تطور الأنواع
على الرغم من أن الحياة على الأرض تشترك في العديد من أوجه التشابه الوراثية ، إلا أن بعض الكائنات الحية فقط تجمع المعلومات الوراثية عن طريق التكاثر الجنسي ولها ذرية يمكنها التكاثر بنجاح. يسمي العلماء مثل هذه الكائنات العضوية في نفس النوع البيولوجي.
الأنواع والقدرة على التكاثر
النوع هو مجموعة من الكائنات الفردية التي تتكاثر وتنتج ذرية خصبة قابلة للحياة. وفقًا لهذا التعريف ، يتم تمييز نوع واحد من نوع آخر ، في الطبيعة ، حيث لا يمكن للنضوج بين الأفراد من كل نوع إنتاج ذرية خصبة.
يشترك أعضاء من نفس النوع في كل من الخصائص الخارجية والداخلية ، والتي تنشأ من الحمض النووي الخاص بهم. العلاقة الأوثق التي يتقاسمها كائنان ، وكلما زاد عدد الدنا المشترك بينهما ، تمامًا مثل الأشخاص وعائلاتهم. من المحتمل أن يشبه الحمض النووي للناس الحمض النووي لأبيهم أو الحمض النووي لأبيهم أو الحمض النووي لأبن عمهم أو الحمض النووي للجد. الكائنات من نفس النوع لديها أعلى مستوى من محاذاة الحمض النووي ، وبالتالي تشترك في الخصائص والسلوكيات التي تؤدي إلى التكاثر الناجح.
يمكن أن يكون مظهر الأنواع مضللاً في اقتراح القدرة أو عدم القدرة على التزاوج. على سبيل المثال ، على الرغم من أن الكلاب الداجنة (Canis lupus familiaris) تعرض اختلافات نمطية ، مثل الحجم والبناء والمعطف ، فإن معظم الكلاب يمكن أن تتزاوج وتنتج جروًا قابلاً للنمو يمكن أن ينضج ويتكاثر جنسًا (الشكل 1).
في حالات أخرى ، قد يبدو الأفراد متشابهين على الرغم من أنهم ليسوا أعضاء في نفس النوع. على سبيل المثال ، على الرغم من أن عقاب رخماء (Haliaeetus leucocephalus) وعقاب السمك الإفريقية (Haliaeetus vocifer) كلاهما من الطيور والنسور ، ينتمي كل منهما إلى مجموعة منفصلة من الأنواع (الشكل 2). إذا كان البشر يتدخلون بشكل مصطنع ويخصبون بويضة النسر الأصلع بالحيوانات المنوية لنسر سمكة أفريقي وفتحت فرخًا ، فإن النسل الذي يطلق عليه اسم هجين (تقاطع بين نوعين) ، ربما لن يكون قادرًا على التكاثر (عقيما ) لا تتكاثر بعد أن تصل إلى مرحلة النضج. قد يكون للأنواع المختلفة جينات مختلفة نشطة في التطوير ؛ لذلك ، قد لا يكون من الممكن تطوير ذرية قابلة للحياة بمجموعتين مختلفتين من الاتجاهات. وبالتالي ، على الرغم من أن التهجين قد يحدث ، إلا أن النوعين لا يزالان منفصلين.
على الرغم من أن الحياة على الأرض تشترك في العديد من أوجه التشابه الوراثية ، إلا أن بعض الكائنات الحية فقط تجمع المعلومات الوراثية عن طريق التكاثر الجنسي ولها ذرية يمكنها التكاثر بنجاح. يسمي العلماء مثل هذه الكائنات العضوية في نفس النوع البيولوجي.
الأنواع والقدرة على التكاثر
النوع هو مجموعة من الكائنات الفردية التي تتكاثر وتنتج ذرية خصبة قابلة للحياة. وفقًا لهذا التعريف ، يتم تمييز نوع واحد من نوع آخر ، في الطبيعة ، حيث لا يمكن للنضوج بين الأفراد من كل نوع إنتاج ذرية خصبة.
يشترك أعضاء من نفس النوع في كل من الخصائص الخارجية والداخلية ، والتي تنشأ من الحمض النووي الخاص بهم. العلاقة الأوثق التي يتقاسمها كائنان ، وكلما زاد عدد الدنا المشترك بينهما ، تمامًا مثل الأشخاص وعائلاتهم. من المحتمل أن يشبه الحمض النووي للناس الحمض النووي لأبيهم أو الحمض النووي لأبيهم أو الحمض النووي لأبن عمهم أو الحمض النووي للجد. الكائنات من نفس النوع لديها أعلى مستوى من محاذاة الحمض النووي ، وبالتالي تشترك في الخصائص والسلوكيات التي تؤدي إلى التكاثر الناجح.
