التطور البيولوجي ونظرياته: التاريخ والأدلة والنقاط الرئيسية مشروحة خطوة بخطوة

إذا نظرنا حولنا، سندرك، دون عناء كبير، أن كل شيء يتغير باستمرار؛ لا شيء ثابت، لا في البيئة الطبيعية ولا في البيئة الثقافية. بعض التغيرات تحدث بوتيرة أبطأ من غيرها، لكن كل شيء، حرفياً كل شيء، في حالة تغير دائم. التحول والتكيف.

من هذا الواقع الأنواع البيولوجية لا تهربمن وجهة نظرنا، وبناءً على فهمنا، لأن هذه هي الطريقة التي رأيناها وعرفناها بها، قد تبدو الكائنات الحية ثابتة طوال حياتنا. ومع ذلك، فإن أولئك الذين يكرسون أنفسهم لدراستها بدقة ومنهجية علمية يدركون أن كل نوع من الكائنات الحية التي نعرفها والتي تحيط بنا هو نتاج سلسلة طويلة من العمليات. التغيرات التراكمية بمرور الوقت وسيستمر هذا التغيير ما دامت الحياة موجودة على الأرض. لأن الحياة، بطبيعتها، التطور البيولوجي المستمر.

منذ فجر التاريخ، دارت تكهنات حول التنوع الهائل للكائنات الحية الموجودة على الأرض، ويجب أن نسأل أنفسنا: ما هي الآليات المسؤولة عن تنوع الأشكال والوظائف التي تتخذها الأنواع المختلفة؟ أو كيف يندمج الإنسان في هذا المشهد العظيم للحياة؟ للإجابة على هذه الأسئلة، من الضروري فهم كل من تاريخ الأفكار حول التطور كما الآليات الحديثة هذا يفسر الأمر.

دعونا نلقي نظرة على التاريخ قليلا

ارتبطت معظم الأفكار المبكرة حول أصل الحياة بالسحر أو الدين. وقد عزا العديد من الشعوب القديمة ظهور الكائنات الحية إلى الفعل المباشر لـ قوى خارقة للطبيعة أو عن آلهة الخلق. وفي هذا السياق، نشأت مفاهيم نعرف الآن أنها خاطئة، لكنها كانت مؤثرة للغاية لقرون.

اعتقد بعض الفلاسفة القدماء أن الكائنات الحية تتكون من مواد عضوية خاملة. هذه النظريات التولد التلقائي تعود هذه الأفكار إلى مفكرين يونانيين مثل أناكسيماندر وأرسطو. بالنسبة للكثيرين، بدا من البديهي، على سبيل المثال، أن يرقات الذباب تتكاثر تلقائيًا من اللحم المتعفن. لم يكن واضحًا بعد ما إذا كانت هذه اليرقات بيضًا تضعه الذبابات البالغة.

مع تقدم العلم واستخدام التجارب المضبوطة، تم اختبار نظرية التولد التلقائي. وقد قام الكيميائي وعالم البكتيريا الفرنسي لويس باستور أجرى تجارب (حوالي عام 1861) أثبتت أن الكائنات الدقيقة لا تنشأ من العدم، بل تنشأ من كائنات حية أخرى. وبهذه الطريقة، تم التخلي تدريجياً عن فكرة نشوء الحياة تلقائياً من مادة خاملة في ظل ظروف عادية.

على مر القرون، كان للدين تأثير حاسم على نظرة المجتمعات للعالم: فقد اعتبر المؤمنون خلق الكائنات الحية بمثابة فعل مباشر من الله أو الآلهةعلى سبيل المثال، قبلت المجتمعات اليهودية المسيحية صحة رواية الخلق كما وردت في سفر التكوين من العهد القديم. هذا الاعتقاد، المعروف باسم الخلقيةويجادل بأن الأنواع المختلفة من الكائنات الحية قد خلقها الله في شكلها الحالي وأن هذه الأشكال لا يمكن أن تتغير بمرور الوقت.

ترتبط فكرة الخلق بـ التحللكان الاعتقاد السائد آنذاك أن الأنواع ثابتة لا تتغير، وتبقى متطابقة منذ نشأتها وحتى يومنا هذا. وحتى أواخر القرن التاسع عشر، أيد معظم العلماء الأوروبيين والغربيين هذا الرأي، ولا يزال العديد من المتدينين يلتزمون بالتفسير الحرفي لتلك النصوص حتى اليوم. إلا أن الرأي العلمي تغير في ضوء الاكتشافات المذهلة التي حققها علماء الفلك. علماء الطبيعة والجيولوجيون مع مرور الوقت.

من التصنيف إلى التشكيك في الثبات.

