شجرة النشوء والتطور: أنواع وخصائصها ، أمثلة - مادة الاحياء - 2025

A شجرة النشوء والتطور هو تمثيل رسومي الرياضي التاريخ وسلف من أصل أفريقي علاقات الجماعات والسكان، والأنواع، أو أي فئة تصنيفية أخرى. من الناحية النظرية ، يمكن تجميع جميع أشجار النشوء والتطور في شجرة الحياة ، لتشكل الشجرة الشاملة.

أحدثت هذه التمثيلات الرسومية ثورة في دراسة علم الأحياء التطوري ، لأنها تسمح بتأسيس وتحديد الأنواع ، واختبار فرضيات تطورية مختلفة (مثل نظرية التعايش الداخلي) ، وتقييم أصل الأمراض (مثل فيروس نقص المناعة البشرية) ، إلخ.

المصدر: جون جولد (14 سبتمبر 1804 - 3 فبراير 1881)

يمكن إعادة بناء الأشجار باستخدام الخصائص المورفولوجية أو الجزيئية أو كليهما. بنفس الطريقة ، هناك طرق مختلفة لبناءها ، وأكثرها شيوعًا هي منهجية cladist. يسعى هذا إلى تحديد الأحرف المشتقة المشتركة ، والمعروفة باسم synapomorphy.

مميزات

أحد المبادئ التي طورها تشارلز داروين هو الأصل المشترك لجميع الكائنات الحية - أي أننا جميعًا نتشارك في سلف بعيد.

يثير داروين في "أصل الأنواع" استعارة "شجرة الحياة". في الواقع ، يستخدم شجرة رسومية افتراضية لتطوير فكرته (الغريب أنها التوضيح الوحيد للأصل).

إن تمثيل هذا الاستعارة هو ما نعرفه باسم أشجار النشوء والتطور ، والتي تسمح لنا بعرض تاريخ وعلاقات مجموعة معينة من الكائنات بشكل بياني.

تشريح شجرة النشوء والتطور

في أشجار النشوء والتطور ، يمكننا التمييز بين الأجزاء التالية - مع الاستمرار في القياس النباتي:

الفروع: تسمى خطوط الشجرة "الفروع" ، وهي تمثل مجموعات الدراسة بمرور الوقت. اعتمادًا على نوع الشجرة (انظر أدناه) ، قد يكون لطول الفرع معنى أو لا.

في نصائح الفروع نجد الكائنات الحية التي نريد تقييمها. يمكن أن تكون هذه كيانات على قيد الحياة حاليًا أو كائنات منقرضة. ستكون الأنواع أوراق شجرتنا.

الجذر: الجذر هو أقدم فرع من فروع الشجرة. البعض يمتلكها ويطلق عليها الأشجار المتجذرة ، بينما البعض الآخر لا.

العقد: تسمى النقاط الفرعية للفروع في سلالتين أو أكثر بالعقد. تمثل النقطة أحدث سلف مشترك للمجموعات السليلة (لاحظ أن هذه الأسلاف افتراضية).

يدل وجود العقدة على حدث انتواع - خلق أنواع جديدة. بعد ذلك ، يتبع كل نوع مساره التطوري.

مصطلحات إضافية

بالإضافة إلى هذه المفاهيم الأساسية الثلاثة ، هناك مصطلحات أخرى ضرورية عندما يتعلق الأمر بأشجار النشوء والتطور:

Politomy: عندما يكون لشجرة النشوء والتطور أكثر من فرعين في عقدة ، يقال أن هناك تعدد. في هذه الحالات ، لم يتم حل شجرة النشوء والتطور بشكل كامل ، لأن العلاقات بين الكائنات الحية المعنية ليست واضحة. يحدث هذا غالبًا بسبب نقص البيانات ، ولا يمكن إصلاحه إلا عندما يجمع الباحث المزيد.

المجموعة الخارجية: في قضايا علم الوراثة من الشائع سماع مفهوم المجموعة الخارجية - وتسمى أيضًا المجموعة الخارجية. تم تحديد هذه المجموعة لتتمكن من استئصال الشجرة. يجب أن يتم اختياره كصنف تباعد سابقًا عن مجموعة الدراسة. على سبيل المثال ، إذا كنت أدرس شوكيات الجلد ، فيمكنك التفوق على النافورات البحرية.

أنواع

هناك ثلاثة أنواع أساسية من الأشجار: الأشجار المتساقطة ، والأشجار المضافة ، والأشجار فائقة القياس.

Cladograms هي أبسط الأشجار وتظهر العلاقة بين الكائنات الحية من حيث الأصل المشترك. توجد معلومات هذا النوع من الأشجار في الأنماط المتفرعة ، نظرًا لأن حجم الفروع ليس له أي معنى إضافي.

