًا ظاهريًا مع بعضها البعض أكثر من الأقارب المقربين.
رابط إلى التعلم
توجه إلى هذا الموقع لمشاهدة التمارين التفاعلية التي تسمح لك باستكشاف العلاقات التطورية بين الأنواع.
مستويات التصنيف
التصنيف (الذي يعني حرفيًا «قانون الترتيب») هو علم تصنيف الكائنات الحية لإنشاء أنظمة تصنيف مشتركة دوليًا مع وضع كل كائن حي في مجموعات أكثر شمولاً. فكر في كيفية تنظيم متجر البقالة. يتم تقسيم مساحة واحدة كبيرة إلى أقسام، مثل المنتجات ومنتجات الألبان واللحوم. ثم ينقسم كل قسم إلى ممرات، ثم كل ممر إلى فئات وعلامات تجارية، ثم أخيرًا منتج واحد. تسمى هذه المنظمة من الفئات الأكبر إلى الأصغر والأكثر تحديدًا بالنظام الهرمي.
يستخدم نظام التصنيف التصنيفي (الذي يُطلق عليه أيضًا نظام Linnaean نسبة إلى مخترعه، كارل لينيوس، عالم النبات وعالم الحيوان والطبيب السويدي) نموذجًا هرميًا. بالانتقال من نقطة المنشأ، تصبح المجموعات أكثر تحديدًا، حتى ينتهي فرع واحد كنوع واحد. على سبيل المثال، بعد البداية المشتركة لجميع أشكال الحياة، يقسم العلماء الكائنات الحية إلى ثلاث فئات كبيرة تسمى المجال: البكتيريا والأرشيا واليوكاريا. داخل كل مجال توجد فئة ثانية تسمى المملكة. بعد الممالك، الفئات اللاحقة ذات الخصوصية المتزايدة هي: الفيلوم، والطبقة، والنظام، والأسرة، والجنس، والأنواع (الشكل\(\PageIndex{4}\)).
تنبع مملكة Animalia من مجال Eukarya. بالنسبة للكلب العادي، ستكون مستويات التصنيف كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{4}\). لذلك، يحتوي الاسم الكامل للكائن الحي تقنيًا على ثمانية مصطلحات. بالنسبة للكلب، فهو: يوكاريا، أنيماليا، تشورداتا، ماماليا، كارنيفورا، كانيدا، كانيس، والذئبة. لاحظ أن كل اسم مكتوب بأحرف كبيرة باستثناء الأنواع، وأن أسماء الأنواع والأنواع مكتوبة بخط مائل. يشير العلماء عمومًا إلى الكائن الحي فقط من خلال جنسه وأنواعه، وهو اسمه العلمي المكون من كلمتين، فيما يسمى بالتسميات ذات الحدين. لذلك، الاسم العلمي للكلب هو Canis lupus. يُطلق على الاسم في كل مستوى أيضًا اسم taxon. وبعبارة أخرى، فإن الكلاب في حالة جيدة من كارنيفورا. Carnivora هو اسم التاكسون على مستوى الترتيب؛ Canidae هو التاكسون على مستوى الأسرة، وهكذا دواليك. تحتوي الكائنات الحية أيضًا على اسم شائع يستخدمه الناس عادةً، في هذه الحالة، الكلب. لاحظ أن الكلب هو أيضًا نوع فرعي: «familiaris» في Canis lupus familiis. الأنواع الفرعية هي أعضاء من نفس النوع القادر على التزاوج وإعادة إنتاج ذرية قابلة للحياة، ولكنها تعتبر نوعًا فرعيًا منفصلاً بسبب العزلة الجغرافية أو السلوكية أو عوامل أخرى.
\(\PageIndex{5}\)يوضح الشكل كيف تتحرك المستويات نحو الخصوصية مع الكائنات الحية الأخرى. لاحظ كيف يتشارك الكلب مجالًا مع أكبر تنوع من الكائنات الحية، بما في ذلك النباتات والفراشات. في كل مستوى فرعي، تصبح الكائنات الحية أكثر تشابهًا لأنها أكثر ارتباطًا. تاريخيًا، صنف العلماء الكائنات الحية باستخدام الخصائص، ولكن مع تطور تقنية الحمض النووي، تم تحديد سلالات أكثر دقة.