في حوالي ثلاثينيات القرن الثامن عشر، اضطلع عالم الطبيعة السويدي كارلوس لينيوس (كارل فون لينيه)، أو لينيو بالإنجليزية، بمهمة مبتكرة: تحديد أوجه التشابه بين الأنواع المختلفة من خلال ترتيبها بشكل منهجي في مجموعات، مما أدى إلى تطوير ما نعرفه اليوم باسم التصنيفقدم لينيوس نظام التسمية الثنائيةحيث يُعطى كل نوع اسمًا لاتينيًا يتكون من الجنس والنوع (على سبيل المثال، الإنسان العاقل).

على الرغم من أن لينيوس كان من أنصار نظرية الثبات وكان يعتقد أن الأنواع قد نشأت أثناء ملاحظته لها، إلا أن عمله أدى إلى فحص أدق لـ أوجه التشابه والاختلاف بين أنواع معينة. بدأت الدراسات التشريحية في الكشف عن كيفية تشابه الكائنات الحية التي تبدو مختلفة تمامًا للوهلة الأولى في خصائص هيكلية عميقة، مما أدى إلى التكهن بوجود نوع من القرابة أو علاقة الأصل بينها.

مع تطور علم التصنيف، ظهرت أفكار أخرى لتفسير الأحافير التي بدأت تُكتشف بوتيرة متزايدة. وكان أحد هذه المناهج هو... كارثةهذه النظرية، التي دافع عنها عالم الطبيعة جورج كوفييه، الذي يعتبر أحد آباء علم الحفريات، قبلت وجود أنواع منقرضة مرئية في السجل الأحفوري، لكنها أكدت أن اختفاءها كان بسبب كوارث كبرى. الكوارث الطبيعية (الفيضانات والزلازل وما إلى ذلك) التي دمرت الحياة في مناطق معينة.

بحسب نظرية الكوارث، بعد كل كارثة عظيمة، خلق الله أنواعًا جديدة لإعادة تعمير الأرض. وبهذا المعنى، اعتبر كوفييه الأحافير بقايا لأشكال حياة سابقة، لكنه استمر في الدفاع عن... ثبات كل دورة إنشاءلم تتغير الأنواع تدريجيًا، بل استُبدلت بأنواع جديدة بعد أحداث جسيمة. ورغم أن هذه النظرية كانت أقرب إلى الأدلة الأحفورية من نظرية الثبات الكلاسيكية، إلا أنها لم تفسر... التحول التدريجي من نوع إلى آخر.

البصمة الجيولوجية والسجل الأحفوري

اكتشف الجيولوجيون أن صخور قشرة الأرض تحتوي على طبقات مختلفة أو طبقاتتعود هذه الطبقات الصخرية، التي تشكلت في فترات مختلفة، إلى أزمنة قديمة جداً، قبل أي تاريخ محدد من قبل التقاليد الدينية لخلق العالم.

احتوت بعض الطبقات بقايا أحفورية لحيوانات ونباتات تلك التي عاشت خلال فترة تكوّن الصخور. ينتمي العديد من هذه الأحافير إلى كائنات غير معروفة في العالم الحديث، مما يشير إلى وجود كائنات انقرضت تمامًا. في الأحافير من الطبقات المتعاقبة، يمكن تمييز أوجه تشابه هيكلية تمثل كائنات عاشت في فترات متعاقبة من الماضي.

كلما كانت الصخور التي عُثر عليها فيها أقدم، بدت أشكال الحياة أبسط وأكثر بدائية. وفي الطبقات الأحدث، ظهرت كائنات حية ذات تراكيب أكثر تعقيدًا. يشير هذا التسلسل الرأسي إلى تاريخ من التغيير التدريجي في أشكال الحياة عبر الزمن الجيولوجي.

يشير كل هذا إلى أن الكائنات الحية الحالية انحدرت من أشكال حياة بدائية خضعت لعملية تغيير تراكمي، أي التطور البيولوجيأصبح السجل الأحفوري أحد أقوى الأدلة المؤيدة للتطور، حيث أظهر سلسلة من الأنواع ذات الصلة، وظهور أشكال وسيطة، وتتابع الحيوانات والنباتات في العصور القديمة.

بالإضافة إلى الأحافير، بدأت أدلة أخرى تدعم فكرة الأصل المشترك للكائنات الحية: التشريح المقارن كشفت عن أعضاء متماثلة (تراكيب متشابهة ذات وظائف مختلفة)، علم الأجنة وقد أظهرت تشابهات لافتة للنظر في المراحل المبكرة من نمو حيوانات مختلفة تمامًا، وفي وقت لاحق، الجغرافيا الحيوية و الكيمياء الحيوية وقد عززوا هذه الرؤية الموحدة للحياة.

