Skip to main content
Global

11.3: أدلة التطور

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    191443

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    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; تظهر الحفريات تطور التطور. يحدد العلماء عمر الحفريات ويصنفونها في 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\(\PageIndex{1}\)). على سبيل المثال، تم استرداد سجلات أحفورية مفصلة للغاية لتسلسل الأنواع في تطور الحيتان والخيول الحديثة. السجل الأحفوري للخيول في أمريكا الشمالية غني بشكل خاص ويحتوي العديد منه على أحافير انتقالية: تلك التي تظهر تشريحًا متوسطًا بين الأشكال السابقة واللاحقة. يعود السجل الأحفوري إلى سلف يشبه الكلاب منذ حوالي 55 مليون سنة أدى إلى ظهور أول نوع يشبه الخيول منذ 55 إلى 42 مليون سنة في جنس Eohippus. تتتبع سلسلة الحفريات التغيير في علم التشريح الناتج عن اتجاه التجفيف التدريجي الذي غير المناظر الطبيعية من الغابات إلى البراري. تُظهر الحفريات المتتالية تطور أشكال الأسنان وتشريح القدم والساق إلى عادة الرعي، مع التكيف مع الحيوانات المفترسة الهاربة، على سبيل المثال في أنواع Mesohippus التي تم العثور عليها منذ 40 إلى 30 مليون سنة. أظهرت الأنواع اللاحقة مكاسب في الحجم، مثل تلك الخاصة بـ Hipparion، التي كانت موجودة منذ حوالي 23 إلى 2 مليون سنة. يُظهر السجل الأحفوري العديد من الإشعاعات التكيفية في سلالة الخيول، والتي تم اختزالها الآن إلى جنس واحد فقط، Equus، مع العديد من الأنواع.

    سلسلة من اللوحات على جدول زمني من 55 مليون سنة مضت حتى اليوم تظهر 4 من أسلاف الحصان الحديث. الأول في السلسلة هو Eohippus، الذي عاش منذ 55 إلى 45 مليون سنة. كان حيوانًا صغيرًا بحجم الكلب وله 4 أصابع على القدمين الأماميتين و 3 على الظهر وذيل طويل ومعطف بني مرقط. والثاني هو Mesohippus، الذي عاش منذ 40 إلى 30 مليون سنة. كان أكبر قليلاً من Eohippus بأرجل أطول. كان لها 3 أصابع على القدمين الأمامية والخلفية. والثالث هو هيباريون، الذي عاش منذ 23 إلى 2 مليون سنة. كان يمشي على إصبع قدمه الأوسط على كل قدم (أصبح الآن حافرًا)، لكنه لا يزال يحتفظ ببقايا أصابع القدم المتبقية. كانت أكبر بكثير من هيباريون. والرابع هو حصان Przewalski، وهو حصان حديث ولكنه مهدد بالانقراض. إنه أصغر حجمًا وأكثر كثافة من الحصان المستأنس مع إصبع واحد (حافر) على كل قدم.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): يُظهر هذا الرسم الإيضاحي رسومات فنان لهذه الأنواع مستمدة من أحافير التاريخ التطوري للحصان وأسلافه. الأنواع المصورة هي أربعة فقط من سلالة متنوعة للغاية تحتوي على العديد من الفروع والطرق المسدودة والإشعاعات التكيفية. أحد الاتجاهات الموضحة هنا هو التتبع التطوري لمناخ الجفاف وزيادة موائل البراري مقابل موائل الغابات التي تنعكس في أشكال أكثر تكيفًا مع الرعي وهروب المفترس من خلال الجري. يعتبر حصان Przewalski أحد الأنواع الحية القليلة من الخيول.

    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 في زوائد الإنسان والكلب والطيور والحوت في نفس البناء العام (الشكل\(\PageIndex{2}\)). ينتج هذا التشابه 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، وهو دليل على النسب من سلف مشترك. 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 سابق. على سبيل المثال، تحتوي بعض الثعابين على عظام حوضية على الرغم من عدم وجود أرجل لها لأنها تنحدر من الزواحف ذات الأرجل. تسمى هذه الهياكل غير المستخدمة بدون وظيفة الهياكل الأثرية. ومن الأمثلة الأخرى على الهياكل الأثرية الأجنحة على الطيور التي لا تطير (والتي قد تكون لها وظائف أخرى)، والأوراق على بعض أنواع الصبار، وآثار عظام الحوض في الحيتان، وعيون حيوانات الكهوف التي لا ترى بصرها.

    يقارن الرسم التوضيحي ذراع الإنسان وأرجل الكلب والطيور وزعنفة الحوت. جميع الزوائد لها نفس العظام، ولكن يختلف حجم وشكل هذه العظام.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): يشير البناء المماثل لهذه الزوائد إلى أن هذه الكائنات تشترك في سلف مشترك.

    دليل آخر على التطور هو تقارب الشكل في الكائنات الحية التي تشترك في بيئات مماثلة. على سبيل المثال، تتمتع أنواع الحيوانات غير ذات الصلة، مثل الثعلب القطبي والبتارميجان (طائر)، التي تعيش في منطقة القطب الشمالي، بأغطية بيضاء مؤقتة خلال فصل الشتاء لتمتزج مع الثلج والجليد (الشكل 1)\(\PageIndex{3}\)). The similarity occurs not because of common ancestry, indeed one covering is of fur and the other of feathers, but because of similar selection pressures—the benefits of not being seen by predators.

