دليل التطور: أصل النباتات والحيوانات والفطريات

كان القرن التاسع عشر فترة الاكتشافات العلمية الرائدة التي قلبت العديد من النظريات السابقة حول أصل الأرض والبشرية. في عام 1855 ، ألفريد راسل والاس نشر اقتراحه لنظرية التطور عن طريق الانتقاء الطبيعي ، تلاه عمل تشارلز داروين المنشور عام 1859 في أصل الأنواع.

جمعت سنوات من العمل أدلة دامغة أدت إلى قبول واسع النطاق لـ نظرية التطور من قبل العلماء في جميع أنحاء العالم.

قضى عالم الطبيعة تشارلز داروين سنوات في تحليل أدلة التطور قبل نشر نتائجه. تأثرت نظريته بشدة بالعلماء المتشابهين في التفكير في ذلك الوقت ، ولا سيما ألفريد راسل والاس ، وجيمس هوتون ، توماس مالتوس و تشارلز ليل.

وفقًا لنظرية التطور ، تتغير الكائنات الحية وتتكيف مع بيئتها نتيجة للخصائص الجسدية والسلوكية الموروثة التي تنتقل من الأب إلى الأبناء.

ركز تعريف داروين للتطور على فكرة التغيير البطيء والتدريجي عبر الأجيال المتكررة ، والتي أسماها "هبوط مع تعديل. " اقترح أن آلية التطور كانت الانتقاء الطبيعي. قادته ملاحظات داروين إلى استنتاج أن الاختلافات في السمات داخل مجموعة سكانية تمنح كائنات حية معينة ميزة تنافسية للبقاء والتكاثر.

الدليل على تعريف التطور مستمد بشكل كبير من الدراسات الجغرافية الحيوية لوالاس في غابات الأمازون المطيرة وملاحظات داروين على جزر غالاباغوس البكر. عرّف الباحثان الدليل التطوري بأنه دليل على وجود صلة بين الكائنات الحية وسلفها المشترك.

زودت الاكتشافات المثيرة في جزر غالاباغوس داروين بأساس متين للضغط على فكرة التطور والانتقاء الطبيعي. على سبيل المثال ، لاحظ داروين وجود اختلافات مختلفة في المنقار ضمن التجمعات الطبيعية لعصافير غالاباغوس ، ثم أدرك لاحقًا أهمية اكتشافاته. اكتشف داروين أن الأنواع المختلفة من العصافير تنحدر من نوع أمريكي جنوبي هاجر إلى جزر غالاباغوس.

تم تأكيد استنتاجات داروين في الدراسات الحديثة التي أجراها عالما المناخ بيتر وروزماري جرانت. سافر برنامج المنح إلى جزر غالاباغوس ووثق كيف أدت التغيرات في درجات الحرارة إلى تغيير الإمدادات الغذائية. ونتيجة لذلك ، ماتت أنواع معينة من الأنواع بينما نجا البعض الآخر ، وذلك بفضل الاختلافات الخاصة في السمات في السكان ، مثل الفواتير الطويلة للوصول إلى الحشرات.

الانتقاء الطبيعي يؤدي إلى بقاء الأصلح ، مما يعني أن الكائنات الأكثر تكيفًا تتفوق على الأنواع الأقل تكيفًا. تتضمن أمثلة ضغوط الاختيار ما يلي:

• كمية الطعام المتاح
• مأوى
• تغير المناخ 
• عدد الحيوانات المفترسة 

تتراكم التعديلات الموروثة ويمكن أن تؤدي إلى ظهور نوع جديد. جادل داروين بأن جميع الكائنات الحية تنحدر من سلف مشترك على مدى ملايين السنين.

1. الأدلة الأحفورية

تتبع علماء الأنثروبولوجيا القديمة تاريخ التطور البشري من خلال تحليل العظام المتحجرة التي تظهر كيف تغير حجم الدماغ والمظهر الجسدي ببطء. وفقًا لمتحف سميثسونيان الوطني للتاريخ الطبيعي ، فإن الإنسان العاقل (الإنسان الحديث) هو الرئيسيات يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالقردة العليا في إفريقيا ويشترك في سلف مشترك كان موجودًا منذ حوالي 6 إلى 8 ملايين سنة منذ.

