4.5: التطور في العمل - الماضي والحاضر
- Page ID
- 198546
في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:
يستخدم علماء الأنثروبولوجيا البيولوجية المعاصرون منظورًا تطوريًا. هذا يعني أن مبادئ التطور تُستخدم لفهم كيف ولماذا تزدهر الكائنات الحية، بما في ذلك البشر، في كل بيئة تقريبًا على وجه الأرض. وبشكل أكثر تحديدًا، يتم قبول الانتقاء الطبيعي كقوة توجيهية تحدد سبب كون الكائنات الحية كما هي. من بين جميع الاختلافات المحتملة للكائنات التي تتنافس على نفس الموارد على الأرض، كانت تلك التي ازدهرت هي الأكثر ملاءمة لبيئاتها من جميع المنافسين الآخرين. ستتم مناقشة مبادئ التطور والانتقاء الطبيعي بشيء من التفصيل في الأقسام القليلة القادمة، ولكن من المهم أن نثبت في هذه المرحلة المبكرة أن هذا الفصل يعتمد على الافتراض التأسيسي بأن القوى الطبيعية هي القوى الوحيدة التي توجه تطور الحياة على الأرض.
أنصار التطور المبكر وثبات الأنواع
يُعرَّف التطور بأنه التغيير في تردد الأليل داخل مجموعة الجينات التي يمكن أن تؤدي إلى تغييرات في مورفولوجيا الكائن الحي (الشكل والبنية) بمرور الوقت. يتضمن التطور عمليات الطفرة والانتقاء الطبيعي والانتواع، والتي سيتم تقديمها في الأقسام القادمة. قبل القرن التاسع عشر، كانت الفكرة السائدة في الفكر الغربي هي أن الطبيعة ثابتة وثابتة؛ فقد صنعها كائن أسمى بالشكل الذي ظهرت به حاليًا، ولم تتغير. ضمن هذا النظام الطبيعي الثابت، تم ترتيب الكائنات الحية ضمن ترتيب محدد اعتبر أنه أمر به الله، والمعروف باسم سلسلة الوجود العظيمة. أظهر هذا الترتيب الله في القمة، والملائكة تحت الله، ثم البشر. تحت البشر كانت هناك أنواع مختلفة من الحيوانات، تليها النباتات والمعادن. كان هذا التسلسل الهرمي مهمًا لأنه وضع بعض المخلوقات فوق غيرها ولأنه فصل البشر بشكل واضح عن بقية عالم الحيوان.
خلال فترة تمتد من القرن الرابع عشر حتى القرن الثامن عشر، بدأ بعض الناس في التساؤل عما إذا كان العالم الطبيعي ثابتًا كما كان يُنظر إليه تقليديًا. يُذكر العالم والمهندس المعماري البريطاني روبرت هوك كأول شخص في العالم الغربي يدعي ليس فقط أن الطبيعة قد تغيرت بمرور الوقت ولكن أيضًا أن الأدلة على هذه التغييرات لا تزال قائمة. افترض أن الحفريات هي بقايا نباتات وحيوانات فعلية كانت على قيد الحياة في السابق. كان هذا الاستنتاج مخالفًا للاستنتاج المقبول سابقًا بأن الحفريات لم تكن أكثر من صور حجرية. وأشار هوك أيضًا إلى أن العديد من الحفريات البحرية تقع بعيدًا عن أي محيط موجود، وتوصل إلى الاستنتاج الجذري آنذاك بأن جغرافية الأرض وميزاتها الفيزيائية قد شهدت تغيرات جذرية.
كان أول شخص اقترح آلية يمكن من خلالها تغيير الأنواع هو عالم الطبيعة الفرنسي جان باتيست لامارك، الذي اشتهر بتطوير أول نظرية للتطور الكلي، وهي فرضية حول كيفية حدوث التحول الفعلي من نوع إلى نوع آخر. اعتمدت نظرية لامارك على الفكرة البائدة الآن لميراث الخصائص المكتسبة.