في حالات أخرى ، قد يبدو الأفراد متشابهين على الرغم من أنهم ليسوا أعضاء في نفس النوع. على سبيل المثال ، على الرغم من أن عقاب رخماء (Haliaeetus leucocephalus) وعقاب السمك الإفريقية (Haliaeetus vocifer) كلاهما من الطيور والنسور ، ينتمي كل منهما إلى مجموعة منفصلة من الأنواع (الشكل 2). إذا كان البشر يتدخلون بشكل مصطنع ويخصبون بويضة النسر الأصلع بالحيوانات المنوية لنسر سمكة أفريقي وفتحت فرخًا ، فإن النسل الذي يطلق عليه اسم هجين (تقاطع بين نوعين) ، ربما لن يكون قادرًا على التكاثر (عقيما ) لا تتكاثر بعد أن تصل إلى مرحلة النضج. قد يكون للأنواع المختلفة جينات مختلفة نشطة في التطوير ؛ لذلك ، قد لا يكون من الممكن تطوير ذرية قابلة للحياة بمجموعتين مختلفتين من الاتجاهات. وبالتالي ، على الرغم من أن التهجين قد يحدث ، إلا أن النوعين لا يزالان منفصلين.
يشترك السكان في الأنواع في مجموعة الجينات: مجموعة من جميع أنواع الجينات في الأنواع. مرة أخرى ، يجب أن تكون أساس أي تغييرات في مجموعة أو مجموعة من الكائنات الحية وراثية لأن هذه هي الطريقة الوحيدة لمشاركة السمات ونقلها. عندما تحدث اختلافات داخل نوع ما ، لا يمكن نقلها إلا إلى الجيل التالي على طول مسارين رئيسيين: التكاثر اللاجنسي أو التكاثر الجنسي. سيتم تمرير التغيير بشكل غير طبيعي إذا كانت الخلية المستنسخة تمتلك السمة التي تم تغييرها. ولكي يتم تمرير الصفة التي تم تغييرها عن طريق التكاثر الجنسي ، يجب أن تمتلك اللعبة ، مثل الحيوانات المنوية أو خلايا البيض ، الصفة التي تم تغييرها. بمعنى آخر ، يمكن للكائنات الحية التي تتكاثر جنسيا أن تواجه العديد من التغييرات الجينية في خلايا الجسم ، ولكن إذا لم تحدث هذه التغييرات في الحيوانات المنوية أو خلايا البيض ، فلن تصل السمة المتغيرة إلى الجيل التالي. فقط الصفات الوراثية يمكن أن تتطور. لذلك ، يلعب التكاثر دورًا رئيسيًا في التغير الوراثي في تأصيل جذورها في مجتمع أو نوع. باختصار ، يجب أن تكون الكائنات الحية قادرة على التكاثر مع بعضها البعض لتمرير سمات جديدة إلى ذرية.
أنواع جديدة
التعريف البيولوجي للأنواع ، والذي يعمل من أجل الكائنات التي تتكاثر جنسيا ، هو مجموعة من الأفراد الذين من المحتمل أن يتزاوجوا جنسيا. هناك استثناءات لهذه القاعدة. تتشابه العديد من الأنواع بما فيه الكفاية بحيث يكون النسل المختلط ممكنًا وقد يحدث في الغالب في الطبيعة ، لكن بالنسبة إلى غالبية الأنواع ، فإن هذه القاعدة تظل عامة. في الواقع ، يشير وجود أنواع الهجينة بين الأنواع المتشابهة في الطبيعة إلى أنها قد تنحدر من فصيلة تهجين واحدة ، وقد لا تكتمل عملية الأنواع.
نظرًا للتنوع الاستثنائي للحياة على هذا الكوكب ، يجب أن تكون هناك آليات للتحديد: تكوين نوعين من نوع أصلي واحد. تصور داروين هذه العملية كحدث متفرّع ورسم العملية في الرسم التوضيحي الوحيد الموجود في "أصل الأنواع" (الشكل 3 أ). قارن هذا الرسم التوضيحي بمخطط تطور الفيل (الشكل 3 ب) ، والذي يوضح أنه مع تغير نوع واحد بمرور الوقت ، فإنه يتفرع لتشكيل أكثر من نوع جديد ، بشكل متكرر ، طالما أن السكان يعيشون أو ينقرض الكائن الحي.
لكي يحدث التكاثر ، يجب تشكيل مجموعتين جديدتين من مجتمع أصلي واحد ويجب أن يتطوروا بحيث يصبح من المستحيل بالنسبة للأفراد من المجموعتين الجديدتين أن يتزاوجوا. اقترح علماء الأحياء آليات يمكن أن يحدث هذا والتي تنقسم إلى فئتين عريضتين. يشتمل نوع انتواع متباين الموطن Allopatric Speciation (allo- = "الآخر" ؛ -بكتريك = "الوطن") على الفصل الجغرافي للسكان عن الأنواع الأم والتطور اللاحق. يتضمن النوع المتماثل (sym- = "same" ؛ -patric = "homeland") حدوث أنواع داخل نوع أصل متبقٍ في مكان واحد.يعتقد علماء الأحياء أن أحداث الأنواع هي تقسيم نوع أجداد واحد إلى نوعين متحدرين. لا يوجد سبب لعدم وجود أكثر من نوعين في وقت واحد ، إلا أنه أقل احتمالًا ويمكن تصور أحداث متعددة على أنها انشقاقات مفردة تحدث في وقت قريب.