النوع الثاني من الشجرة هو المادة المضافة ، وتسمى أيضًا الأشجار المترية أو التسجيلات الصوتية. يرتبط طول الفروع بمقدار التغيير التطوري.

أخيرًا ، لدينا أشجار فوقية أو مخططات شعاعية ، حيث تكون جميع أطراف الأشجار على نفس المسافة (وهذا ليس هو الحال في مخطط التسجيل ، حيث قد يظهر طرف أقل أو أعلى من شريكه). يرتبط طول الفرع بالزمن التطوري.

يرتبط اختيار الشجرة ارتباطًا مباشرًا بالسؤال التطوري الذي نريد الإجابة عليه. على سبيل المثال ، إذا كنا مهتمين فقط بالعلاقات بين الأفراد ، فإن مخطط cladogram سيكون كافياً للدراسة.

معظم الأخطاء الشائعة عند قراءة شجرة النشوء والتطور

على الرغم من أن أشجار النشوء والتطور غالبًا ما تستخدم على نطاق واسع في علم الأحياء التطوري (وعلم الأحياء العام) ، إلا أن هناك العديد من الطلاب والمهنيين الذين يسيئون تفسير الرسالة القائلة بأن هذه الرسوم البيانية البسيطة على ما يبدو تهدف إلى إيصالها إلى القارئ.

لا يوجد صندوق

الخطأ الأول هو قراءتها بشكل جانبي ، بافتراض أن التطور يعني التقدم. إذا فهمنا العملية التطورية بشكل صحيح ، فلا يوجد سبب للاعتقاد بأن الأجداد موجودة على اليسار والأنواع الأكثر تقدمًا على اليمين.

على الرغم من أن التشبيه النباتي للشجرة مفيد جدًا ، إلا أن هناك نقطة لم تعد دقيقة جدًا فيها. هناك بنية شجرية مهمة غير موجودة في الشجرة: الجذع. في أشجار النشوء والتطور لا نجد أي فروع رئيسية.

على وجه التحديد ، قد يعتبر بعض الناس أن الإنسان هو "الهدف" النهائي للتطور ، وبالتالي يجب دائمًا تحديد موقع الإنسان العاقل باعتباره الكيان النهائي.

ومع ذلك ، فإن هذا الرأي لا يتفق مع المبادئ التطورية. إذا فهمنا أن أشجار النشوء والتطور هي عناصر متحركة ، فيمكننا وضع الإنسان في أي موضع طرفي للشجرة ، لأن هذه الخاصية ليست ذات صلة في التمثيل.

يمكن أن تدور العقد

من السمات الحيوية التي يجب أن نفهمها عن أشجار النشوء والتطور أنها تمثل رسومًا بيانية غير ثابتة.

في داخلها ، يمكن تدوير كل هذه الفروع - بنفس الطريقة التي يمكن بها للجوال. لا نعني أنه يمكننا تحريك الفروع حسب الرغبة ، لأن بعض الحركات قد تتضمن تغيير نمط أو طوبولوجيا الشجرة. ما يمكننا تدويره هي العقد.

لتفسير رسالة الشجرة ، يجب ألا نركز على نصائح الفروع ، بل يجب أن نركز على نقاط التفرع ، والتي تعد أهم جانب في الرسم البياني.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن نضع في اعتبارنا أن هناك عدة طرق لرسم شجرة. في كثير من الأحيان يعتمد ذلك على أسلوب الكتاب أو المجلة والتغييرات في شكل وموضع الفروع لا تؤثر على المعلومات التي يريدون نقلها إلينا.

لا يمكننا استنتاج وجود أجداد حاليين أو أنواع "قديمة"

عندما نشير إلى الأنواع الحالية ، يجب ألا نطبق دلالات الأجداد عليها. على سبيل المثال ، عندما نفكر في العلاقات بين الشمبانزي والبشر ، قد نسيء فهم أن الشمبانزي هم أسلافنا.

ومع ذلك ، فإن السلف المشترك للشمبانزي والبشر لم يكن كذلك. إن الاعتقاد بأن الشمبانزي هو سلف يعني افتراض أن تطوره توقف بمجرد انفصال كلا السلالتين.

باتباع نفس منطق هذه الأفكار ، لا تخبرنا شجرة النشوء والتطور ما إذا كانت هناك أنواع شابة أيضًا. نظرًا لأن الترددات الأليلية تتغير باستمرار وهناك شخصيات جديدة تتغير بمرور الوقت ، فمن الصعب تحديد عمر أحد الأنواع ، وبالتأكيد فإن الشجرة لا تعطينا مثل هذه المعلومات.

إن "تغيير ترددات الأليل بمرور الوقت" هو كيف يحدد علم الوراثة السكانية التطور.