جادل لامارك بأنه يمكن التأكد من فائدة السمة أو العضو بناءً على تعقيده أو حجمه. على وجه الخصوص، كان يعتقد أنه يمكن الحكم على فائدة العضو من خلال حجمه وفائدة السمة من خلال تعقيدها. وتكهن بأن الأعضاء والصفات التي تساعد المخلوق على البقاء ستصبح أكبر وأكثر تعقيدًا بمرور الوقت، في حين أن تلك ذات الاستخدام القليل ستصبح أصغر وأبسط وتختفي في النهاية. مثاله الكلاسيكي لهذه النظرية في العمل هو العنق الطويل للزرافة. تكهن لامارك بأنه عندما تمدد الزرافات أعناقها للوصول إلى الأوراق الموجودة على قمم الأشجار، ستنمو أعناقها لفترة أطول، علاوة على ذلك، فإن هذه الرقاب الأطول ستورثها الأجيال اللاحقة. تُعرف نظرية وراثة الخصائص المكتسبة أيضًا باسم الميراث اللاماركي. أحد الأشياء المثيرة للاهتمام حول نظرية لامارك هو أنه كان يعتقد أن الرغبات والرغبات والإرادات والاحتياجات كانت كلها كافية لتحفيز التغيير. أي أن الرغبة أو الرغبة في تغيير الخصائص الجسدية للفرد يمكن أن تجعل هذا التغيير يحدث.
هناك مشكلتان أساسيتان في الميراث اللاماركي. أولاً، لا تغير الرغبات والرغبات والاحتياجات الخصائص الفيزيائية دون تغيير متعمد في السلوك. قد يرغب شخص ما في الحصول على شعر أزرق، لكن لون شعره لن يتغير بدون صبغة. المشكلة الثانية هي أن وراثة الصفات المكتسبة غير ممكنة. إذا صبغ شخص ما شعره باللون الأزرق، فلن يرث أطفاله الشعر الأزرق. لا تنتقل السمات التي يتم الحصول عليها خلال العمر إلى الأجيال اللاحقة.
إن مجرد عدم صحة نظرية لامارك للتطور الكلي لا يعني أنها غير مهمة. أدرك لامارك أهمية التفاعلات بين الكائنات الحية وبيئاتها في العملية التطورية وكان أول من اقترح آلية يمكن من خلالها أن يحدث التغيير التطوري من نوع إلى آخر بالفعل.
قدم جورج كوفييه، وهو فرنسي آخر وعالم رائد في أوائل القرن التاسع عشر، مساهمات عديدة في التفكير التطوري. اشتهر بنظرية الكارثة، التي طورها لشرح العدد المتزايد من الحفريات التي تم العثور عليها، وبعضها يظهر انطباعات عن مخلوقات لم تعد موجودة في أي مكان على الأرض. تشير الكوارث إلى أن الفيضانات والزلازل والكوارث الطبيعية الأخرى - التي تُفهم في النظرية على أنها أعمال الله - كانت مسؤولة عن قتل جميع الحيوانات الحية في أماكن معينة في أوقات معينة. وفقًا لكوفييه، إما تم إنشاء حيوانات جديدة أو إعادة ملء المناطق بحيوانات من المناطق المجاورة. وللتوافق مع الأدلة الأحفورية الناشئة التي تشير إلى أن الكائنات الحية أصبحت أكثر تعقيدًا بمرور الوقت، اقترح كوفير أن الكائنات الحية الجديدة ذات المظهر الأكثر حداثة كانت نتيجة لحدث إنشاء أحدث. في حين أن العلماء لم يعودوا يلتزمون بالكارثة كنظرية قابلة للتطبيق، إلا أن فكرة كوفير عن الانقراض لا تزال مكونًا مهمًا في التفكير التطوري اليوم.
كان أحد المساهمين الرئيسيين الآخرين في التفكير التطوري هو عالم الجيولوجيا الاسكتلندي تشارلز ليل، المعروف باسم والد الجيولوجيا الحديثة. وقد كتب أطروحة من ثلاثة مجلدات بعنوان «مبادئ الجيولوجيا» (1830-1833)، حيث قال إن العمليات الجيولوجية المعاصرة هي نفسها التي حدثت في الماضي. أنتجت هذه العمليات، مثل الرياح والأمطار، المشهد الجيولوجي المعاصر. تم إنشاء جميع الجبال والبحيرات والأنهار من خلال هذه العمليات الجيولوجية، وكثير منها يتحرك ببطء. أصبحت هذه النظرية معروفة بمبدأ التوحيد. اقترح Lyell أنه من أجل أن تحدث مثل هذه القوى البطيئة المفعول تغييرًا كبيرًا، يجب أن تكون الأرض أقدم بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. قبل نشر Lyell، اعتقد غالبية المؤرخين الطبيعيين أن عمر الأرض كان أقل من 6000 عام، وهو رقم تم التوصل إليه من خلال الحسابات التي أجريت بناءً على العهد القديم. من خلال تغيير العمر المشتبه به للأرض من عدة آلاف من السنين إلى ملايين السنين، غيّر Lyell الإطار الذي نظر فيه العلماء إلى الماضي الجيولوجي.