انتواع متباين الموطن Allopatric Speciation
يحتوي السكان المستمر جغرافيا على مجموعة من الجينات متجانسة نسبيا. تدفق الجينات ، حركة الأليلات عبر مجموعة الأنواع ، مجاني نسبيًا لأن الأفراد يستطيعون التحرك ثم يتزاوجون مع أفراد في مواقعهم الجديدة. وبالتالي ، فإن تردد الأليل في أحد طرفي التوزيع سيكون مشابهًا لتردد الأليل في الطرف الآخر. عندما تصبح السكان متقطعة جغرافيا ، يتم منع التدفق الحر للأليلات. عندما يستمر هذا الفصل لفترة من الزمن ، يكون بمقدور الشعبين التطور على طول مسارات مختلفة. وهكذا ، فإن ترددات أليلها في العديد من المواقع الوراثية تصبح تدريجية مختلفة أكثر فأكثر حيث تنشأ أليلات جديدة بشكل مستقل عن طريق حدوث طفرة في كل مجتمع. عادةً ، ستختلف الظروف البيئية ، مثل المناخ والموارد والحيوانات المفترسة والمنافسين للفئتين ، مما يؤدي إلى انتقاء طبيعي لصالح عمليات التكيف المتباينة في كل مجموعة.
يمكن أن يحدث انعزال المجموعات التي تؤدي إلى حدوث نوع من الانتواع متباين الموطن بطرق متنوعة: نهر يتكون من فرع جديد ، أو تآكل يتكون من وادي جديد ، أو مجموعة من الكائنات الحية التي تنتقل إلى مكان جديد دون القدرة على العودة ، أو البذور التي تطفو فوق المحيط إلى جزيرة. تعتمد طبيعة الفصل الجغرافي اللازمة لعزل السكان كليا على بيولوجيا الكائن الحي وإمكانية انتشاره. إذا كان هناك اثنان من سكان الحشرات الطائرة قد أقاموا في وديان قريبة منفصلة ، فستكون هناك احتمالات ، أن الأفراد من كل مجموعة من السكان سوف يسافرون ذهابًا وإيابًا باستمرار تدفق الجينات. ومع ذلك ، إذا أصبح مجموعان من القوارض منقسمين بسبب تكوين بحيرة جديدة ، فمن غير المرجح استمرار تدفق الجينات ؛ لذلك ، سيكون الانتواع speciation أكثر احتمالا.
يقوم علماء البيولوجيا بتجميع العمليات الانتواعيه في فئتين: جغرافي ومحيطي. الجغرافي هو عندما ينتقل عدد قليل من أعضاء الأنواع إلى منطقة جغرافية جديدة ، ويكون التغير عندما تنشأ حالة طبيعية لتقسيم الكائنات جسديًا.وقد وثق العلماء العديد من حالات الاصابة بالأوبات الباطنية التي تحدث. على سبيل المثال ، على طول الساحل الغربي للولايات المتحدة ، يوجد نوعان منفصلان من البوم المرقطة. البومة المرقطة الشمالية لها اختلافات وراثية ومظهرية عن قريبها: البومة المرقطة المكسيكية ، التي تعيش في الجنوب (الشكل 4).بالإضافة إلى ذلك ، وجد العلماء أنه كلما زادت المسافة بين مجموعتين كانت ذات يوم من نفس النوع ، زاد احتمال حدوث التكاثر. يبدو هذا منطقيًا لأنه مع زيادة المسافة ، من المرجح أن يكون للعوامل البيئية المختلفة قواسم مشتركة أقل من المواقع القريبة. تأمل البومين: في الشمال ، المناخ أكثر برودة من الجنوب. تختلف أنواع الكائنات الحية في كل نظام بيئي ، وكذلك سلوكياتهم وعاداتهم ؛ أيضا ، عادات الصيد وخيارات الفريسة من البوم الجنوبي تختلف عن البوم الشمالية. يمكن أن تؤدي هذه الفروق إلى اختلافات متطورة في البوم ، ومن المحتمل حدوث نوع من أنواع التباين.
التشعب التكيفي
يظهر الرسم التوضيحي عجلة مع الأنواع المؤسسه في المحور.تروس العجلة هو ستة أنواع حديثة من نحل العسل تطورت من الأنواع المؤسسه. خمسة من هذه الطيور تأكل الحشرات و / أو الرحيق ولها منقار طويلة سميكة: Apapane و Liwi و Amakihi و Akiapola’au و Maui Parrotbill. يحتوي Nihoa Finch على منقار قصير ممتلئ بالدهون ويأكل الحشرات والبذور وبيض الطيور.في بعض الحالات ، ينتشر مجتمع من نوع واحد في جميع أنحاء منطقة ، ويجد كل موئل مكانًا متميزًا أو معزولًا. بمرور الوقت ، تؤدي المتطلبات المتنوعة لأنماط حياتهم الجديدة إلى أحداث متعددة من نوع نشأت من نوع واحد. وهذا ما يسمى التشعب التكيفي لأن العديد من التعديلات تتطور من نقطة أصل واحدة ؛ وبالتالي ، مما تسبب في تشع الأنواع إلى عدة أنواع جديدة. توفر أرخبيل الجزر مثل جزر هاواي سياقًا مثاليًا لأحداث الإشعاع التكيفي لأن الماء يحيط بكل جزيرة مما يؤدي إلى العزلة الجغرافية للعديد من الكائنات الحية. يوضح نحل العسل في هاواي مثالًا واحدًا على التشعب التكيفي. من نوع واحد ، يسمى الأنواع المؤسسه ، تطورت العديد من الأنواع ، بما في ذلك الأنواع الستة الموضحة في الشكل 5.لاحظ الاختلافات في مناقير الأنواع في الشكل 5. أدى التطور في الاستجابة للانتقاء الطبيعي القائم على مصادر غذائية محددة في كل موائل جديدة إلى تطور منقار مختلف مناسب لمصدر الغذاء المحدد. يحتوي الطائر الذي يتناول البذور على منقار سمك وأقوى مناسب لكسر المكسرات الصلبة. الطيور التي تأكل الرحيق لها منقار طويلة لتغوص في الزهور للوصول إلى الرحيق. الطيور التي تتغذى على الحشرات لها منقار مثل السيوف ، وهي مناسبة لطعن الحشرات وتزويرها. تعد طيور داروين مثالاً آخر على التشعب التكيفي في أرخبيل.
