شواهد تبار مشترک
شواهد تبار مشترک ارگانیسم‌های زنده، در طول دهه‌ها توسط دانشمندانی که در رشته‌های مختلفی پژوهش می‌کنند کشف شده‌اند، که نشان می‌دهند کل حیات بر روی زمین از جدی یگانه می‌آید، به عبارتی دیگر: تبار مشترک تمامی حیات بر روی زمین از یک جهان‌نیای پایانی توسعه یافته‌است؛ و این، چارچوبی نظری را بنا می‌گذارد که نظریه فرگشت بر آن قرار می‌گیرد، و نشان می‌دهد که فرگشت دارد اتفاق می‌افتد، و قادر است تا روال‌هایی را که تنوع زیستی زمین را ایجاد کرده‌اند نشان بدهد. به علاوه، این شواهد سنتز فرگشتی مدرن را پشتیبانی می‌کنند —نظریه علمی کنونی‌ای که توضیح می‌دهد چگونه و چرا حیات در طول زمان دگرگون می‌شود. زیست‌شناسان تکاملی شواهد و مدارک تبار مشترک را در طول تمام مسیر به عقب تا آخرین جهان‌نیای پایانی، با ایجاد پیش بینی‌های قابل راستی آزمایی، راستی آزمایی فرضیه‌ها، و ساخت نظریه‌هایی که علت‌هایش را توضیح دهند و روشن کنند، مستند می‌کنند.
مقایسه توالی‌های ژنتیکی دی‌ان‌ای ارگانیسم‌ها آشکار کرده‌است که ارگانیسم‌هایی که به لحاظ تبارزایشی به هم نزدیکند، درجه بالایی از شباهت قطعات ژنتیکی مانند شبه‌ژن‌ها را نیز دارند، که شبه‌ژن‌ها بخش‌هایی از دی‌ان‌ای هستند که با ژنی در یک ارگانیسم مرتبط، ارتاساخت هستند، اما دیگر فعال نیستند و ظاهراً تحت روندی ثابت از زوال یا واگونگی از جهش‌های انباشتی قرار گرفته‌اند، که این تبار مشترک را، همراه با ساختار بیوشیمیایی همگانی، و الگوهای دگرگون‌پذیری مولکولی که در تمام ارگانیسم‌ها یافت می‌شود را اثبات و پشتیبانی می‌کند. اطلاعات ژنتیکی اضافه، به‌طور قاطعانه خویشاوندی حیات را اثبات می‌کنند و دانشمندان را قادر ساخته‌اند (از زمان کشف دی‌ان‌ای) که درخت‌های تبارزایشی را بسازند: ترسیمی از خویشاوندی فرگشتی ارگانیسم‌ها. این‌ها همچنین به ایجاد تکنیک‌های ساعت مولکولی برای تعیین تاریخ‌های انشعاب تاکسون‌ها و کالیبره کردنشان با سوابق فسیلی منجر شده‌است.
فسیل‌ها برای تخمین این که کی تبارهای مختلف در مقیاس‌های زمانی مختلف زمین‌شناختی توسعه یافتند و ایجاد شدند مهم هستند. از آن جا که فسیل‌شدن‌ها وقایعی نادر هستند، که معمولاً نیاز به اجزاء بدنی سخت و همچنین مرگ نزدیک مکان‌هایی که رسوب‌ها دارند ته‌نشین می‌شوند دارند، سوابق فسیلی تنها اطلاعات پراکنده و تک و توک و گاه به گاهی را در مورد فرگشت حسات می‌دهند. مخصوصاً شواهد ارگانیسم‌های پیش از توسعه اجزاء بدنی سخت مانند صدف‌ها، استخوان‌ها و دندان‌ها، کمیاب هستند، اما به شکل میکروفسیل‌های کلانسان، و همچنین نقش‌ها و نشان‌های ارگانیسم‌های نرم-تن مختلف وجود دارند. مطالعه تطبیقی کالبدشناسی گروه‌های مختلف حیوانات ویژگی‌هایی ساختاری را نشان می‌دهد که به‌طور بنیادین مشابه هستند یا اصطلاحاً هم ساخت هستند، که نشان گر روابط تبارزایشی و دیرینه با دیگر ارگانیسم‌ها هستند، مخصوصاً بیش از همه وقتی که با فسیل‌های ارگانیسم‌های منقضرش شده کهن مقایسه انجام می‌شود. ساختارهای بازمانده ژنتیکی یا اصطلاحاً وستیجال و مقایسه‌ها و مشابهت‌ها در رشد جنینی، تا حد زیادی عوامل و معیارهایی مؤثر و دخیل در همسانی‌های کالبدشناختی در هماهنگی با نیای مشترک هستند. از آن جا که فرایندهای دگرگشتی (متابولیک) فسیل به جای نمی‌گذارند، تحقیقات در فرگشت فرایندهای پایه سولی به‌طور زیادی توسط مقایسه فیزیولوژی و زیست‌شیمی ارگانیسم‌های موجود انجام می‌شوند. بسیاری از تبارها در مراحل مختفی از توسعه انشعاب یافتند، بنابراین با مقایسه خصیصه‌های نوادگان یک تبار مشترک امکان تعیین این که کی فرایندهای دگرگشتی خاصی ظهور کردند وجود دارد.
