cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
أدلة السلف المشترك
كشفت مقارنات سلاسل الحمض النووي للكائنات عن أن الكائنات الأقرب وراثيًا تتشابه بدرجة أكبر في سلاسلها عن الكائنات الأبعد وراثيًا. جاءت أدلة أخرى على الأصل المشترك من المخلفات الجينية كالمورثات الكاذبة، وهي مناطق في حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين تتنادّ مع جين في موجود في متعضية قريبة، لكنها لم تعد فعالة ويبدو أنها تسير في عملية انحلال مستمرة.
الأحافير مهمة لتقدير زمن تطور سلالات مختلفة في الزمن الجيولوجي. وبما أن التحجر حادثة نادرة تتطلب عادة وجود أجزاء صلبة في جسد الكائن وموته قرب موقع تخزَّن فيه الرواسب، فإن سجل الأحافير لا يقدم إلا معلومات قليلة ومتقطعة حول تطور الحياة. أدلة تواجد المتعضيات قبل تطور أجزاء الجسد الصلبة كالأصداف والعظام في غاية الندرة، لكنها موجودة في صورة أحافير دقيقة قديمة، إضافة إلى انطباعات لأجساد مختلف الكائنات لينة الجسد. دراسة التشريح المقارن لمجموعات من الحيوانات تظهر خصائص بنيوية متماثلة أو متناددة، مما يبين العلاقات الوراثية مع متعضيات أخرى، خاصةً عند مقارنتها بأحافير لمتعضيات قديمة منقرضة. تعتبر التركيبات الأثارية ومقارنات النمو الجنيني عوامل مهمة في تحديد مدى التشابه التشريحي بالتوافق مع الأصل المشترك. وبما أن العمليات الأيضية لا تخرج من الأحافير، فإن البحث في تطور العمليات الخليوية البسيطة يجري إلى حد بعيد بمقارنة فسيولوجيا المتعضيات الحالية وكيميائها الحيوية. تفرع العديد من السلاسل في مراحل مختلفة من النمو، ولذلك فإنه من الممكن تحديد زمن ظهور عمليات أيضية محددة بمقارنة صفات أفراد سلالات السلف المشترك. كما يُظهر التنظيم الحيوكيميائي المشترك وأنماط التنوع الجزيئي في المتعضيات علاقة مباشرة باشتراك السلف.
يقدم فرع الجغرافيا الحيوية المزيد من الأدلة؛ لأن التطور والسلف المشترك يقدمان أفضل التفسيرات وأكثرها شمولًا لعدد كبير من الحقائق المتعلقة بالتوزيع الجغرافي للنباتات والحيوانات حول العالم. يتجلى هذا أكثر في حقل الجغرافيا الحيوية للجُزر. تتيح حقيقة السلف المشترك مع تكتونيات الصفائح طريقة لجمع حقائق توزيع أنواع الأحياء حاليًا مع أدلة السجل الأحفوري لتقديم تفسير متسق منطقيًا لكيفية تغير التوزيع الجغرافي للكائنات الحية عبر الزمن.
بيرسي برنس
بيرسي برنس (15 أغسطس 1887 بليفربول في المملكة المتحدة - 1 ديسمبر 1973 في الولايات المتحدة) هو لاعب كرة قدم بريطاني (وحمل سابقاً جنسية المملكة المتحدة لبريطانيا العظمى وأيرلندا) في مركز الهجوم. لعب مع نادي بورنموث ونادي ساوثهامبتون.
أدلة السلف المشترك
علم الوراثة
دراسة سلاسل المورثات تقدم أحد أقوى الدلائل على الأصل المشترك. يفحص تحليل المتسلسلات المقارن العلاقة بين سلاسل دنا لدى الأنواع المختلفة، مما يقدم عدة أدلة تبرهن فرضية دارون الأصلية بالأصل المشترك. إن كانت فرضية الأصل المشترك صحيحة، فستكون الأنواع التي تشترك في السلف قد ورثت سلاسل دنا من ذلك السلف المشترك إضافة إلى الطفرات التي تميز ذلك السلف. وستشترك الأنواع الأكثر قرابة في جزء أكبر من سلاسل دنا المتطابقة عن ما إذا قورنت بأنواع تصلها بها قرابة أضعف.
أقوى هذه الأدلة وأبسطها يأتينا من الاستبناء الوراثي. عادةً ما تكون تلك الاستبناءات قوية، خاصةً عند استخدام سلاسل بروتين بطيئة التطور في إنشائها، ويمكن استخدامها لاستبناء جزء كبير من التاريخ التطوري للمتعضيات الحديثة، بل والتاريخ التطوري للمتعضيات المنقرضة كما في السلاسل الوراثية المستخرجة من الماموث، والنياندرتال، والتيرانوصور. تثبت تلك العلاقات المستبناة وراثيًا استبناءات العلاقات التي تعتمد على الدراسات التشكّلية أو الحيوكيميائية. أجريت أكثر الاستبناءات دقة في دراسة جينوم الميتوكوندريا الذي تشترك فيه كل المتعضيات حقيقيات النوى، وهو جينوم قصير وسهل الدراسة. أما أكثر الاستبناءات اتساعًا فقد أجريت اعتمادًا على سلاسل بضعة بروتينات قديمة جدًا أو على سلاسل رنا الريبوسومي.
التنظيم الحيوكيميائي الشامل وأنماط التنوع الجزيئي
تعتمد كل المتعضيات المعاصرة المعروفة على العمليات الحيوكيميائية ذاتها: ترمَّز المعلومات الوراثية في صورة حمض نووي (دي أن إيه، وآر أن إيه في الفيروسات)، وتنتسَخ إلى رنا، ثم تترجَم إلى بروتينات (أي مبلمرات من الأحماض الأمينية) بواسطة ريبوسومات محافظة. يتضح ذلك أكثر عند ملاحظة أن الشفرة الجينية («مفتاح الترجمة» بين الدنا والأحماض النووية) موحدة في كل المتعضيات تقريبًا؛ أي أنه إن وُجدت قطعة دنا في بكتيريا فإنها ترمّز للحمض الأميني نفسه الذي ترمز له إن وجدت في خلية بشرية. ثلاثي فوسفات الأدينوسين هو عملة الطاقة لدى كل أشكال الحياة المعاصرة. كما أن علم الأحياء التطوري التنموي يظهر أن اشتراك التشكل هو في الواقع نتيجة لاشتراك العناصر الوراثية. مثلًأ: على الرغم من اعتقاد أن العين شبيهة الكاميرا تطورت مرات عديدة منفصلة، إلان أنها تتقاسم مجموعة مشتركة من البروتينات مستشعرة الضوء (أوبسينات)، مما يدل على نقطة أصل مشتركة لكل الكائنات المبصرة. من الأمثلة الأخرى الجديرة بالذكر خطة جسم الكائنات الفقارية المعروفة، والتي تحدد بنيتها عائلة العلبة المثلية (Hox) من المورثات.
سَلسَلة الحمض النووي
المقال الرئيسي: سلسلة الحمض النووي
تتيح مقارنة سلاسل دنا تجميع المتعضيات حسب تشابه سلاسلها، وعادة ما تتطابق أشجار التطور مع التصنيف التقليدي، وكثيرًا ما تستخدم العلاقات التطورية لإثبات التصنيف أو تصحيحه. تعَد مقارنة السلاسل مقياسًا قويًا بما يكفي لتقويم الافتراضات الخاطئة في شجرة التطور إذا قلت الأدلة الأخرى. مثلًا: تتباين سلسلة دنا الإنسان بمقدار ما يقارب 1,2% عن أقرب أقربائه الوراثيين، الشمبانزي، وبقرابة 1,6% عن الغوريلا، و6,6% عن البابون. لذلك يتيح دليل السَلسلة الوراثية استنتاج مدى القرابة الوراثية وتقديرها بين الإنسان والقردة الأخرى. استُخدمت سلسلة مورثة رنا الريبوسومي 16 س (مورثة أساسية ترمّز لجزء من الريبوسوم) للعثور على علاقات وراثية واسعة بين كل الأحياء المعاصرة. أجرى ذلك البحث أولًا كارل ووز عام 1977، وكانت نتيجة ذلك البحث إيجاد النظام ثلاثي النطاقات الذي ينص على أنه حدث انقسامان رئيسيان في بداية تطور الحياة؛ نتج عن الانقسام الأول البكتيريا الحديثة وعن الانقسام الآخر نتجت العتائق وحقيقيات النوى.
الفيروسات القهقرية الداخلية
الفيروسات القهقرية الداخلية (ERVs) هي سلاسل في الجينوم بقيت من عدوى فيروسية قديمة في المتعضية. دائمًا ما توَرَّث تلك الفيروسات القهقرية إلى الجيل التالي من المتعضية المصابة. هذا يحافظ على المورثة الفيروسية في جينوم المتعضية. ولأن هذا الحدث نادر وعشوائي، فإن العثور على مورثات فيروسية في موضعين متماثلين على صبغيين من نوعين مختلفين من المتعضيات يشير إلى سلف مشترك بينهما. انظر أمثلة ذلك في الإنسان وفي القطط أدناه.
