ما هو التطور في علم الأحياء. نظرية التطور البيولوجي والتنوع الجيني

نسل الكائنات الحية يشبه إلى حد كبير والديهم. ومع ذلك، إذا تغيرت بيئة الكائنات الحية، فإنها يمكن أن تتغير أيضًا بشكل كبير. على سبيل المثال، إذا أصبح المناخ أكثر برودة تدريجيًا، فقد تكتسب بعض الأنواع شعرًا كثيفًا بشكل متزايد من جيل إلى جيل. هذه العملية تسمى تطور. على مدار ملايين السنين من التطور، يمكن أن تؤدي التغييرات الصغيرة المتراكمة إلى ظهور أنواع جديدة من النباتات والحيوانات التي تختلف بشكل حاد عن أسلافها.

كيف يحدث التطور؟

التطور يعتمد على الانتقاء الطبيعي. يحدث مثل هذا. جميع الحيوانات أو النباتات التي تنتمي إلى نفس النوع لا تزال تختلف قليلاً عن بعضها البعض. تسمح بعض هذه الاختلافات لأصحابها بالتكيف بشكل أفضل مع الظروف المعيشية مقارنة بأقاربهم. على سبيل المثال، لدى بعض الغزلان أرجل سريعة بشكل خاص، وفي كل مرة يتمكن من الهروب من حيوان مفترس. مثل هذا الغزلان لديه فرصة أفضل للبقاء على قيد الحياة وإنجاب ذرية، والقدرة على الجري بسرعة يمكن أن تنتقل إلى أشباله، أو، كما يقولون، ورثتهم.

لقد خلق التطور طرقًا لا حصر لها للتكيف مع صعوبات ومخاطر الحياة على الأرض. على سبيل المثال، اكتسبت بذور كستناء الحصان بمرور الوقت قشرة مغطاة بأشواك حادة. تحمي الأشواك البذرة عندما تسقط من الشجرة إلى الأرض.

ما هو معدل التطور؟

في السابق، كان لهذه الفراشات أجنحة خفيفة. لقد اختبأوا من الأعداء على جذوع الأشجار بنفس اللحاء الخفيف. ومع ذلك، فإن حوالي 1% من هذه الفراشات كان لها أجنحة داكنة. وبطبيعة الحال، لاحظتهم الطيور على الفور، وكقاعدة عامة، أكلتهم قبل الآخرين

عادة تطورالعائدات ببطء شديد. ولكن هناك حالات يتعرض فيها نوع من الحيوانات لتغيرات سريعة ولا يقضي عليه آلاف وملايين السنين، بل أقل من ذلك بكثير. على سبيل المثال، غيرت بعض الفراشات لونها على مدى المائتي عام الماضية للتكيف مع الظروف المعيشية الجديدة في مناطق أوروبا حيث نشأت العديد من المؤسسات الصناعية.

منذ حوالي مائتي عام في أوروبا الغربيةبدأ في بناء المصانع التي تعمل بالفحم. كان الدخان المنبعث من مداخن المصنع يحتوي على السخام الذي استقر على جذوع الأشجار وتحول إلى اللون الأسود. الآن أصبحت الفراشات ذات الألوان الفاتحة أكثر وضوحًا. لكن عددًا قليلًا من الفراشات ذات الأجنحة الداكنة نجت، لأن الطيور لم تعد تلاحظها. ومنهم جاءت فراشات أخرى لها نفس الأجنحة الداكنة. والآن معظم فراشات هذا النوع التي تعيش في المناطق الصناعية لها أجنحة داكنة.

لماذا تنقرض بعض أنواع الحيوانات؟

بعض الكائنات الحية غير قادرة على التطور عندما تتغير بيئتها بشكل كبير، وتموت نتيجة لذلك. على سبيل المثال، من المرجح أن الحيوانات الضخمة ذات الشعر المشابهة للفيلة - الماموث، انقرضت لأن المناخ على الأرض في ذلك الوقت أصبح أكثر تباينًا: كان الجو حارًا جدًا في الصيف وباردًا جدًا في الشتاء. بالإضافة إلى ذلك، تناقصت أعدادها بسبب الصيد المكثف لها من قبل الإنسان البدائي. وبعد الماموث، انقرضت النمور ذات الأسنان السيفية أيضًا - بعد كل شيء، تم تكييف أنيابها الضخمة لصيد الحيوانات الكبيرة فقط مثل الماموث. لم يكن من الممكن الوصول إلى الحيوانات الصغيرة من قبل النمور ذات الأسنان السيفية، وتركت دون فريسة، اختفت من على وجه كوكبنا.

كيف نعرف أن الإنسان تطور أيضًا؟

يعتقد معظم العلماء أن الإنسان تطور من حيوانات تعيش على الأشجار تشبه القردة الحديثة. يتم تقديم الدليل على هذه النظرية من خلال بعض السمات الهيكلية لأجسامنا، والتي تسمح لنا، على وجه الخصوص، بافتراض أن أسلافنا كانوا نباتيين في السابق ولم يأكلوا سوى الفواكه وجذور وسيقان النباتات.

يوجد في قاعدة عمودك الفقري تكوين عظمي يسمى عظم الذنب. هذا هو كل ما تبقى من الذيل. معظم الشعر الذي يغطي جسدك هو مجرد زغب ناعم، لكن أسلافنا كان لديهم شعر أكثر كثافة. تم تجهيز كل شعرة بعضلة خاصة وتقف على نهايتها عندما تشعر بالبرد. الأمر نفسه بالنسبة لجميع الثدييات ذات الجلد المشعر: فهو يحتفظ بالهواء، مما يمنع حرارة الحيوان من الهروب.

لدى العديد من البالغين أسنان خارجية واسعة، يطلق عليها "ضرس العقل". الآن ليست هناك حاجة لهذه الأسنان، ولكن في وقت ما استخدمها أسلافنا لمضغ الأطعمة النباتية القاسية التي كانوا يتناولونها. الزائدة الدودية عبارة عن أنبوب صغير متصل بالأمعاء. استخدمه أسلافنا البعيدين لهضم الأطعمة النباتية التي يصعب هضمها بواسطة الجسم. الآن لم تعد هناك حاجة إليها وأصبحت أقل فأقل تدريجياً. في العديد من الحيوانات العاشبة - على سبيل المثال، الأرانب - تم تطوير الزائدة الدودية بشكل جيد للغاية.

هل يستطيع البشر التحكم في التطور؟

الناس يقودون التطوربعض الحيوانات موجودة منذ أكثر من 10000 عام. على سبيل المثال، العديد من سلالات الكلاب الحديثة، في جميع الاحتمالات، تنحدر من الذئاب، التي تجولت قطعانها حول معسكرات القدماء. تدريجيا، أولئك الذين بدأوا في العيش مع الناس تطوروا إلى نظرة جديدةالحيوانات، أي أنها أصبحت كلابًا. ثم بدأ الناس في تربية الكلاب على وجه التحديد لأغراض محددة. وهذا ما يسمى الاختيار. ونتيجة لذلك، هناك أكثر من 150 سلالة مختلفة من الكلاب في العالم اليوم.