شواهد بیشتری از رشته جغرافیای زیستی می‌آیند چرا که فرگشت با تبار مشترک بهترین، و کامل‌ترین و موشکافانه‌ترین تبیین برای داده‌های بسیار گوناگونی در مورد توزیع جغرافیایی گیاهان و حیوانات در سراسر دنیا می‌باشد. آنچه که ذکر شد مخصوصاً در نظریه جغرافیای زیستی جزایر مشهود است. در ترکیب با نظریه جغرافیایی به خوبی پایه‌گذاری شده زمین‌ساخت صفحه‌ای، نیای مشترک راهی را برای ترکیب داده‌ها در مورد توزیع فعلی گونه‌ها، و شواهدی که از سابقه فسیلی به دست آمده‌اند، ارائه می‌دهد، تا تبیینی از لحاظ منطقی محکم و منسجم و بی تناقض را ارائه کند از این که چگونه توزیع ارگانیسم‌های زینده در طول زمان تغییر کرده‌اند.
توسعه و گسترش باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک مدرکی را مبنی بر این که فرگشت به دلیل انتخاب طبیعی یک فرایند در حال انجام در دنیای طبیعی است، ارائه می‌دهد. انتخاب طبیعی در تمام تحقیقات متعلق به فرگشت بسیار همه جا حاضر و فراگیر است، با توجه به این واقعیت که تمام مثال‌هایی که در ادامه در هر قسمت این مقاله می‌آیند این روال فراگیری را مستندساز می‌کنند. در کنار این، نمونه‌های مشاهده شده‌ای از جداشدن جمعیت گونه‌ها به مجموعه‌هایی از گونه‌های جدید وجود دارد (گونه‌زایی). گونه‌زایی به‌طور مستقیم و غیر مستقیم در آزمایشگاه‌ها و همچنین طبیعت مشاهده شده‌است. اشکال گوناگونی از آن به عنوان مثال‌هایی از روال‌های گونه‌زایی تک زیوی توصیف و مستند شده‌اند. به علاوه، شواهد تبار مشترک، از آزمایش‌های آزمایشگاهی با زادگیری گزینشی ارگانیسم ها—هم از لحاظ تاریخی و هم در حال حاضر—و دیگر آزمایش‌های کنترل شده در مورد بسیاری از موضوعات این مقاله به دست می‌آیند. این مقاله رشته‌ها و زمینه‌های مختلفی که شواهد فرگشت و نیای مشترک تمامی حیات بر روی زمین را ارائه می‌کنند را، همراه با مثال‌های متعدد و تخصصی، که حاکی از هماهنگی و توافق مدارک هستند، خلاصه می‌کند.
"جستارهای وابسته: نسب مشترک، جهان‌نیای پایانی، نزدیک‌ترین نیای مشترک، سیر زمانی فرگشت انسان، رمز ژنتیکی"
یکی از محکم‌ترین مدارک برای تبار مشترک از مطالعه رشته‌های ژنتیکی می‌آید. تحلیل تطبیقی توالی، رابطه بین توالی‌های دی‌ان‌ای گونه‌های متفاوت را بررسی می‌کند، که چندین ردیف مدرک در تأیید فرضیه اصلی‌تبار مشترک داروین تولید می‌کند. اگر آن فرضیه داروین درست باشد، آن گاه گونه‌هایی که با هم نیای مشترکی دارند، توالی دی‌ان‌ای آن نیایشان را، و همچنین جهش‌های منحصر به فرد او را به ارث برده‌اند. گونه‌هایی که به هم بیشتر نزدیک تر و مرتبط ترند، بخش بزرگ‌تری از توالیشان و جایگزینی‌های مشترکشان عیناً مثل هم است، در مقایسه با گونه‌های به نسبت دور تر.
ساده‌ترین و قدرتمندترین مدرک توسط بازساخت فیلوژنتیک ارائه شده‌است. چنین بازسازی‌هایی، مخصوصا وقتی که با استفاده از دنباله‌های پروتئینی به کندی تکامل یابنده انجام شود، اغلب کاملاً قوی هستند و می توانند برای بازسازی مقدار زیادی از تاریخ تکاملی ارگانیسم های مدرن (و حتی در برخی موارد تاریخ تکاملی ارگانیسم های منقرض، مانند دنباله های ژنتیکی بازیابی شده از ماموت‌ها یا نئاندرتال‌ها) به کار گرفته شوند. این فیلوژنی‌های بازسازی‌شده به اختصار روابطی را که از طریق مطالعات بیوشیمیایی و ریخت‌شناختی به ثبوت رسانده شده اند را بازگو می کنند. مفصل ترین بازسازی ها بر اساس ژنوم های میتوکندریایی ای که همه ارگانیسم های یوکاریوت به اشتراک دارند انجام شده است، که این ژنوم ها کوتاه و برای مرتب سازی آسان هستند؛ وسیع ترین بازسازی ها یا با استفاده از تعدادی پروتئین بسیار کهن یا با استفاده از توالی آران‌ای ریبوزومی انجام شده اند.
