12.1: تنظيم الحياة على الأرض
- Page ID
- 191383
تطورت كل أشكال الحياة على الأرض من سلف مشترك. يحدد علماء الأحياء كيفية ارتباط الكائنات الحية من خلال بناء أشجار النشوء والتطور. بعبارة أخرى، يمكن إنشاء «شجرة الحياة» لتوضيح متى تطورت الكائنات الحية المختلفة ولإظهار العلاقات بين الكائنات الحية المختلفة، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{1}\). لاحظ أنه من نقطة واحدة، تتباعد المجالات الثلاثة لـ Archaea و Bacteria و Eukarya ثم تتفرع بشكل متكرر. يوضح الفرع الصغير الذي تشغله النباتات والحيوانات (بما في ذلك البشر) في هذا الرسم البياني كيف كان أصل هذه المجموعات مؤخرًا مقارنة بالمجموعات الأخرى.
\(\PageIndex{1}\)توضح شجرة النشوء والتطور في الشكل مسار 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 والتتبع إلى أي نقطة فرعية، يمكن تحديد الكائنات الحية المرتبطة به بدرجات مختلفة من التقارب.
علم السلالات هو التاريخ التطوري والعلاقات بين الأنواع أو مجموعة الأنواع. تسمى دراسة الكائنات الحية بغرض اشتقاق علاقاتها بالنظاميات.
تساهم العديد من التخصصات في دراسة علم الأحياء في فهم كيفية تطور الحياة الماضية والحالية بمرور الوقت، وتساهم معًا في بناء «شجرة الحياة» وتحديثها والحفاظ عليها. قد تتضمن المعلومات التي تم جمعها البيانات التي تم جمعها من الحفريات، أو من دراسة التشكل، أو من بنية أجزاء الجسم، أو من التركيب الجزيئي، مثل تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات أو نيوكليوتيدات الحمض النووي. من خلال النظر في الأشجار التي تم إنشاؤها بواسطة مجموعات مختلفة من البيانات، يمكن للعلماء تجميع سلالات الأنواع.
يستمر العلماء في اكتشاف أنواع جديدة من الحياة على الأرض بالإضافة إلى معلومات شخصية جديدة، وبالتالي تتغير الأشجار مع وصول البيانات الجديدة.
مستويات التصنيف
التصنيف (الذي يعني حرفيًا «قانون الترتيب») هو علم تسمية الأنواع وتجميعها لبناء نظام تصنيف مشترك دوليًا. يستخدم نظام التصنيف التصنيفي (المعروف أيضًا بنظام Linnaean نسبة إلى مخترعه، كارل لينيوس، عالم الطبيعة السويدي) نموذجًا هرميًا. يحتوي النظام الهرمي على مستويات وكل مجموعة في أحد المستويات تتضمن مجموعات في المستوى الأدنى التالي، بحيث ينتمي كل عضو في المستوى الأدنى إلى سلسلة من المجموعات المتداخلة. التشبيه هو سلسلة الأدلة المتداخلة على محرك الأقراص الرئيسي للكمبيوتر. على سبيل المثال، في المجموعة الأكثر شمولاً، يقسم العلماء الكائنات الحية إلى ثلاثة مجالات: البكتيريا والأرشيا واليوكاريا. يوجد داخل كل مجال مستوى ثانٍ يسمى المملكة. يحتوي كل مجال على عدة ممالك. داخل الممالك، الفئات اللاحقة ذات الخصوصية المتزايدة هي: الفيلوم، والطبقة، والنظام، والأسرة، والجنس، والأنواع.
على سبيل المثال، تظهر مستويات تصنيف الكلب المنزلي في الشكل\(\PageIndex{2}\). تسمى المجموعة في كل مستوى بـ taxon (صيغة الجمع: taxa). بعبارة أخرى، بالنسبة للكلب، فإن كارنيفورا هو التاكسون على مستوى الترتيب، والكانيداي هو التاكسون على مستوى الأسرة، وهكذا دواليك. تحتوي الكائنات الحية أيضًا على اسم شائع يستخدمه الأشخاص عادةً، مثل الكلب المنزلي أو الذئب. تتم كتابة كل اسم من أسماء الأصناف بأحرف كبيرة باستثناء الأنواع، ويتم كتابة أسماء الأنواع والأنواع بخط مائل. يشير العلماء إلى الكائن الحي حسب جنسه وأسماء الأنواع معًا، ويُطلق عليه عادةً الاسم العلمي أو الاسم اللاتيني. هذا النظام ذو الاسمين يسمى التسمية ذات الحدين. لذلك فإن الاسم العلمي للذئب هو داء كانيس. تشير دراسة حديثة أجريت على الحمض النووي للكلاب الأليفة والذئاب إلى أن الكلب المنزلي هو نوع فرعي من الذئب، وليس نوعه الخاص، وبالتالي يتم إعطاؤه اسمًا إضافيًا للإشارة إلى حالة جنسه الفرعي، Canis lupus filioris.