دور تشارلز داروين في تغيير وجهات النظر للعالم الطبيعي
قدم تشارلز داروين طريقة جديدة لرؤية العالم تعرضت لانتقادات شديدة واستحسان في المجتمع العلمي في عصره. على الرغم من مقاومة مختلف شرائح المجتمع، أصبحت نظرياته عن الانتقاء الطبيعي أساس العلوم البيولوجية. عززت المعرفة الجديدة المتعلقة بالوراثة والعلوم الجزيئية نظريات داروين بدلاً من إضعافها.
داروين المبتدئ
عندما كان يبلغ من العمر 17 عامًا، قبل أن يكتسب شهرة كعالم طبيعي وباحث وعالم، كان داروين يدرس ليصبح طبيبًا في جامعة إدنبرة. مثل العديد من الشباب، بدأ يشكك في اختياره الأصلي للدراسات، وقرر بدلاً من ذلك تعلم التحنيط على يد جون إدمونستون. وُلد جون إدمونستون مستعبدًا ونشأ في مزرعة يملكها سياسي اسكتلندي في ما يعرف الآن بغيانا في أمريكا الجنوبية. كان تشارلز واترتون، صهر مالك المزرعة وعالم الطبيعة الشهير، يزور المزرعة كثيرًا. بدأ بدعوة إدمونستون لمرافقته في رحلاته المتكررة إلى الغابة المطيرة. في رحلاته، اكتسب إدمونستون معرفة كبيرة بالنباتات والحيوانات في أمريكا الجنوبية إلى جانب مهارات التحنيط الرائعة.
بعد حصوله على حريته في عام 1817، درّس جون إدمونستون التحنيط في جامعة إدنبرة، حيث عمل كمرشد لداروين على مدى عدة أشهر. يُعتقد أن علاقة داروين بإدمونستون ربما أثرت على آرائه الداعية إلى إلغاء عقوبة الإعدام، والتي تعززت لاحقًا من خلال الروايات المباشرة عن العبودية بينما كان داروين في رحلته السيئة السمعة إلى جزر غالاباغوس قبالة سواحل الإكوادور.
داروين المستكشف والباحث
ترك تشارلز داروين جامعة إدنبرة وقرر متابعة اللاهوت في كلية المسيح في كامبريدج. أدت دراسته هناك إلى تعيينه في عام 1831 كعالم طبيعي على متن سفينة HMS Beagle في رحلة علمية مدتها خمس سنوات حول العالم. خلال هذه الرحلة، قام داروين بجمع وتشريح وتنظيم عينات مختلفة، خاصة في جزر غالاباغوس، وهي سلسلة جزر قبالة الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية. كانت ملاحظاته في Galápagos بمثابة نقطة حاسمة في تفكيره حول التطور. وأشار إلى أن الحيوانات والنباتات في الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية كانت مماثلة لتلك التي لاحظها في غالاباغوس، ولكنها لا تزال متميزة بما يكفي لاعتبارها أنواعًا مختلفة. والأكثر إثارة للدهشة أن حيوانات كل جزيرة من الجزر المختلفة في سلسلة غالاباغوس تختلف قليلاً عن بعضها البعض. لاحظ داروين 13 نوعًا مختلفًا من العصافير في 13 جزيرة صغيرة مختلفة. اختلفت الطيور في كل جزيرة في بنية مناقيرها وشكل أجسامها ولون ريشها. تم تكييف كل نوع خصيصًا للموائل المحددة في كل جزيرة. استخدم داروين التقنيات التي علمه إدمونستون للحفاظ على عصافير غالاباغوس، والتي أصبحت أدلة أساسية تدعم نظرية داروين في الانتقاء الطبيعي.
خلال رحلاته على متن البيغل، كان داروين يفكر في الانتقاء الاصطناعي - التربية الانتقائية للحيوانات لإنتاج الصفات التي يجدها البشر مفيدة، وترتبط عادة بعملية التدجين. أدرك داروين أن الانتقاء الاصطناعي يوفر أدلة مهمة حول التطور الطبيعي للأنواع.