روابط تبارزایشی گستره وسیعی از عناصر غیرفعال توالی را در بر می گیرد، از جمله: تکرارها، ترنسپوزون‌ها (سازه‌های جابجاشدنی)، شبه‌ژن‌ها و جهش‌ها در توالی های مسئول ساخت پروتئین که توالی آمینو-اسید را تغییر نمی‌دهند. در حالی که اقلیتی از این عناصر ممکن است بعداً یافت شود که عملکردی را در سر دارند، در مجموع آن ها نشان می دهند که همسانی می بایستی محصول تبار مشترک باشد تا عملکر مشترک.
تمام ارگانیسم‌های باقی بر پایه روال های بیوشیمیایی یکساننی هستند: اطلاعات ژنتیکی بصورت اسید نوکلئیک کدگذاری می شود (DNA، یا RNA برای ویروس هاا)، به RNA ترانویسی می شود، آنگاه توسط ریبوزوم های highly conserved به پروتئین ها (یعنی، پلیمرهای آمینو اسیدها) ترجمه می شود.
مطالعه تطبیقی آناتومی گروه‌های حیوانات یا گیاهان آشکار می‌سازد که ویژگی‌های ساختاری بخصوصی اساساً همسان هستند. برای مثال، ساختار اساسی تمامی گل‌ها از کاسبرگ‌ها، گلبرگ‌ها، کلاله، خامه و تخمدان تشکیل شده است؛ در عین حال سایز، رنگ، تعداد اجزاء و ساختار بخصوص برای هر گونه منفرد متفاوت است. آناتومی پیی بقایای فسیل‌گشته می‌توانند همچنین توسط تکنیک‌های تصویربرداری پیشرفته مقایسه شوند.
چیزی که یک زمانی به عنوان ردیه‌ای بر تئوری فرگشت تصور می‌شد، نیاسانی‌ها «الان به عنوان شواهدی قوی دیده می‌شوند از این که چه مقدار پتانسیل ژنتیکی حفظ می‌شود...پس از این که ساختار بخصوصی از گونه‌ای محو شد».
علوم رایانه، امکان مطالعه بازانجام در سامانه‌های پیچیده خودتغییردهنده را فراهم می‌کند، که این مطالعه امکان به دست آوردن فهمی ریاضیاتی از ذات روال‌های پشت فرگشت را فراهم می‌کند؛ که شواهدی را برای علت‌های نهان رویدادهای شناخته‌شده فرگشتی ارائه می‌کند. برای اولین بار فرگشت مکانیسم‌های سلولی به خصوصی می‌توانند به روشی دقیق و همسان مطالعه شوند، مانند مکانیسم پیرایشگر که می‌تواند ژنوم سلول را تبدیل به کارگاهی بزرگ و کلان از میلیاردها قطعه قابل معاوضه کند که می‌تواند ابزارهایی را بسازد که ابزارهایی را بسازد که ابزارهایی را بسازد که ما را بسازد.
«بیش از پنج دهه به طول انجامیده‌است، اما کامپیوترهای الکترونیکی حالا به اندازه کافی قدرتمند هستند تا فرگشت را شبیه‌سازی کنند»، بیوانفورماتیک را در تلاش آن برای حل مسائل بیولوژیکی یاری کنند.
در این مورد شواهد تبار مشترک اشاره به یک نتیجه‌گیری پژوهشی در این مورد است. در سال ۲۰۰۵ بیش از صد نفر از دانشمندان در ده مؤسسه پژوهشی بزرگ (۹ آمریکایی یک آلمانی) مطالعهٔ ۲۳۷ میلیون جفت از اجزای تشکیل‌دهندهٔ کروموزوم شماره ۲ انسان، نشان می‌دهد که این کروموزوم می‌تواند از جوش خوردن دو کروموزوم شامپانزه ایجاد شده‌باشد. نتایج پژوهش‌های آنان در مقاله‌ای در شماره ۴۳۴ مجله معتبر علمی نیچر چاپ شده‌است. نتایج این مقاله نشان می‌دهد انسان و شامپانزه نیاکان مشترک داشته‌اند.
پژوهش‌گران نیجه‌گیری می‌کنند: تجزیه‌وتحلیل‌های گسترده وجود ساختار زیر بنایی توالی را تأیید می‌کند، و گسترش درک ما را از ساختار و تکامل کروموزوم‌های پستانداران، گسترش می‌دهد، این گسترش شامل ژن‌های بی‌رمز (فاقد پروتئین)، سگمنتال‌های تکراری و قسمت‌های بسیار متنوع است.