البروتينات
تدعم الأدلة البروتيومية شمولية أصل الحياة. البروتينات الحيوية كالريبوسوم، والدنا بولمريز والرنا بولمريز توجد في كل الكائنات بدءًا بأكثر البكتيريا بدائية وحتى أكثر الثدييات تعقيدًا. الجزء الرئيسي في البروتين محفوظ في كل سلالات الحياة ويؤدي وظائف متشابهة. طورت المتعضيات الأكثر تعقيدًا وحدات بروتين إضافية، مما يؤثر بقوة على تنظيمه وتآثرات البروتين-بروتين في مركزه. التشابه المترابط بين سلاسلات كل المتعضيات المعاصرة؛ مثل الدنا، والرنا، والأحماض الأمينية، وطبقة الدهن الثنائية تدعم كلها نظرية السلف المشترك. التحليل الوراثي للسلاسل البروتينية الموجودة في متعضيات متعددة ينتج أشجار علاقة وراثية متشابهة. التماكب الضوئي للدنا، والرنا، والأحماض الأمينية محفوظ من الأصل المشترك في كل أشكال الحياة المعروفة. وبما أنه لا توجد أفضلية وظيفية لليدوانية التيأمنية أو التياسرية فإن أبسط فرضية هي أن الاختيار وقع عشوائيًا في المتعضيات القديمة ووَرِثت ذلك إلى كل أشكال الحياة المعاصرة من خلال سلفها المشترك. يأتي مزيد من الأدلة لاستبناء السلالات الوراثية من فضلة الدنا مثل المورثات الكاذبة، وهي مورثات «ميتة» تتراكم فيها الطفرات بانتظام.
المورثات الكاذبة
المقال الرئيسي: مورثة كاذبة المورثات الكاذبة (المعروفة أيضًا باسم الدنا غير المشفِّر) هي سلاسل دنا في الجينوم ولا تُنسخ إلى رنا لتصنيع البروتينات. بعض هذا الدنا غير المشفر له وظائف معروفة، ولكن أكثره ليست له وظيفة معروفة ويسمى «فضلة الدنا». هذا مثال على الأثارية؛ لأن مضاعفة هذه المورثات تستهلك طاقة، مما يجعل الأمر إهدارًا tي كثير من الحالات. تشكل المورثات الكاذبة 99% من الجينوم البشري (1% دنا وظيفي). يمكن أن تنتج مورثة كاذبة عندما تحدث طفرة لمورثة مشفِّرة وتمنع نسخه، مما يعطل وظيفته، لكن لأنه لا يُنسخ فيمكن أن يختفي دون أن يؤثر على صلاح المتعضية إلا إن أوجد ذلك وظيفة جديدة نافعة للدنا غير المشفر. يمكن أن تنتقل المورثات الكاذبة غير العاملة إلى الجيل التالي من النوع، وهذا يجعل من الواضح أن النوع التالي خلف للنوع الأول.
آليات أخرى
توجد أيضًا أدلة جزيئية كثيرة لعدد من الآليات المختلفة للتغييرات التطورية الكبيرة، منها: الجينوم وتضاعف المورثات، الذي يسهل التطور السريع عن طريق توفير كميات كبيرة من المادة الوراثية بقيود انتقائية ضعيفة أو بغيابها. كذلك نقل الجينات الأفقي، وهي عملية نقل المادة الوراثية إلى خلية أخرى ليست من ذرية المتعضية، مما يتيح للأنواع اكتساب مورثات نافعة من بعضها. إضافةً إلى التأشيب الذي يسمح بإعادة ترتيب أعداد كبيرة من الألّيلات المختلفة ويسمح بإقامة انعزال تكاثري. تشرح نظرية التعايش الداخلي أصل الميتوكوندريا والصانعات الخلوية (مثل الصانعات اليخضورية)، وهي عضيات في خلايا حقيقيات النوى، على أنه دمج لخلية عتيقة بدائية النواة في خلية عتيقة حقيقية النواة. تضع هذه النظرية آلية لقفزات تطورية مفاجئة بدمج المادة الوراثية والتركيب الحيوكيميائي لنوعين مختلفين بدلًا من تطور عضيات حقيقيات النوى ببطء. وُجدت ادلة تدعم هذه النظرية في الطلائعية Hatena arenicola؛ فهي تفترس خلية طحلب أخضر وتبتلعها، فتتصرف خلية الطحلب الأخضر كمتعايش داخلي يغذي Hatena التي تفقد جهازها الغذائي وتتصرف ككائن ذاتي التغذية.
بما أن العلميات الأيضية لا تغادر الأحافير، فإن البحث في تطور العمليات الخليوية البسيطة يجري إلى حد بعيد بمقارنة المتعضيات المعاصرة. تفرعت سلالات عديدة مع ظهور عمليات أيضية جديدة، ويمكن -نظريًا- تحديد زمن ظهور عمليات أيضية محددة بمقارنة صفات ذرية السلف المشترك أو بملاحظة التظاهرات الفيزيائية لتلك الصفات. على سبيل المثال، ظهور الأكسجين في غلاف الأرض الجوي مرتبط بتطور التمثيل الضوئي.
الصبغي 2 في الإنسان
يمكن مشاهدة أحد أدلة تطور الإنسان من سلف مشترك مع الشمبانزي بالنظر إلى عدد صبغيات الإنسان مقارنةً ببقية القردة العليا؛ فكل القردة العليا باستثناء الإنسان تملك 24 زوجًا من الصبغيات، أما الإنسان فلديه 23 زوجًا فقط. الصبغي الإنساني رقم 2 هو نتيجة التحام طرفي بين صبغيين سلفيين.
من أدلة ذلك ما يلي:
لذلك فإن الصبغي 2 يقدم أدلة قوية تدعم اشتراك السلف بين الإنسان والقردة الأخرى. يقول ي. ف. أيدو: "نستنتج أن الموقع المستنسخ في الكوزميدين c8.1 وc29B هو أثر التحام تيلوميري-تيلوميري عتيق ويشير إلى اللحظة التي التحم فيها صبغيان قرديان ليعطيا الصبغي الإنساني 2"."
<!-- ==== Cytochrome c ====
A classic example of biochemical evidence for evolution is the variance of the ubiquitous (i.e. all living organisms have it, because it performs very basic life functions) بروتين سيتوكروم سي in living cells. The variance of cytochrome c of different organisms is measured in the number of differing amino acids, each differing amino acid being a result of a زوج قاعدي substitution, a طفرة (أحياء). If each differing amino acid is assumed to be the result of one base pair substitution, it can be calculated how long ago the two species diverged by multiplying the number of base pair substitutions by the estimated time it takes for a substituted base pair of the cytochrome c gene to be successfully passed on. For example, if the average time it takes for a base pair of the cytochrome c gene to mutate is N years, the number of amino acids making up the cytochrome c protein in monkeys differ by one from that of humans, this leads to the conclusion that the two species diverged N years ago.
The cytochrome c molecule has been extensively studied for the glimpse it gives into evolutionary biology. Both دجاج and تركياs have identical sequence homology (amino acid for amino acid), as do خنزيرs, بقرةs and خروف. Both إنسانs and شيمبانزيs share the identical molecule, while مكاك ريسوسيs share all but one of the amino acids: the 66th amino acid is إيزوليوسين in the former and ثريونين in the latter.
What makes these homologous similarities particularly suggestive of common ancestry in the case of cytochrome C, in addition to the fact that the phylogenies derived from them match other phylogenies very well, is the high degree of functional redundancy of the cytochrome C molecule. The different existing configurations of amino acids do not significantly affect the functionality of the protein, which indicates that the base pair substitutions are not part of a directed design, but the result of random mutations that aren't subject to selection. -->
الفيروسات القهقرية الداخلية في الإنسان
يحمل الإنسان الكثير من الفيروسات القهقرية التي تمثل ما يقارب 8% من جينومه. يشترك الإنسان والشمبانزي في سبع مورثات فيروسية مختلفة، وتشترك الرئيسيات كلها في فيروسات قهقرية مشابهة تنسجم مع علم الوراثة العرقي.
الفيروسات القهقرية الداخلية في القطط
تقدم السنوريات مثالًا آخر على سلسلة مورثة فيروسية وُجدت في سلف مشترك. تحتوي الشجرة التطورية للسنوريات قططًا صغيرة (مثل سنور الأدغال، والقط البري، والقط المنزلي) تفرعت عن أنواع القطط الكبيرة مثل تحت عائلة النمرية ولواحم أخرى. حقيقة وجود مورثة فيروسية داخلية لدى القطط الصغيرة حيث لا توجد في القطط الكبيرة تشير إلى أن تلك المورثة أُضيفت في جينوم سلف القطط الصغيرة بعد تفرع القطط الكبيرة عنها.
أدلة من علم التشريح المقارن
تكشف الدراسة المقارنة لتشريح مجموعات من الحيوانات أو النباتات عن تشابه عام في خصائص بنيوية معينة. مثلًا: البنية الأساسية لكل الأزهار تتكون من سبلات، وبتلات، ومبيض وقلم وميسم؛ إلا أن أحجام الأزهار، وألوانها، وأعداد أجزائها، وبنياتها الخاصة متباينة بين الأنواع.