أثناء وجوده على متن السفينة HMS Beagle، قرأ داروين كتابًا للخبير الاقتصادي الإنجليزي توماس روبرت مالتوس بعنوان مقال عن مبدأ السكان (1798). حصل داروين على نقطتين مهمتين من هذا الكتاب. الأول هو أن عدد السكان، إذا لم يتم تقييده، سوف ينمو بشكل كبير. هذا يعني أنهم سيضاعفون كل جيل. والنقطة الثانية هي أن الموارد الغذائية تزداد بوتيرة أبطأ بكثير من الزيادة السكانية. وأشار مالثوس إلى أن نمو السكان يتم كبحه من خلال الحد من الموارد الغذائية، مما يخلق صراعًا من أجل الوجود. لا يقتصر النضال من أجل الوجود على الحصول على ما يكفي من الغذاء فحسب، بل يتعلق أيضًا بالبقاء. بمعنى آخر، يتعلق الأمر بقدرة الفرد على العثور على ما يكفي من الطعام وعدم التحول إلى طعام كائن حي آخر. هذا المفهوم البسيط، النضال من أجل الوجود، زود داروين بآلية لكيفية حدوث التطور. أدرك داروين أن الأفراد ذوي الخصائص المواتية للعيش في بيئة هم الذين سيبقون على قيد الحياة حتى العمر الذي يتكاثرون فيه، في حين أن أولئك الذين لديهم اختلافات أقل ملاءمة لن يفعلوا ذلك. تُعرف آلية «اختيار» سمات وميزات معينة بنظرية الانتقاء الطبيعي.
استنتج داروين من ملاحظاته أنه عندما يتم فصل مجموعة من الحيوانات من نفس النوع جيولوجيًا، فإنها تتطور إلى أنواع منفصلة. يشار إلى هذه العملية التطورية عادةً باسم الأنواع اللوباتية (أو الانتواع الجغرافي) وتستند إلى المبادئ القائلة بأن الأنواع ذات الصلة تشترك في سلف مشترك وأن الأنواع تتغير بمرور الوقت.
لم يبتكر داروين فكرة التطور. تم تطوير العديد من الأفكار التي استخدمها داروين في نظريته عن الانتقاء الطبيعي من قبل مفكرين آخرين. لم يكن داروين أيضًا الشخص الوحيد الذي يفكر في الانتقاء الطبيعي. قام مؤرخ طبيعي بريطاني آخر، ألفريد راسل والاس، بتطوير نفس الفكرة في نفس الوقت تقريبًا، بشكل مستقل تمامًا عن داروين. في حين طور داروين أفكاره بناءً على رحلاته إلى غالاباغوس، تأثر تفكير والاس برحلاته الخاصة عبر أرخبيل الملايو بين الهند الصينية وأستراليا. حدد والاس نظريته للتطور عن طريق الانتقاء الطبيعي في رسالة مكتوبة إلى داروين أثناء وجوده في ماليزيا. نظرًا لأن داروين لم ينشر عمله الخاص بعد، فقد قدم والاس وداروين معًا أوراقًا تقدم نظرية الانتقاء الطبيعي. في عام 1859، نشر داروين أخيرًا كتابه عن أصل الأنواع، بعد حوالي 20 عامًا من رحلته على متن السفينة HMS Beagle.
فهم نظرية داروين للانتقاء الطبيعي
تتكون نظرية الانتقاء الطبيعي من خمسة مكونات رئيسية:
مفهوم شائع ولكن غالبًا ما يُساء فهمه فيما يتعلق بالانتقاء الطبيعي هو مصطلح بقاء الأصلح. البقاء للأصلح لا يعني بالضرورة بقاء الأكبر والأسرع على قيد الحياة؛ بل يشير إلى أولئك الأكثر ملاءمة من الناحية التطورية. وهذا يعني أن الكائن الحي لديه سمات كافية للبقاء على قيد الحياة وسيتم نقلها إلى الأجيال القادمة. لم يقدم داروين حتى مصطلح البقاء للأصلح؛ بل استخدمه لأول مرة الفيلسوف الإنجليزي وعالم الأنثروبولوجيا وعالم الاجتماع هربرت سبنسر، الذي روج لأيديولوجية الداروينية الاجتماعية التي فقدت مصداقيتها الآن. وطبقت الداروينية الاجتماعية مفهوم التطور البيولوجي لداروين على المجتمعات البشرية، واقترحت أن الثقافة البشرية تتقدم نحو «الإنسان المثالي». أصبحت كتابات سبنسر مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بظهور العنصرية العلمية والاستعمار الأوروبي في القرن التاسع عشر.