آرت كونيكشن
على أي مستويات تعتبر القطط والكلاب جزءًا من نفس المجموعة؟
وجد التحليل الجيني الأخير والتطورات الأخرى أن بعض تصنيفات علم الوراثة السابقة لا تتوافق مع الماضي التطوري؛ لذلك، يجب إجراء التغييرات والتحديثات عند حدوث اكتشافات جديدة. تذكر أن أشجار النشوء والتطور هي فرضيات ويتم تعديلها عند توفر البيانات. بالإضافة إلى ذلك، ركز التصنيف تاريخيًا على تجميع الكائنات الحية بشكل أساسي من خلال الخصائص المشتركة ولا يوضح بالضرورة كيفية ارتباط المجموعات المختلفة ببعضها البعض من منظور تطوري. على سبيل المثال، على الرغم من حقيقة أن فرس النهر يشبه الخنزير أكثر من الحوت، فقد يكون فرس النهر أقرب قريب حي للحوت.
ملخص
يكتسب العلماء باستمرار معلومات جديدة تساعد على فهم التاريخ التطوري للحياة على الأرض. مرت كل مجموعة من الكائنات الحية برحلتها التطورية الخاصة بها، والتي تسمى نسلها. يشترك كل كائن حي في الارتباط مع الآخرين، وبناءً على الأدلة المورفولوجية والجينية، يحاول العلماء رسم خريطة المسارات التطورية لجميع أشكال الحياة على الأرض. تاريخيًا، تم تنظيم الكائنات الحية في نظام تصنيف تصنيفي. ومع ذلك، يقوم العديد من العلماء اليوم ببناء أشجار النشوء والتطور لتوضيح العلاقات التطورية.
اتصالات فنية
الشكل\(\PageIndex{5}\): على أي مستويات تعتبر القطط والكلاب جزءًا من نفس المجموعة؟
- إجابة
-
القطط والكلاب هي جزء من نفس المجموعة على خمسة مستويات: كلاهما في مجال يوكاريا، ومملكة أنيماليا، وphylum Chordata، وفئة Mammalia، وترتيب كارنيفورا.
مسرد المصطلحات
- تاكسون القاعدي
- فرع على شجرة النشوء والتطور التي لم تختلف بشكل كبير عن سلف الجذر
- التسمية ذات الحدين
- نظام الأسماء العلمية المكونة من جزأين للكائن الحي، والذي يتضمن أسماء الجنس والأنواع
- نقطة الفرع
- عقدة على شجرة النشوء والتطور حيث تنقسم سلالة واحدة إلى سلالات جديدة متميزة
- صنف
- تقسيم الشعبة في نظام التصنيف التصنيفي
- أسرة
- تقسيم النظام في نظام التصنيف التصنيفي
- نوع
- تقسيم الأسرة في نظام التصنيف التصنيفي؛ الجزء الأول من الاسم العلمي ذي الحدين
- مملكة
- تقسيم المجال في نظام التصنيف التصنيفي
- أمر
- تقسيم الفئة في نظام التصنيف التصنيفي
- شجرة النشوء
- رسم تخطيطي يستخدم لتعكس العلاقات التطورية بين الكائنات الحية أو مجموعات الكائنات الحية
- علم النشوء
- التاريخ التطوري والعلاقة بين كائن حي أو مجموعة من الكائنات الحية
- فيلوم
- (صيغة الجمع: phyla) تقسيم المملكة في نظام التصنيف التصنيفي
- بوليتومي
- فرع على شجرة النشوء والتطور مع أكثر من مجموعتين أو أصناف
- متجذرة
- سلالة أسلاف واحدة على شجرة النشوء والتطور التي ترتبط بها جميع الكائنات الحية الممثلة في الرسم التخطيطي
- الأخت تاكسا
- سلالتان تباعدتا عن نفس نقطة الفرع
- علم النظاميات
- مجال تنظيم وتصنيف الكائنات الحية على أساس العلاقات التطورية
- تاكسون
- (صيغة الجمع: taxa) مستوى واحد في نظام التصنيف التصنيفي
- تصنيف
- علم تصنيف الكائنات الحية