التأسل الرجعي
التأسل هو الرجعية التطورية، مثل ظهور صفات على متعضية مرة أخرى بعد أن انحسرت منذ أجيال. يقع التأسل لأن مورثات الخصائص الظاهرية التي وجدت في السابق ما زالت محفوظة في الدنا، وإن كانت تلك المورثات لا يعبَّر عنها ظاهريًا في أغلب المتعضيات التي تحوزها. من أمثلة ذلك ظهور الأرجل الخلفية في الثعابين أو الحيتان (انظر الأمثلة المحددة أدناه)، وأصابع الأقدام الزائدة لدى الحافريات والتي لا تصل إلى الأرض أصلًا، ووجود أسنان للدجاج، وعودة التكاثر الجنسي في ينم وCrotoniidae بعد اختفائه، وظهور ذيل للإنسان، وظهور حلمات زائدة، وتضخم الأنياب.
علم الأحياء التطوري التنموي والنمو الجنيني
علم الأحياء التطوري التنموي هو فرع علم الأحياء الذي يعنى بمقارنة عملية النمو في متعضيات مختلفة لتحديد العلاقات الوراثية بين أنواعها. تحتوي جينومات مجموعة متنوعة من المتعضيات جزءًا صغيرًا من المورثات التي تتحكم في نمو المتعضية. تعد مورثات العلبة المثلية من أمثلة تلك المورثات الشاملة في المتعضيات كلها تقريبًا والتي تشير إلى أصل السلف المشترك. يظهر الدليل الجنيني من دراسة نمو المتعضيات في طورها الجنيني ومقارنته بأجنة متعضيات أخرى وملاحظة التشابه بينها. عادة ما تظهر بقايا صفات سلفية وتختفي أثناء مراحل النمو الجنيني المختلفة. من أمثلة ذلك إنماء الشعر وفقدانه (زغب) أثناء نمو جنين الإنسان، ووجود التحول الظاهري أثناء النمو الجنيني لدى الثدييات من مظهر الأسماك إلى البرمائيات إلى الزواحف وحتى الثدييات، ونمو الكيس المحّي ثم تنكّسه، وكون الضفادع والسمندلات البرية تمر بطور اليرقة -التي تتصف بصفات اليرقات المائية- داخل البيضة ولكنها تفقس جاهزة للحياة على اليابسة، وظهور تركيبات خيشومية الشكل (الأقواس البلعومية) أثناء نمو الجنين الفقاري، والتي تستمر في النمو لدى الأسماك في صورة أقواس خيشومية حيث تشكل منشأ عدد من التركيبات في الرأس والعنق تختلف عن التي تنتجها الأقواس البلعومية في الإنسان مثلًا.
التنادد البنيوي والتطور التباعدي (التكيفي)
إن كانت مجموعتان متباعدتان من المتعضيات قد انحدرتا من أصل مشترك فمن المتوقع أن يكونا مشتركتين في خصائص أساسية معينة. يفترض أن تحدد درجة التشابه بين متعضيتين مدى قرابتهما تطوريًا:
جامعة الرور في بوخوم
جامعة الرور في بوخوم (بالألمانية Ruhr-Universität Bochum اختصاراً RUB) هي من إحدى أكبر عشر جامعات في ألمانيا بعدد طلاب يصل إلى 32.000 طالبة وطالب.
أدلة السلف المشترك
التنادد البنيوي والتطور التباعدي (التكيفي)
عندما تتشارك مجموعة من المتعضيات في بنية متناددة تؤدي وظائف متعددة للتكيف مع ظروف بيئية وأنماط حياة مختلفة فإن ذلك يسمى التشعب التكيفي. ويسمى الانتشار التدريجي للمتعضيات ذات التشعب التكيفي بالتطور التباعدي.
جامعة الرور في بوخوم
تعد جامعة بوخوم من الجامعات الرائدة في ألمانيا في مجالات البحث والتطوير.
أدلة السلف المشترك
التصنيف والمراتب المتداخلة
يعتمد التصنيف على حقيقة أن المتعضيات كلها مرتبطة وراثيًا في مراتب متداخلة مبنية على أساس الخصائص المشتركة. يمكن توزيع أغلب الأنواع المعاصرة في تصنيف مراتبي متداخل بسهولة. يتضح هذا من نظام التصنيف اللينيوسي. يمكن وضع الأنواع القريبة في مجموعة واحدة (كالجنس) اعتمادًا على الخصائص المشتركة بينها، ويمكن أن تُجمع عدة أجناس في فصيلة واحدة، وأن تجمع عدة فصائل معًا في رتبة واحدة...إلخ. اكتشف كثير من العلماء وجود هذه المراتب المتداخلة قبل دارون، ولكنه وضح أن نظريته التطورية بسلفها المشترك ونمطها المتشعب تستطيع تفسير تلك المراتب. وصف دارون كيف يمكن أن يكون اعتماد الأصل المشترك قاعدة منطقية للتصنيف:
جامعة الرور في بوخوم
لمحة عن الجامعة
تأسست جامعة الرور في بوخوم عام 1962، وبدأ التدريس فيها عام 1965، وتعد بذلك أول جامعة تأسست في ألمانيا بعد الحرب العالمية الثانية.
أدلة السلف المشترك
البنى الأثارية
تظهر أدلة قوية ومباشرة على السلف المشترك من دراسة البنى الأثارية. تطلق تسمية العضو الأثاري على الأجزاء الجسدية الردمية التي تمتاز بصغر الحجم والضعف لدى مقارنتها بنظيرتها في نوع السلف. عادة ما تكون هذه الأعضاء ضعيفة ونموها متخلف. يمكن تفسير وجود الأعضاء الأثارية باعتبار التغيرات البيئية المحيطة بالنوع أو تغيرات نمط حياته. تكون تلك الأعضاء عاملة عادة في النوع السلفي ولكنها فقدت وظيفتها أو غيرتها. من أمثلة ذلك الحزام الحوضي لدى الحيتان، والأثقال (الأجنحة الخلفية) في الذباب والبعوض، وأجنحة الطيور غير الطائرة كالنعام، وأوراق بعض النباتات الصحراوية (مثل الصبار) والنباتات الطفيلية (مثل الحامول). إلا أن البنى الأثارية يمكن أن تستبدل وظائفها بوظائف جديدة. مثلًا: أثقال ذوات الجناحين تساعد في موازنة الحشرة أثناء طيرانها، وجناحا النعامة يستخدمان في طقوس التزاوج.
جامعة الرور في بوخوم
لمحة عن الجامعة
يوجد مبنى الجامعة خارج مدينة بوخوم الواقعة في ولاية شمال الراين - وستفاليا في منطقة حوض الرور
أدلة السلف المشترك
التركيبات الخلفية في الحيتان
للحيتان أجزاء خلفية داخلية مختزلة؛ كالحوض والأقدام الخلفية (شكل 3أ). أحيانًا تكون الجينات المسؤولة عن نمو الأطراف الطويلة سببًا في نمو ساقين صغيرتين لدى حوت حديث. في يوم 28 أكتوبر 2006، عثر على دلفين بأربع زعانف ودُرس طرفاه الخلفيان الزائدان. تعتبر هذه الحيتانيات ذات الأرجل مثالًا على أثارة يمكن توقعها بالنظر إلى سلفها المشترك.
جامعة الرور في بوخوم
البناء الهندسي
توجد مباني الجامعة الرئيسية، وعددها ثلاثة عشر مبنى، على هضبة مرتفعة تطل على بحيرة كيمنادر (Kemnader See)، وهي موزعة على أربع مجموعات متناظرة يتوسطها المدرج المركزي Audimax.
أدلة السلف المشترك
تركيب فم الحشرات
تملك أنواع كثيرة من الحشرات أجزاء فم مشتقة من التركيبات الجنينية ذاتها، مما يشير إلى أن أجزاء الفم تلك هي تعديلات على الخصائص الأصلية لدى سلف مشترك. من هذه الأجزاء الشفة العليا، واللحى (الفكوك العلوية)، والبلعوم السفلي (اللسان أو قاع الفم)، والفكوك السفلية المساعدة، والشفة السفلى (شكل 3ب). أدى التطور إلى تضخم هذه التركيبات وتعديلها في بعض الأنواع، أو اختزالها وفقدانها في أنواع أخرى. تمكن تلك التعديلات الحشرات من الاستفادة من مواد غذائية متعددة ومختلفة.
جامعة الرور في بوخوم
مواقع خارجية
الموقع الرئيسي لجامعة الرور في بوخوم
أدلة السلف المشترك
أطراف مفصليات أخرى
تعتبر أجزاء أفواه الحشرات وقرون استشعارها متناظرة مع أرجلها. نلاحظ تطورًا متوازيًا في بعض العنكبيات: يمكن تعديل زوج الأرجل الأمامي ليصبح متناظرًا مع قرني الاستشعار، خاصة في العقارب السوطية التي تسير على ست أرجل. تدعم هذه التطورات نظرية أن التعديلات المعقدة تبدأ عادةً بتناسخ المكونات ثم تعديل كل نسخة على حدة في اتجاه مختلف.