يمكن العثور على أمثلة لنظرية داروين للانتقاء الطبيعي في جميع أنحاء العالم الطبيعي. ولعل أحد أشهرها هو تغير اللون الذي لوحظ في العث المتبل في إنجلترا خلال القرن التاسع عشر. قبل الثورة الصناعية، كانت الفراشات المتبلة في إنجلترا ذات لون رمادي فاتح، وكانت مموهة جيدًا على أغصان الأشجار وأقل عرضة لتناولها من قبل الطيور. من حين لآخر، من خلال عملية الطفرة، تظهر العثة السوداء بين السكان، ولكن عادة ما يتم تناولها بسرعة لأنها كانت أكثر وضوحًا ضد اللحاء ذي الألوان الفاتحة. عندما بدأ السخام من مصانع الفحم يغطي لحاء الأشجار، أصبح العث الأسود مموهًا بشكل أفضل وأصبح العث الأبيض أكثر وضوحًا الآن. وبالتالي، كانت الفراشات السوداء هي التي بقيت على قيد الحياة للتكاثر، بينما كانت الفراشات البيضاء تؤكل. في غضون بضعة عقود، كانت جميع الفراشات المتبلة في المدن سوداء. وقد سميت هذه العملية بالميلانينية الصناعية. مع انخفاض استخدام الفحم وأصبح لحاء الأشجار مرة أخرى أفتح في اللون، سيطر العث الأبيض مرة أخرى على المناطق الحضرية.
أمثلة على الانتقاء الطبيعي في العصر الحديث عديدة. تعتبر مقاومة المبيدات الحشرية في الحشرات مثالًا كلاسيكيًا. تشير مقاومة مبيدات الآفات إلى انخفاض قابلية مجموعة الآفات لمبيدات الآفات التي كانت فعالة في السابق في السيطرة عليها. تطور أنواع الآفات مقاومة المبيدات من خلال الانتقاء الطبيعي، مع بقاء الأفراد الأكثر مقاومة على قيد الحياة لنقل قدرتهم على مقاومة المبيدات إلى ذريتهم. ومن الأمثلة الجيدة الأخرى ظهور «الجراثيم الخارقة»، وهي بكتيريا أصبحت تقاوم المضادات الحيوية بشكل متزايد.
عمليات التطور
الطفرة هي القوة الإبداعية للتطور وتمثل المرحلة الأولى من العملية التطورية. تُعرَّف الطفرة بأنها تغيير في التسلسل الجيني ينتج عنه شكل متغير. لكي يكون للطفرة أهمية تطورية، يجب أن تحدث في الخلايا الجنسية (الحيوانات المنوية والبويضات). هذا لأن المعلومات الجينية الموجودة في الخلايا الجنسية فقط هي التي تنتقل من جيل إلى جيل. لن تنتقل الطفرات في الكروموسومات غير الجنسية من جيل إلى آخر. في حين أن القوى التطورية الأخرى يمكنها تعديل المواد الجينية الموجودة، فإن الطفرة فقط هي التي يمكن أن تنتج مادة وراثية جديدة. واحدة من أكثر الأشياء إثارة للاهتمام حول الطفرات هي حقيقة أنها عشوائية. لا توجد طريقة للتنبؤ بموعد حدوث طفرة معينة؛ كل ما يمكن للعلماء فعله هو تقدير احتمالية حدوث طفرة. لا تظهر الطفرات بالضرورة عند الحاجة إليها.
وجهة النظر التقليدية هي أن الطفرات ضارة، ولكن هذا ليس صحيحًا دائمًا. بعض الطفرات ضارة وبعضها مفيد وبعضها محايد. تؤدي الطفرات المفيدة إلى تغييرات تعمل على تحسين بقاء الفرد و/أو فرص التكاثر. أدت الطفرة التي تمنح مقاومة للمبيدات الحشرية في البعوض إلى تغييرات أدت إلى تحسين بقائهم على قيد الحياة. وبالمثل، أدت طفرة اللون الأسود في العث المتخلل إلى زيادة البقاء على قيد الحياة خلال الثورة الصناعية. لا تؤثر الطفرات المحايدة على البقاء أو التكاثر. وبعض الطفرات في الواقع ضارة جدًا وتؤثر سلبًا على بقاء بعض الأفراد وتكاثرهم.
تحدث الطفرات بشكل عام تلقائيًا استجابة للظروف في الجسم أو في البيئة. لا يمكن عادةً تحديد السبب الدقيق للطفرة، ومن الصعب جدًا تحديد معدل الطفرة. هذا لأن الطفرات المحايدة أو التي لا تؤدي إلى تغييرات واضحة غالبًا ما تمر دون أن يلاحظها أحد. يتراوح احتمال حدوث طفرة في أي جين معين بين 1 في 10000 و 1 من كل 100000. في حين أن احتمال حدوث طفرة في نقطة معينة في المادة الجينية للفرد منخفض جدًا بشكل واضح، فإن احتمال احتواء مجمل المادة الوراثية للفرد على طفرة واحدة على الأقل أعلى بكثير. النقطة هي أنه على الرغم من ندرتها، إلا أن الطفرة شائعة أيضًا. على سبيل المثال، على الرغم من تكيف العديد من البعوض مع المبيدات الحشرية من خلال طفرة تمنح بعض المقاومة للمواد الكيميائية، لو لم تكن الطفرة موجودة بالفعل بين السكان، لكان البعوض قد مات. لم يكن للحاجة إلى طفرة معينة أي تأثير على ظهور الطفرة أم لا.