الانتواع التماثلي أو السمبتري Sympatric Speciation
هل يمكن أن يحدث الاختلاف إذا لم توجد حواجز مادية لفصل الأفراد الذين يواصلون العيش والتكاثر في نفس الموطن؟ الجواب نعم. وتسمى عملية التكاثر داخل نفس الفضاء بالاضطراب التماثلي . تعني البادئة "sym" نفس الشيء ، لذا فإن كلمة "sympatric" تعني "الوطن نفسه" على النقيض من كلمة "allopatric" التي تعني "الوطن الآخر". وقد تم اقتراح ودراسة عدد من الآليات الخاصة بالانتفاخ الودي.يمكن أن يبدأ أحد أشكال الانتواع التماثلي أو السمبتري Sympatric Speciation مع حدوث خطأ كروموسومي خطير أثناء انقسام الخلايا. في حالة انقسام الخلية العادية ، تتكرر الكروموسومات ، قم بالاقتران ، ثم افصل بحيث تحتوي كل خلية جديدة على نفس عدد الكروموسومات. ومع ذلك ، في بعض الأحيان تكون الأزواج منفصلة وينتج منتج الخلية النهائية عددًا كبيرًا جدًا أو قليلًا من الكروموسومات الفردية في حالة تسمى اختلال الصيغة الصبغية (الشكل 7).
تعدد الصيغ الصبغيةPolyploidy هي حالة تحتوي فيها الخلية أو الكائن الحي على مجموعة أو مجموعات إضافية من الكروموسومات. حدد العلماء نوعين رئيسيين من polyploidy يمكن أن يؤديان إلى العزلة التناسلية للفرد في حالة polyploidy. العزلة الإنجابية هي عدم القدرة على التهجين. في بعض الحالات ، سيكون للفرد متعدد الصبغي مجموعتان كاملتان أو أكثر من الكروموسومات من الأنواع الخاصة به في حالة تسمى الإعتلال الذاتي (الشكل 8). البادئة "auto" تعني "self" ، وبالتالي فإن المصطلح يعني كروموسومات متعددة من الأنواع الخاصة. ينتج تعدد الصيغ الصبغيةPolyploidy عن خطأ في الانقسام الاختزالي تنتقل فيه كل الكروموسومات إلى خلية واحدة بدلاً من الانفصال.على سبيل المثال ، إذا كانت الأنواع النباتية التي تحتوي على 2n = 6 تنتج أمشاجًا متعدد الصبغيات ثنائي الصبغية أيضًا (2n = 6 ، عندما ينبغي أن تكون = 3) ، فإن الأمشاجات لديها الآن ضعف عدد الكروموسومات كما ينبغي. هذه الأمشاج الجديدة ستكون غير متوافقة مع الأمشاج الطبيعية التي تنتجها هذه الأنواع النباتية. ومع ذلك ، يمكنهم إما التلقيح الذاتي أو التكاثر مع غيرها من النباتات ذات الشحم الذاتي مع الأمشاج لها نفس العدد ثنائي الصبغة. بهذه الطريقة ، يمكن أن يحدث التكاثر الوديع بسرعة من خلال تشكيل ذرية مع 4n تسمى رباعي الصبغ. سيكون هؤلاء الأفراد قادرين على التكاثر على الفور مع أولئك من هذا النوع الجديد وليس من الأنواع الاسلاف .
يحدث الشكل الآخر من أشكال تعدد الصيغ الصبغيةpolyploidy عندما يتكاثر أفراد من نوعين مختلفين ليشكلوا ذرية قابلة للحياة تسمى تعدد الصيغ الصبغية polypypid. البادئة "allo-" تعني "الآخر" (أذكر من allopatric): لذلك ، يحدث تعدد الصيغ الصبغيةpolypypidid عندما تندمج الأمشاج من نوعين مختلفين. يوضح الشكل إحدى الطرق الممكنة التي يمكن أن تتشكل بها الصباغ متعدد الأشكال. لاحظ كيف يستغرق الأمر جيلين ، أو عملين تناسليين ، قبل ظهور الهجين الخصيب القابل للحياة.الأشكال المزروعة من القمح والقطن والتبغ والنباتات كلها allypypids. على الرغم من أن تعدد الصخور يحدث أحيانًا في الحيوانات ، إلا أنه يحدث بشكل شائع في النباتات. (من غير المرجح أن تعيش الحيوانات التي تحتوي على أي من أنواع الانحرافات الصبغية الموصوفة هنا وتنتج ذرية طبيعية.) اكتشف العلماء أن أكثر من نصف جميع أنواع النباتات التي تمت دراستها تتعلق بنوع تم تطويره من خلال تعدد الصيغ الصبغية polyploidy. مع وجود مثل هذا المعدل المرتفع من تعدد الصيغ الصبغية polyploidy في النباتات ، يفترض بعض العلماء أن هذه الآلية تحدث كتكيف أكثر منها كخطأ.