إنها غير قابلة للتغيير

عند النظر إلى شجرة النشوء والتطور ، يجب أن نفهم أن هذا الرسم البياني هو مجرد فرضية تم إنشاؤها من دليل ملموس. قد يكون الأمر أننا إذا أضفنا المزيد من الأحرف إلى الشجرة ، فسيتم تعديل هيكلها.

إن خبرة العلماء في اختيار أفضل الشخصيات لتوضيح العلاقات بين الكائنات الحية المعنية أمر أساسي. علاوة على ذلك ، هناك أدوات إحصائية قوية للغاية تسمح للباحثين بتقييم الأشجار واختيار أكثرها قابلية للتصديق.

أمثلة

مجالات الحياة الثلاثة: العتائق والبكتيريا وحقيقيات النوى

في عام 1977 ، اقترح الباحث كارل ووز تجميع الكائنات الحية في ثلاثة مجالات: العتائق والبكتيريا وحقيقيات النوى. استند نظام التصنيف الجديد هذا (في السابق كان هناك فئتان فقط ، Eukaryota و Prokaryota) على الواسم الجزيئي RNA الريبوسومي.

البكتيريا وحقيقيات النوى كائنات معروفة على نطاق واسع. غالبًا ما يتم الخلط بين العتائق والبكتيريا. ومع ذلك ، فهذه تختلف اختلافًا عميقًا في بنية مكوناتها الخلوية.

لذلك ، على الرغم من أنها كائنات مجهرية مثل البكتيريا ، فإن أعضاء مجال الأركيا أكثر ارتباطًا بحقيقيات النوى - لأنهم يتشاركون في سلف مشترك أقرب.

المصدر: من إعداد ماريانا جيلامبي.

نسالة الرئيسيات

ضمن علم الأحياء التطوري ، أحد أكثر الموضوعات إثارة للجدل هو تطور الإنسان. بالنسبة لمعارضي هذه النظرية ، فإن التطور الذي يبدأ من سلف شبيه بالقرود أدى إلى ظهور الإنسان الحديث ليس منطقيًا.

المفهوم الأساسي هو فهم أننا لم نتطور من القردة الحالية ، بل شاركنا سلفًا مشتركًا معهم. في شجرة القرود والبشر ، من الواضح أن ما نعرفه باسم "القرد" ليس مجموعة أحادية النمط صالحة ، لأنه يستبعد البشر.

المصدر: من إعداد ماريانا جيلامبي.

تطور نسالة cetartiodactyls (Cetartiodactyla)

من الناحية التطورية ، كانت الحوتيات تمثل مجموعة من الفقاريات لم تكن علاقاتها مع بقية الثدييات واضحة تمامًا. من الناحية الشكلية ، لا تشبه الحيتان والدلافين والأعضاء الأخرى إلا القليل من الثدييات.

في الوقت الحالي ، بفضل دراسة الخصائص المورفولوجية والجزيئية المختلفة ، كان من الممكن استنتاج أن المجموعة الشقيقة من الحوتيات الكبيرة تتكون من الأرتوداكتيل - ذوات الحوافر حتى الحوافر.

المصدر: من إعداد ماريانا جيلامبي.

المراجع

1. بوم ، دا ، سميث ، إس دي ، ودونوفان ، إس إس (2005). تحدي التفكير الشجري. علم ، 310 (5750) ، 979-980.
2. كورتيس ، هـ. ، وبارنز ، إن إس (1994). دعوة إلى علم الأحياء. ماكميلان.
3. هول ، BK (محرر). (2012). التنادد: الأساس الهرمي لعلم الأحياء المقارن. الصحافة الأكاديمية.
4. هيكمان ، سي بي ، روبرتس ، إل إس ، لارسون ، إيه ، أوبر ، دبليو سي ، وجاريسون سي (2001). المبادئ المتكاملة لعلم الحيوان. ماكجرو - هيل.
5. كاردونج ، ك.ف. (2006). الفقاريات: التشريح المقارن ، الوظيفة ، التطور. ماكجرو هيل.
6. كليمان ، RM (2016). موسوعة علم الأحياء التطوري. الصحافة الأكاديمية.
7. لوسوس ، جي بي (2013). دليل برينستون للتطور. مطبعة جامعة برينستون.
8. Page، RD، & Holmes، EC (2009). التطور الجزيئي: نهج النشوء والتطور. جون وايلي وأولاده.
9. رايس ، سا (2009). موسوعة التطور. نشر Infobase.
10. ستار ، سي ، إيفرز ، سي ، وستار ، إل (2010). علم الأحياء: مفاهيم وتطبيقات بدون علم وظائف الأعضاء. سينجاج ليرنينج.