يوجد حاليًا برنامج تجريبي مثير للجدل في فلوريدا يهدف إلى التعامل مع البعوض الذي أصبحت بخاخات المبيدات الحشرية ضده غير فعالة بشكل متزايد. تم إطلاق أول بعوض معدل وراثيًا في فلوريدا كيز في مايو 2021. ينتج البعوض المعدل وراثيًا ذرية أنثى تموت في مرحلة اليرقات، مما يمنعها من النمو حتى سن البلوغ، حيث يمكنها بعد ذلك أن تعض وتنشر المرض. تتمتع العلوم الوراثية حاليًا بالقدرة على استخدام الطفرات للتحكم في نوع كامل أو حتى القضاء عليه. يمكن للهندسة الوراثية أن تفيد البشرية، لكنها بلا شك ستثير أيضًا أسئلة أخلاقية وجدل.
الانجراف الجيني
يُعرَّف الانجراف الجيني بأنه تأثير الصدفة العشوائية على السكان، ولا سيما الطريقة التي تحدد بها ما إذا كان الفرد على قيد الحياة ويتكاثر أو يموت. تخيل أنك تضع يدك في دلو مليء بحلوى الهالوين. ما هو احتمال سحب شريط سنيكرز؟ سيتأثر تكوين حلوى الهالوين في الدلو الخاص بك بنسبة الأشخاص الذين يوزعون ألواح سنيكرز مقارنة بالحلوى الأخرى. إذا كان كل دلو من حلوى الهالوين يمثل عددًا من السكان، فيمكن للمرء أن يقول إن الانجراف الجيني - فرصة عشوائية - كان يؤثر على تكوين الحلوى في دلو الهالوين الخاص بك. من النقاط المهمة حول الانجراف الجيني أنه مرتبط بشكل مباشر وعكسي بحجم السكان. كلما قل عدد السكان، زاد تأثير الانجراف الجيني؛ وكلما زاد عدد السكان، قل تأثير الانجراف الجيني. في عدد كبير من السكان، على سبيل المثال 100,000، سيكون لإزالة اثنين من الأفراد تأثير ضئيل حقًا على السكان. لاحظ أنه في بداية التطور البشري، كانت أحجام السكان صغيرة، لذلك ربما كان تأثير الانجراف الجيني كبيرًا.
تدفق الجينات
يعد تدفق الجينات قوة تطورية مهمة أخرى، تتضمن تبادل المواد الجينية بين السكان والمناطق الجغرافية. بدون تدفق الجينات، لن يكون هناك تنوع - وبدون التنوع، تكون الأنواع أكثر عرضة لخطر الانقراض. يمكن رؤية تدفق الجينات في عملية التلقيح، حيث يحمل النحل أو الفراشات حبوب اللقاح وينقلها من منطقة إلى أخرى. في أي وقت يتم فيه إدخال الجين إلى مجموعة جديدة لم تكن موجودة من قبل، أي تدفق الجينات.
الأنواع
الانتواع هو ظهور نوع جديد استجابة لتغير أو ضغط بيئي. الأنواع الجسرية، المذكورة سابقًا، هي الشكل الأكثر شيوعًا لحدث الانتواع. خلال الأنواع الجسرية، يتباعد النوع عندما تصبح مجموعتان معزولتان عن بعضهما البعض وتستمر في التطور. يتم إنشاء هذه العزلة من خلال الحواجز الجغرافية مثل الجبال أو الأنهار أو المحيطات. من الأمثلة الجيدة على الأنواع الأنبوبية الأنواع المختلفة من السنجاب الموجودة على جانبي جراند كانيون. تنحدر السناجب من سلف مشترك، وأصبحت معزولة بشكل تناسلي عن بعضها البعض من قبل جراند كانيون، مما أدى في النهاية إلى ظهور أنواع مختلفة.