الطرف خماسي الأصابع
إن نمط توزيع عظام الأطراف والمسمى الطرف خماسي الأصابع هو مثال على التركيبات المتناددة (شكل 3 ج). هذا النمط موجود في كل طوائف الفقاريات رباعية الأطراف (أي من البرمائيات وحتى الثدييات). كما يمكن تتبع أثره قديمًا في زعانف بعض الأسماك المتحجرة التي تطور منها أول البرمائيات، مثل تِكْتالِك. يوجد في الطرف عظمة واحدة دانية (عظمة العضد)، وعظمتان قاصيتان (الكعبرة والزند)، ومجموعة من عظام الرسغ (في المعصم)، وبعدها خمس عظام للمشط (عظام الكف) ثم السلاميات (عظام الأصابع). في كل رباعيات الأطراف نرى التركيب الأساسي للطرف خماسي الأصابع متطابقًا، مما يشير إلى أنها نشأت من سلف مشترك، لكن هذه التركيبات الأساسية قد عُدِّلت أثناء مسيرة التطور. أصبحت ظاهريًا تركيبات مختلفة وليست ذات علاقة ببعضها تقوم بوظائف مختلفة للتكيف مع البيئات وأنماط الحياة المتنوعة. نرى هذه الظاهرة بجلاء في الثدييات (شكل 3 ج)؛ مثلًا:
تركيب الحوض في الديناصورات
كما في الطرف خماسي الأصابع في الثدييات، فإن الديناصورات الأولى انقسمت إلى رتبتين مختلفتين: سحليات الحوض وطيريات الحوض. تُصنف الديناصورات في إحدى الرتبتين حسب ما يظهر في أحافيرها. في الشكل 3 د نرى أن أولى سحليات الحوض كانت تشبه أولى طيريات الحوض. نمط تركيب الحوض في كل أنواع الديناصورات هو مثال على التركيبات المتناددة. كل من رتبتي الديناصورات لها عظام حوضية مختلفة قليلًا مما يقدم دليلًا على السلف المشترك لهما. كما أن أحواض الطيور الحديثة تظهر تشابهًا مع التراكيب الحوضية في سحليات الحوض مما يشير إلى تطور الطيور من الديناصورات. يمكن مشاهدة ذلك في الشكل 3 د حيث تنقسم الطيور عن التحترتبة ثيروبودا.
العصب الحنجري الراجع في الزرافات
العصب الحنجري الراجع هو الفرع الرابع من العصب المبهم الذي هو أحد الأعصاب القحفية. عادة ما يكون مساره طويلًا في الثدييات. يخرج العصب الحنجري الراجع ابتداءً من المخ جزءًا من العصب المبهم، ثم يمر في الرقبة حتى القلب، ويلتف حول الأبهر الظهري ثم يرجع صعودًا إلى الحنجرة من خلال الرقبة. (شكل 3 هـ)
ويدعي التطوريون أن هذا المسار ليس هو المسار الأقصر حتى في الإنسان، لكن في الزرافات يصبح أدنى من المستوى الأمثل بكثير. بسبب طول رقبة الزرافة فإنه يمكن أن يمتد العصب الحنجري الراجع لديها إلى 4 أمتار بالرغم من أن مساره الأقصر لا يتجاوز طوله عدة بوصات. ويعلل المسار غير المباشر لهذا العصب بأنه نتيجة تطور الثدييات من الأسماك التي لم تكن لها رقبة وكان عصبها قصير نسبيًا ويعصِّب فلعة خيشومية واحدة ويمر بالقرب من القوس الخيشومية. بعد ذلك أصبح الخيشوم الذي يصل إليه العصب حنجرةً، وأصبحت القوس الخيشومية الشريان الأبهر الظهري في الثدييات.
أما وجهة النظر المعارضة لفكرة أن العصب الراجع دليل على التطور؛ أن هذا الاستدلال يقوم على أساس غير صحيح، وهو افتراض أن العصب يخص الحنجرة فقط وأن هذا الالتفاف لا فائدة منه، وبالتالي يعتبرونه خطأ تطوريًا، وقدم العلماء المعارضين لهذا الاستدلال شواهد تنقد الاستدلال البسيط بأنه خطأ تطوري: أي أنه لا يختص بتعصيب الرغامى فحسب
مسار الأسهر
كما في عصب الحنجرة في الزرافة فإن الأسهر (جزء من التشريح الذكري لكثير من الفقاريات ينقل الحيوانات المنوية من البربخ تحسبًا للقذف) في الإنسان يصعد الأسهر من الخصية، ويلف حول الحالب، ثم ينزل إلى الإحليل والقضيب. يشير البعض إلى أن هذا بسبب هبوط الخصيتين أثناء مدة تطور الإنسان لأسباب متعلقة بدرجة الحرارة على الأرجح. ومع هبوط الخصيتين، ازداد طول الأسهر لمواءمة الانعقافة غير المقصودة حول الحالب.
أدلة من علم الأحياء القديمة
عندما تموت المتعضيات فإنها عادة ما تحلل سريعًا أو تستهلك أجسادها قمامات، مما لا يدع أي أثر دائم لوجود تلك المتعضيات. إلا أنه في بعض الأحيان تحفظ المتعضيات. تسمى بقايا متعضيات الأزمنة الجيولوجية السابقة أو آثارها المطمورة في الصخور بآليات طبيعية، تسمى مستحاثات. المستحاثات غاية في الأهمية لفهم تاريخ تطور الحياة على الأرض، فهي تقدم أدلة مباشرة على التطور ومعلومات مفصّلة حول سلف المتعضيات. علم الأحياء القديمة يعنى بدراسة الحياة السابقة اعتمادًا على سجلات الأحافير وعلاقاتها بالأزمان الجيولوجية المختلفة.
لابد من أن تُدفن آثار المتعضيات وبقاياها سريعًا حتى لا تقع التجوية أو التحلل ومن ثم يمكن حدوث التحجّر. التركيبات الهيكلية أو الأجزاء الصلبة الأخرى هي أكثر أنواع البقايا المتحجرة شيوعًا. كما توجد بعض متحجرات الآثار في صورة قوالب أو طبعات لبعض الكائنات قديمة.
بعد موت الحيوان تبدأ المواد العضوية بالتحلل تدريجيًا حتى يصبح العظم مساميًا. إذا دُفن الحيوان بعد ذلك في الطين، فإن الأملاح المعدنية تتخلل العظام وتملأ المسام تدريجيًا. تتصلب العظام وتتحجر وتُحفظ في صورة أحافير. تعرف هذه العملية بالتحجر. إذا غمرت الحيوانات الميتة الرمال التي تحملها الرياح، ثم حولته الأمطار الغزيرة أو الفيضانات إلى طين، فإن عملية دخول المعادن نفسها قد تحدث. إلى جانب التحجر، فإن أجساد الحيوانات الميتة يمكن أن تُحفظ جيدًا في الجليد، أو في راتنج الأشجار المخروطية المتجمد (الكهرمان)، أو في القطران، أو في الخث الحمضي اللاهوائي. يمكن أن تكون الأحفورة لأثر مطبوع. ومن ذلك أوراق الأشجار وآثار خطوات الأقدام، التي تتكون أحافيرها طبقة طبقة ثم تتصلب.
سجل الأحافير
يمكن معرفة كيف تطورت مجموعة معينة من المتعضيات بواسطة ترتيب سجلها الأحفوري زمنيًا. يمكن تحديد هذا الترتيب لأن الأحافير توجد غالبًا في صخور رسوبية. يتكون الصخر الرسوبي من طبقات من الطمي أو الطين بعضها فوق بعض؛ ولذلك تحتوي الصخور الناتجة عن ذلك مجموعة من الطبقات الأفقية تسمى الطبقات الأرضية. كل طبقة تحتوي أحافير نموذجية للعصر المعين الذي تكونت فيه. أكثر الطبقات انخفاضًا تحتوي أقدم الصخور وأول الأحافير، بينما أعلى الطبقات تحتوي أحدث الصخور وأحافير أحدث.
يمكن أيضًا مشاهدة تتابع الحيوانات والنباتات في اكتشافات الأحافير. بعد دراسة أعداد الأحافير المختلفة ومدى تعقيدها في مستويات طبقية مختلفة، لوحظ أن الصخور الأقدم تحوي أحافير أقل، وكلها لكائنات لها تراكيب أبسط، في حين أن الصخور الأحدث فيها تنوع أكبر من الأحافير، مع زيادة متصاعدة في مستوى تعقيد تراكيبها.
كان علماء الأرض قادرين على تقدير أعمار الطبقات والأحافير التي يجدونها بشكل تقريبي فقط لسنوات كثيرة. كانوا يفعلون ذلك بتقدير زمن تكون الصخر الرسوبي طبقة بطبقة مثلًا. أما اليوم، فيمكن للعلماء تحديد أعمار الأحافير بدقة أعلى مستخدمين نِسب العناصر المستقرة والمشعة في صخرة معينة. تُعرف هذه التقنية بالتأريخ الإشعاعي.