• الكلاب التي يمكن تدريبها فرق مختلفة، مثل كلب الراعي الإنجليزي هذا، تم تربيته لقطيع الماشية.
• تم استخدام الكلاب التي يمكنها الجري بسرعة لمطاردة اللعبة. يتمتع هذا الكلب السلوقي بأرجل قوية ويركض بقفزات هائلة.
• تم تربية الكلاب ذات حاسة الشم الجيدة خصيصًا لتتبع اللعبة. يمكن لهذا الكلب الألماني ذو الشعر الناعم أن يمزق جحور الأرانب.

عادة ما يتم الانتقاء الطبيعي ببطء شديد. يتيح لك التحديد الانتقائي تسريعه بشكل كبير.

ما هي الهندسة الوراثية؟

في السبعينيات القرن العشرين ابتكر العلماء طريقة لتغيير خصائص الكائنات الحية عن طريق التدخل فيها الكود الجيني. وتسمى هذه التكنولوجيا بالهندسة الوراثية. تحمل الجينات نوعًا من الكود البيولوجي الموجود في كل خلية حية. فهو يحدد حجم ومظهر كل كائن حي. باستخدام الهندسة الوراثيةيمكنك تربية النباتات والحيوانات التي، على سبيل المثال، تنمو بشكل أسرع أو أقل عرضة لبعض الأمراض

سننظر في المقالة بالتفصيل في أنواع التطور، ونتحدث أيضًا عن هذه العملية بشكل عام، في محاولة لفهم الموضوع بشكل شامل. وسوف نتعرف على كيفية نشوء عقيدة التطور، وما هي الأفكار التي تمثلها، وما هو الدور الذي تلعبه الأنواع فيه.

مقدمة للموضوع

تطور العالم العضويهي عملية معقدة وطويلة إلى حد ما وتحدث في وقت واحد على مستويات مختلفة من تنظيم المادة الحية. وفي الوقت نفسه، فإنه يمس دائمًا العديد من المجالات. لقد حدث أن تطور الطبيعة الحية يحدث من الأشكال الأدنى إلى الأعلى. كل شيء بسيط يصبح أكثر تعقيدًا بمرور الوقت ويأخذ شكلاً أكثر إثارة للاهتمام. في مجموعات معينة من الكائنات الحية، تتطور مهارات التكيف التي تسمح للكائنات الحية بالوجود بشكل أفضل في ظروفها الخاصة. على سبيل المثال، طورت بعض الحيوانات المائية أغشية بين أصابع قدميها.

ثلاثة اتجاهات

قبل الحديث عن أنواع التطور، دعونا نفكر في الاتجاهات الرئيسية الثلاثة التي أبرزها العلماء الروس المؤثرون I. شمالهاوزن وأ.سيفيرتسوف. في رأيهم، هناك الروائح، التكيف الذاتي، والانحطاط.

الروائح

الروائح، أو النشوء، هو تغيير تطوري خطير يؤدي عمومًا إلى تعقيد بنية ووظائف بعض الكائنات الحية. هذه العمليةيسمح لك بتغيير بعض جوانب الحياة بشكل أساسي، على سبيل المثال، الموائل. كما يساعد الروائح أيضًا على زيادة القدرة التنافسية لكائنات معينة للبقاء على قيد الحياة بيئة. النقطة الرئيسيةتتكون الروائح من غزو مناطق التكيف الجديدة. هذا هو السبب في أن مثل هذه العمليات نادرا ما تحدث، ولكن إذا حدثت، فهي ذات طبيعة أساسية وتؤثر على كل التطوير الإضافي.

في هذه الحالة، من الضروري فهم مفهوم مثل مستوى التكيف. هذه منطقة موطن محددة ذات مناخ وظروف بيئية مميزة مجموعة معينةالكائنات الحية. على سبيل المثال، بالنسبة للطيور، المنطقة التكيفية هي المجال الجوي، الذي يحميها من الحيوانات المفترسة ويسمح لها بتعلم طرق جديدة للصيد. بالإضافة إلى ذلك، فإن الحركة في الهواء تجعل من الممكن التغلب على العوائق الكبيرة وتنفيذ عمليات هجرات لمسافات طويلة. هذا هو السبب في أن الرحلة تعتبر بحق روائح تطورية مهمة.

أكثر الروائح الملفتة للنظر في الطبيعة هي تعدد الخلايا وطريقة التكاثر الجنسي. بفضل تعدد الخلايا، بدأت عملية تعقيد التشريح والتشكل لجميع الكائنات الحية تقريبًا. بفضل التكاثر الجنسي، توسعت القدرات التكيفية بشكل كبير.

وفي الحيوانات، ساهمت مثل هذه العمليات في خلق المزيد طرق فعالةالتغذية وتحسين عملية التمثيل الغذائي. في الوقت نفسه، يعتبر الروائح الأكثر أهمية في عالم الحيوان من ذوات الدم الحار، بفضل ما زاد البقاء على قيد الحياة بشكل كبير في ظروف مختلفة.

تتجلى عمليات مماثلة في النباتات في ظهور نظام عام وموصل يربط جميع أجزائه في كل واحد. وهذا يزيد من كفاءة التلقيح.

بالنسبة للبكتيريا، يعد الروائح طريقة تغذية ذاتية التغذية، بفضلها تمكنوا من التغلب على منطقة تكيف جديدة، والتي قد تكون محرومة من مصادر الغذاء العضوية، لكن البكتيريا ستظل على قيد الحياة هناك.

التكيف الاصطلاحي

وبدون هذه العملية فمن المستحيل أن نتصور تطور الأنواع البيولوجية. أنها تنطوي على تكيفات محددة لظروف بيئية محددة. من أجل فهم أفضل ما هي هذه العملية، دعونا نفكر قليلا. Idioadaptation هي تغييرات صغيرة تعمل على تحسين حياة الكائنات بشكل كبير، ولكنها لا تجلبها مستوى جديدالمنظمات. دعونا نفكر في هذه المعلومات باستخدام الطيور كمثال. الجناح هو نتيجة لعملية الروائح، ولكن شكل الأجنحة وطرق الطيران هي تكيفات ذاتية لا تغير التركيب التشريحي للطيور، ولكنها في نفس الوقت مسؤولة عن بقائها في بيئة معينة. وتشمل هذه العمليات أيضًا تلوين الحيوانات. ولأنها تؤثر بشكل كبير على مجموعة من الكائنات الحية فقط، فإنها تعتبر من خصائص الأنواع والأنواع الفرعية.