    الصورة (أ) تصور ثعلب القطب الشمالي مع الفراء الأبيض النائم على الثلج الأبيض. تُظهر الصورة (ب) طائشًا بريشًا أبيض يقف على الثلج الأبيض.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): معطف الشتاء الأبيض لـ (أ) الثعلب القطبي و (ب) ريش البطارميجان يتكيفان مع بيئاتهما. (مصدر: تعديل عمل كيث مورهاوس)

    يوفر علم الأجنة، وهو دراسة تطور تشريح الكائن الحي إلى شكله البالغ أيضًا دليلًا على الارتباط بين مجموعات الكائنات الحية المتباينة الآن على نطاق واسع. غالبًا ما تظهر الهياكل غير الموجودة في بعض المجموعات في أشكالها الجنينية وتختفي في الوقت الذي يتم فيه الوصول إلى شكل البالغين أو الأحداث. على سبيل المثال، تظهر على جميع أجنة الفقاريات، بما في ذلك البشر، الشقوق الخيشومية 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. السبب وراء تشابه أجنة الأنواع غير ذات الصلة في كثير من الأحيان هو أن التغيرات الطفرية التي تؤثر على الكائن الحي أثناء التطور الجنيني يمكن أن تسبب اختلافات كبيرة في البالغين، حتى مع الحفاظ على أوجه التشابه الجنينية.

    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 من الكوكب، على سبيل المثال 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 Proteaceae في أستراليا وجنوب إفريقيا وأمريكا الجنوبية هو وجود عائلة النباتات هناك قبل تفكك شبه القارة الجنوبية العملاقة Gondwana (الشكل\(\PageIndex{4}\)).

    تُظهر الخريطة شبه القارة العملاقة غوندوانا منذ 220 مليون سنة، مع وجود أمريكا الجنوبية وأفريقيا والهند وشبه الجزيرة العربية وأنتاركتيكا وأستراليا ونيوزيلندا وغينيا الجديدة وأجزاء من جنوب شرق آسيا على مقربة منها. تُظهر خريطة العصر الحديث المناطق من Gondwana التي تم تسليط الضوء عليها لإظهار المناطق التي توجد فيها نباتات Proteacea اليوم. تُظهر الصورة الداخلية زهرة البروتسيا، بانكسيا سبينولوسا، وهي مسمار طويل مع العديد من الزهور البرتقالية الصغيرة.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): تطورت عائلة Proteacea من النباتات قبل تفكك شبه القارة العملاقة Gondwana. اليوم، يوجد أعضاء هذه العائلة النباتية في جميع أنحاء نصف الكرة الجنوبي (كما هو موضح باللون الأحمر). (اسم «زهرة البروتيسيا»: تعديل العمل بواسطة «dorofofoto» /Flickr)

    يعكس التنوع الكبير للجرابيات في أستراليا وغياب الثدييات الأخرى العزلة الطويلة لتلك الجزيرة القارية. تتمتع أستراليا بوفرة من الأنواع المتوطنة - الأنواع التي لا توجد في أي مكان آخر - وهو أمر نموذجي للجزر التي يمنع عزلها بسبب مساحات المياه هجرة الأنواع إلى مناطق أخرى. مع مرور الوقت، تتباعد هذه الأنواع تطوريًا إلى أنواع جديدة تبدو مختلفة تمامًا عن أسلافها التي قد تكون موجودة في البر الرئيسي. لا توجد الجرابيات في أستراليا والعصافير في غالاباغوس والعديد من الأنواع في جزر هاواي في أي مكان آخر سوى جزيرتها، ولكنها 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 وشبه 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 تكرار الجينات. هذه التكرارات هي نوع من الطفرات التي تتم فيها إضافة الجين بأكمله كنسخة إضافية (أو العديد من النسخ) في الجينوم. تسمح هذه التكرارات بالتعديل الحر لنسخة واحدة عن طريق الطفرة والاختيار والانحراف، بينما تستمر النسخة الثانية في إنتاج بروتين وظيفي. يسمح هذا بالحفاظ على الوظيفة الأصلية للبروتين، بينما تقوم القوى التطورية بتعديل النسخة حتى تعمل بطريقة جديدة.

    ملخص القسم

    توجد أدلة التطور على جميع مستويات التنظيم في الكائنات الحية وفي الأنواع المنقرضة التي نعرفها من خلال الحفريات. تقدم الحفريات دليلاً على التغيير التطوري من خلال الأشكال المنقرضة الآن التي أدت إلى الأنواع الحديثة. على سبيل المثال، هناك سجل أحفوري غني يُظهر التحولات التطورية من أسلاف الخيول إلى الخيول الحديثة التي توثق الأشكال الوسيطة والتكيف التدريجي مع النظم البيئية المتغيرة. يكشف تشريح الأنواع والتطور الجنيني لهذا التشريح عن هياكل مشتركة في سلالات متباينة تم تعديلها بمرور الوقت من خلال التطور. يعكس التوزيع الجغرافي للأنواع الحية أصول الأنواع في مواقع جغرافية معينة وتاريخ الحركات القارية. تعكس هياكل الجزيئات، مثل الهياكل التشريحية، علاقات الأنواع الحية وتطابق أنماط التشابه المتوقعة من الهبوط مع التعديل.

    مسرد المصطلحات

    هيكل أثري
    بنية فيزيائية موجودة في كائن حي ولكن ليس لها وظيفة واضحة ويبدو أنها من بنية وظيفية في سلف بعيد

    المساهمون والصفات