يمكن لسجلات الحفريات تأريخ الكائنات الحية من فترات زمنية معينة وإظهار تطور الأنواع المختلفة من سلف مشترك. السجلات الأحفورية غالبًا ما تتم مقارنتها بالحقائق المعروفة حول جيولوجيا المنطقة التي توجد بها الحفريات.

2. اكتشاف أنواع الأجداد

قدمت رحلات صيد الأحافير التي قام بها داروين دليلاً هامًا على التطور ووجود أنواع أسلاف منقرضة. أثناء استكشاف أمريكا الجنوبية ، وجد داروين بقايا لنوع منقرض من الخيول.

كانت أسلاف الخيول الأمريكية الحديثة عبارة عن حيوانات ترعى صغيرة ذات أصابع على أقدامها تتقاسم سلفًا مشتركًا مع وحيد القرن. تضمنت عمليات التكيف على مدى ملايين السنين أسنانًا مسطحة لمضغ العشب ، وزيادة الحجم والحوافر للركض بسرعة من الحيوانات المفترسة.

أحافير انتقالية يمكن أن تكشف عن الحلقات المفقودة في سلسلة التطور. على سبيل المثال ، يُظهر اكتشاف جنس Tiktaalik تطور الأسماك إلى حيوانات برية بأربعة أطراف. بالإضافة إلى كونه نوعًا انتقاليًا به خياشيم ، فإن الأجداد Tikaalik هو أيضًا مثال على ذلك تطور الفسيفساء ، بمعنى أن أجزاء جسمها تطورت بمعدلات مختلفة عند التكيف من الماء إلى الأرض.

3. زيادة تعقيد النباتات

تطورت الأعشاب والأشجار والبلوط العظيم من نوع من الطحالب الخضراء والطحالب التي تكيفت مع الأرض منذ حوالي 410 ملايين سنة. تشير الأبواغ الأحفورية إلى أن الطحالب البدائية تكيفت مع الهواء الجاف من خلال تطوير طلاء بشرة وقائي للنبات والجراثيم.

في النهاية ، طورت النباتات الأرضية نظامًا وعائيًا وأصباغ الفلافونويد للحماية من الأشعة فوق البنفسجية من الشمس. أصبحت دورة الحياة الإنجابية في النباتات متعددة الخلايا والفطريات أكثر تعقيدًا.

4. مماثل الميزات التشريحية

يتم تعزيز نظرية التطور من خلال وجود هياكل متجانسة، وهي سمات جسدية مشتركة بين أنواع متعددة ، مما يدل على أنها تنحدر من سلف مشترك.

تمتلك جميع الحيوانات ذات الأطراف تقريبًا نفس البنية ، مما يشير إلى وجود سمات مشتركة قبل التنويع من سلف مشترك. وبالمثل ، تبدأ جميع الحشرات ببطن وستة أرجل وقرون استشعار ، ولكنها تتنوع من هناك إلى عدد كبير من الأنواع.

5. الخياشيم في الأجنة البشرية

علم الأجنة يقدم أدلة قوية تدعم نظرية التطور. التركيب الجنيني الذي تشترك فيه الكائنات الحية يكاد يكون متطابقًا بين الأنواع التي تعود إلى سلف مشترك.

على سبيل المثال ، أجنة الفقاريات ، بما في ذلك البشر ، لها هياكل شبيهة بالخياشيم في الرقبة تتماثل مع خياشيم الأسماك. ومع ذلك ، فإن بعض خصائص الأجداد مثل الخياشيم الموجودة على دجاجة جنينية لا تتطور إلى عضو حقيقي أو ملحق.

يقدم علم الأجنة أدلة قوية تدعم نظرية التطور. التركيب الجنيني الذي تشترك فيه الكائنات الحية يكاد يكون متطابقًا بين الأنواع التي تعود إلى سلف مشترك.

