- سجل الحفريات وعلم الحفريات
- ما هي الحفرية؟
- لماذا تعتبر الحفريات دليلا على التطور؟
- التنادد: دليل على أصل مشترك
- ما هو التنادد؟
- هل كل أوجه التشابه متماثلة؟
- لماذا التماثل دليل على التطور؟
- ما هي التماثلات الجزيئية؟
- ماذا تعلمنا التماثلات الجزيئية؟
- الانتقاء الاصطناعي
- الانتقاء الطبيعي في التجمعات الطبيعية
- مقاومة المضادات الحيوية
- العثة والثورة الصناعية
- المراجع
يتكون الدليل على التطور من سلسلة من الاختبارات لتأكيد عملية التغيير خلال مرور الوقت في المجموعات البيولوجية. يأتي هذا الدليل من تخصصات مختلفة ، من البيولوجيا الجزيئية إلى الجيولوجيا.
على مدار تاريخ علم الأحياء ، تم ابتكار سلسلة من النظريات التي حاولت تفسير أصل الأنواع. أولها النظرية الإصلاحية ، التي ابتكرها عدد من المفكرين ، والتي يرجع تاريخها إلى زمن أرسطو. وفقًا لمجموعة الأفكار هذه ، نشأت الأنواع بشكل مستقل ولم تتغير منذ بداية نشأتها.
المصدر: pixabay.com
بعد ذلك ، تم تطوير النظرية التحويلية التي ، كما يوحي اسمها ، تشير إلى تحول الأنواع بمرور الوقت. وفقًا للتحولات ، على الرغم من إنشاء الأنواع في أحداث منفصلة ، إلا أنها تغيرت بمرور الوقت.
أخيرًا ، لدينا نظرية التطور ، والتي بالإضافة إلى اقتراح أن الأنواع قد تغيرت بمرور الوقت ، تعتبر أصلًا مشتركًا.
تم تنظيم هذين الافتراضين من قبل عالم الطبيعة البريطاني تشارلز داروين ، ووصل إلى استنتاج مفاده أن الكائنات الحية نشأت من أسلاف مختلفين تمامًا عنهم ويرتبطون ببعضهم البعض من قبل أسلاف مشتركين.
قبل عصر داروين ، كانت النظرية الإصلاحية مستخدمة بشكل أساسي. في هذا السياق ، تم تصور تكيفات الحيوانات على أنها إبداعات لعقل إلهي لغرض معين. وهكذا ، كان للطيور أجنحة لتطير والشامات لها أرجل لتحفر.
مع وصول داروين ، يتم تجاهل كل هذه الأفكار ويبدأ التطور في فهم علم الأحياء. بعد ذلك سنشرح الأدلة الرئيسية التي تدعم التطور وتساعد على استبعاد الثبات والتحويل.
سجل الحفريات وعلم الحفريات
ما هي الحفرية؟
يأتي مصطلح الحفرية من الكلمة اللاتينية الحفرية ، والتي تعني "من حفرة" أو "من الأرض". تمثل هذه الأجزاء القيمة للمجتمع العلمي "نظرة قيمة إلى الماضي" ، حرفياً.
يمكن أن تكون الأحافير بقايا حيوانات أو نباتات (أو كائن حي آخر) أو بعض الآثار أو العلامات التي تركها الفرد على السطح. المثال النموذجي للحفرية هو الأجزاء الصلبة للحيوان ، مثل الصدفة أو العظام التي تحولت إلى صخور من خلال العمليات الجيولوجية.
كما يمكن العثور على "آثار" الكائنات الحية في السجل ، مثل الجحور أو المسارات.
في العصور القديمة ، كان يُعتقد أن الحفريات هي نوع غريب جدًا من الصخور التي تشكلت بفعل القوى البيئية ، سواء كانت ماءًا أو ريحًا ، وتشبه بشكل تلقائي كائن حي.
مع الاكتشاف السريع لعدد كبير من الحفريات ، أصبح من الواضح أنها لم تكن مجرد صخور ، وأصبحت الحفريات تعتبر بقايا كائنات حية عاشت منذ ملايين السنين.