انعزال تكاثري
بالنظر إلى ما يكفي من الوقت ، فإن الاختلاف الوراثي والظواهر بين السكان سيؤثر على الصفات التي تؤثر على التكاثر: إذا تم الجمع بين أفراد من المجموعتين ، فإن التزاوج سيكون أقل احتمالًا ، ولكن في حالة حدوث التزاوج ، فإن النسل لن يكون قابلاً للتزاوج أو العقم. قد تؤثر أنواع كثيرة من الصفات المتباينة على الانعزال تكاثري ، والقدرة على التهجين ، بين المجموعتين.يمكن أن تحدث العزلة الإنجابية بعدة طرق. ينظمهم العلماء في مجموعتين: حواجز ما قبل الهضم وحواجز ما بعد الهضم. أذكر أن البيضة الملقحة هي البويضة الملقحة: أول خلية في تطور كائن حي يتكاثر جنسيا. لذلك ، فإن حاجز بريزيوتيك هو آلية تمنع التكاثر ؛ وهذا يشمل الحواجز التي تمنع الإخصاب عندما تحاول الكائنات الحية التكاثر. حاجز تالٍ للزَّيْجُوت postzygotic يحدث بعد تشكيل الزيجوت. وهذا يشمل الكائنات الحية التي لا تنجو من المرحلة الجنينية وتلك التي تولد عقيمة.تمنع بعض أنواع الحواجز المسبقة النشاط التكاثر تمامًا. العديد من الكائنات الحية تتكاثر فقط في أوقات معينة من السنة ، وغالبًا ما تكون سنويًا فقط. يمكن أن تعمل الاختلافات في جداول التكاثر ، والتي تسمى العزلة الزمنية ، كشكل من أشكال العزلة الإنجابية. على سبيل المثال ، يعيش نوعان من الضفادع في نفس المنطقة ، لكن أحدهما يتكاثر من يناير إلى مارس ، في حين أن النوع الآخر يتكاثر من مارس إلى مايو (الشكل 10).
في بعض الحالات ، تنتقل مجموعات الأنواع أو تنتقل إلى موائل جديدة وتعيش في مكان لم يعد يتداخل مع المجموعات الأخرى من نفس النوع. هذا الموقف يسمى موائل العزلة. يتوقف التكاثر مع الأنواع الأم ، وتوجد مجموعة جديدة أصبحت الآن مستقلة بشكل وراثي. على سبيل المثال ، لم يعد بإمكان سكان الكريكيت الذين تم تقسيمهم بعد الفيضان التفاعل مع بعضهم البعض. بمرور الوقت ، من المرجح أن تؤدي قوى الانتقاء الطبيعي والطفرة والانحراف الوراثي إلى تباين المجموعتين (الشكل 11).
التشعب التكيفي
يظهر الرسم التوضيحي عجلة مع الأنواع المؤسسه في المحور.تروس العجلة هو ستة أنواع حديثة من نحل العسل تطورت من الأنواع المؤسسه. خمسة من هذه الطيور تأكل الحشرات و / أو الرحيق ولها منقار طويلة سميكة: Apapane و Liwi و Amakihi و Akiapola’au و Maui Parrotbill. يحتوي Nihoa Finch على منقار قصير ممتلئ بالدهون ويأكل الحشرات والبذور وبيض الطيور.في بعض الحالات ، ينتشر مجتمع من نوع واحد في جميع أنحاء منطقة ، ويجد كل موئل مكانًا متميزًا أو معزولًا. بمرور الوقت ، تؤدي المتطلبات المتنوعة لأنماط حياتهم الجديدة إلى أحداث متعددة من نوع نشأت من نوع واحد. وهذا ما يسمى التشعب التكيفي لأن العديد من التعديلات تتطور من نقطة أصل واحدة ؛ وبالتالي ، مما تسبب في تشع الأنواع إلى عدة أنواع جديدة. توفر أرخبيل الجزر مثل جزر هاواي سياقًا مثاليًا لأحداث الإشعاع التكيفي لأن الماء يحيط بكل جزيرة مما يؤدي إلى العزلة الجغرافية للعديد من الكائنات الحية. يوضح نحل العسل في هاواي مثالًا واحدًا على التشعب التكيفي. من نوع واحد ، يسمى الأنواع المؤسسه ، تطورت العديد من الأنواع ، بما في ذلك الأنواع الستة الموضحة في الشكل 5.لاحظ الاختلافات في مناقير الأنواع في الشكل 5. أدى التطور في الاستجابة للانتقاء الطبيعي القائم على مصادر غذائية محددة في كل موائل جديدة إلى تطور منقار مختلف مناسب لمصدر الغذاء المحدد. يحتوي الطائر الذي يتناول البذور على منقار سمك وأقوى مناسب لكسر المكسرات الصلبة. الطيور التي تأكل الرحيق لها منقار طويلة لتغوص في الزهور للوصول إلى الرحيق. الطيور التي تتغذى على الحشرات لها منقار مثل السيوف ، وهي مناسبة لطعن الحشرات وتزويرها. تعد طيور داروين مثالاً آخر على التشعب التكيفي في أرخبيل.