نظريات التطور: من الأفكار المبكرة إلى النماذج الحالية

في البداية، لم يكن من السهل على العالم قبول أدلة التطور، على الرغم من تزايد وضوحها. لفترة طويلة، ذهبت الكنيسة وأنصار نظرية ثبات الطبيعة، لافتقارهم إلى حجج علمية أو بيانات قوية لدحض السجل الأحفوري، إلى حدّ اقتراح أن الله وضع الأحافير في الصخور أثناء الخلق لغرضٍ ما. لاختبار الإيمان من المؤمنين. بدأ هذا التفسير غير العلمي يفقد قوته مع تراكم الأدلة المؤيدة للتغير البيولوجي.

في هذا السياق من النقاش الفكري، ظهرت أولى النظريات التطورية الرسمية. وكان من أبرز الشخصيات في هذا المجال... ايراسموس داروينإيراسموس، طبيب وفيلسوف وشاعر بريطاني، جد تشارلز داروين. وضع إحدى أقدم نظريات التطور، مقترحًا أن الحياة نشأت من مصدر بدائي واحد، وموضحًا أهمية... الصراع من أجل البقاء والاختيار الجنسي كآليات للتغيير. وقد أثرت العديد من أفكاره بشكل عميق على حفيده، الذي قام بعد سنوات بصياغة نظرية أكثر اكتمالاً.

ومع ذلك، فإن مؤلف أول نظرية عامة حقيقية للتطور كان عالم الطبيعة الفرنسي جان بابتيست من لاماركتشكل أفكاره أول نموذج منهجي يشرح كيف يمكن لنوع واحد أن يتحول إلى نوع آخر عبر الأجيال.

جان باتيست لامارك وتوارث الصفات المكتسبة

كان جان باتيست بيير أنطوان دو مونيه، المعروف باسم شوفالييه دو لامارك، شخصيةً محترمةً ومثيرةً للجدل في عصره. ويُنسب إليه الفضل في تسمية علم... باسمه مادة الاحياء كان مؤلفًا مشهورًا لدراسات حول نباتات فرنسا. كما كتب رسالة في سبعة مجلدات ركزت أعماله على "اللافقاريات"، وهو مصطلح ابتكره لوصف الحيوانات التي لا تمتلك عمودًا فقريًا. وامتدت اهتماماته إلى مجالات أخرى، بما في ذلك الجيولوجيا ودراسة الأحافير (علم الأحافير). ورغم أنه كان يعتقد في البداية أن الأنواع تبقى دون تغيير، إلا أنه بحلول تسعينيات القرن الثامن عشر تحول إلى الإيمان بالتطور البيولوجي.

اقتنع لامارك بأن الكائنات الحية، مع تطورها، أصبحت أكثر تعقيداً. كما استنتج أن الأنواع الأحفورية التي يُفترض أنها انقرضت لم تختفِ، بل تطورت ببساطة. تحولت إلى أشكال أكثر حداثةوأن التطور البيولوجي عملية تدريجية. ولتفسير كيفية حدوث هذه التغيرات، اقترح مبدأين رئيسيين: قانون الاستخدام وعدم الاستخدام و وراثة الصفات المكتسبة.

وفقًا لفرضية الاستخدام وعدم الاستخدام، تتقوى وتتطور هياكل الجسم من خلال الاستخدام المتكرربينما تضعف الأجزاء الأقل استخدامًا أو تتناقص. وبالمثل، اعتبر لامارك أن التغيرات التي تحدث خلال حياة الكائن الحي يمكن أن تكون تنتقل إلى ذريتهمكانت هذه الفكرة، المعروفة باسم اللاماركية أو نظرية وراثة الصفات المكتسبة، مؤثرة للغاية لعقود.

من الأمثلة الشائعة على هذه النظرية رقبة الزرافة الطويلة. فبحسب نظرية لامارك، فإن سعي الزرافة للوصول إلى أوراق الأشجار العالية يؤدي إلى تمدد رقبتها. وتُعتبر هذه الرقبة الأطول قليلاً سمة مكتسبة، تنتقل خلال حياة الزرافة، وتورثها لذريتها التي تولد برقاب أطول قليلاً. ومع مرور الوقت، وعبر أجيال عديدة من التمدد والتوارث، تطورت سلالة من الزرافات ذات الرقاب الطويلة.

نشر لامارك نظريته في التطور في كتابه الفلسفة الحيوانيةدافع في ذلك عن وجهة نظر عامة حول تحول الأنواع. ورغم تعرضه لانتقادات لاذعة من العديد من معاصريه، إلا أن اقتراحه تميز بكونه أول من طرح فكرة أن التطور ظاهرة عالمية وهذا يؤثر على جميع الكائنات الحية، وليس فقط على الحالات المعزولة.

بمرور الوقت، ارتبط اسم لامارك، بشكل غير عادل إلى حد كبير، بمفهوم وراثة الصفات المكتسبة الذي فقد مصداقيته. وقد وُضعت هذه المقاربة، المعروفة باللاماركية، موضع تساؤل، خاصة بعد تطور علم الوراثة الحديث. حتى أن تشارلز داروين اقترح في البداية آلية مماثلة للوراثة، أطلق عليها اسم التكوين المتعددحيث تتراكم الجسيمات الصغيرة (الجسيمات) من جميع أنحاء الجسم في الأمشاج. ولم يتضح ذلك إلا بعد إعادة اكتشاف... تجارب مندل الجينية الرائدة في عام 1900 عندما بدأت تظهر صورة أكثر دقة للميراث.