يوضح الشكل\(\PageIndex{2}\) أيضًا كيف تتحرك المستويات التصنيفية نحو الخصوصية. لاحظ كيف نجد داخل المجال الكلب مجمّعًا مع أكبر تنوع من الكائنات الحية. وتشمل هذه النباتات والكائنات الحية الأخرى غير المصورة، مثل الفطريات والطفيليات. في كل مستوى فرعي، تصبح الكائنات الحية أكثر تشابهًا لأنها أكثر ارتباطًا. قبل تطوير نظرية داروين للتطور، قام علماء الطبيعة أحيانًا بتصنيف الكائنات الحية باستخدام أوجه تشابه عشوائية، ولكن منذ اقتراح نظرية التطور في القرن التاسع عشر، يعمل علماء الأحياء على جعل نظام التصنيف يعكس العلاقات التطورية. هذا يعني أن جميع أعضاء التاكسون يجب أن يكون لديهم سلف مشترك وأن يكونوا أكثر ارتباطًا ببعضهم البعض من أعضاء الأصناف الأخرى.
وجد التحليل الجيني الأخير والتطورات الأخرى أن بعض التصنيفات التصنيفية السابقة لا تعكس العلاقات التطورية الفعلية، وبالتالي، يجب إجراء التغييرات والتحديثات عند حدوث اكتشافات جديدة. كان أحد الأمثلة الدرامية والحديثة هو تفكك الأنواع بدائية النواة، والتي كانت تُصنف جميعها حتى السبعينيات على أنها بكتيريا. جاء انقسامهم إلى الأركيا والبكتيريا بعد الاعتراف بأن اختلافاتهم الجينية الكبيرة تبرر فصلهم إلى فرعين من ثلاثة فروع أساسية للحياة.
آرت كونيكشن
في أي مستويات تعتبر القطط والكلاب جزءًا من نفس المجموعة؟
التصنيف وعلم السلالات
يستخدم العلماء أداة تسمى شجرة النشوء والتطور لإظهار المسارات التطورية والعلاقات بين الكائنات الحية. شجرة النشوء والتطور هي رسم تخطيطي يستخدم لتعكس العلاقات التطورية بين الكائنات الحية أو مجموعات الكائنات الحية. ينعكس التصنيف الهرمي للمجموعات المتداخلة ضمن مجموعات أكثر شمولاً في الرسوم البيانية. يعتبر العلماء أشجار النشوء والتطور فرضية للماضي التطوري لأنه لا يمكن للمرء العودة عبر الزمن لتأكيد العلاقات المقترحة.
على عكس التصنيف التصنيفي، يمكن قراءة شجرة النشوء والتطور كخريطة للتاريخ التطوري، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{3}\). تُستخدم الخصائص المشتركة لبناء أشجار النشوء والتطور. تمثل النقطة التي يحدث فيها الانقسام في الشجرة، والتي تسمى نقطة الفرع، المكان الذي تطورت فيه سلالة واحدة إلى سلالات جديدة متميزة. تحتوي العديد من أشجار النشوء والتطور على نقطة فرع واحدة في القاعدة تمثل سلفًا مشتركًا لجميع فروع الشجرة. يسمي العلماء هذه الأشجار بأنها متجذرة، مما يعني وجود تصنيف أسلاف واحد في قاعدة شجرة النشوء والتطور التي تنحدر منها جميع الكائنات الحية الممثلة في الرسم التخطيطي. عندما تنبع سلالتان من نفس نقطة الفرع، يُطلق عليهما اسم الأصناف الشقيقة، على سبيل المثال النوعين من إنسان الغاب. توضح نقطة الفرع التي تضم أكثر من مجموعتين موقفًا لم يحدد العلماء العلاقات فيه بشكل نهائي. ومن الأمثلة على ذلك الفروع الثلاثة المؤدية إلى الأنواع الفرعية للغوريلا؛ ولم يتم فهم علاقاتها الدقيقة بعد. من المهم ملاحظة أن الأصناف الشقيقة تشترك في سلف، وهذا لا يعني أن أحد الأصناف تطور عن الآخر. تمثل نقطة الفرع، أو الانقسام، سلفًا مشتركًا كان موجودًا في الماضي، ولكنه لم يعد موجودًا. لم يتطور البشر من الشمبانزي (ولم يتطور الشمبانزي من البشر) على الرغم من أنهم أقرب أقربائنا الأحياء. نشأ كل من البشر والشمبانزي من سلف مشترك عاش، كما يعتقد العلماء، قبل ستة ملايين سنة وبدا مختلفًا عن كل من الشمبانزي الحديث والإنسان الحديث.