الانتواع التماثلي أو السمبتري Sympatric Speciation
هل يمكن أن يحدث الاختلاف إذا لم توجد حواجز مادية لفصل الأفراد الذين يواصلون العيش والتكاثر في نفس الموطن؟ الجواب نعم. وتسمى عملية التكاثر داخل نفس الفضاء بالاضطراب التماثلي . تعني البادئة "sym" نفس الشيء ، لذا فإن كلمة "sympatric" تعني "الوطن نفسه" على النقيض من كلمة "allopatric" التي تعني "الوطن الآخر". وقد تم اقتراح ودراسة عدد من الآليات الخاصة بالانتفاخ الودي.يمكن أن يبدأ أحد أشكال الانتواع التماثلي أو السمبتري Sympatric Speciation مع حدوث خطأ كروموسومي خطير أثناء انقسام الخلايا. في حالة انقسام الخلية العادية ، تتكرر الكروموسومات ، قم بالاقتران ، ثم افصل بحيث تحتوي كل خلية جديدة على نفس عدد الكروموسومات. ومع ذلك ، في بعض الأحيان تكون الأزواج منفصلة وينتج منتج الخلية النهائية عددًا كبيرًا جدًا أو قليلًا من الكروموسومات الفردية في حالة تسمى اختلال الصيغة الصبغية (الشكل 7).
تعدد الصيغ الصبغيةPolyploidy هي حالة تحتوي فيها الخلية أو الكائن الحي على مجموعة أو مجموعات إضافية من الكروموسومات. حدد العلماء نوعين رئيسيين من polyploidy يمكن أن يؤديان إلى العزلة التناسلية للفرد في حالة polyploidy. العزلة الإنجابية هي عدم القدرة على التهجين. في بعض الحالات ، سيكون للفرد متعدد الصبغي مجموعتان كاملتان أو أكثر من الكروموسومات من الأنواع الخاصة به في حالة تسمى الإعتلال الذاتي (الشكل 8). البادئة "auto" تعني "self" ، وبالتالي فإن المصطلح يعني كروموسومات متعددة من الأنواع الخاصة. ينتج تعدد الصيغ الصبغيةPolyploidy عن خطأ في الانقسام الاختزالي تنتقل فيه كل الكروموسومات إلى خلية واحدة بدلاً من الانفصال.على سبيل المثال ، إذا كانت الأنواع النباتية التي تحتوي على 2n = 6 تنتج أمشاجًا متعدد الصبغيات ثنائي الصبغية أيضًا (2n = 6 ، عندما ينبغي أن تكون = 3) ، فإن الأمشاجات لديها الآن ضعف عدد الكروموسومات كما ينبغي. هذه الأمشاج الجديدة ستكون غير متوافقة مع الأمشاج الطبيعية التي تنتجها هذه الأنواع النباتية. ومع ذلك ، يمكنهم إما التلقيح الذاتي أو التكاثر مع غيرها من النباتات ذات الشحم الذاتي مع الأمشاج لها نفس العدد ثنائي الصبغة. بهذه الطريقة ، يمكن أن يحدث التكاثر الوديع بسرعة من خلال تشكيل ذرية مع 4n تسمى رباعي الصبغ. سيكون هؤلاء الأفراد قادرين على التكاثر على الفور مع أولئك من هذا النوع الجديد وليس من الأنواع الاسلاف .
يحدث الشكل الآخر من أشكال تعدد الصيغ الصبغيةpolyploidy عندما يتكاثر أفراد من نوعين مختلفين ليشكلوا ذرية قابلة للحياة تسمى تعدد الصيغ الصبغية polypypid. البادئة "allo-" تعني "الآخر" (أذكر من allopatric): لذلك ، يحدث تعدد الصيغ الصبغيةpolypypidid عندما تندمج الأمشاج من نوعين مختلفين. يوضح الشكل إحدى الطرق الممكنة التي يمكن أن تتشكل بها الصباغ متعدد الأشكال. لاحظ كيف يستغرق الأمر جيلين ، أو عملين تناسليين ، قبل ظهور الهجين الخصيب القابل للحياة.الأشكال المزروعة من القمح والقطن والتبغ والنباتات كلها allypypids. على الرغم من أن تعدد الصخور يحدث أحيانًا في الحيوانات ، إلا أنه يحدث بشكل شائع في النباتات. (من غير المرجح أن تعيش الحيوانات التي تحتوي على أي من أنواع الانحرافات الصبغية الموصوفة هنا وتنتج ذرية طبيعية.) اكتشف العلماء أن أكثر من نصف جميع أنواع النباتات التي تمت دراستها تتعلق بنوع تم تطويره من خلال تعدد الصيغ الصبغية polyploidy. مع وجود مثل هذا المعدل المرتفع من تعدد الصيغ الصبغية polyploidy في النباتات ، يفترض بعض العلماء أن هذه الآلية تحدث كتكيف أكثر منها كخطأ.