من المعروف الآن أن الصفات التي يرثها النسل من آبائهم تتحدد لحظة الإخصاب. وتنتقل المعلومات الوراثية على شكل الجيناتهذه أجزاء من الحمض النووي (DNA) موجودة في كروموسومات الأمشاج (البويضة والحيوان المنوي). لا تتأثر هذه المعلومات الوراثية بنمط حياة الكائن الحي طوال حياته؛ أي أن اكتساب الفرد كتلة عضلية من خلال التمارين الرياضية، أو فقدانه أحد أطرافه، أو تغييره لسلوكه، لا يغير من الجينات التي سينقلها إلى نسله.

على الرغم من إمكانية تغيير الحمض النووي بواسطة أنواع مختلفة من الطفرات وبسبب عوامل بيئية مثل الإشعاع المؤين أو بعض المواد الكيميائية، فإن هذه التغيرات لا تحدث كرد فعل مباشر لاستخدام أو عدم استخدام عضو ما، ولكنها إلى حد كبير، عشوائيلذا، فإنّ نظرية وراثة الصفات المكتسبة، كما صاغها لامارك، لا يقبلها علم الأحياء التطوري الحديث. ومع ذلك، فقد كان حدسه بأنّ الأنواع تتغير بمرور الوقت أساسيًا لعلماء آخرين، مثل داروين ووالاس، لتطوير نماذج أكثر دقة.

الداروينية: الانتقاء الطبيعي كقوة دافعة للتغيير

في سياق المراقبة الدقيقة للطبيعة، توصل عالمان في علم الطبيعة بشكل مستقل إلى نفس الفكرة الأساسية: تتغير الأنواع بمرور الوقت لأنه في كل جيل، لا ينجح سوى عدد قليل من الأفراد في البقاء والتكاثر. كان هذان العالمان تشارلز داروين y ألفريد راسل والاس.

أجرى والاس دراسات ميدانية واسعة النطاق في أرخبيل الملايو، في ما يُعرف الآن بإندونيسيا. ولاحظ أن الأنواع الآسيوية في تلك المنطقة بدت أكثر تطورًا، من الناحية التطورية، من العديد من الأنواع الأسترالية، واقترح أنها كانت تطورت بعد انفصال القاراتوبناءً على هذه الملاحظات، كتب والاس مخطوطة بعنوان "حول ميل الأنواع إلى الانحراف إلى أجل غير مسمى عن النوع الأصلي" وأرسلها إلى داروين، الذي كان يطور أفكاره الخاصة حول التطور لسنوات.

تفاجأ داروين عندما وجد أن والاس قد توصل إلى نفس الاستنتاجات العامة تقريبًا التي توصل إليها فيما يتعلق بأصل الأنواع. عُرضت أوراقهما البحثية معًا في اجتماع الجمعية اللينيانية بلندن، إلا أنها لم تحظَ باهتمام كبير من الجمهور آنذاك. ومع ذلك، دفع هذا داروين إلى نشر عمل أكثر شمولًا يشرح فيه نظريته بالتفصيل.

في نوفمبر 1859، نشر داروين العمل نشأة الأنواع عن طريق الانتقاء الطبيعي أو الحفاظ على السلالات المفضلة في صراع البقاء.والذي كان له تأثير هائل على علم الأحياء. وفيه، أقر داروين صراحةً بأن والاس قد توصل بشكل مستقل إلى أفكار مشابهة جدًا لأفكاره. ومنذ تلك اللحظة فصاعدًا، الداروينية لقد أصبح ذلك أساسًا لنظرية التطور الحديثة.

نظرية داروين الانتقاء الطبيعي يمكن تلخيص ذلك في عدة نقاط أساسية، لا تزال صالحة حتى اليوم (على الرغم من أنها خضعت للتنقيح من خلال علم الوراثة):