تمثل الحفريات الأولى "حيوانات إدياكارا" الشهيرة. يعود تاريخ هذه الحفريات إلى حوالي 600 مليون سنة.
ومع ذلك ، فإن معظم الحفريات تعود إلى العصر الكمبري ، منذ حوالي 550 مليون سنة. في الواقع ، تتميز الكائنات الحية في هذه الفترة بشكل أساسي بالابتكار المورفولوجي الهائل (على سبيل المثال ، العدد الهائل من الحفريات الموجودة في Burguess Shale).
لماذا تعتبر الحفريات دليلا على التطور؟
من المنطقي أن سجل الحفريات - قافلة ضخمة من الأشكال المتنوعة التي لم نعد نلاحظها اليوم ، وأن بعضها يشبه إلى حد بعيد الأنواع الحديثة - يكذب نظرية الإصلاح.
على الرغم من صحة أن السجل غير مكتمل ، إلا أن هناك بعض الحالات الخاصة جدًا حيث نجد أشكالًا انتقالية (أو مراحل وسيطة) بين نموذج وآخر.
مثال على الأشكال المحفوظة بشكل لا يصدق في السجل هو تطور الحيتانيات. هناك سلسلة من الحفريات التي تُظهر التغيير التدريجي الذي شهده هذا النسب بمرور الوقت ، بدءًا من حيوان بري ذي أربعة أرجل وانتهاءً بالأنواع الضخمة التي تعيش في المحيطات.
تم العثور على حفريات تظهر التحول المذهل للحيتان في مصر وباكستان.
مثال آخر يمثل تطور تصنيف حديث هو السجل الأحفوري للمجموعات التي نشأت خيول اليوم ، من كائن حي بحجم كلب وله أسنان للتصفح.
وبالمثل ، لدينا أحافير محددة جدًا لممثلين ربما كانوا أسلاف رباعيات الأرجل ، مثل Ichthyostega - أحد أقدم البرمائيات المعروفة.
التنادد: دليل على أصل مشترك
ما هو التنادد؟
التنادد هو مفهوم رئيسي في التطور وفي العلوم البيولوجية. صاغ المصطلح عالم الحيوان ريتشارد أوين ، وعرّفها على النحو التالي: "نفس العضو في الحيوانات المختلفة ، في أي شكل ووظيفة".
بالنسبة لأوين ، فإن التشابه بين الهياكل أو أشكال الكائنات الحية يرجع فقط إلى حقيقة أنها تتوافق مع نفس الخطة أو "النمط البدائي".
ومع ذلك ، كان هذا التعريف قبل العصر الدارويني ، ولهذا السبب يستخدم المصطلح بطريقة وصفية بحتة. لاحقًا ، مع تكامل الأفكار الداروينية ، يأخذ مصطلح التماثل فارقًا بسيطًا توضيحيًا جديدًا ، وسبب هذه الظاهرة هو استمرارية المعلومات.
ليس من السهل تشخيص التماثلات. ومع ذلك ، هناك أدلة معينة تخبر الباحث أنه يواجه حالة تنادد. الأول هو التعرف على ما إذا كان هناك تطابق من حيث الموقع المكاني للهياكل.
على سبيل المثال ، في الأطراف العلوية من رباعيات الأرجل ، تكون علاقة العظام هي نفسها بين أفراد المجموعة. نجد عظم العضد ، متبوعًا بنصف قطر وزند. على الرغم من إمكانية تعديل الهيكل ، إلا أن الترتيب هو نفسه.
هل كل أوجه التشابه متماثلة؟
في الطبيعة ، لا يمكن اعتبار جميع أوجه التشابه بين هيكلين أو عمليتين متجانسة. هناك ظواهر أخرى تؤدي إلى كائنين غير مرتبطين ببعضهما البعض من حيث مورفولوجيتهما. هذه هي التقارب التطوري والتوازي والانعكاس.