انعزال تكاثري
بالنظر إلى ما يكفي من الوقت ، فإن الاختلاف الوراثي والظواهر بين السكان سيؤثر على الصفات التي تؤثر على التكاثر: إذا تم الجمع بين أفراد من المجموعتين ، فإن التزاوج سيكون أقل احتمالًا ، ولكن في حالة حدوث التزاوج ، فإن النسل لن يكون قابلاً للتزاوج أو العقم. قد تؤثر أنواع كثيرة من الصفات المتباينة على الانعزال تكاثري ، والقدرة على التهجين ، بين المجموعتين.يمكن أن تحدث العزلة الإنجابية بعدة طرق. ينظمهم العلماء في مجموعتين: حواجز ما قبل الهضم وحواجز ما بعد الهضم. أذكر أن البيضة الملقحة هي البويضة الملقحة: أول خلية في تطور كائن حي يتكاثر جنسيا. لذلك ، فإن حاجز بريزيوتيك هو آلية تمنع التكاثر ؛ وهذا يشمل الحواجز التي تمنع الإخصاب عندما تحاول الكائنات الحية التكاثر. حاجز تالٍ للزَّيْجُوت postzygotic يحدث بعد تشكيل الزيجوت. وهذا يشمل الكائنات الحية التي لا تنجو من المرحلة الجنينية وتلك التي تولد عقيمة.تمنع بعض أنواع الحواجز المسبقة النشاط التكاثر تمامًا. العديد من الكائنات الحية تتكاثر فقط في أوقات معينة من السنة ، وغالبًا ما تكون سنويًا فقط. يمكن أن تعمل الاختلافات في جداول التكاثر ، والتي تسمى العزلة الزمنية ، كشكل من أشكال العزلة الإنجابية. على سبيل المثال ، يعيش نوعان من الضفادع في نفس المنطقة ، لكن أحدهما يتكاثر من يناير إلى مارس ، في حين أن النوع الآخر يتكاثر من مارس إلى مايو (الشكل 10).
في بعض الحالات ، تنتقل مجموعات الأنواع أو تنتقل إلى موائل جديدة وتعيش في مكان لم يعد يتداخل مع المجموعات الأخرى من نفس النوع. هذا الموقف يسمى موائل العزلة. يتوقف التكاثر مع الأنواع الأم ، وتوجد مجموعة جديدة أصبحت الآن مستقلة بشكل وراثي. على سبيل المثال ، لم يعد بإمكان سكان الكريكيت الذين تم تقسيمهم بعد الفيضان التفاعل مع بعضهم البعض. بمرور الوقت ، من المرجح أن تؤدي قوى الانتقاء الطبيعي والطفرة والانحراف الوراثي إلى تباين المجموعتين (الشكل 11).
تحدث العزلة السلوكية عندما يمنع وجود أو عدم وجود سلوك محدد التكاثر. على سبيل المثال ، تستخدم اليراعات الذكورية أنماطًا ضوئية محددة لجذب الإناث. أنواع مختلفة من اليراعات عرض الأنوار بشكل مختلف. إذا حاول رجل من أحد الأنواع جذب الأنثى من نوع آخر ، فلن تتعرف على نمط الضوء ولن تتزاوج مع الذكر.
تعمل الحواجز الأخرى المسببة للأمراض عندما تمنع الاختلافات في خلايا المشيج (البيض والحيوانات المنوية) الإخصاب ؛ وهذا ما يسمى حاجز جاميتي. وبالمثل ، في بعض الحالات ، تحاول الكائنات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا التزاوج ، لكن هياكلها التناسلية ببساطة لا تتوافق معًا. على سبيل المثال ، شكل الذكور من الأنواع المختلفة شكلًا مختلفًا للأعضاء التناسلية. إذا حاول أحد الأنواع أن يتزاوج مع أنثى من نوع آخر ، فإن أجزاء جسمه ببساطة لا تتناسب مع بعضها البعض. (الشكل 12).
في النباتات ، بعض الهياكل تهدف إلى جذب نوع واحد من الملقحات في وقت واحد يمنع الملقح المختلفة من الوصول إلى حبوب اللقاح. يمكن أن يختلف النفق الذي يجب على الحيوان من خلاله الوصول إلى الرحيق اختلافًا كبيرًا في الطول والقطر ، مما يحول دون تطعيم النبات بأنواع مختلفة (الشكل 13).