• يمكن للمرء أن يجد بين أفراد أي نوع من الأنواع الاختلافات الوراثية في الشكل والحجم واللون والعديد من الخصائص الأخرى. ليس كل أفراد المجموعة السكانية متطابقين.
• الأنواع التي تتكاثر جنسياً تمتلك عموماً المزيد من الأحفاد من بين هؤلاء، هناك حاجة للحفاظ على حجم السكان. إذا نجت جميعهم، سيزداد عدد السكان بشكل لا يمكن السيطرة عليه.
• في المتوسط، لا يملك أي فرد سوى فرصة ضئيلة للبقاء على قيد الحياة حتى بلوغ النضج الجنسي وإنجاب ذرية. هناك صراع دائم من أجل البقاءسواء كان ذلك من أجل الطعام أو المأوى أو شريك أو للهروب من الحيوانات المفترسة.
• قد تكون احتمالية البقاء على قيد الحياة أعلى إذا كان الفرد يمتلك خصائص معينة من حيث الحجم أو الشكل أو اللون أو الوظائف الفسيولوجية أو السلوك تجعله أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة. أكثر تكيفًا مع بيئتهاثم يقال إن لديها ميزة انتقائية على أقرانها.
• الأفراد الأكثر قدرة على البقاء في بيئتهم حتى بلوغهم النضج الجنسي ستكون لديهم فرصة أكبر للتكاثر و لينقلوها إلى ذريتهم الخصائص الإيجابية التي يمتلكونها.
• وعلى النقيض من ذلك، فإن الأفراد الذين تمنحهم خصائصهم احتمالية أقل للبقاء على قيد الحياة سينجبون عددًا أقل من النسل، وبالتالي، ستميل ملامحهم إلى الاختفاء أو أن يقل تواترها في السكان.
• بعد أجيال عديدة، سيزداد عدد النسل ذي الصفات المواتية، بينما سيقل عدد النسل ذي الصفات غير المواتية. وبالتالي، على المدى الطويل، تغير التركيب الجيني للسكان ويمكن أن تؤدي إلى ظهور أنواع جديدة.

أثار كتاب داروين ضجة كبيرة، وتعرض مؤلفه للرقابة من قبل أكثر الأوساط محافظة. كان أحد الاعتراضات الرئيسية أن نظريته تفترض عدم وجود فرق جوهري بين البشر والحيوانات "الأدنى". وفقًا لداروين، كان البشر ببساطة أكثر تطورًا من الرئيسيات الأخرى مثل الليمور والقرود، لكنهم يشتركون معها في... السلف المشتركفي ذلك الوقت، اصطدمت هذه الفكرة بشكل مباشر بالمبادئ الدينية السائدة.

على الرغم من الانتقادات، حظي داروين بدعم قوي من مجموعة كبيرة من العلماء. سادت أفكار داروين بمرور الوقت وحققت قبولًا واسع النطاق. واليوم، من المقبول على نطاق واسع أن الإنسان الحديث (الإنسان العاقلتطورت من أسلاف تشبه القرود، ضمن تاريخ تطوري معقد لسلالة الرئيسيات.

الانتقاء الطبيعي في العمل وآليات التطور الأخرى

تكمن صعوبة دراسة الانتقاء الطبيعي والتطور في الكائنات الحية في طبيعة تدريجية من بين العديد من العمليات. ومع ذلك، فإن بعض الخصائص التي تؤثر على احتمالية البقاء يمكن أن تتغير بسرعة نسبية. فالتطور لا يستغرق دائمًا ملايين السنين لإحداث آثار ملحوظة.

فعلى سبيل المثال، يمكن للأنواع المهددة بشدة من قبل الحيوانات المفترسة أن تتطور بسرعة، من خلال الانتقاء الطبيعي، لتقليل احتمالية اصطيادها. ويمكنها أن تتطور ألوان التمويه، الهياكل الدفاعية (الأشواك، السموم)، أو سلوكيات الهروب الأكثر فعالية، أو التعديلات الفسيولوجية التي تزيد من فرص بقائها على قيد الحياة.

يسهل دراسة الانتقاء الطبيعي في الكائنات الحية من فترة زمنية قصيرة بين الأجيالتستطيع البكتيريا، على سبيل المثال، التكاثر في غضون دقائق أو ساعات؛ بعض الأنواع لها فترة جيل لا تتجاوز 20 دقيقةوهكذا، يمكن للانتقاء الطبيعي أن يُحدث تغييرات كبيرة في فترة قصيرة نسبيًا. ويُعد ظهور البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية مثالًا كلاسيكيًا على كيفية اكتساب مجموعة سكانية مقاومة شبه كاملة للمضادات الحيوية في غضون بضعة أجيال فقط، وذلك بسبب... أولوية البقاء من المتغيرات ذات الطفرات المفيدة.

مع ذلك، فإن الانتقاء الطبيعي ليس الآلية الوحيدة التي تتطور بها الجماعات الحيوية. إذ تُقرّ نظرية التطور الحديثة بأربع عمليات أساسية، تُعرف باسم آليات التطور:

1. الانتقاء الطبيعي
2. الانحراف الجيني
3. طفره
4. هجرة الجينات أو تدفقها

جميعهم يتصرفون بناءً على التقلب الوراثي من السكان، مما يؤدي إلى تعديل ترددات الأليلات المختلفة (إصدارات من نفس الجين) وبالتالي التركيب الجيني لمجموعات الكائنات الحية بمرور الوقت.