يشمل الانتواع السيمباري الأنواع التي تنحدر من سلف مشترك وتبقى في مكان واحد دون حاجز جغرافي. ومن الأمثلة الجيدة على ذلك أسماك السيشليد في شرق إفريقيا، التي تعاني من عزلة التكاثر ليس بسبب حاجز مادي ولكن بسبب اختيار الإناث للزملاء ذوي الألوان المحددة. تؤثر كمية الضوء التي تصل إلى مستويات وأعماق مختلفة من البحيرة على كيفية ظهور الألوان في الذكور للإناث. تعتبر أسماك السيشليد في شرق إفريقيا أيضًا مثالًا جيدًا للإشعاع التكيفي. يُرى الإشعاع التكيفي عندما يؤدي نوع واحد أو أكثر إلى ظهور العديد من الأنواع الجديدة في وقت قصير نسبيًا. تظهر الأبحاث أن انفجارًا لحوالي 250 نوعًا متنوعًا جدًا من البلطي في بحيرة تنجانيقا حدث في أقل من 10 ملايين سنة (Takahashi and Koblmüller 2011). تشير أبحاث أخرى إلى أن السلف المشترك كان نتيجة سرب هجين من موقعين مختلفين، كما هو موضح في الشكل 4.16. (ماير وآخرون 2017).
في الأنواع المحيطة بالحوض، يتم فصل أفراد من نفس المجموعة ويتطورون بمرور الوقت كأنواع منفصلة. يعتبر البعض الأنواع الحلقية نوعًا من أنواع الأنواع المحيطة. يحدث الانتواع الدائري عندما تتعايش عدة أنواع لفترة من الوقت في منطقة بالقرب من أحد طرفي الحاجز الجغرافي. عندما يهاجر جزء من السكان بعيدًا عن المجموعة الأصلية (أو مجموعة الجينات) إلى الجانب الآخر من الحاجز، ينتج عن ذلك العزلة الإنجابية. العزلة الإنجابية هي الأقوى بالنسبة لذلك الجزء من السكان الأبعد عن السكان الأصليين. عندما يحدث الكثير من الاختلاف بين مجموعتين، لن تتزاوج بعد الآن، ونتيجة لذلك، يمكن أن يحدث الانتواع - تطور نوعين منفصلين -. يُعتقد أن الأنواع الحلقية، على الرغم من ندرتها إلى حد ما، تفسر الأنواع المختلفة من جنس السمندل في كاليفورنيا Ensatina.
التدرج مقابل التطور المتقطع
يهتم علماء الأنثروبولوجيا البيولوجية ليس فقط بكيفية تعريف الأنواع بشكل أفضل ولكن أيضًا بعدد المرات والوسائل التي يتم بها تطوير الأنواع الجديدة. تفترض النظرة التقليدية للتطور أن التغيرات المورفولوجية والسلوكية والجينية تحدث تدريجيًا وتتراكم في خط واحد غير منقطع وغير متفرّع؛ وتُعرف هذه النظرة للتطور بالتدرج. إذا كان هذا المنظور صحيحًا، يتوقع العلماء العثور على العديد من الحفريات التي تظهر أدلة على أنها تنتقل ببطء وتدريجيًا إلى أنواع جديدة ومتميزة. ومع ذلك، في حين أن الحفريات نادرة، إلا أن الحفريات التي تظهر أدلة على الأشكال الانتقالية أكثر ندرة. في حين أن ندرة الحفريات الانتقالية غالبًا ما تُعزى إلى عدم اكتمال السجل الأحفوري، فقد دفع بعض علماء الأنثروبولوجيا البيولوجية إلى التساؤل عما إذا كان التطور تدريجيًا حقًا.
ما يمكن ملاحظته في السجل الأحفوري هو المجموعات الثابتة التي تنقطع بسبب نوبات التغيير المفاجئة. تُعرف ظاهرة فترات الركود الطويلة، أو عدم التغيير، التي تليها فترات التغيير السريعة بالتوازن المتقطع. بدلاً من التراكم التدريجي للتغيرات الصغيرة، يشير التوازن المتقطع إلى أن التغيرات السريعة بسبب مجموعة متنوعة من العوامل البيئية، بما في ذلك تغير المناخ، هي سمة من سمات تكوين أنواع جديدة. تُظهر البيانات الأحفورية لعدد كبير من الكائنات الحية هذه الفترات الطويلة من الركود يتبعها تغيير سريع وهائل. أدت ندرة الأشكال الوسيطة في السجل الأحفوري إلى استنتاج البعض أن التوازن المتقطع هو النظرية السائدة. ومع ذلك، فإن حقيقة وجود أشكال وسيطة تشير إلى أن التدرج هو أيضًا عامل مهم في عملية التطور. وجدت إحدى الدراسات البحثية أن 30 إلى 35 بالمائة من أحداث الانتواع حدثت نتيجة حدث أو تغيير مفاجئ، بينما أظهر الباقي دليلًا على التدرج (Phillips 2006). في كل من النماذج التدريجية والمتقطعة، يأخذ الانتواع شكل الفروع عبر الزمن بدلاً من التقدم الخطي. التطور ليس خطيًا ولا تقدميًا، بل هو عملية متفرعة - شجرة حياة تحتوي على كل من مجالات الاختلاف ونقاط الأصل المشترك.