انحطاط، أو catagegenesis

التطور الكلي والجزئي

الآن دعنا ننتقل مباشرة إلى موضوع مقالتنا. ما هي أنواع هذه العملية هناك؟ هذا هو التطور الجزئي والكلي. دعونا نتحدث عنهم بمزيد من التفصيل. التطور الكبير هو عملية تشكيل الأكبر وحدات منهجية: الأنواع، والعائلات الجديدة، وما إلى ذلك. القوى الدافعة الرئيسية للتطور الكبير تكمن في التطور الجزئي.

أولاً، هناك الوراثة والانتقاء الطبيعي والتنوع والعزلة الإنجابية. إن الطبيعة المتباينة هي سمة من سمات التطور الجزئي والتطور الكلي. وفي الوقت نفسه، تلقت هذه المفاهيم التي نتحدث عنها الآن الكثير تفسيرات مختلفةلكن التفاهم النهائي لم يتم التوصل إليه بعد. أحد أكثرها شيوعًا هو أن التطور الكبير هو تغيير ذو طبيعة نظامية لا يتطلب ذلك كمية كبيرةوقت.

ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بتعلم هذه العملية، فإن الأمر يستغرق الكثير من الوقت. علاوة على ذلك، فإن التطور الكبير عالمي بطبيعته، لذلك من الصعب جدًا السيطرة على كل تنوعه. طريقة مهمة لدراسة هذا المجال هي النمذجة الحاسوبية، والتي بدأت في التطور بشكل خاص في الثمانينات.

أنواع الأدلة للتطور

الآن دعونا نتحدث عن الأدلة الموجودة على التطور الكبير. أولاً، هذا نظام تشريحي مقارن للاستدلالات، يعتمد على حقيقة أن جميع الحيوانات لديها نوع واحد من البنية. وهذا ما يشير إلى أن لدينا جميعا أصل مشترك. هنا، يتم إيلاء الكثير من الاهتمام للأعضاء المتماثلة، وكذلك atavisms. التأتفيات البشرية هي ظهور الذيل والحلمات المتعددة والشعر المستمر. أحد الأدلة المهمة على التطور الكبير هو الوجود الأعضاء الأثريةوالتي لم يعد الإنسان بحاجة إليها وتختفي تدريجياً. الأساسيات هي الزائدة الدودية وخط الشعر وبقايا الجفن الثالث.

الآن فكر في الدليل الجنيني، وهو أن جميع الفقاريات لديها أجنة مماثلة المراحل المبكرةتطوير. وبطبيعة الحال، مع مرور الوقت، يصبح هذا التشابه أقل وضوحا، كما السمات المميزةلنوع معين.

يكمن الدليل الحفري على عملية تطور الأنواع في إمكانية دراسة بقايا بعض الكائنات الحية الأشكال الانتقاليةمخلوقات أخرى منقرضة. وبفضل بقايا الحفريات، يمكن للعلماء معرفة وجود الأشكال الانتقالية. على سبيل المثال، كان هذا الشكل من الحياة موجودًا بين الزواحف والطيور. أيضًا، بفضل علم الحفريات، تمكن العلماء من بناء سلسلة سلالات يمكن من خلالها تتبع تسلسل الأنواع المتعاقبة التي تتطور في عملية التطور بوضوح.

تعتمد الأدلة البيوكيميائية على حقيقة أن جميع الكائنات الحية على الأرض لها شكل موحد التركيب الكيميائيوالشفرة الوراثية، والتي ينبغي الإشارة إليها أيضًا. علاوة على ذلك، فنحن جميعًا متشابهون في استقلاب الطاقة والبلاستيك، وكذلك في الطبيعة الأنزيمية لبعض العمليات.

تعتمد الأدلة الجغرافية الحيوية على حقيقة أن عملية التطور تنعكس تمامًا في طبيعة توزيع الحيوانات والنباتات على سطح الأرض. وهكذا، قام العلماء بتقسيم كتلة الكوكب بشكل مشروط إلى 6 المناطق الجغرافية. ولن نتناولها بالتفصيل هنا، ولكننا سنلاحظ أن هناك ارتباطًا وثيقًا جدًا بين القارات وأنواع الكائنات الحية المرتبطة بها.

من خلال التطور الكبير، يمكننا أن نفهم أن جميع الأنواع تطورت من كائنات حية سابقًا. وهذا يكشف جوهر عملية التطوير نفسها.

التحولات على المستوى داخل النوع

يشير التطور الجزئي إلى تغييرات صغيرة في الأليلات في مجتمع ما عبر الأجيال. يمكننا أيضًا أن نقول أن هذه التحولات تحدث على المستوى داخل النوع. تكمن الأسباب في عمليات الطفرة والانجراف الاصطناعي والطبيعي ونقل الجينات. كل هذه التغييرات تؤدي إلى الانتواع.

لقد فحصنا الأنواع الرئيسية للتطور، ولكننا لا نعرف بعد أن التطور الجزئي ينقسم إلى بعض الفروع. أولا، هذا هو علم الوراثة السكانية، بفضل الحسابات الرياضية اللازمة لدراسة العديد من العمليات. ثانيا، هذا هو علم الوراثة البيئية، الذي يسمح لنا بمراقبة عمليات التنمية في الواقع. هذان النوعان من التطور (الجزئي والكلي) لهما أهمية كبيرةوتقديم مساهمة معينة في عمليات التنمية ككل. ومن الجدير بالذكر أنهم غالبا ما يتناقضون مع بعضهم البعض.

تطور الأنواع الحديثة

أولاً، دعونا نلاحظ أن هذه عملية مستمرة. وبعبارة أخرى، فإنه لا يتوقف أبدا. جميع الكائنات الحية تتطور من بسرعات مختلفة. ومع ذلك، فإن المشكلة هي أن بعض الحيوانات تعيش لفترة طويلة جدًا، لذلك من الصعب جدًا ملاحظة أي تغييرات. يجب أن تمر مئات أو حتى آلاف السنين قبل أن يتم تعقبهم.

في العالم الحديثتتطور الفيلة الأفريقية بنشاط. صحيح، بمساعدة إنسانية. وبالتالي فإن طول الناب في هذه الحيوانات يتناقص بسرعة. والحقيقة هي أن الصيادين كانوا دائمًا يصطادون الأفيال ذات الأنياب الضخمة. وفي الوقت نفسه، كانوا أقل اهتمامًا بالأفراد الآخرين. وبالتالي، زادت فرص بقائهم على قيد الحياة وكذلك نقل جيناتهم إلى أجيال أخرى. ولهذا السبب، على مدار عدة عقود، لوحظ انخفاض تدريجي في طول الأنياب.