طوال السجل الأحفوري، فإن كثيرًا من الأنواع التي تظهر في مستوى طبقي أقدم تختفي في مستوى أحدث. يُفسَّر هذا بالتعبير التطوري على أنه محدد للأزمان التي نشأت فيها الأنواع أو انقرضت. تنوعت المناطق الجغرافية والأحوال الجوية على مدى تاريخ الأرض. وبما أن المتعضيات متكيفة لبيئات معينة، فأن الأحوال دائمة التغير تفضّل الأنواع التي تتكيف للبيئات الجديدة على غيرها، وذلك بواسطة آلية الاصطفاء الطبيعي.
امتداد السجل الأحفوري
بالرغم من ندرة توافر الأحوال المناسبة للتحجر، إلا أنه يُعرف ما يقارب 250 ألف نوع أحفوري. عدد الأحافير يختلف كثيرًا من نوع لآخر، لكن ملايين الأحافير قد استُخرجت، مثلًا: استُخرج أكثر من ثلاثة ملايين أحفورة تعود إلى العصر الجليدي الأخير من بحيرة قطران لا بريا في لو أنجلس، الولايات المتحدة الأمريكية. ما زال هنالك الكثير من الأحافير في الأرض في تشكيلات جيولوجية مختلفة معروف أنها ذات كثافة أحفورية عالية، مما يسمح بتقدير مجموع المحتوى الأحفوري في التشكيل. مثال على ذلك تشكل بوفورت في جنوب أفريقيا الغني بأحافير الفقاريات، ومنها الزواحف شبيهة الثدييات (وهي مجموعة أنواع انتقالية بين الزواحف والثدييات). قُدر محتوى هذا التشكل بما يقارب 800 مليار أحفورة فقارية.
قصور السجل الأحفوري
السجل الأحفوري مصدر مهم للعلماء عند تتبع التاريخ التطوري للمتعضيات، ولكن لوجود عجز متأصل في طبيعة السجل فإنه لا توجد تدرجات دقيقة من الأشكال الانتقالية بين المجموعات المتقاربة من الأنواع. يعد هذا الافتقار إلى سلسلة متتابعة من الأحافير في السجل أحد أكبر القيود التي تحول دون تتبع سلف المجموعات الحيوية من خلال السجل الأحفوري. تطلق تسمية «الحلقة المفقودة» عادةً في إطار غير علمي على الأحافير الانتقالية التي تُظهر هيئات متوسطة بين نوعين وكانت فجوة معرفية قبل العثور عليها.
توجد فجوة بحجم يقارب مئة مليون سنة بين بداية العصر الكامبري ونهاية العصر الأردفيشي. أوائل العصر الكامبري هي الفترة التي يوجد فيها الكثير من أحافير الإسفنجيات، واللاسعات (مثل قناديل البحر)، وشوكيات الجلد (مثل الزنبقيات الأولية، والرخويات (مثل الحلزونات)، ومفصليات الأرجل (مثل ثلاثيات الفصوص). قُدّر تاريخ وجود أول حيوان لديه الخصائص النموذجية للفقاريات (مدرعة أراندا) بأواخر العصر الأردفيشي. لذلك لم يعثر إلا على قليل من الأحافير المتوسطة بين اللافقاريات والفقاريات، إلا أن الأحافير المرشحة لمثل ذلك الدور تشمل حيوان تشكّل صخور برجس الطينية، والبيكايا وأقرباؤه في صخور ماوتيانشان الطينية، وسمكة كونمينغ، وحيوان يونان، والهايكويلة السهمية،‏ وسمكة هايكو.‏
من أسباب نقص سجلات الأحافير:
تطور الحصان
يقدم الحصان أحد أفضل الأمثلة على التاريخ التطوري (علم الوراثة العرقي) بفضل السجل الأحفوري شبه الكامل والذي وجد في مستودعات رسوبية في أمريكا الشمالية تمتمد من أوائل عصر الإيوسين وحتى الحاضر.
تبدأ هذه السلسلة التطورية بحيوان صغير يسمى هايروكاثيريوم (أو الحصان الأولي، بالإنجليزية: )، الذي كان يعيش في أمريكا الشمالية منذ ما يقارب 54 مليون سنة، ثم انتشر إلى أوروبا وآسيا. تظهر البقايا الأحفورية للهايراكوثيريوم أنه يختلف مع الحصان الحديث في ثلاثة وجوه مهمة: كان حيوانًا صغيرًا (بحجم الثعلب)، بنيته خفيفة ومتكيف للركض؛ كانت أطرافه قصيرة ونحيلة، وأقدامه ممتدة حتى أن الأصابع كانت عمودية تقريبًا، وله أربعة أصابع في طرفيه الأماميين وثلاثة في طرفيه الخلفيين؛ وكانت قواطعه صغيرة، وأضراسه ذات تيجان منخفضة وشرفات مدورة تغطيها المينا.
المسار المرجح لتطور الحصان من هايراكوثيريوم إلى الحصان الحديث يشمل 12 جنسًا على الأقل وعدة مئات من الالأنواع. يمكن تلخيص الاتجاهات الرئيسية المشاهدة في تطور الحصان تبعًا للظروف البيئية المتغيرة كما يلي:
تظهر النباتات المتحجرة في طبقات مختلفة أن الأرياف السبخية المشجرة التي كان يعيش فيها الهايراكوثيريوم أخذت في الجفاف تدريجيًا، وأصبح حينها البقاء يعتمد على كون الرأس في وضعية مرتفعة للتمتع بمنظر جيد للريف المحيط بالحيوان، وعلى سرعة جري عالية للفرار من المفترسات، ومن ثم الزيادة في الحجم واستبدال القدم المفرودة بالقدم ذات الحافر؛ فالأرض الجافة والصلبة تجعل القدم المنبسطة القديمة غير ضرورية للدعامة. يمكن تفسير التغيرات في الأسنان بافتراض أن النظام الغذائي قد تغير من كونه نباتات طرية إلى حشائش. اختير جنس سائد من كل فترة جيولوجية لإظهار التحور في سلالة الحصان من هيئته السلفية إلى هيئته الحديثة.
الانتقال من الأسماك إلى البرمائيات
قبل 2004 كان علماء الأحياء القديمة قد وجدوا مستحاثات لبرمائيات لها فقرات عنقية، وآذان، وأربع أرجل، في صخور لا يتجاوز عمرها 365 مليون سنة. ولم يستطيعوا أن يجدوا في الصخور الأقدم من 385 مليون سنة سوى الأسماك التي تفتقر إلى هذه الخصائص البرمائية. تنبأت نظرية التطور بأنه بما أن البرمائيات قد تطورت من الأسماك، فلابد من وجود هيئة انتقالية في الصخور التي تعود إلى الفترة الماضية ما بين 365 و385 مليون سنة. ويجب أن يمتاز هذا النوع الانتقالي بخصائص كثيرة تشبه الأسماك احتفظ بها من 385 مليون سنة أو أكثر، ولكن في الوقت ذاته يجب أن يمتاز بخصائص برمائية كذلك. في عام 2004 عثرت رحلة استكشافية انطلقت إلى جزر في القطب الشمالي الكندي بحثًا عن هذه الأحفورة تحديدًا، عثرت في صخور عمرها 375 سنة على أحافير لتيكتاليك. لكن بعد ذلك ببضعة سنوات عثر علماء في بولندا على آثار كائن رباعي الأرجل متحجرة أقدم من تيكتاليك.
أدلة من التوزيع الجغرافي
بيانات وجود الأنواع أو غيابها في القارات والجزر المختلفة (الجغرافيا الحيوية) يمكن أن تقدم أدلة على اشتراك السلف وأن تسلط الضوء على أنماط الانتواع.
التوزيع القارّي
كل المتعضيات متكيفة لبيئاتها بدرجات متفاوتة. إذا كانت العوامل الأحيائية وغير الأحيائية في موطن ما قادرة على دعم نوع معين في منطقة جغرافية ما، فقد يفترض المرء أن النوع ذاته سيوجد في بيئة مشابهة في منطقة جغرافية مشابهة، مثلًا: أفريقيا وأمريكا الجنوبية. الأمر ليس كذلك. توزيع أنواع النباتات والحيوانات متقطع حول العالم:
يمكن ملاحظة اختلافات أكبر إن وضعنا أستراليا في الحسبان؛ فبالرغم من أنها تقع في دوائر العرض نفسها التي تقع عليها أجزاء كبيرة من أفريقيا وأمريكا الجنوبية، نجد أن الجرابيات كالكنغر والبندقوط والكوول تشكل قرابة نصف الأنواع الثديية أصلية الموطن في أستراليا. يقابل هذا الغياب التام للجرابيات في أفريقيا وجزءًا صغيرًا من الحيوانات الثديية في أمريكا الجنوبية حيث يوجد الأبصوم والأبصوم الزبابي وقرد الجبل. الممثل الحي الوحيد للثدييات البدائية التي تضع البيض (أحاديات المسلك) هو خلد الماء وفصيلة النضناض. يعيش النضناض قصير الأنف بأنواعه في أستراليا، وتسمانيا، وغينيا الجديدة، وجزيرة الكنغر، أما النضناض طويل الأنف فيعيش فقط في غينيا الجديدة. يعيش خلد الماء في مياه شرق أستراليا، وأُدخل إلى تسمانيا، وجزيرة كنج، وجزيرة الكنغر. أحاديات المسلك هذه لا وجود لها في أي مكان آخر في العالم. من ناحية أخرى تفتقد أستراليا إلى الكثير من مجموعات الثدييات المشيمية المنتشرة في القارات الأخرى (اللواحم، وشفعيات الأصابع، والزباب، والسنجابيات، وأرنبيات الشكل)، إلا أن بها خفافيش وفئران متوطنة. ووقد أدخل البشر أنواعًا أخرى كثيرة من المشيميات إلى أستراليا مثل الأرانب والثعالب.
