يفسر التطور كيف أصبحت جميع الكائنات الحية ، بما في ذلك نحن. سيكون من السهل افتراض أن أعمال التطور تضيف باستمرار ميزات إلى الكائنات الحية ، مما يزيد من تعقيدها باستمرار. بعض الأسماك تطورت الساقين ومشى على الأرض. بعض الديناصورات تطورت الأجنحة وبدأت في الطيران. تطور آخرون في الأرحام وبدأوا في الولادة ليعيشوا صغارًا.
ومع ذلك ، هذا هو واحد من الأكثر غلبة ومحبطة مفاهيم خاطئة عن التطور. بقيت العديد من فروع شجرة الحياة الناجحة بسيطة ، مثل البكتيريا ، أو قللت من تعقيدها ، مثل الطفيليات. وهم في حالة جيدة جدا.
في باقة دراسة حديثة نشرنا في Nature Ecology and Evolution ، قارنا الجينومات الكاملة لأكثر من 100 كائن حي (معظمها حيوانات) ، لدراسة كيف تطورت مملكة الحيوان على المستوى الجيني. تظهر نتائجنا أن أصول مجموعات رئيسية من الحيوانات ، مثل تلك التي تضم البشر ، لا ترتبط بإضافة جينات جديدة بل بخسائر جينية هائلة.
كان عالم الأحياء التطوري ستيفن جاي جولد أحد أقوى المعارضين لـ "مسيرة التقدم"، فكرة أن التطور يؤدي دائمًا إلى زيادة التعقيد. في كتابه كامل البيت (1996) ، جولد يستخدم نموذج المشي في حالة سكر. يترك سكير حانة في محطة قطار ويمشي خرقاء ذهابًا وإيابًا على المنصة ، ويتأرجح بين الشريط ومسارات القطار. بالنظر إلى ما يكفي من الوقت ، فإن السكارى سوف يسقط في المسارات وسيعلق هناك.
تمثل المنصة مقياسًا من التعقيد ، حيث تمثل الحانة أدنى درجة من التعقيد والمسارات القصوى. ظهرت الحياة من خلال الخروج من الحانة ، مع الحد الأدنى من التعقيد ممكن. في بعض الأحيان يتعثر بشكل عشوائي في اتجاه المسارات (يتطور بطريقة تزيد من التعقيد) وفي أوقات أخرى نحو الحانة (تقليل التعقيد).
لا يوجد خيار أفضل من الآخر. قد تكون المحافظة على البساطة أو الحد من التعقيد أفضل للبقاء على قيد الحياة من التطور مع زيادة التعقيد ، اعتمادًا على البيئة.
لكن في بعض الحالات ، تطور مجموعات من الحيوانات ميزات معقدة متأصلة في طريقة عمل أجسامها ، ولم تعد قادرة على فقد تلك الجينات لتصبح أكثر بساطة - فهي تتعثر في مسارات القطار. (لا توجد قطارات تقلق في هذا الاستعارة). على سبيل المثال ، نادراً ما تعود الكائنات متعددة الخلايا لتصبح أحادية الخلية.
إذا ركزنا فقط على الكائنات المحاصرة في مسارات القطارات ، عندئذ يكون لدينا تصور متحيز للحياة تتطور في خط مستقيم من البسيط إلى المعقد ، معتقدًا عن طريق الخطأ أن أشكال الحياة القديمة دائمًا بسيطة وأن الأحدث منها معقدة. لكن الطريق الحقيقي إلى التعقيد هو أكثر شاقة
مع بيتر هولاند من جامعة أكسفورد ، درسنا كيف تطورت التعقيدات الوراثية في الحيوانات. سابقا، لقد أظهرنا أن إضافة جينات جديدة كان مفتاح التطور المبكر للمملكة الحيوانية. ثم أصبح السؤال ما إذا كان هذا هو الحال خلال التطور الأخير للحيوانات.
دراسة شجرة الحياة
يمكن تجميع معظم الحيوانات في الأنساب التطورية الرئيسية، فروع على شجرة الحياة تظهر كيف تطورت الحيوانات على قيد الحياة اليوم من سلسلة من الأجداد المشتركة. للإجابة على سؤالنا ، درسنا كل سلالات حيوانية كان تسلسل الجينوم متاحًا للعامة ، والعديد من الأنساب غير الحيوانية لمقارنتها بها.
أحد سلالات الحيوانات هي تلك التي تحتوي على deuterostomes ، والتي تشمل البشر والفقاريات الأخرى ، وكذلك نجوم البحر أو قنافذ البحر. آخر هو ecdysozoans ، التي تشمل المفصليات (الحشرات والكركند والعناكب ، الألفية) ، وغيرها من الحيوانات المهاجمة مثل الديدان المستديرة. تعتبر الفقاريات والحشرات من أكثر الحيوانات تعقيدًا. أخيرًا ، لدينا سلالة واحدة ، هي lophotrochozoans ، تتضمن حيوانات مثل الرخويات (القواقع ، على سبيل المثال) أو الطفيليات (ديدان الأرض) ، من بين أشياء أخرى كثيرة.
أخذنا هذا الاختيار المتنوع من الكائنات الحية ونظرنا لنرى كيف كانت مرتبطة بشجرة الحياة وما هي الجينات التي تشاركها ولم تشاركها. إذا كان الجين موجودًا في فرع أقدم من الشجرة وليس في جينة أصغر ، فقد استنتجنا أن هذا الجين قد فقد. إذا لم يكن الجين موجودًا في الفروع الأقدم ولكن ظهر في فرع أصغر سنًا ، فقد اعتبرناه جينًا جديدًا تم اكتسابه في الفرع الأصغر سنا.
رسم تخطيطي لشجرة الحياة يوضح العدد المتغير للجينات في مجموعات حيوانية مختلفة. تشير المثلثات البرتقالية ذات الاتجاه الهبوطي إلى فقد الجينات. تشير المثلثات الخضراء التي تشير إلى الأعلى إلى مكاسب الجينات. كلما زاد حجم المثلث ، زاد التغيير. جوردي بابس, مؤلف المنصوص
أظهرت النتائج أعدادًا غير مسبوقة من الجينات المفقودة والمكتسبة ، وهو شيء لم يسبق له مثيل في التحليلات السابقة. اثنين من الأنساب الرئيسية ، deuterostomes (بما في ذلك البشر) و ecdysozoans (بما في ذلك الحشرات) ، أظهرت أكبر عدد من الخسائر الجينية. على النقيض من ذلك ، تُظهر اللوبروتوزوزان توازناً بين المستجدات الجينية والخسائر.
تؤكد نتائجنا الصورة التي قدمها ستيفن جاي جولد من خلال إظهار أنه ، على مستوى الجينات ، ظهرت حياة الحيوان من خلال ترك الحانة وجعل قفزة كبيرة في التعقيد. ولكن بعد الحماس الأولي ، تعثرت بعض الأنساب بالقرب من الحانة بفقدان الجينات ، بينما انجرفت الأنساب الأخرى نحو المسار من خلال اكتساب الجينات. نحن نعتبر هذا ملخصًا مثاليًا للتطور ، وهو الاختيار العشوائي الناجم عن الخمر بين البار ومسار القطار. أو ، كما تقول ميم الإنترنت ، "الذهاب تطور المنزل ، كنت في حالة سكر".
نبذة عن الكاتب
جوردي بابس ، محاضر ، كلية العلوم البيولوجية ، جامعة بريستول ، جامعة بريستول وكريستينا غويارو كلارك ، مرشحة دكتوراه في التطور ، جامعة إسكس
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
books_science