من المهم جدًا أن نفهم أن غياب العلامات الخارجية لا يعني نهاية العملية التطورية. على سبيل المثال، في كثير من الأحيان يخطئ الباحثون المختلفون بشأن أسماك السيلكانث ذات الزعانف الفصية. هناك رأي مفاده أنه لم يتطور منذ ملايين السنين، ولكن هذا غير صحيح. دعونا نضيف أن أسماك السيلكانث اليوم هي الممثل الحي الوحيد لرتبة السيلكانث. إذا قارنت الممثلين الأوائل لهذا النوع والأفراد الحديثين، فيمكنك العثور على العديد من الاختلافات المهمة. التشابه الوحيد هو في العلامات الخارجية. ولهذا السبب من المهم جدًا النظر إلى التطور بشكل شامل وعدم الحكم عليه من خلال العلامات الخارجية فقط. ومن المثير للاهتمام أن السيلكانث الحديث لديه أوجه تشابه مع الرنجة أكثر من سلفه، السيلكانث.

عوامل

كما نعلم، نشأت الأنواع من خلال التطور، ولكن ما هي العوامل التي ساهمت في ذلك؟ أولاً، التباين الوراثي. والحقيقة هي أن الطفرات المختلفة والمجموعات الجديدة من الجينات تخلق الأساس للتنوع الوراثي. ملاحظة: كلما كانت عملية الطفرة أكثر نشاطا، كلما كان الانتقاء الطبيعي أكثر فعالية.

العامل الثاني هو الحفاظ العشوائي على الميزات. لفهم جوهر هذه الظاهرة، دعونا نفهم مفاهيم مثل الانجراف الوراثي والموجات السكانية. والأخيرة هي التقلبات التي تحدث على فترات وتؤثر على حجم السكان. على سبيل المثال، كل أربع سنوات هناك الكثير من الأرانب، وبعد ذلك مباشرة تنخفض أعدادها بشكل حاد. ولكن ما هو الانجراف الوراثي؟ ويعني ذلك الحفاظ على أي علامات أو اختفاءها بترتيب عشوائي. أي أنه إذا انخفض عدد السكان بشكل كبير نتيجة لبعض الأحداث، فسيتم الحفاظ على بعض الخصائص كليًا أو جزئيًا بطريقة فوضوية.

العامل الثالث الذي سننظر فيه هو الصراع من أجل الوجود. ويكمن سببها في أن العديد من الكائنات الحية تولد، لكن بعضها فقط قادر على البقاء. علاوة على ذلك، لن يكون هناك ما يكفي من الغذاء والأراضي للجميع. بشكل عام، يمكن وصف مفهوم الصراع من أجل الوجود بأنه العلاقة الخاصة بين الكائن الحي والبيئة والأفراد الآخرين. هناك عدة أشكال من النضال. يمكن أن يكون داخل النوع، والذي يحدث بين الأفراد من نفس النوع. الشكل الثاني هو متعدد الأنواع، عندما يقاتل الممثلون من أجل البقاء أنواع مختلفة. الشكل الثالث هو مكافحة الظروف البيئية عندما تحتاج الحيوانات إلى التكيف معها أو الموت. في الوقت نفسه، يعتبر الصراع داخل الأنواع هو الأكثر وحشية.

نحن نعلم الآن أن دور الأنواع في التطور هائل. من ممثل واحد يمكن أن تبدأ الطفرة أو الانحطاط. ومع ذلك، يتم تنظيم العملية التطورية من تلقاء نفسها، حيث يعمل قانون الانتقاء الطبيعي. لذا، إذا كانت العلامات الجديدة غير فعالة، فإن الأفراد الذين تظهر عليهم هذه الأعراض سوف يموتون عاجلاً أم آجلاً.

دعونا نفكر في مفهوم مهم آخر يميز جميع أنواع التطور الدافعة. هذه عزلة. هذا المصطلحيعني تراكم بعض الاختلافات بين ممثلي نفس السكان، والتي لفترة طويلةتم عزلها عن بعضها البعض. ونتيجة لذلك، يمكن أن يؤدي ذلك إلى حقيقة أن الأفراد ببساطة لا يستطيعون التزاوج مع بعضهم البعض، وبالتالي خلق نوعين مختلفين تمامًا.

التولد البشري

الآن دعونا نتحدث عن أنواع الناس. التطور هو عملية مميزة لجميع الكائنات الحية. يسمى الجزء من التطور البيولوجي الذي أدى إلى ظهور البشر بتكوين الإنسان. وبفضل هذا حدث الانفصال الأنواع البشريةمن القرود العظيمةوالثدييات والإنسان. ما أنواع الأشخاص الذين نعرفهم؟ تقسمهم النظرية التطورية إلى أسترالوبيثسينات ونياندرتال وما إلى ذلك. وخصائص كل نوع من هذه الأنواع مألوفة لنا من المدرسة.

لذلك تعرفنا على الأنواع الرئيسية للتطور. يمكن لعلم الأحياء أحيانًا أن يخبرنا كثيرًا عن الماضي والحاضر. ولهذا السبب يستحق الاستماع إليها. ملاحظة: يعتقد بعض العلماء أنه يجب التمييز بين 3 أنواع من التطور: التطور الكلي والجزئي والبشري. ومع ذلك، فإن هذه الآراء معزولة وذاتية. في هذه المادة، قدمنا ​​للقارئ نوعين رئيسيين من التطور، والذي بفضله تتطور جميع الكائنات الحية.

لتلخيص المقال، لنفترض أن العملية التطورية هي معجزة حقيقية للطبيعة، والتي تنظم الحياة وتنسقها بنفسها. في المقال نظرنا إلى الرئيسي المفاهيم النظرية، ولكن في الواقع كل شيء أكثر إثارة للاهتمام. كل الأنواع البيولوجيةهو نظام فريد قادر على التنظيم الذاتي والتكيف والتطور. هذا هو جمال الطبيعة، التي اهتمت ليس فقط بالأنواع المخلوقة، ولكن أيضًا بالأنواع التي يمكن أن تتحول إليها.

العقيدة التطورية

العقيدة التطورية (نظرية التطور)- علم يدرس التطور التاريخي للحياة: الأسباب والأنماط والآليات. هناك تطور صغير وكبير.

التطور الجزئي- العمليات التطورية على مستوى السكان مما يؤدي إلى تكوين أنواع جديدة.

التطور الكلي- تطور الأصناف فوق النوعية، ونتيجة لذلك يتم تشكيل مجموعات نظامية أكبر. وهي تقوم على نفس المبادئ والآليات.