تشير نقاط الفروع والفروع في بنية شجرة النشوء والتطور أيضًا إلى تغيير تطوري. في بعض الأحيان يتم تحديد التغييرات الهامة في الأحرف في الفرع أو نقطة الفرع. على سبيل المثال، في الشكل\(\PageIndex{4}\)، تُظهر نقطة الفرع التي تؤدي إلى ظهور سلالة الثدييات والزواحف من سلالة الضفدع أصل شخصية البويضة الأمنيوسية. يُشار أيضًا إلى نقطة الفرع التي تؤدي إلى ظهور الكائنات الحية ذات الأرجل عند السلف المشترك للثدييات والزواحف والبرمائيات والأسماك ذات الفك.
قيود أشجار النشوء والتطور
من السهل افتراض أن الكائنات الحية ذات الصلة الوثيقة تبدو أكثر تشابهًا، وفي حين أن هذا هو الحال غالبًا، إلا أنه ليس صحيحًا دائمًا. إذا تطورت سلالتان مرتبطتان ارتباطًا وثيقًا في ظل محيط مختلف بشكل كبير أو بعد تطور تكيف جديد رئيسي، فقد تبدو مختلفة تمامًا عن بعضها البعض، حتى أكثر من المجموعات الأخرى التي لا ترتبط ارتباطًا وثيقًا. على سبيل المثال،\(\PageIndex{4}\) تُظهر شجرة النشوء والتطور في الشكل أن كل من السحالي والأرانب تحتوي على البيض السلوي، في حين أن السلمندل (ضمن سلالة الضفادع) ليس كذلك؛ ولكن على السطح، تبدو السحالي والسمندل أكثر تشابهًا من السحالي والأرانب.
جانب آخر من جوانب أشجار النشوء والتطور هو أنه ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن الفروع لا تُظهر طول الوقت، بل تظهر فقط الترتيب الزمني للأحداث التطورية. بمعنى آخر، لا يعني الفرع الطويل بالضرورة مرور المزيد من الوقت، كما أن الفرع القصير لا يعني مرور وقت أقل - ما لم يتم تحديده في الرسم التخطيطي. على سبيل المثال، في الشكل\(\PageIndex{4}\)، 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\(\PageIndex{4}\)، 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، وعلى غرار الشجرة الحقيقية، فإنها لا تنمو في اتجاه واحد فقط بعد تطور فرع جديد. لذلك، بالنسبة للكائنات الحية في الشكل\(\PageIndex{4}\)، 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 مع بعضها البعض من الأقارب المقربين.
ملخص القسم
يحصل العلماء باستمرار على 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 ومن المتوقع أن يعكس نظام التصنيف التصنيفي العلاقات التطورية.
اتصالات فنية
الشكل\(\PageIndex{2}\): في 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
- تسمية ذات حدين
- نظام من الأسماء العلمية المكونة من جزأين للكائن الحي، والذي يتضمن أسماء الجنس والأنواع
- نقطة الفرع
- نقطة على شجرة النشوء والتطور حيث تنقسم سلالة واحدة إلى سلالات جديدة متميزة
- صنف
- الفئة في نظام التصنيف التصنيفي التي تقع ضمن phylum وتشمل الطلبات
- نطاق
- الفئة الأعلى مستوى في نظام التصنيف والتي تشمل جميع التصنيفات التصنيفية الموجودة تحتها؛ إنها التصنيف الأكثر شمولاً
- أسرة
- الفئة في نظام التصنيف التصنيفي التي تقع ضمن الترتيب وتشمل الأجناس
- نوع
- الفئة في نظام التصنيف التصنيفي التي تقع ضمن العائلة وتشمل الأنواع؛ الجزء الأول من الاسم العلمي
- مملكة
- الفئة في نظام التصنيف التصنيفي التي تقع ضمن المجال وتشمل phyla
- أمر
- الفئة في نظام التصنيف التصنيفي التي تقع ضمن الفئة وتشمل العائلات
- شجرة النشوء
- رسم تخطيطي يستخدم لتعكس العلاقات التطورية بين الكائنات الحية أو مجموعات الكائنات الحية
- علم السلالات
- التاريخ التطوري والعلاقة بين كائن حي أو مجموعة من الكائنات الحية
- فيلوم
- الفئة في نظام التصنيف التصنيفي التي تقع داخل المملكة وتشمل الفئات
- متجذرة
- وصف شجرة النشوء والتطور ذات سلالة أسلاف واحدة ترتبط بها جميع الكائنات الحية الممثلة في الرسم التخطيطي
- الأخت تاكسا
- سلالتان تباعدتا عن نفس نقطة الفرع
- الأنواع
- فئة التصنيف الأكثر تحديدًا
- علم النظاميات
- علم تحديد العلاقات التطورية للكائنات الحية
- تاكسون
- مستوى واحد في نظام التصنيف التصنيفي
- تصنيف
- علم تصنيف الكائنات الحية