على سبيل المثال ، أجنة الفقاريات ، بما في ذلك البشر ، لها هياكل شبيهة بالخياشيم في الرقبة تتماثل مع خياشيم الأسماك. ومع ذلك ، فإن بعض خصائص الأجداد مثل الخياشيم الموجودة على دجاجة جنينية لا تتطور إلى عضو حقيقي أو ملحق.

6. هياكل أثرية غريبة

الهياكل الأثرية هي بقايا تطورية خدمت غرضًا لسلف مشترك. على سبيل المثال ، الأجنة البشرية لها ذيل في المراحل الأولى من التطور. يصبح الذيل عظم ذيل لا يمكن تمييزه لأن وجود الذيل لن يخدم أي غرض مفيد للبشر. تساعدهم ذيول الحيوانات الأخرى في وظائف مختلفة مثل التوازن والذباب الضرب.

تعتبر بقايا عظام الساق الخلفية في مضيق الأفعى دليلًا على تطور السحالي إلى الثعابين. في بعض الموائل ، كانت السحالي ذات الأرجل الأقصر أكثر حركة وأصعب في الرؤية. على مدى ملايين السنين ، أصبحت الأرجل أقصر ولم تعد موجودة تقريبًا. تنطبق العبارة الشائعة "استخدمها أو افقدها" أيضًا على التغيير التطوري.

7. البحث في الجغرافيا الحيوية

الجغرافيا الحيوية هو فرع من فروع علم الأحياء يدعم نظرية التطور لداروين. تبحث الجغرافيا الحيوية في كيفية تكيف التوزيع الجغرافي للكائنات الحية حول العالم مع البيئات المختلفة.

تلعب الجغرافيا دورًا محوريًا في الانتواع. تنوعت عصافير داروين من أسلاف العصافير في البر الرئيسي وبين جزر غالاباغوس لتناسب محيطهم الحالي. كانت الأنواع الموروثة من أسلاف العصافير من آكلات البذور التي تعشش على الأرض ؛ ومع ذلك ، فإن العصافير التي اكتشفها داروين تتداخل في أماكن مختلفة وتتغذى على الصبار والبذور والحشرات. حجم وشكل المنقار مرتبطان مباشرة بالوظيفة.

جزيرة الكنغر بالقرب من أستراليا هي واحدة من الأماكن القليلة على وجه الأرض حيث تزدهر الجرابيات جنبًا إلى جنب مع الثدييات المشيمية و monotremes البياض. كما يوحي الاسم ، تزدهر جرابيات مثل الكنغر والكوالا ويفوق عدد السكان البشر.

بعد انفصال الجزيرة عن القارة الأسترالية ، تطورت النباتات والحيوانات إلى سلالات فرعية لم تزعجها الحيوانات المفترسة أو الاستعمار حتى القرن التاسع عشر الميلادي. يقارن العلماء بين النباتات والحيوانات والفطريات الموجودة في البر الرئيسي وتلك الموجودة في جزيرة الكنغر لمعرفة المزيد عن التكيف والانتقاء الطبيعي والتغير التطوري.

جعلت الاختلافات العشوائية في النباتات والفطريات بعض الكائنات الحية أكثر ملاءمة لاستعمار منطقة جديدة وتمرير شفرتها الجينية ، وبالتالي دعم نظرية داروين في الانتقاء الطبيعي.

8. تكيف مماثل

يدعم التكيف المماثل عملية الانتقاء الطبيعي ونظرية التطور. التكيفات المماثلة هي آليات بقاء تتكيف مع كائنات غير مرتبطة تواجه ضغوط اختيار مماثلة.

يمر الثعلب القطبي الشمالي والطيور القطبي (الطائر القطبي) بتغييرات موسمية في اللون. يمتلك الثعلب القطبي الشمالي و ptarmigan تنوعًا جينيًا يسمح لهما بتطوير لون أفتح في يمتزج الشتاء بالثلج ويتجنب الحيوانات المفترسة الجائعة ، لكن هذا لا يشير إلى سلف مشترك.

9. الإشعاع التكيفي

هاواي هي سلسلة من الجزر حيث يمكن العثور على العديد من الطيور والحيوانات الرائعة التي يعتقد أنها نشأت في شرق آسيا أو أمريكا الشمالية.