عند حدوث الإخصاب وتشكيل الزيجوت ، يمكن أن تحول حواجز ما بعد الزيجوت عن التكاثر. لا يمكن للأفراد المختلطين في كثير من الحالات أن يتشكلوا بشكل طبيعي في الرحم وببساطة لا ينجون بعد المراحل الجنينية. وهذا ما يسمى قابلية الهجين لأن الكائنات المهجنة ببساطة غير قابلة للحياة. في حالة أخرى من مرض ما بعد الصدمة ، يؤدي التكاثر إلى ولادة ونمو هجين معقم وغير قادر على إنتاج نسل خاص بهما ؛ وهذا ما يسمى العقم الهجين.تأثير الموائل على الأنواعقد يحدث الانتواع التماثليSympatric speciation بطرق أخرى غير polyploidy. على سبيل المثال ، فكر في نوع من الأسماك التي تعيش في بحيرة. مع نمو السكان ، تزداد المنافسة على الغذاء أيضًا. تحت الضغط للعثور على الغذاء ، افترض أن مجموعة من هذه الأسماك كانت لديها المرونة الوراثية لاكتشاف وتغذية مصدر آخر لم تستخدمه الأسماك الأخرى. ماذا لو تم العثور على مصدر الغذاء الجديد هذا على عمق البحيرة؟ بمرور الوقت ، سيتفاعل هؤلاء الذين يتغذون على مصدر الغذاء الثاني أكثر مع بعضهم البعض مع الأسماك الأخرى ؛ لذلك ، فإنها تتكاثر معا كذلك. من المحتمل أن يتصرف نسل هذه الأسماك كآبائهم: التغذية والعيش في نفس المنطقة والابتعاد عن السكان الأصليين. إذا استمرت هذه المجموعة من الأسماك في الانفصال عن المجموعة الأولى ، فقد يحدث في النهاية نوع من التماثل الودي حيث تتراكم الاختلافات الوراثية بينهما.هذا السيناريو يحدث في الطبيعة ، مثلما يفعل الآخرون الذين يؤديون إلى العزلة الإنجابية. أحد هذه الأماكن هو بحيرة فيكتوريا في إفريقيا ، والتي تشتهر بنوعها المتعاطف من أسماك الكيشليد. لقد وجد الباحثون المئات من أحداث التكاثر الودي في هذه الأسماك ، والتي لم تحدث فقط بعدد كبير ، ولكن أيضًا خلال فترة زمنية قصيرة. يوضح الشكل 14 هذا النوع من أنواع التكاثر بين مجموعة من أسماك القشريات في نيكاراغوا. في هذه اللغة ، يعيش نوعان من cichlids في نفس الموقع الجغرافي ، لكنهما أصبحا يمتلكان أشكالاً مختلفة من الأشكال تسمح لهما بتناول مختلف مصادر الطعام.
سأضع الإختبارات على منشور الفيس
في النباتات ، بعض الهياكل تهدف إلى جذب نوع واحد من الملقحات في وقت واحد يمنع الملقح المختلفة من الوصول إلى حبوب اللقاح. يمكن أن يختلف النفق الذي يجب على الحيوان من خلاله الوصول إلى الرحيق اختلافًا كبيرًا في الطول والقطر ، مما يحول دون تطعيم النبات بأنواع مختلفة (الشكل 13).
عند حدوث الإخصاب وتشكيل الزيجوت ، يمكن أن تحول حواجز ما بعد الزيجوت عن التكاثر. لا يمكن للأفراد المختلطين في كثير من الحالات أن يتشكلوا بشكل طبيعي في الرحم وببساطة لا ينجون بعد المراحل الجنينية. وهذا ما يسمى قابلية الهجين لأن الكائنات المهجنة ببساطة غير قابلة للحياة. في حالة أخرى من مرض ما بعد الصدمة ، يؤدي التكاثر إلى ولادة ونمو هجين معقم وغير قادر على إنتاج نسل خاص بهما ؛ وهذا ما يسمى العقم الهجين.تأثير الموائل على الأنواعقد يحدث الانتواع التماثليSympatric speciation بطرق أخرى غير polyploidy. على سبيل المثال ، فكر في نوع من الأسماك التي تعيش في بحيرة. مع نمو السكان ، تزداد المنافسة على الغذاء أيضًا. تحت الضغط للعثور على الغذاء ، افترض أن مجموعة من هذه الأسماك كانت لديها المرونة الوراثية لاكتشاف وتغذية مصدر آخر لم تستخدمه الأسماك الأخرى. ماذا لو تم العثور على مصدر الغذاء الجديد هذا على عمق البحيرة؟ بمرور الوقت ، سيتفاعل هؤلاء الذين يتغذون على مصدر الغذاء الثاني أكثر مع بعضهم البعض مع الأسماك الأخرى ؛ لذلك ، فإنها تتكاثر معا كذلك. من المحتمل أن يتصرف نسل هذه الأسماك كآبائهم: التغذية والعيش في نفس المنطقة والابتعاد عن السكان الأصليين. إذا استمرت هذه المجموعة من الأسماك في الانفصال عن المجموعة الأولى ، فقد يحدث في النهاية نوع من التماثل الودي حيث تتراكم الاختلافات الوراثية بينهما.هذا السيناريو يحدث في الطبيعة ، مثلما يفعل الآخرون الذين يؤديون إلى العزلة الإنجابية. أحد هذه الأماكن هو بحيرة فيكتوريا في إفريقيا ، والتي تشتهر بنوعها المتعاطف من أسماك الكيشليد. لقد وجد الباحثون المئات من أحداث التكاثر الودي في هذه الأسماك ، والتي لم تحدث فقط بعدد كبير ، ولكن أيضًا خلال فترة زمنية قصيرة. يوضح الشكل 14 هذا النوع من أنواع التكاثر بين مجموعة من أسماك القشريات في نيكاراغوا. في هذه اللغة ، يعيش نوعان من cichlids في نفس الموقع الجغرافي ، لكنهما أصبحا يمتلكان أشكالاً مختلفة من الأشكال تسمح لهما بتناول مختلف مصادر الطعام.
سأضع الإختبارات على منشور الفيس
تعليقات
إرسال تعليق