من الأمثلة الأخرى توزيع الحيوانات الدب، حيث يوجد في جميع القارات باستثناء أفريقيا وأستراليا والقارة القطبية الجنوبية، والدب القطبي لا يوجد إلا في الدائرة القطبية الشمالية وما جاورها من يابسة. البطريق يوجد حول القطب الجنوبي فقط بالرغم من تشابه ظروف الطقس في القطب الشمالي. عائلات الخيلانيات موزعة حول مياه الأرض بطريقة خاصة، حيث يتواجد خروف البحر في مياه غرب أفريقيا وشمال أمريكا الجنوبية والكاريبي، بينما قريبه الأطوم لا توجد إلا في مياه أوقيانوسيا شمال أستراليا وسواحل المحيط الهندي. كما أن بقرة بحر ستلر المنقرضة كانت تعيش في بحر بيرنغ.
يمكن العثور على أحافير النوع الواحد في مناطق يُعرف أنها كانت متجاورة في الماضي ثم أصبحت الآن في مواقع جغرافية متباعدة بفعل الانجراف القاري. مثلًا: توجد أحافير للأنواع القديمة نفسها من البرمائيات، والمفصليات، والسراخس في أمريكا الجنوبية وأفريقيا والهند وأستراليا والقطب الجنوبي، وتعود للحقبة الأولية حين كانت هذه المناطق متحدة في كتلة يابسة واحدة تسمى غندوانا. أحيانًا يمكن التعرف على السلالة الحية لهذه المتعضيات ويظهر التشابه بينها جليًا بالرغم من كونها تسكن الآن مناطق مختلفة جدًا جغرافيًا ومناخيًا.
الجغرافيا الحيوية للجزر
لعبت الأدلة المستمدة من علوم الجغرافيا الحيوية للجزر دورًا مهمًا وتاريخيًا في تطوير علم البيولوجيا التطورية. تنقسم الجزر بحسب الجغرافيا الحيوية إلى فئتين. الجزر القارية وهي جزر مثل بريطانيا العظمى واليابان التي كانت فيما مضى جزءًا من قارة. والجزر المحيطية مثل جزر هاواي وجزر غالاباغوس وسانت هيلينا وهي الجزر التي تشكلت في المحيط ولم تكن أبدًا جزءًا من أي قارة. تملك الجزر المحيطية توزيعًا غير متوازن للنباتات والحيوانات المحلية بطرق تجعل هذه الأنواع متميزة عن الكائنات الحية الموجودة في القارات أو الجزر القارية. لا تحتوي الجزر المحيطية على ثدييات أصلية (تحتوي في بعض الأحيان على الخفافيش والفقمات) أو برمائيات أو أسماك المياه العذبة. تملك الجزر المحيطية في بعض الحالات زواحف أرضية (مثل الإغوانة والسلاحف العملاقة في جزر غالاباغوس) ولكنها في اغلب الأحيان لا تحوي زواحف (مثل جزر هاواي). وذلك على الرغم من حقيقة أنه عندما يتم إدخال أنواع مثل الجرذان والماعز والخنازير والقطط والفئران وعلجوم القصب إلى مثل هذه الجزر من قبل البشر فهي تزدهر غالبا. أجرى العديد من العلماء بدءًا من تشارلز داروين تجارب وسجلوا ملاحظات أظهرت أن أنواع الحيوانات والنباتات التي لم يتم العثور عليها في هذه الجزر تتفق مع نظرية أنه تم استيطان هذه الجزر عن طريق الصدفة بواسطة النباتات والحيوانات التي كانت قادرة على الوصول إليها. يمكن أن يحدث هذا الاستيطان المفاجئ عن طريق الجو مثل البذور النباتية التي تحملها الطيور المهاجرة أو الخفافيش والحشرات التي يتم دفعها فوق البحر عن طريق الرياح أو عن طريق الطفو من قارة أو جزيرة أخرى فوق البحر (بعض أنواع بذور النباتات مثل جوز الهند التي يمكن أن تطفو في المياه المالحة)، والزواحف التي يمكن أن تعيش لفترات طويلة فوق نباتات طافية تحملها العواصف إلى البحر.
التوطن
لا ينبغي أن تشمل أنواع التوطن الأخرى (بالمعنى الحرفي للكلمة) الجزر. يمكن أن تدل الجزر على البحيرات المعزولة أو المناطق النائية. وتشمل بعض الأمثلة على ذلك المرتفعات في إثيوبيا وبحيرة بايكال وفنبوس في جنوب إفريقيا، وغابات كاليدونيا الجديدة وغيرها. بعض الأمثلة عن الكائنات الحية المستوطنة التي تعيش في مناطق معزولة: الكاغو في كاليدونيا الجديدة، والجرذان في غابات الصنوبر الاستوائية في لوزون في الفلبين، شجرة بوجوم في شبه جزيرة باخا في كاليفورنيا، فقمة بايكال وسمك أومول في بحيرة بايكال.
التشعبات التكيفية
غالبًا ما يسكن الجزر المحيطية مجموعات من الأنواع متصلة بشكل وثيق والتي تمثل مجموعة متنوعة من الأنماط الحياتية، غالبًا ما تكون هذه الأنماط الحياتية مملوءة بأنواع مختلفة تمامًا في القارات. وتسمى هذه المجموعات مثل عصافير غالاباغوس وطائر هاواي الباحث عن العسل وأفراد عائلة عباد الشمس في أرخبيل خوان فرنانديز وسوس الخشب في سانت هيلانا تشعبات تكيفية لأن أفضل تفسير لذلك هو أن نوع واحد يستعمر جزيرة (أو مجموعة من الجزر) ثم يتنوع لملء البيئات الحيوية المتاحة. يمكن أن تكون هذه التشعبات مذهلة: مثل كون 800 نوع من عائلة ذبابة الفاكهة (وهو ما يقارب نصف المجموع العالمي) مستوطنة في جزر هاواي. مثال توضيحي آخر من هاواي هو نبات السيوف الفضية وهي مجموعة من ثلاثين نوعًا من النباتات توجد فقط في تلك الجزر. يتراوح افرادها من (السيوف الفضية) التي تزهر بشكل خاص على المنحدرات البركانية العالية إلى الأشجار والشجيرات والكروم التي تزهر على ارتفاعات مختلفة من أعلى الجبل إلى مستوى سطح البحر وفي بيئات هاواي التي تختلف من الصحارى إلى الغابات المطيرة. أقرب الأنواع إليهم خارج هاواي (استنادا إلى الدراسات الجزيئية) هي من أعشاب القطران الموجودة على الساحل الغربي لأمريكا الشمالية. تملك هذه الاعشاب بذور لزجة يسهل نشرها بواسطة الطيور المهاجرة. ويمكن بالإضافة إلى ذلك ان تتكاثر جميع الأنواع الموجودة في الجزيرة بشكل متبادل وغالبًا ما تكون الكائنات الهجينة خصبة، وقد تم بالفعل تهجين بعض الانواع تجريبياً مثل نوعين من أنواع أعشاب القطران من الساحل الغربي أيضًا. تحتوي الجزر القارية على الكائنات الحية قليلة الانعزال، ولكن تملك الكائنات التي انفصلت لفترة طويلة عن أي قارة أنواع مستوطنة وتشعبات تكيفية، مثل وجود 75 نوعًا من حيوان الليمور في مدغشقر، وأنواع طيور الموا الإحدى عشرة المنقرضة في نيوزيلندا.
الأنواع الحلقية
إن الأنواع الحلقية عبارة عن سلسلة متصلة من مجموعات الأفراد يمكن لكل منها أن تتزاوج مع جيرانها، مع ما لا يقل عن جماعتين نهائيتين تختلفان بشكل كبير من ناحية التهجين على الرغم من إمكانية تبادل الجينات بين كل المجموعات. [150] تمثل الأنواع الحلقية نمطًا من الأنتواع وقد تم الاستشهاد بها كدليل على التطور. فهي توضح ما يحدث بمرور الوقت حين تتباعد المجموعات جينيا، خاصة لأنها تمثل ما يحدث عادة في المجموعات الحية مع مرور الزمن بين مجموعات الأسلاف المتوفين منذ فترة طويلة والأفراد الأحياء حيث انقرض الأفراد الوسطاء. يقول ريتشارد دوكينز إن الانواع الحلقية «تظهر لنا شيئًا في البعد المكاني فقط يجب أن يحدث دائمًا في البعد الزماني».