تطوير الأفكار التطورية

صاغ هيراقليطس وإمبيدوكليس وديموقريطس ولوكريتيوس وأبقراط وأرسطو وغيرهم من الفلاسفة القدماء الأفكار الأولى حول تطور الطبيعة الحية.
كارل لينيوسآمن بخلق الله للطبيعة وثبات الأنواع، لكنه سمح بإمكانية ظهور أنواع جديدة عن طريق التهجين أو تحت تأثير الظروف البيئية. في كتاب "نظام الطبيعة" أثبت C. Linnaeus الأنواع على أنها وحدة عالميةوالشكل الأساسي لوجود الكائنات الحية؛ تم تعيين تسمية مزدوجة لكل نوع من أنواع الحيوانات والنباتات، حيث يكون الاسم هو اسم الجنس، والصفة هي اسم النوع (على سبيل المثال، Homo sapiens)؛ وصف عددا كبيرا من النباتات والحيوانات؛ طور المبادئ الأساسية لتصنيف النباتات والحيوانات وأنشأ تصنيفها الأول.
جان بابتيست لاماركأنشأ أول تعليم تطوري شامل. في عمله "فلسفة علم الحيوان" (1809)، حدد الاتجاه الرئيسي للعملية التطورية - التعقيد التدريجي للتنظيم من الأشكال الأدنى إلى الأعلى. كما طور فرضية حول الأصل الطبيعي للإنسان من أسلاف شبيهين بالقردة الذين تحولوا إلى نمط حياة أرضي. اعتبر لامارك أن القوة الدافعة للتطور هي رغبة الكائنات الحية في تحقيق الكمال، ودافع عن وراثة الخصائص المكتسبة. أي أن الأعضاء الضرورية في الظروف الجديدة تتطور نتيجة التمرين (رقبة الزرافة)، وضمور الأعضاء غير الضرورية بسبب عدم التمرين (عيون الخلد). ومع ذلك، لم يتمكن لامارك من الكشف عن آليات العملية التطورية. تبين أن فرضيته حول وراثة الخصائص المكتسبة لا يمكن الدفاع عنها، وكان بيانه حول الرغبة الداخلية للكائنات الحية في التحسين غير علمي.
تشارلز داروينخلق نظرية تطورية تعتمد على مفاهيم الصراع من أجل الوجود والانتقاء الطبيعي. كانت المتطلبات الأساسية لظهور تعاليم تشارلز داروين ما يلي: تراكم المواد الغنية في ذلك الوقت في علم الحفريات والجغرافيا والجيولوجيا والبيولوجيا؛ تطوير الاختيار؛ التقدم في التصنيف. مظهر نظرية الخلية; ملاحظات العالم الخاصة خلال الطوافعلى البيجل. أوجز تشارلز داروين أفكاره التطورية في عدد من الأعمال: "أصل الأنواع عن طريق الانتقاء الطبيعي"، "التغيرات في الحيوانات الأليفة والنباتات المزروعة تحت تأثير التدجين"، "أصل الإنسان والانتقاء الجنسي"، وغيرها.

تتلخص تعاليم داروين في الآتي:

• كل فرد من نوع معين لديه الفردية (التقلب)؛
• يمكن توريث سمات الشخصية (وإن لم تكن كلها) (الوراثة)؛
• ينتج الأفراد ذرية أكثر من البقاء على قيد الحياة حتى سن البلوغ وبداية التكاثر، أي أن هناك صراعًا من أجل الوجود في الطبيعة؛
• تظل الميزة في النضال من أجل البقاء مع الأفراد الأكثر تكيفًا، والذين لديهم فرصة أكبر لترك ذرية وراءهم (الانتقاء الطبيعي)؛
• ونتيجة للانتقاء الطبيعي، تصبح مستويات تنظيم الحياة أكثر تعقيدًا تدريجيًا وتظهر الأنواع.

عوامل التطور عند تشارلز داروين- هذا

• الوراثة,
• تقلب,
• الصراع من أجل الوجود،
• الانتقاء الطبيعي.

الوراثة - قدرة الكائنات الحية على نقل خصائصها من جيل إلى جيل (خصائص البنية والتطور والوظيفة).
التقلب - قدرة الكائنات الحية على اكتساب خصائص جديدة.
النضال من أجل الوجود - مجموعة العلاقات الكاملة بين الكائنات الحية والظروف البيئية: مع الطبيعة الجامدة (العوامل اللاأحيائية) ومع الكائنات الحية الأخرى (العوامل الحيوية). الصراع من أجل الوجود ليس "صراعا" في حرفياًالكلمات، في الواقع هي استراتيجية البقاء وطريقة وجود الكائن الحي. هناك صراعات بين الأنواع، وصراعات بين الأنواع، وصراعات ضد العوامل البيئية غير المواتية. صراع بين الأنواع- القتال بين أفراد من نفس السكان. إنه أمر مرهق للغاية دائمًا، نظرًا لأن الأفراد من نفس النوع يحتاجون إلى نفس الموارد. قتال بين الأنواع - الصراع بين أفراد المجموعات السكانية المختلفة. ويحدث ذلك عندما تتنافس الأنواع على نفس الموارد أو عندما تكون مرتبطة بعلاقة بين المفترس والفريسة. كفاح مع العوامل البيئية اللاأحيائية غير المواتيةيتجلى بشكل خاص عندما تتدهور الظروف البيئية. يكثف الصراع بين الأنواع. في النضال من أجل البقاء، يتم تحديد الأفراد الأكثر تكيفًا مع الظروف المعيشية المحددة. الصراع من أجل الوجود يؤدي إلى الانتقاء الطبيعي.
الانتقاء الطبيعي- عملية ينتج عنها في الغالب الأفراد الذين يعانون من تغيرات وراثية مفيدة في ظل ظروف معينة على قيد الحياة ويتركون وراءهم ذرية.

تمت إعادة هيكلة جميع العلوم البيولوجية والعديد من العلوم الطبيعية الأخرى على أساس الداروينية.
حاليا الأكثر قبولا عموما هو النظرية الاصطناعية للتطور (STE). الخصائص المقارنةالأحكام الرئيسية العقيدة التطوريةيتم إعطاء الفصل داروين وSTE في الجدول.