آليات التطور البيولوجي

تُفسر الآليات التطورية كيف تنشأ الاختلافات بين الكائنات الحية والمجموعات السكانية، وكيف تستمر، أو كيف تتلاشى. ويُمكّننا فهم هذه الآليات من استيعاب ظواهر مثل التكيف مع البيئة، ونشأة أنواع جديدة، واختفاء أنواع أخرى.

الانتقاء الطبيعي

La الانتقاء الطبيعي إنها الآلية التي من خلالها تُفضِّل الظروف البيئية أو تُعيق بقاء وتكاثر الأفراد الأكثر تكيفًا في الجماعة. وهي تعمل كمرشح: فهي لا تُحدث التباين من تلقاء نفسها، بل حدد من بين الاختلافات الموجودة، تلك التي تمنح نجاحًا إنجابيًا أكبر.

في مجتمع حيواني، على سبيل المثال، يُحدد الصراع على الغذاء أن الأفراد الأقوى أو الأسرع أو الأكثر دراية بالموارد سيسيطرون على منافسيهم ويحصلون على المزيد من الموارد. هؤلاء الأفراد، في المتوسط، سينجبون عددًا أكبر من النسل. يحدث شيء مشابه في العالم المجهري: تتنافس الخلايا والكائنات الدقيقة على المواد الغذائية الأساسية مثل الحديد أو النيتروجين أو الفوسفور.

ومن الأمثلة التوضيحية على ذلك البكتيريا، التي تحتاج إلى الحديد لأداء وظائف العديد من بروتيناتها. ورغم أن الحديد عنصر وفير على الأرض، إلا أن معظمه يوجد في صورة كيميائية قليلة الذوبان ويصعب استخدامها. وقد طورت البكتيريا جزيئات خاصة تسمى حاملات الحديدوالتي تُطلق في البيئة لالتقاط الحديد المتاح. أثناء العدوى، تتمتع البكتيريا التي تُنتج أكثر السديروفورات كفاءة بميزة واضحة: فهي تحصل على المزيد من الحديد، وتتكاثر بسرعة أكبر، وتُزيح تلك الأقل كفاءة. وبهذه الطريقة، على المستوى الخلوي والجزيئي، يتحقق مبدأ "معاناة من أجل الطعام".

يمكن أن يؤثر الانتقاء الطبيعي على مجموعة سكانية بطرق مختلفة:

• تحديد الاتجاه: يفضل أحد طرفي نطاق التباين (على سبيل المثال، الأفراد الأكبر أو الأصغر)، مما يؤدي إلى تحويل متوسط ​​السكان نحو ذلك الجانب.
• يعمل على تثبيت التحديدفهو يفضل الأنماط الظاهرية المتوسطة ويستبعد الأنماط المتطرفة، ويحافظ على ثبات ذات خصائص معينة.
• الانتقاء التخريبيفهو يُفضّل في الوقت نفسه الأفراد على طرفي نطاق التباين، مما قد يؤدي إلى divergencia من السكان وتساهم في تكوين أنواع جديدة.

الانحراف الجيني

La الانحراف الجيني إنها آلية تطورية مختلفة عن الانتقاء الطبيعي. وهي تتكون من تغيرات عشوائية في ترددات الأليلات في مجموعة سكانية، وتكون ملحوظة بشكل خاص في أعداد السكان الصغيرةبخلاف الانتقاء، الذي يسترشد بالتكيف مع البيئة، فإن الانحراف هو نتيجة الصدفة: بعض الأفراد يتركون ذرية أكثر من غيرهم ببساطة عن طريق الصدفة، وليس لأنهم أكثر تكيفًا.

بمرور الوقت، يمكن أن يؤدي الانحراف الوراثي إلى تحول بعض الأليلات إلى يصلح (تصل إلى تردد 100%) أو تُفقد تمامًا، حتى لو لم تكن ذات فائدة أو ضرر كبيرين. يمكن لهذه العملية أن تقلل من التنوع الجيني للسكان وتجعلهم أكثر عرضة للتغيرات البيئية.

هناك ظاهرتان مرتبطتان بالانحراف الوراثي وهما:

• تأثير المؤسسعندما تنفصل مجموعة صغيرة من الأفراد عن المجموعة السكانية الرئيسية وتؤسس مجموعة سكانية جديدة، فإن الأليلات الموجودة لدى هؤلاء المستوطنين القلائل قد لا تمثل بدقة التنوع الأصلي. قد يكون لدى المجموعة السكانية الجديدة ترددات جينية مختلفة للغاية إلى أبناء شعبهم الأصلي.
• عنق الزجاجة السكانيعندما يتعرض مجتمع ما لانخفاض حاد في حجمه نتيجة كارثة أو مرض أو تغير بيئي، فإن الناجين القلائل يشكلون الأساس الجيني للمجتمع المستقبلي. وهذا يمكن أن يغير بشكل جذري ترددات الأليلات وتقليل التنوع.