توزع السرخس اللساني
يمكن في بعض الأحيان استخدام كل من الانجراف القاري والتطور للتنبؤ بما يمكن العثور عليه في السجل الأحفوري. السرخس اللساني هو نوع منقرض من نباتات سرخس البذور من العصر البرمي. يظهر السرخس اللساني في السجل الأحفوري في بداية العصر البرمي في قارة غندوانا القديمة. يشرح الانجراف القاري الجغرافيا الحيوية الحالية للنبات. وجدت مستحاثات السرخس اللساني اليوم في طبقات العصر البرمي في جنوب شرق أمريكا وجنوب شرق إفريقيا وكامل جزيرة مدغشقر وشمال الهند وكامل أستراليا ونيوزلندا ووجدت منتشرة على الأطراف الجنوبية والشمالية للقارة القطبية الجنوبية. كانت هذه القارات متصلة خلال العصر البرمي وحملت اسم غندوانا (الشكل 4c) يتفق ذلك مع الشريط المغناطيسي وتوزيع المستحاثات الأخرى والشقوق الجليدية التي تشير إلى عدم اعتدال المناخ في القطب الجنوبي أثناء العصر البرمي.
توزيع بعد الوحشيات
يقدم تاريخ بعد الوحشيات (القسم الذي يحتوي على الشقبانيات وأسلافها البدائيين المنقرضين) مثالًا على كيفية دمج النظرية التطورية وحركة القارات في صياغة تنبؤات تتعلق بطبقات المستحاثات والتوزع. توجد أقدم مستحاثات كائنات بعد الوحشيات في الصين. انتشرت بعد الوحشيات غربًا إلى أمريكا الشمالية الحديثة (لا تزال مرتبطة بأوراسيا) ثم إلى أمريكا الجنوبية التي كانت مرتبطة بأمريكا الشمالية منذ حوالي 65 مليون عام. وصلت الجراثيم إلى أستراليا عبر القارة القطبية الجنوبية منذ 50 مليون عام بعد وقت قصير من انقسام أستراليا مما يشير إلى حدوث انفصال لنوع واحد فقط. تشير النظرية التطورية إلى أن الجرابيات الأسترالية تنحدر من اسلافها في الأمريكتين. وتشير الدلائل الجيولوجية إلى أن أمريكا الجنوبية وأستراليا كانتا منذ ما بين 30 و 40 مليون عام لا تزالان جزءًا من قارة غندوانا العظمى في نصف الكرة الجنوبي وأنهما كانتا مرتبطان بأرض أصبحت الآن جزءًا من القارة القطبية الجنوبية. لذلك يمكن للعلماء عند الجمع بين النماذج أن يتنبؤوا بأن الجرابيات هاجرت مما يعرف الآن بأمريكا الجنوبية عبر القارة القطبية الجنوبية ومن ثم إلى أستراليا الحالية منذ ما بين 30 و 40 مليون عام. تم العثور على أول مستحاثة للجرابيات في جزيرة سيمور في شبه الجزيرة القطبية الجنوبية في عام 1982. وتم العثور على مستحاثات أخرى في وقت لاحق تشمل افراد من فصيلة الأبسوم وقرود الجبل، وكذلك الحافريات وأفراد النوع المنقرض الغريب غوندوانا تيريا، وربما ثدييات أمريكا الجنوبية. ]
هجرة وانعزال وتوزع الجمليات
يقدم تاريخ الجمليات مثالاً على كيفية استخدام الأدلة الأحفورية لإعادة تشكيل أحداث الهجرة والتطور اللاحق. يشير السجل الأحفوري إلى أن تطور الإبل بدأ في أمريكا الشمالية (انظر الشكل 4e) حيث هاجرت منها منذ 6 ملايين عام عبر مضيق بيرنغ إلى آسيا ثم إلى إفريقيا، وقبل 3.5 مليون سنة عبر مضيق بنما لتصل لأمريكا الجنوبية. وما إن تم عزلهم حتى تطوروا وفقًا لمصلحتهم الخاصة، مما أدى إلى ظهور الجمل ذو السنمين والجمل العربي في آسيا وإفريقيا واللامة في أمريكا الجنوبية. ثم انقرضت الإبل في أمريكا الشمالية في نهاية العصر الجليدي الأخير.
أدلة من الاصطفاء
غالبًا ما تظهر أدلة التطور من الملاحظة المباشرة للاصطفاء الطبيعي في الحقل والمختبر. يعتبر هذا القسم فريد من نوعه لأنه يوفر سياقًا محددا يتعلق بعملية الاختيار. ذكرت جميع الأمثلة المقدمة لهذا الدليل على أن التطور قد حدث بالفعل، لكنها لم تقدم الآلية الأساسية الرئيسية: وهي الانتقاء الطبيعي. يقدم هذا القسم صراحةً دليلًا على حدوث الانتقاء الطبيعي، وقد تم تمثيله في الابحاث، ويمكن تمثيله في تجارب مخبرية.
وثق العلماء العديد من الأحداث التي كان فيها الاصطفاء الطبيعي قيد التنفيذ. الأمثلة الأكثر شهرة هي مقاومة المضادات الحيوية في المجال الطبي إلى جانب التجارب المخبرية المعروفة التي توثق حدوث التطور. يعتبر الانتقاء الطبيعي محاكاة للسلف المشترك على المدى الطويل ويمكن أن تؤدي ضغوط الاصطفاء إلى تنوع الحياة على الأرض كما هو موجود اليوم. جميع التكيفات (الموثقة وغير الموثقة) ناتجة عن الانتقاء الطبيعي بالإضافة لعدد قليل من العمليات الثانوية الأخرى. لقد ثبت أن «... الاصطفاء الطبيعي هو جزء اساسي في عملية الأنتواع»، وهو المحرك الرئيسي له، وبالتالي فإن الأمثلة التالية من الانتقاء الطبيعي والانتواع غالباً ما تعتمد على بعضها البعض أو تتوافق مع بعضها البعض. الأمثلة أدناه ليست سوى جزء صغير من التجارب والملاحظات الفعلية.
الاصطفاء الاصطناعي والتطور التجريبي
يوضح الاصطفاء الاصطناعي التنوع الذي يمكن أن يوجد بين الكائنات الحية التي تشترك في سلف حديث نسبياً. يتم في الاصطفاء الاصطناعي تهجين نوع واحد بشكل انتقائي في كل جيل مما يسمح بالتكاثر فقط للكائنات الحية التي تظهر الخصائص المرغوبة. تصبح هذه السمات متطورة بشكل جيد في الأجيال المتعاقبة. كان الاصطفاء الاصطناعي ناجحاً قبل أن يكتشف العلم الأساس الجيني بوقت طويل. تشمل الأمثلة على الانتقاء الاصطناعي تربية الكلاب والأغذية المعدلة وراثياً وتربية الزهور وزراعة الأطعمة مثل الملفوف البري وغيرها.
يستخدم التطور التجريبي التجارب لاختبار فرضيات ونظريات التطور. قام وليام دالينجر في أحد الأمثلة الأولى بإجراء تجربة قبل عام 1880، حيث عرّض الميكروبات للحرارة بهدف فرض تغييرات تكيفية. استمرت تجربته نحو سبع سنوات وكانت نتائجه موضع إشادة، لكنه لم يكمل التجربة بعد تعطل الأدوات.
يوجد مثال شامل للتطور التجريبي هو تجربة تطور الإشريكية القولونية طويلة الأمد للعالم ريتشارد لينسكي. لاحظ لينسكي أن بعض سلالات الاشريكيات القولونية طورت قدرة جديدة معقدة لاستقلاب حمض الليمون بعد عشرات الآلاف من الأجيال. علق عالم الأحياء التطورية جيري كوين على ذلك بوصفه إبداع، وقال: «الشيء الذي يعجبني أكثر هو قول مؤيدو نظرية الخلق أنه يمكنك تطوير هذه الصفات المعقدة من خلال إجراء مجموعة من الأحداث العشوائية. وهذا ما لا يمكن أن يحدث». وبالإضافة إلى التغيرات الاستقلابية فقد تم اكتشاف تجمعات بكتيرية مختلفة قد اختلفت فيما يتعلق بكل من التشكل (الحجم الكلي للخلية) والصلاحية (التي تم قياسها بمقارنتها مع الأسلاف). لا تزال تجربة تطور الإشريكية القولونية طويلة الأمد التي بدأت في عام 1988 مستمرة، وقد أظهرت بعض التكيفات بما في ذلك تطور سلالة من الإشريكية القولونية كانت قادرة على النمو مع حمض الليمون في وسائط النمو، وهي سمة غائبة في جميع الأشكال الأخرى المعروفة للإشريكية القولونية بما في ذلك السلالة الأولية.
قدرة تحمل الرصاص لدى برغوث الماء
تنبأت دراسة أجريت على أنواع من برغوث الماء وتلوث الرصاص في القرن العشرين أن زيادة التلوث بالرصاص ستؤدي إلى اصطفاء قوي لسمات تحمل الرصاص. كان الباحثون قادرين على استخدام (علم الاحياء البيئي الإحيائي) لفقس بيض برغوث ماء حُفظت لعقود من الزمن عندما كانت البحيرات ملوثة بالرصاص بشكل كبير. وتمت مقارنة براغيث الماء الجديدة مع براغيث الماء الحالية مما أظهر: «فروقًا كبيرة في الصلاحية بين الأنماط القديمة والحديثة بسبب مواجهة ضغوط بيئية كبيرة واسعة النطاق».