الخصائص المقارنة للأحكام الرئيسية للتعاليم التطورية لتشارلز داروين ونظرية التطور الاصطناعية (STE)

علامات	النظرية التطورية لتشارلز داروين	النظرية الاصطناعية للتطور (STE)
النتائج الرئيسية للتطور	1) زيادة قدرة الكائنات الحية على التكيف مع الظروف البيئية؛ 2) زيادة مستوى تنظيم الكائنات الحية. 3) زيادة في تنوع الكائنات الحية
وحدة التطور	منظر	سكان
عوامل التطور	الوراثة، التباين، الصراع من أجل الوجود، الانتقاء الطبيعي	التباين الطفري والتوليفي، الموجات السكانية والانحراف الوراثي، العزلة، الانتقاء الطبيعي
عامل القيادة	الانتقاء الطبيعي
تفسير المصطلح الانتقاء الطبيعي	بقاء الأكثر لياقة وموت الأقل لياقة	التكاثر الانتقائي للأنماط الجينية
أشكال الانتقاء الطبيعي	دافعة (والجنسية كتنوعها)	تتحرك، استقرار، تخريبية

ظهور الأجهزة.يتم تطوير كل تكيف على أساس التباين الوراثي في ​​​​عملية الصراع من أجل الوجود والاختيار على مدى سلسلة من الأجيال. يدعم الانتقاء الطبيعي فقط التكيفات المناسبة التي تساعد الكائن الحي على البقاء وإنتاج ذرية.
إن قدرة الكائنات الحية على التكيف مع البيئة ليست مطلقة، ولكنها نسبية، لأن الظروف البيئية يمكن أن تتغير. العديد من الحقائق تثبت ذلك. على سبيل المثال، الأسماك تتكيف بشكل مثالي مع البيئة المائيةالموائل، ولكن كل هذه التعديلات غير مناسبة على الإطلاق للموائل الأخرى. يجمع العث الرحيق من الزهور ذات الألوان الفاتحة التي يمكن رؤيتها بوضوح في الليل، ولكنها غالبًا ما تطير في النار وتموت.

العوامل الأولية للتطور- العوامل التي تغير تواتر الأليلات والأنماط الجينية في مجتمع ما ( البنية الجينيةالسكان).

هناك عدة عوامل أولية أساسية للتطور:
عملية الطفرة
الموجات السكانية والانحراف الوراثي؛
العزل
الانتقاء الطبيعي.

الطفرة والتقلب التوافقي.

عملية الطفرةيؤدي إلى ظهور أليلات (أو جينات) جديدة ومجموعاتها نتيجة الطفرات. نتيجة للطفرة، من الممكن انتقال الجين من حالة أليلية إلى أخرى (A→a) أو تغيير في الجين بشكل عام (A→C). إن عملية الطفرة، بسبب عشوائية الطفرات، ليس لها اتجاه ولا يمكنها توجيه التغيير دون مشاركة عوامل التطور الأخرى السكان الطبيعيين. إنها توفر فقط المواد التطورية الأولية للانتقاء الطبيعي. تشكل الطفرات المتنحية في الحالة المتغايرة احتياطيًا خفيًا من التقلبات التي يمكن استخدامها عن طريق الانتقاء الطبيعي عندما تتغير ظروف الوجود.
التباين التوافقيينشأ نتيجة لتكوين مجموعات جديدة من الجينات الموجودة بالفعل الموروثة من والديهم. مصادر التباين التوافقي هي تقاطع الكروموسومات (إعادة التركيب)، والتباعد العشوائي للكروموسومات المتماثلة في الانقسام الاختزالي، والجمع العشوائي للأمشاج أثناء الإخصاب.

الموجات السكانية والانحراف الوراثي.

الموجات السكانية(موجات الحياة) - التقلبات الدورية وغير الدورية في حجم السكان، صعودا وهبوطا. قد تكون الموجات السكانية ناجمة عن التغيرات الدورية العوامل البيئيةالبيئة (التقلبات الموسمية في درجات الحرارة والرطوبة وما إلى ذلك)، والتغيرات غير الدورية (الكوارث الطبيعية)، واستعمار الأنواع لمناطق جديدة (مصحوبًا بتفشي حاد في الأعداد).
تعمل الموجات السكانية كعامل تطوري في التجمعات السكانية الصغيرة حيث قد يحدث الانحراف الوراثي. الانجراف الوراثي- التغير العشوائي غير الاتجاهي في ترددات الأليل والنمط الوراثي في ​​السكان. في التجمعات السكانية الصغيرة التأثير العمليات العشوائيةيؤدي إلى عواقب ملحوظة. إذا كان عدد السكان صغير الحجم، فنتيجة لذلك أحداث عشوائيةبعض الأفراد، بغض النظر عن تكوينهم الجيني، قد يتركون أو لا يتركون ذرية، ونتيجة لذلك يمكن أن تتغير ترددات بعض الأليلات بشكل كبير على مدى جيل واحد أو عدة أجيال. وبالتالي، مع انخفاض حاد في حجم السكان (على سبيل المثال، بسبب التقلبات الموسمية، وانخفاض الموارد الغذائية، والحرائق، وما إلى ذلك)، قد تكون هناك أنماط وراثية نادرة بين الأفراد القلائل الباقين على قيد الحياة. إذا تم استعادة الرقم في المستقبل بسبب هؤلاء الأفراد، فسيؤدي ذلك إلى تغيير عشوائي في ترددات الأليل في تجمع الجينات للسكان. وبالتالي، فإن الموجات السكانية هي مورد للمواد التطورية.
العزلينجم عن ظهور عوامل مختلفة تمنع العبور الحر. يتوقف تبادل المعلومات الوراثية بين المجموعات السكانية الناتجة، ونتيجة لذلك تزداد الاختلافات الأولية في مجموعات الجينات لهذه المجموعات وتصبح ثابتة. يمكن أن تخضع المجموعات المعزولة لتغيرات تطورية مختلفة وتتحول تدريجياً إلى أنواع مختلفة.
هناك العزلة المكانية والبيولوجية. العزلة المكانية (الجغرافية).المرتبطة بالعقبات الجغرافية (حواجز المياه والجبال والصحاري وما إلى ذلك)، وللسكان المستقرين وببساطة مسافات طويلة. العزلة البيولوجيةيحدث بسبب استحالة التزاوج والإخصاب (بسبب التغيرات في توقيت التكاثر أو البنية أو العوامل الأخرى التي تمنع التهجين)، أو موت اللاقحات (بسبب الاختلافات البيوكيميائية في الأمشاج)، أو عقم النسل (نتيجة ضعف اقتران الكروموسوم أثناء تكوين الأمشاج).
تكمن الأهمية التطورية للعزلة في أنها تعمل على إدامة وتعزيز الاختلافات الجينية بين المجموعات السكانية.
الانتقاء الطبيعي.التغيرات في ترددات الجينات والأنماط الجينية الناجمة عن العوامل التطورية التي نوقشت أعلاه هي عشوائية وغير اتجاهية. العامل الموجه للتطور هو الانتقاء الطبيعي.

الانتقاء الطبيعي- عملية ينتج عنها في الغالب أفراد يتمتعون بخصائص مفيدة للسكان على قيد الحياة ويتركون وراءهم ذرية.