المثال الكلاسيكي للتقارب التطوري هو عين الفقاريات وعين رأسيات الأرجل. على الرغم من أن كلا الهيكلين يؤديان نفس الوظيفة ، إلا أنهما ليس لهما أصل مشترك (لم يكن لدى السلف المشترك لهاتين المجموعتين بنية مشابهة للعين).
وبالتالي ، فإن التمييز بين الشخصيات المتشابهة والمماثلة أمر حيوي من أجل إقامة علاقات بين مجموعات الكائنات الحية ، حيث يمكن استخدام الخصائص المتماثلة فقط لعمل استدلالات النشوء والتطور.
لماذا التماثل دليل على التطور؟
التماثلات هي براهين على الأصل المشترك للأنواع. بالعودة إلى مثال الكيريديوم (الطرف الذي يتكون من عظم واحد في الذراع ، واثنان في الساعد والكتائب) في رباعيات الأطراف ، لا يوجد سبب يجعل الخفاش والحوت يتشاركان النمط.
استخدم داروين نفسه هذه الحجة في أصل الأنواع (1859) ، لدحض فكرة أن الأنواع قد صممت. لا يوجد مصمم - بغض النظر عن مدى خبرته - سيستخدم نفس النمط على كائن طائر وآخر مائي.
لهذا السبب ، يمكننا أن نستنتج أن التماثلات هي أدلة على أصل مشترك ، والتفسير الوحيد المعقول الموجود لتفسير الكويريديوم في كائن بحري وفي كائن طائر آخر ، هو أن كلاهما نشأ من كائن حي لديه بالفعل هذا الهيكل.
ما هي التماثلات الجزيئية؟
لقد ذكرنا حتى الآن التماثلات المورفولوجية فقط. ومع ذلك ، فإن التماثلات على المستوى الجزيئي تعمل أيضًا كدليل على التطور.
التماثل الجزيئي الأكثر وضوحًا هو وجود الشفرة الجينية. تم العثور على جميع المعلومات اللازمة لبناء كائن حي في الحمض النووي. يصبح هذا جزيء RNA رسول ، والذي يترجم في النهاية إلى بروتينات.
المعلومات موجودة في رمز مكون من ثلاثة أحرف ، أو أكواد تسمى الشفرة الجينية. الكود عالمي للكائنات الحية ، على الرغم من وجود ظاهرة تسمى تحيز استخدام الكودون ، حيث تستخدم أنواع معينة أكواد معينة بشكل متكرر.
كيف يمكن التحقق من أن الشفرة الجينية عالمية؟ إذا قمنا بعزل الحمض النووي الريبي الميتوكوندريا الذي يصنع بروتين الهوموجلوبين من أرنب ونُدخله في بكتيريا ، فإن آلية بدائيات النوى قادرة على فك شفرة الرسالة ، على الرغم من أنها لا تنتج الهيموجلوبين بشكل طبيعي.
يتم تمثيل التماثلات الجزيئية الأخرى من خلال العدد الهائل من المسارات الأيضية المشتركة في الأنساب المختلفة ، والمفصولة على نطاق واسع في الوقت المناسب. على سبيل المثال ، يوجد تحلل الجلوكوز (تحلل السكر) في جميع الكائنات الحية تقريبًا.
ماذا تعلمنا التماثلات الجزيئية؟
التفسير الأكثر منطقية لكون الكود عالميًا هو حادث تاريخي. مثل اللغة لدى البشر ، فإن الشفرة الجينية عشوائية.
لا يوجد سبب لاستخدام مصطلح "جدول" لتعيين الكائن المادي للجدول. الأمر نفسه ينطبق على أي مصطلح (منزل ، كرسي ، كمبيوتر ، إلخ).
لهذا السبب ، عندما نرى أن الشخص يستخدم كلمة معينة لتعيين شيء ما ، فذلك لأنه تعلمها من شخص آخر - والده أو والدته. وهؤلاء بدورهم تعلموا ذلك من الآخرين. أي أنه يشير إلى سلف مشترك.