تطور حوالي 56 نوعًا مختلفًا من نباتات العسل في هاواي من نوع واحد أو نوعين فقط ، استقروا بعد ذلك في مناخات محلية مختلفة على الجزيرة في عملية تسمى الإشعاع التكيفي. تظهر الاختلافات في نباتات العسل في هاواي العديد من نفس النوع من تكيفات المنقار مثل عصافير داروين.

10. تباعد أنواع ما بعد بانجيا

منذ ملايين السنين ، كانت قارات الأرض قريبة من بعضها البعض وشكلت قارة عظمى تسمى بانجيا. يمكن العثور على كائنات حية مماثلة في جميع أنحاء العالم. تسببت الصفائح المتحركة من قشرة الأرض في انجراف بانجيا عن بعضها.

تطورت النباتات والحيوانات بشكل مختلف. تطورت النباتات والحيوانات والفطريات من اليابسة الأصلية بشكل مختلف في القارات المشكلة حديثًا. تطورت سلالات الأسلاف إلى سلالات جديدة ما بعد بانجيا ككائنات حية تتكيف مع التغيرات الجغرافية.

11. إثبات الحمض النووي

تتكون جميع الكائنات الحية من خلايا تنمو وتستقلب وتتكاثر وفقًا لكودها الجيني. المخطط الفريد لكائن كامل موجود في نواة الخلية حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (الحمض النووي). يعطي فحص تسلسل الحمض النووي للأحماض الأمينية والمتغيرات الجينية للحيوانات والنباتات والفطريات أدلة على سلالة الأجداد والسلف المشترك.

يمكن لمجموعات الحمض النووي أن تكشف عن النسب وتحديد الأقارب الذين فقدوا منذ فترة طويلة بناءً على مقارنة المادة الوراثية في العينات المقدمة من اللعاب أو مسحات الخد. التباين الجيني في مجموعة سكانية طبيعية هو نتيجة خلط جيني طبيعي في التكاثر الجنسي والطفرات العشوائية أثناء انقسام الخلية. يمكن أن تؤدي الأخطاء غير المصححة إلى مشاكل مثل وجود عدد كبير جدًا من الكروموسومات أو قلة عددها ، مما يؤدي إلى اضطرابات وراثية.

في كثير من الأحيان ، الطفرات غير منطقية ولا تؤثر على تنظيم الجينات أو تخليق البروتين. من حين لآخر ، قد تتحول الطفرة إلى تكيف مفيد.

يعود التاريخ التطوري للكائنات الحية ، بما في ذلك الأصول البشرية ، إلى ملايين السنين. ومع ذلك ، يمكنك العثور على دليل على التطور السريع والسريع للأنواع المختلفة. على سبيل المثال ، تتكاثر البكتيريا بسرعة وتتطور لتصبح جينات مقاومة للمضادات الحيوية.

الحشرات الأكثر قدرة على مقاومة مبيدات الآفات تعيش وتتكاثر بمعدل أعلى.

يمكن التعرف على أمثلة الانتقاء الطبيعي في الوقت الفعلي. على سبيل المثال ، يمكن بسهولة رصد فئران الحقول ذات الألوان الفاتحة في حقل ذرة وأكلتها الحيوانات المفترسة. الفئران الرمادية البنية هي أكثر قدرة على الاندماج مع محيطها. يعزز التلوين المموه البقاء والتكاثر.

للنظرية التطورية تطبيقات مفيدة في الزراعة. حتى قبل اكتشاف الجينات وجزيئات الحمض النووي ، استخدم المزارعون التربية الانتقائية لتحسين المحاصيل أو قطيع الماشية. من خلال عملية الانتقاء الاصطناعي ، تم اجتياز النباتات والحيوانات والفطريات ذات الصفات الفائقة لتحسين إجمالي عدد السكان وإنشاء أنواع هجينة مثالية.

ومع ذلك ، فإن الأنواع الهجينة غالبًا ما يكون لها تنوع ضئيل ، مما يهدد بقاء الأنواع إذا تغيرت الظروف البيئية أو أصاب المرض.