يعمل الانتخاب في التجمعات السكانية؛ وأهدافه هي الأنماط الظاهرية للأفراد. ومع ذلك، فإن الاختيار على أساس الأنماط الظاهرية هو اختيار للأنماط الجينية، حيث إنها ليست سمات، ولكن الجينات هي التي تنتقل إلى الأحفاد. ونتيجة لذلك، هناك زيادة في عدد السكان النسبي للأفراد الذين يمتلكون خاصية معينةأو الجودة. وبالتالي، فإن الانتقاء الطبيعي هو عملية التكاثر التفاضلي (الانتقائي) للأنماط الجينية.
ليس فقط الخصائص التي تزيد من احتمالية ترك النسل هي التي تخضع للاختيار، ولكن أيضًا السمات التي لا ترتبط مباشرة بالتكاثر. في بعض الحالات، قد يهدف الاختيار إلى خلق تكيفات متبادلة بين الأنواع مع بعضها البعض (زيارة الزهور النباتية والحشرات). يمكن أيضًا إنشاء شخصيات تضر بالفرد، ولكنها تضمن بقاء النوع ككل (النحلة التي تلسع تموت، ولكن بمهاجمة العدو، فإنها تنقذ الأسرة). بشكل عام، يلعب الاختيار الدور الإبداعيفي الطبيعة، لأنه من التغييرات الوراثية غير الموجهة يتم إصلاح تلك التغييرات التي يمكن أن تؤدي إلى تكوين مجموعات جديدة من الأفراد، أكثر كمالا في ظروف الوجود المحددة.
هناك ثلاثة أشكال رئيسية للانتقاء الطبيعي: التثبيت والقيادة والتمزق (التخريبية) (الطاولة).

أشكال الانتقاء الطبيعي

استمارة	مميزة	أمثلة
استقرار	تهدف إلى الحفاظ على الطفرات مما يؤدي إلى تباين أقل في متوسط ​​قيمة السمة. وهي تعمل في ظل ظروف بيئية ثابتة نسبيا، أي ما دامت الظروف التي أدت إلى تكوين صفة أو خاصية معينة قائمة.	الحفاظ على حجم وشكل الزهرة في النباتات الملقحة بالحشرات، حيث يجب أن تتوافق الأزهار مع حجم جسم الحشرة الملقحة. الحفاظ على الأنواع الأثرية.
تتحرك	تهدف إلى الحفاظ على الطفرات التي تغير متوسط ​​قيمة السمة. يحدث عندما تتغير الظروف البيئية. لدى أفراد المجتمع بعض الاختلافات في النمط الوراثي والنمط الظاهري، ومع التغيرات طويلة المدى البيئة الخارجيةقد يحصل بعض أفراد النوع على ميزة في النشاط الحياتي والتكاثر مع بعض الانحرافات عنه متوسط ​​القاعدة. ينتقل منحنى التباين في اتجاه التكيف مع ظروف الوجود الجديدة.	ظهور مقاومة للمبيدات الحشرية في الحشرات والقوارض، وللمضادات الحيوية في الكائنات الحية الدقيقة. تم تطوير تغميق لون عثة البتولا (الفراشة). المناطق الصناعيةإنجلترا (الميلانية الصناعية). في هذه المناطق، يصبح لحاء الأشجار داكنًا بسبب اختفاء الأشنات الحساسة لتلوث الهواء، ويكون العث الداكن أقل وضوحًا على جذوع الأشجار.
تمزيق (تخريبية)	تهدف إلى الحفاظ على الطفرات التي تؤدي إلى أكبر انحراف عن متوسط ​​قيمة السمة. يحدث الانتقاء المتقطع عندما تتغير الظروف البيئية بطريقة تجعل الأفراد الذين لديهم انحرافات شديدة عن المعيار المتوسط ​​يكتسبون ميزة. ونتيجة للاختيار المتقطع يتشكل تعدد الأشكال السكانية، أي وجود عدة مجموعات تختلف في بعض الخصائص.	مع متكررة رياح قويةفي الجزر المحيطية، يتم الحفاظ على الحشرات ذات الأجنحة المتطورة أو الأجنحة البدائية.

تاريخ موجز لتطور العالم العضوي

عمر الأرض حوالي 4.6 مليار سنة. نشأت الحياة على الأرض في المحيط منذ أكثر من 3.5 مليار سنة.
تاريخ موجزيتم عرض تطور العالم العضوي في الجدول. يظهر الشكل نسالة المجموعات الرئيسية للكائنات الحية.
تتم دراسة تاريخ تطور الحياة على الأرض من خلال البقايا الأحفورية للكائنات الحية أو آثار نشاطها الحيوي. تم العثور عليها في الصخور من مختلف الأعمار.
ينقسم المقياس الجغرافي الزمني لتاريخ الأرض إلى عصور وفترات.