وبالمثل ، لا يوجد سبب لتشفير الفالين بواسطة سلسلة من الكودونات المرتبطة بهذا الحمض الأميني.
بمجرد إنشاء لغة الأحماض الأمينية العشرين ، ظلت عالقة. ربما لأسباب تتعلق بالطاقة ، لأن أي انحراف عن الكود قد يكون له عواقب وخيمة.
الانتقاء الاصطناعي
الانتقاء الاصطناعي هو اختبار لأداء عملية الانتقاء الطبيعي. في الواقع ، كان الاختلاف في الوضع المحلي أمرًا حاسمًا في نظرية داروين ، وقد تم تخصيص الفصل الأول حول أصل الأنواع لهذه الظاهرة.
أفضل حالات الانتقاء الاصطناعي المعروفة هي الحمام المنزلي والكلاب. هذه العملية الوظيفية من خلال العمل البشري الذي يختار بشكل انتقائي متغيرات معينة من السكان. وهكذا ، كانت المجتمعات البشرية تنتج أصناف الماشية والنباتات التي نراها اليوم.
على سبيل المثال ، يمكن تغيير خصائص مثل حجم البقرة بسرعة لزيادة إنتاج اللحوم ، وعدد البيض الذي يضعه الدجاج ، وإنتاج الحليب ، من بين أمور أخرى.
نظرًا لأن هذه العملية تحدث بسرعة ، يمكننا أن نرى تأثير الاختيار في فترة زمنية قصيرة.
الانتقاء الطبيعي في التجمعات الطبيعية
على الرغم من أن التطور يعتبر عملية تستغرق الآلاف أو في بعض الحالات ملايين السنين ، إلا أنه في بعض الأنواع يمكننا ملاحظة العملية التطورية قيد التنفيذ.
مقاومة المضادات الحيوية
من القضايا ذات الأهمية الطبية تطور المقاومة للمضادات الحيوية. أدى الاستخدام المفرط وغير المسؤول للمضادات الحيوية إلى زيادة المتغيرات المقاومة.
على سبيل المثال ، في الأربعينيات من القرن الماضي ، يمكن التخلص من جميع أنواع المكورات العنقودية باستخدام المضاد الحيوي البنسلين ، الذي يثبط تخليق جدار الخلية.
اليوم ، ما يقرب من 95 ٪ من سلالات Staphylococcus aureus تقاوم هذا المضاد الحيوي وغيره من السلالات التي تشبه هيكلها.
ينطبق نفس المفهوم على تطور مقاومة الآفات لعمل المبيدات.
العثة والثورة الصناعية
مثال آخر شائع جدًا في علم الأحياء التطوري هو عثة Biston betularia أو فراشة البتولا. هذه العثة متعددة الأشكال من حيث تلوينها. تسبب التأثير البشري للثورة الصناعية في تباين سريع في ترددات الأليل للسكان.
في السابق ، كان اللون السائد في العث فاتحًا. مع ظهور الثورة ، وصل التلوث إلى مستويات عالية بشكل مذهل ، مما أدى إلى تعتيم لحاء أشجار البتولا.
مع هذا التغيير ، بدأت الفراشات ذات الألوان الداكنة في زيادة تواترها في السكان ، نظرًا لأسباب التمويه كانت أقل وضوحًا للطيور - الحيوانات المفترسة الرئيسية.
أثرت الأنشطة البشرية بشكل كبير على اختيار العديد من الأنواع الأخرى.
المراجع
- Audesirk، T.، Audesirk، G.، & Byers، BE (2004). علم الأحياء: العلم والطبيعة. تعليم بيرسون.
- داروين ، سي (1859). حول أصول الأنواع عن طريق الانتقاء الطبيعي. موراي.
- فريمان ، س. ، وهيرون ، جي سي (2002). التحليل التطوري. برنتيس هول.
- فوتويما ، دي جي (2005). تطور. سيناور.
- سولير ، م. (2002). التطور: أساس علم الأحياء. مشروع الجنوب.