طفره

ال الطفرات الطفرات هي تغييرات في تسلسل الحمض النووي. ويمكن أن تحدث نتيجة لأخطاء أثناء تضاعف المادة الوراثية، أو بفعل عوامل كيميائية، أو الإشعاع، أو عمليات خلوية أخرى. المصدر النهائي لكل التباين الجينيلأنها تولد أليلات جديدة لم تكن موجودة سابقًا في المجموعة السكانية.

في الكائنات الحية التي تتكاثر لا جنسياً، تُعد الطفرات عملياً الطريقة الوحيدة لإدخال تنوع جيني جديد. أما في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً، فيزداد التنوع أيضاً عن طريق... إعادة التركيب الجيني يحدث ذلك أثناء تكوين الأمشاج (عبور الكروموسومات، والتوزيع المستقل، وما إلى ذلك).

على الرغم من أن كلمة "طفرة" غالباً ما ترتبط بشيء سلبي، إلا أن معظم الطفرات محايد (لا تُحدث هذه الطفرات تغييرات ملحوظة في الكائن الحي) أو لها تأثيرات طفيفة. جزء منها فقط ضار بشكل واضح، بينما قد تكون أقلية أخرى مفيدة في بيئات معينة. التطور ممكن بفضل هذه الطفرات العشوائية، التي تعمل عليها آليات الانتخاب الطبيعي والانحراف الوراثي وغيرها.

هجرة الجينات أو تدفقها

La هجرةيُعرف تدفق الجينات، أو التدفق الجيني الداخلي، بانتقال الأفراد من مجموعة سكانية إلى أخرى. فعندما يهاجر الأفراد ويتكاثرون في مجموعات سكانية مختلفة، فإنهم يحملون معهم أليلاتهم ويساهمون في تطور التنوع الجيني. مزج المادة الوراثية بين المجموعات.

يميل تدفق الجينات إلى تجانس السكانيؤدي ذلك إلى تقليل الاختلافات الجينية بينها. وإذا كان التدفق الجيني مكثفًا للغاية، فقد يمنع التجمعات السكانية من التمايز بشكل كافٍ لظهور أنواع جديدة. وعلى العكس من ذلك، عندما توجد عوائق أمام التدفق الجيني (جغرافية أو بيئية أو تكاثرية)، يمكن أن تتباعد التجمعات السكانية وتتبع مسارات تطورية مختلفة.

النظرية الحديثة: الداروينية الجديدة أو التوليف الحديث

النسخة الحديثة من نظرية داروين، والمعروفة باسم الداروينية الجديدةيدمج التركيب الحديث، أو النظرية التركيبية، أفكار الانتقاء الطبيعي مع معرفة علم الوراثة، علم الأحياء القديمة، الكيمياء الحيوية، علم البيئة و خاصة الوراثة السكانيةتم تطوير هذا التركيب بفضل العديد من الباحثين الذين ساهموا بأجزاء رئيسية في نموذج موحد.

أكدت الدراسات التي تناولت سلوك الجينات في التجمعات السكانية، بالإضافة إلى التحليلات الحالية للتطور، على الأهمية المحورية للانتقاء الطبيعي، لكنها أدرجت أيضًا الانحراف الوراثي والطفرة وتدفق الجينات كعمليات أساسية. في علم الأحياء القديمة، قدم هذا النهج التركيبي معلومات حول إيقاعات التطور البيولوجي على مدار الزمن الجيولوجي، مما يسمح بتفسير السجل الأحفوري على أساس جيني متين.

تبرز النقاط التالية من بين المبادئ الأساسية للداروينية الجديدة:

• غير مقبول وراثة الصفات المكتسبة كما صاغها لامارك. أثبتت الوراثة المندلية أن الصفات التي توجد معلوماتها في الجينات فقط هي التي تُورث، وأن التغيرات الجسدية المكتسبة أثناء الحياة لا تُعدل الحمض النووي للأمشاج.
• في الكائنات اللاجنسية، المصدر الوحيد للتنوع الجيني هو ظهور الطفراتفي الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً، يتولد التباين عن طريق الطفرات وعن طريق إعادة تركيب الجيناتوالانتقاء الطبيعي (إلى جانب عوامل أخرى) هو الذي يؤثر على هذا التباين.
• يؤدي الانتقاء الطبيعي إلى تغييرات في مجموعة من الأليلات في مجتمع سكانيتزداد ترددات الأليلات التي تمنح نمطًا ظاهريًا مفيدًا للأفراد الذين يحملونها بمرور الوقت، بينما تميل الأليلات غير المواتية إلى الانخفاض.
• ليس الفرد هو الذي يتطور، بل الـ سكانيولد الأفراد بمجموعة محددة من الجينات، لكن التطور يتجلى في صورة تغييرات في ترددات الأليلات بين الأجيال.
• التطور عادةً ما يكون عملية تدريجييحدث ذلك من خلال تغيرات صغيرة متراكمة في ترددات الأليلات، والتي قد تؤدي، على مدى فترة طويلة، إلى ظهور أنواع جديدة. ومع ذلك، يمكن أن يختلف معدل هذا التغير تبعًا للسياق البيئي والجيني.
• La التخصص (نشأة الأنواع الجديدة) تحدث عندما تنشأ عزلة تناسلية بين مجموعات من نفس النوع. وعندما ينقطع تدفق الجينات بينها، يمكن أن تتباعد المجموعات حتى تصبح غير متوافقة جينيًا.

