تقنية الحمض النووي الجديدة تهز فروع الشجرة التطورية

تقنية الحمض النووي الجديدة تهز فروع الشجرة التطورية

جزء من رسم "شجرة الحياة" لإرنست هيكل.

إذا كنت تبدو مختلفا عن أقربائك المقربين ، فربما شعرت بالانفصال عن عائلتك. كطفل ، أثناء السقوط العاصف بشكل خاص ، ربما كنت تأمل أن تكون علامة على تبنيك.

كما يظهر بحثنا الجديد ، يمكن أن تكون المظاهر خادعة عندما يتعلق الأمر بالعائلة. تعمل تقنية الحمض النووي الجديدة على زعزعة أشجار عائلة العديد من النباتات والحيوانات.

كان يعتقد في يوم من الأيام أن الرئيسيات ، التي ينتمي إليها البشر ، هي أقرباء للخفافيش بسبب بعض أوجه التشابه في هياكلنا العظمية وأدمغتنا . ومع ذلك ، تضعنا بيانات الحمض النووي الآن في مجموعة تضم القوارض (الجرذان والفئران) والأرانب. والمثير للدهشة أن الخفافيش أصبحت مرتبطة ارتباطا وثيقا بالأبقار والخيول وحتى وحيد القرن أكثر من ارتباطها بنا.

لم يتمكن العلماء في عصر داروين وخلال معظم القرن العشرين من اكتشاف فروع شجرة الحياة التطورية إلا من خلال النظر في بنية ومظهر الحيوانات والنباتات. تم تجميع أشكال الحياة وفقًا لأوجه التشابه التي يعتقد أنها تطورت معا .

منذ حوالي ثلاثة عقود ، بدأ العلماء في استخدام بيانات الحمض النووي لبناء أشجار جزيئية. كانت العديد من الأشجار الأولى التي تستند إلى بيانات الحمض النووي على خلاف مع الأشجار الكلاسيكية.

كان يعتقد أن الكسلان وآكلات النمل ، والأرماديلوس ، والبانجولين (آكلات النمل المتقشرة) ، وخنازير الخنازير تنتمي معا إلى مجموعة تسمى edentates (لا توجد أسنان) ، نظرا لأنها تشترك في جوانب من تشريحها.

أظهرت الأشجار الجزيئية أن هذه الصفات تطورت بشكل مستقل في فروع مختلفة من شجرة الثدييات. اتضح أن خنازير الخنازير ترتبط ارتباطا وثيقا بالفيلة بينما ترتبط البانجولين ارتباطا وثيقا بالقطط والكلاب.

معا

هناك دليل مهم آخر كان مألوفًا لدى داروين ومعاصريه. لاحظ داروين أن الحيوانات والنباتات التي يبدو أنها تشترك في أقرب سلف مشترك كانت توجد غالبا بالقرب من بعضها البعض جغرافيا. يعد موقع الأنواع مؤشرا قويا آخر مرتبطا به: الأنواع التي تعيش بالقرب من بعضها البعض من المرجح أن تشترك في شجرة العائلة.

ولأول مرة ، قمنا مؤخرا بمراجعة الموقع الورقي ، وبيانات الحمض النووي ، والمظهر لمجموعة من الحيوانات والنباتات. نظرنا إلى الأشجار التطورية بناءً على المظهر أو على الجزيئات لـ 48 مجموعة من الحيوانات والنباتات ، بما في ذلك الخفافيش والكلاب والقرود والسحالي وأشجار الصنوبر.

كانت الأشجار التطورية بناءً على بيانات الحمض النووي أكثر احتمالا بنسبة الثلثين للتوافق مع موقع الأنواع مقارنة بخرائط التطور التقليدية. بمعنى آخر ، أظهرت الأشجار السابقة أن عدة أنواع مرتبطة بناء على المظهر.

أظهر بحثنا أنهم كانوا أقل عرضة للعيش بالقرب من بعضهم البعض مقارنة بالأنواع المرتبطة ببيانات الحمض النووي.

قد يبدو أن التطور يخترع إلى ما لا نهاية حلولًا جديدة ، تقريبًا بلا حدود. لكنها تحتوي على حيل أقل مما قد تعتقد.

يمكن أن تبدو الحيوانات متشابهة بشكل مثير للدهشة لأنها تطورت لتؤدي وظيفة مماثلة أو تعيش بطريقة مماثلة. تمتلك الطيور والخفافيش والتيروصورات المنقرضة أجنحة عظمية للطيران ، لكن أسلافهم جميعًا كان لديهم أرجل أمامية للمشي على الأرض بدلا من ذلك.

مخطط بيوجغرافي للأنواع المختلفة والعلاقات والمواقع

أعلاه:  تشير عجلات الألوان والمفتاح إلى مكان تواجد أعضاء كل ترتيب جغرافيا. تحتوي الشجرة الجزيئية على هذه الألوان مجمعة معا بشكل أفضل من الشجرة المورفولوجية ، مما يشير إلى اتفاق أوثق بين الجزيئات والجغرافيا الحيوية.

تطورت أشكال الأجنحة والعضلات المماثلة في مجموعات مختلفة لأن فيزياء توليد الدفع والرفع في الهواء هي نفسها دائما. إنه مشابه إلى حد كبير للعيون ، التي ربما تكون قد تطورت 40 مرة في الحيوانات ، وببعض التصميمات الأساسية فقط.

عيوننا تشبه عيون الحبار ، مع العدسة البلورية ، والقزحية ، وشبكية العين ، والأصباغ البصرية. يرتبط الحبار ارتباطًا وثيقًا بالقواقع والرخويات والمحار أكثر منا. لكن العديد من أقاربهم الرخويات لديهم أبسط عيون فقط.

تطورت حيوانات الخلد كمخلوقات عمياء تختبئ أربع مرات على الأقل ، في قارات مختلفة ، على فروع مختلفة من شجرة الثدييات. الشامات الجرابية الأسترالية (التي ترتبط ارتباطا وثيقا بالكنغر) ، والشامات الذهبية الأفريقية (التي ترتبط ارتباطا وثيقا بخنازير الخنازير) ، وفئران الخلد الأفريقية (القوارض) ، والشامات التالبيد الأوراسية والشمالية (المحبوبة من البستانيين ، والأكثر ارتباطا بالقنافذ) من هذه الشامات الأخرى) كلها تطورت في مسار مشابه.

جذور التطور

حتى ظهور تقنية تسلسل الجينات الرخيصة والفعالة في القرن الحادي والعشرين ، كان المظهر عادة كل علماء الأحياء التطورية مضطرون للاستمرار.

بينما أظهر داروين (1859) أن كل أشكال الحياة على الأرض مرتبطة بشجرة تطورية واحدة ، لم يفعل الكثير لرسم خريطة لفروعها. كان عالم التشريح إرنست هيكل (1834-1919) من أوائل الأشخاص الذين رسموا الأشجار التطورية التي حاولت إظهار كيفية ارتباط المجموعات الرئيسية من أشكال الحياة.

نسب إرنست هيكل لرجل رسم شجرة الحياة

قدمت رسومات هيكل ملاحظات رائعة للكائنات الحية التي أثرت على الفن والتصميم في القرنين التاسع عشر والعشرين. كانت أشجار عائلته مبنية بالكامل تقريبًا على كيفية ظهور تلك الكائنات وتطورها كأجنة. تم عقد العديد من أفكاره حول العلاقات التطورية حتى وقت قريب.

نظرا لأنه أصبح من الأسهل والأرخص الحصول على كميات كبيرة من البيانات الجزيئية وتحليلها ، سيكون هناك العديد من المفاجآت في المتجر.