العث المفلفل
مثال على الاصطفاء الطبيعي هو التغير الظاهري والتكيف اللوني من الفاتح للداكن في العثة المفلفلة، بسبب التلوث الناتج عن الثورة الصناعية في إنجلترا.
مقاومة المضادات الحيوية
إن تطور وانتشار الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية هو دليل على عملية تطور الأنواع. وبالتالي فإن ظهور المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للفانكومايسين والخطر التي تشكله على المرضى هو نتيجة مباشرة للتطور من خلال الاصطفاء الطبيعي. يوضح ظهور سلالات شيغيلا المقاومة لفئة المضادات الحيوية الاصطناعية من السلفوناميدات أيضًا ظهور أجيال جديدة كعملية تطورية. وبالمثل فإن ظهور مقاومة مركب (ثنائي كلورو ثنائي فينيل ثلاثي كلورو الإيثان) في أشكال مختلفة من حشرات بعوض الأنوفيل وظهور ميزات مقاومة مرض الرام المخاطي في مجموعات الأرانب في أستراليا هي دلائل على حدوث تطور بسبب ضغط الاصطفاء التطوري في الأنواع التي تتجدد فيها الأجيال بسرعة.
تطور جميع فئات الجراثيم مقاومتها: بما في ذلك الفطريات (مقاومة المضادات الفطرية)، والفيروسات (مقاومة مضادات الفيروسات)، والكائنات الأولية (مقاومة مضادات الأوالي)، والجراثيم (مقاومة المضادات الحيوية). وهذا أمر متوقع عند النظر إلى أن كل أشكال الحياة تملك رمزًا جينيًا وبالتالي فهي تخضع لعملية التطور ضمن آلياتها المختلفة.
البكتريا الآكلة للنايلون
مثال آخر للكائنات الحية التي تتكيف مع الظروف الناتجة عن ممارسات الإنسان هي البكتريا الآكلة للنايلون: هي سلالة من الجراثيم الصّيفريّة قادرة على هضم بعض المنتجات الثانوية لتصنيع النايلون 6. هناك إجماع علمي على أنّ القدرة على أكل النايلون قد تطورت على الأرجح كطفرة بخطوة واحدة واستقرت لأنها حسنت من صلاحية البكتيريا التي امتلكت هذه الطفرة. يعتبر ذلك مثالًا جيدًا للتطور من خلال التطفّر والاصطفاء الطبيعي الذي لوحظ عند حدوثه ومن غير الممكن له أن يتحقق حتى تم إنتاج النايلون من قبل البشر.
تشعب ازهاد القرد
كلا النوعين الفرعيين ذات الازهار الحمراء والصفراء لأزهار القرد معزولان بسبب تفضيلات طيور الطنانة وعثث أبو الهول الملقحة لهذه الازهار. معظم أنواع سلالات ازهار القرد ذات لون أصفر. ومع ذلك يوجد نوعين من الازهار الحمراء. يقترح التحليل الوراثي وجود أصلين مستقلين من الزهور ذات اللون الأحمر التي نشأت بسبب الطفرات في جين (MaMyb2) الموجود في جميع أنواع أزهار القرد.
أشارت الأبحاث إلى أن عدم حدوث طفرتين مستقلتين، ولكن تم نقل أليل (MaMyb2) واحد عن طريق عملية التهجين. تقدم هذه الدراسة مثالاً على تداخل البحوث في مختلف التخصصات. إنَّ انعزال الجينات والوظائف التنظيمية المتوافقة في الحمض النووي وتحليل شجرة تطور السلالات والموقع الجغرافي وتفضيل الكائنات المُلقحة وتهجين الأنواع والانتواع ليست سوى بعض المجالات التي يمكن الحصول على البيانات منها لتوثيق حدوث التطور.
=التغذية الاشعاعية للفطريات
يمكن للتلوث الناجم عن الإنسان أن يأتي بأشكال مختلفة. تعتبر التغذية الإشعاعية للفطريات مثالًا على الانتقاء الطبيعي الذي يحدث بعد حدوث تغير كيميائي. يبدو أن التغذية الاشعاعية للفطريات تستخدم اصبغة الميلانين لتحويل إشعاع جاما إلى طاقة كيميائية للنمو واكتُشف لأول مرة في عام 2007 مع نمو العفن الاسود داخل وفي محيط محطة الطاقة النووية في تشيرنوبيل. أظهرت الأبحاث في كلية ألبرت أينشتاين للطب أن ثلاثة فطريات تحتوي على الميلانين هي (الفطريات المبغثرة) و (فانجيلا الملهبة للجلد) و (مستخفية مورمة) قد زادت كتلتها الحيوية وراكمت الأسيتات (الخلات) بشكل أسرع في بيئة كان فيها مستوى الإشعاع أكبر بـ 500 ضعف من مستوى الإشعاع في البيئة الطبيعية.
أسماك الجوبي
لاحظ عالم الأحياء جون إندلر أثناء دراسة أسماك الجوبي في جزيرة ترينيداد حدوث الاصطفاء ضمن مجموعات الأسماك. ومن اجل استبعاد الاحتمالات البديلة للاصطفاء أنشأ إندلر تجربة تحكّم بها بدقة لمحاكاة البيئات الطبيعية من خلال بناء عشرة أحواض مخبرية بجامعة برينستون. يحتوي كل حوض على حصى لتماثل تمامًا البيئات الطبيعية. بعد التقاط عينة عشوائية من أسماك الجوبي من الأحواض في ترينيداد، قام بتربيتها وخلطها لإنشاء تجمعات متنوعة وراثيا متماثلة فيما بينها، وقام بملاحظة كل سمكة (طول وارتفاع ومساحة البقعة، طول البقعة النسبي، ارتفاع البقعة النسبي، مساحة البقعة الكلية، وأطوال الجسد القياسية). أضاف العالم للتجربة اسماك (البلطي الرمحية) التي تعتبر المفترس الرئيسي لأسماك الجوبي في أربعة أحواض، وأضاف أسماك الريفولوس غير المفترسة في أربعة أحواض أخرى، وترك البركتين الباقيتين تحتويان فقط أسماك الجوبي. أجرى مقارنات بعد 10 أجيال بين أسماك الجوبي في كل بركة وأخذ القياسات مرة أخرى. وجد إندلر أن الأسماك قد طورت أنماط ألوان مختلفة اختلافًا جذريًا في الاحواض التي حوت أسماك الجوبي فقط أو الأسماك غير المفترسة وأنماط ألوان باهتة في أحواض الأسماك المفترسة. تسبب ضغط الافتراس في حدوث الاصطفاء لتتناسب مع الحصى في بيئتها.
أجرى إندلر في موازاة التجربة السابقة تجربة ميدانية في ترينيداد حيث أخذ أسماك الجوبي من الأحواض التي تحوي اسماك مفترسة ونقلهم إلى أحواض أخرى أعلى حيث لا يوجد اسماك مفترسة. وجد اندلر بعد 15 جيلًا أن أسماك الجوبي المنقولة قد طورت أنماطًا مثيرة وملونة. أظهرت كلتا التجربتين تقاربا جوهريا بسبب ضغوط الاصطفاء المتماثلة (أي اختيار الأسماك التي تعرضت للافتراس لأنماط الألوان تتناسب مع بيئتها والانتقاء الجنسي لأنماط الألوان الأخرى في حال عدم تعرضها للافتراس).
أجرى ديفيد ريزنيك دراسة لاحقة تم خلالها فحص الاسماك في بيئتها الاصلية بعد 11 عامًا منذ نقل إيندلر أسماك الجوبي إلى احواض عالية لا تحوي مفترسين. وجدت الدراسة أن الأسماك قد تطورت بعدد من الطرق المختلفة مثل: أنماط الألوان الزاهية، والنضج المتأخر، والأحجام الكبيرة، وصغر حجم الأسماك حديثة الولادة، وعدد نسل أكبر. أشارت دراسات أخرى على أسماك الجوبي والحيوانات المفترسة في مياه ترينيداد إلى أن أنماط الاصطفاء المختلفة من خلال الافتراس لم تغير أنماط وأحجام وسلوكيات أسماك الجوبي فحسب ولكنها غيرت تواريخ حياتها وأنماط هذه الحياة.
البشر
لوحظ الاصطفاء الطبيعي في المجموعات البشرية المعاصرة، حيث أظهرت النتائج الحديثة أن السكان المعرضين لخطر الإصابة بمرض كورو الخطير يملكون تمثيل مفرط لمتغير مناعي لجين البروتين (G127V) على حساب الأليلات غير المناعية. يفترض العلماء أن أحد أسباب الاختيار السريع لهذا المتغير الجيني هو خطر الموت من جراء المرض لدى الأشخاص الذين لا يتمتعون بالمناعة. تشمل الاتجاهات التطورية الأخرى المكتشفة في السكان إطالة فترة التكاثر، وانخفاض مستويات الكوليسترول ونسبة الجلوكوز في الدم وضغط الدم.