ضمن النظرية الحديثة، طُورت أيضًا وجهات نظر تركز على أهمية الجينات كوحدات أساسية للانتقاء. ومن بين الأعمال التي كان لها تأثير كبير ما يلي: الجين الأنانيروّج ريتشارد دوكينز لفكرة أن الجينات، لا الأفراد أو الأنواع، هي "العوامل" الرئيسية للانتقاء. هذا التفسير، وإن كان مجازياً، يؤكد أن الجينات التي تتكاثر بسهولة أكبر تميل إلى البقاء والانتشار داخل الجماعات.

أدلة على التطور البيولوجي

لا تستند نظرية التطور إلى النماذج النظرية فحسب؛ بل لها العديد من الجوانب الأخرى. أدلة من فروع مختلفة من علم الأحياء وهذا يُثبت أن للكائنات الحية أصلاً مشتركاً وأنها تطورت عبر الزمن. ومن أهم الأدلة على ذلك ما يلي:

• الاختبارات التشريحيةيقارن العلماء بين تراكيب أجسام الكائنات الحية المختلفة لتحديد علاقات القرابة المحتملة. تشترك الأعضاء المتماثلة (مثل ساق الحصان، وجناح الخفاش، وذراع الإنسان) في نفس البنية التركيبية، على الرغم من اختلاف وظائفها، مما يشير إلى أصل تطوري مشترك.
• الأدلة الأحفوريةوهي تستند إلى دراسة الأحافير. وتتشابه العديد من الأحافير بشكل كبير مع الأنواع الموجودة في الوقت الحاضر أو ​​تمثلها الأشكال الوسيطة بين المجموعات المختلفة (على سبيل المثال، الأركيوبتركس(التي تُظهر سمات الزواحف والطيور). تدعم هذه الأشكال الانتقالية فكرة أن مجموعات كبيرة من الكائنات الحية قد تحولت تدريجياً.
• الاختبارات الجنينيةيقارنون التطور الجنيني لحيوانات مختلفة تمامًا. في المراحل المبكرة، تُظهر العديد من الفقاريات هياكل مماثلة (الذيول، والشقوق الخيشومية، وما إلى ذلك)، مما يشير إلى أنهم يشتركون في جينات النمو الموروثة من سلف مشترك.
• الأدلة الجغرافية الحيويةيدرسون التوزيع الجغرافي للأنواع. ويتنبأ التطور بأن الكائنات الحية التي تعيش معًا في نفس المنطقة تميل إلى أن تكون متعلق ببينما تتطور المجموعات السكانية المفصولة بحواجز جغرافية على مسارات مختلفة. ويُلاحظ هذا، على سبيل المثال، في القرود من أفريقيا وأمريكا الجنوبية وآسيا، أو في الحيوانات الفريدة لجزر مثل جزر غالاباغوس.
• الاختبارات البيوكيميائية والجزيئيةيقارنون الأنواع المختلفة على مستوى الحمض النووي والبروتينات والمكونات الجزيئية الأخرى. وكلما زاد تشابه الأنواع، كان ذلك أفضل. تسلسل الحمض النووي والأحماض الأمينيةكلما تقاربت الأنواع، زادت العلاقة التطورية بينها. وبفضل هذه المقارنات، تم بناء أشجار تطورية تمثل العلاقات بين الكائنات الحية.

تتفق كل هذه الأدلة على نفس النتيجة: إن تنوع الحياة الذي نلاحظه اليوم هو نتيجة عملية طويلة من التغيرات التراكميةحيث تشترك الأنواع في أسلاف مشتركة وتتبع مسارات تطورية متميزة تحت التأثير المشترك للطفرات والانتقاء الطبيعي والانحراف الوراثي والهجرات.

يُفسر التطور البيولوجي وآلياته كلاً من تعقيد أشكال الحياة الحالية ووجود سمات مشتركة بين كائنات شديدة الاختلاف. إن فهم هذه العملية لا يُوضح مكانتنا في الطبيعة فحسب، بل يسمح لنا أيضاً بمعالجة مشاكل عملية مثل: مقاومة المضادات الحيوية، والحفاظ على الأنواع المهددة بالانقراض أو أصل بعض الأمراض الوراثية، مما يدل على أن تاريخ الحياة يستمر في الكتابة جيلاً بعد جيل.