شجرة الحياة: عرض العلاقات التطورية
الجواب، بالطبع، سيكون Limenitis archippus، فراشة نائب الملك، التي تحاكي فراشة الملك (Danaus plexippus). الجزء الأول من اسم نائب الملك، Limenitis، هو الجنس. حقيقة أنه مختلف عن الآخرين يدل على أنه أكثر ارتباطًا.
من المهم ملاحظة أن نظام تصنيف Linnaean له حدود. في بعض الأحيان، قد يكون من الصعب تحديد الأنواع من خلال الخصائص الفيزيائية وحدها. يمكن للأنواع التي تظهر أشكال التقليد واليرقات في مراحل مختلفة من التطور أن تأخذ مظهر الكائنات الحية الأخرى، مما يؤدي إلى أخطاء في التصنيف. هل يمكنك معرفة أي من الفراشات في الشكل 4.19 هو الملك؟ يكشف الفحص الدقيق أن العلامات الموجودة على الأجنحة مختلفة بعض الشيء. يظهر الملك على اليسار، والمحاكي الملكي، نائب الملك، على اليمين. وبالمثل، في الشكل 4.20، يمكنك أن ترى كيف قد يكون من الصعب تصنيف البرنكل وسرطان البحر والبركس بشكل صحيح بناءً على المظاهر الجسدية. قد يميل المرء إلى تصنيف البرنكل والجير على أنهما مرتبطان ارتباطًا وثيقًا بسبب الأصداف المخروطية التي يتشاركان فيها، في حين أن البرنكل في الواقع يرتبط ارتباطًا وثيقًا بسرطان البحر، حيث أن كلاهما قشريات. تعتبر الأصداف المخروطية للأبرنكل والكرنب تكيفات متشابهة استجابةً لضغوط بيئية مماثلة، وليست دليلاً على ارتباطهما الوثيق أو أنهما يشتركان في سلف مشترك.
المورفولوجيا الهيكلية كدليل على العلاقة
قد تكون أوجه التشابه الهيكلية عبارة عن سمات مشتقة (هياكل متماثلة)، موروثة من سلف مشترك، أو ربما تطورت بشكل مستقل (هياكل مماثلة). ومن الأمثلة على البنية المتجانسة اليد الممسوكة الموجودة في كل من البشر والشمبانزي، مما يشير إلى أن البشر والشمبانزي يتشاركون في سلف مشترك كان له أيضًا يد إمساك. تظهر الهياكل المماثلة في جناح الفراشة وجناح الخفاش. في حين أن كلا الجناحين يؤديان وظيفة مماثلة، فمن المحتمل أن يكون هذان العضيان قد طوروا أجنحتهم بشكل مستقل ولا يتشاركون بالضرورة في سلف مشترك. يعد تحديد التماثلات أمرًا ضروريًا لإنشاء تسلسلات هرمية للعلاقات الوراثية لأن علم التماثل يشير إلى أن الميزات المشتركة ترجع إلى الأصل المشترك. ومع ذلك، قد يكون من الصعب تحديد التماثلات في الطبيعة، ومن السهل الخلط بينها وبين السمات المماثلة.
علم التصنيف، أو استخدام الرسوم البيانية، هو طريقة للتمييز البصري بين الأجداد المتجانسة والخصائص المشتقة. توجد خصائص الأجداد في السلف المشترك للأنواع المصنفة، في حين أن الخصائص المشتقة توجد فقط في المجموعات المعنية. من سمات الأجداد التي يشترك فيها البشر مع الأسلاف المشتركين الإبهام القابل للاعتراض. في المقابل، فإن السمة المشتقة التي لا توجد إلا في الإنسان الحديث هي الذقن. من خلال النظر حصريًا في الخصائص المشتقة، يمكن لعلماء الأنثروبولوجيا البيولوجية تطوير فهم أوضح للعلاقات بين المجموعات التي تتم دراستها.
الشجرة الجزيئية للحياة وعلم الوراثة
قدم ظهور العلوم الوراثية والجزيئية أدوات وخطوط أدلة إضافية للتحقق من العلاقات التطورية. شجرة النشوء والتطور هي نموذج يستخدمه علماء التصنيف الحديثون للكشف عن تعقيد وتنوع الحياة وفروعها العديدة. تُظهر أشجار النشوء والتطور كيف تطورت الأنواع ومجموعات الأصناف الأخرى من سلسلة من الأسلاف المشتركين. وهي تستند إلى الأدلة المادية والجينية.