النطاق الجيولوجي وتاريخ تطور الكائنات الحية

العصر ، العمر (مليون سنة)	الفترة والمدة (مليون سنة)	عالم الحيوان	عالم النباتات	أهم الروائح
حقب الحياة الحديثة، 62-70	الأنثروبوجين، 1.5	حديث عالم الحيوان. التطور وهيمنة الإنسان	حديث النباتات	التطور المكثف للقشرة الدماغية. المشي على قدمين
	نيوجين، 23.0 باليوجين، 41±2	تهيمن الثدييات والطيور والحشرات. تظهر الرئيسيات الأولى (الليمور، الترسيرات)، لاحقًا بارابيثكس ودريوبيثكس. تختفي مجموعات كثيرة من الزواحف ورأسيات الأرجل	تنتشر النباتات المزهرة، وخاصة العشبية منها؛ نباتات عاريات البذور آخذة في الانخفاض
الدهر الوسيط، 240	ميل، 70	تسود الأسماك العظمية والطيور الأولية والثدييات الصغيرة. تظهر وتنتشر الثدييات المشيمية والطيور الحديثة؛ الزواحف العملاقة تموت	تظهر كاسيات البذور وتبدأ في السيطرة؛ السرخس وعاريات البذور آخذة في الانخفاض	ظهور الزهرة والثمرة. مظهر الرحم
	يورا، 60	وتهيمن الزواحف العملاقة والأسماك العظمية والحشرات ورأسيات الأرجل؛ يظهر الأركيوبتركس؛ الأسماك الغضروفية القديمة تموت	عاريات البذور الحديثة تهيمن؛ عاريات البذور القديمة تموت
	الترياسي، 35±5	تسود البرمائيات ورأسيات الأرجل والحيوانات العاشبة والزواحف المفترسة. تظهر الأسماك العظمية والثدييات البيضوية والجرابية	عاريات البذور القديمة هي السائدة. تظهر عاريات البذور الحديثة. سرخس البذور تموت	ظهور قلب من أربع غرف. الفصل الكامل لتدفق الدم الشرياني والوريدي. ظهور الدم الحار. ظهور الغدد الثديية
حقب الحياة القديمة، 570
	بيرم، 50±10	وتهيمن اللافقاريات البحرية، وأسماك القرش؛ تتطور الزواحف والحشرات بسرعة. تظهر الزواحف ذات الأسنان الحيوانية والعاشبة. انقرضت Stegocephalians وtrilobites	نباتات غنية بالبذور والسراخس العشبية. تظهر عاريات البذور القديمة. تموت ذيل الحصان والطحالب والسراخس الشبيهة بالأشجار	أنبوب حبوب اللقاح وتكوين البذور
	الكربون، 65±10	تهيمن البرمائيات والرخويات وأسماك القرش والأسماك الرئوية؛ تظهر أشكال مجنحة من الحشرات والعناكب والعقارب وتتطور بسرعة؛ تظهر الزواحف الأولى. انخفاض ملحوظ في ثلاثية الفصوص وstegocephals	وفرة أشجار السرخس التي تشكل "غابات الفحم"؛ سرخس البذور تظهر. تختفي النباتات السيلوفوتية	ظهور الإخصاب الداخلي. ظهور قشر البيض الكثيف. تقرن الجلد
	ديفون، 55	تسود المحار المدرع والرخويات وثلاثيات الفصوص والشعاب المرجانية. تظهر الأسماك ذات الزعانف الفصية والأسماك الرئوية والأسماك ذات الزعانف الشعاعية	نباتات غنية بالنباتات السيلوفيتية؛ تظهر الطحالب والسراخس والفطر	تقطيع الجسم النباتي إلى أعضاء. تحويل الزعانف إلى أطراف أرضية؛ ظهور أعضاء تنفس الهواء
	سيلور، 35	حيوانات غنية من ثلاثية الفصوص، والرخويات، والقشريات، والشعاب المرجانية؛ تظهر الأسماك المدرعة واللافقاريات الأرضية الأولى (المئويات والعقارب والحشرات عديمة الأجنحة)	وفرة الطحالب. تأتي النباتات إلى الأرض - تظهر النباتات السيلوفيتية	تمايز الجسم النباتي إلى أنسجة. تقسيم جسم الحيوان إلى أقسام. تشكيل الفكين وأحزمة الأطراف في الفقاريات
الأوردوفيشي، 55±10 الكمبري، 80±20	تسود الإسفنجيات والتجويفات المعوية والديدان وشوكيات الجلد وثلاثيات الفصوص. تظهر الفقاريات عديمة الفك (scutellates) والرخويات	ازدهار جميع أقسام الطحالب
البروتيروزويك، 2600		البروتوزوا منتشرة على نطاق واسع. تظهر جميع أنواع اللافقاريات وشوكيات الجلد. تظهر الحبال الأولية - النوع الفرعي الجمجمة	على نطاق واسع الأزرق والأخضر و الطحالب الخضراءالبكتيريا؛ تظهر الطحالب الحمراء	ظهور التناظر الثنائي
أركيسكايا، 3500		أصل الحياة: بدائيات النوى (البكتيريا، الطحالب الخضراء المزرقة)، حقيقيات النوى (الأوليات)، الكائنات البدائية متعددة الخلايا		ظهور عملية التمثيل الضوئي؛ ظهور التنفس الهوائي. ظهور خلايا حقيقية النواة. ظهور العملية الجنسية. ظهور تعدد الخلايا

التطور هو عملية تطوير تتكون من تغييرات تدريجيةدون قفزات مفاجئة (على عكس الثورة). في أغلب الأحيان، عند الحديث عن التطور، فإنهم يقصدون التطور البيولوجي.

التطور البيولوجي هو تطور تاريخي لا رجعة فيه وموجه للطبيعة الحية، مصحوبًا بتغيرات في التركيب الجيني للسكان، وتشكيل التكيفات، وتكوين الأنواع وانقراضها، وتحول النظم البيئية والمحيط الحيوي ككل. التطور البيولوجي هو دراسة علم الأحياء التطوري.

هناك العديد من النظريات التطورية، التي تشترك في التأكيد على أن أشكال الحياة الحية هي أحفاد أشكال الحياة الأخرى التي كانت موجودة في وقت سابق. النظريات التطوريةيختلفون في تفسيرهم لآليات التطور. في في اللحظةالأكثر شيوعا هو ما يسمى. النظرية التركيبية للتطور، وهي تطور لنظرية داروين.

الجينات التي تنتقل إلى النسل، نتيجة للتعبير، تشكل مجموع خصائص الكائن الحي (النمط الظاهري). عندما تتكاثر الكائنات الحية، فإن نسلها يطور خصائص جديدة أو متغيرة تنشأ من خلال الطفرة أو نقل الجينات بين المجموعات السكانية أو حتى الأنواع. في الأنواع التي تتكاثر جنسيًا، تنشأ مجموعات جديدة من الجينات من خلال إعادة التركيب الجيني. يحدث التطور عندما تصبح الاختلافات الوراثية أكثر شيوعًا أو نادرة بين السكان.

يدرس علم الأحياء التطوري العمليات التطورية ويطرح نظريات لشرح أسبابها. أقنعت دراسة الحفريات وتنوع الأنواع معظم العلماء بحلول منتصف القرن التاسع عشر بأن الأنواع تتغير بمرور الوقت. ومع ذلك، ظلت آلية هذه التغييرات غير واضحة حتى نشر عام 1859 كتاب أصل الأنواع للعالم الإنجليزي تشارلز داروين حول الانتقاء الطبيعي باعتباره القوة الدافعة للتطور. تم قبول نظرية داروين ووالاس في النهاية المجتمع العلمي. في ثلاثينيات القرن العشرين، تم دمج فكرة الانتقاء الطبيعي الدارويني مع قوانين مندل، التي شكلت أساس النظرية التركيبية للتطور (STE). لقد أتاح STE شرح العلاقة بين ركيزة التطور (الجينات) وآلية التطور (الانتقاء الطبيعي).

الوراثة

الوراثة، هي خاصية متأصلة في جميع الكائنات الحية لتكرار نفس العلامات والسمات التنموية على مدى عدد من الأجيال؛ يحدث نتيجة لانتقال الهياكل المادية للخلية أثناء عملية التكاثر من جيل إلى آخر، والتي تحتوي على برامج لتنمية أفراد جدد منهم. وبالتالي، فإن الوراثة تضمن استمرارية التنظيم المورفولوجي والفسيولوجي والكيميائي الحيوي للكائنات الحية، وشخصيتها التنمية الفردية، أو تطور الجنين. كظاهرة بيولوجية عامة، فإن الوراثة هي أهم شرط لوجود أشكال مختلفة من الحياة، مستحيل بدونها الثبات النسبيخصائص الكائنات الحية، على الرغم من أنها تتعطل بسبب التباين - ظهور الاختلافات بين الكائنات الحية. تؤثر الوراثة على مجموعة واسعة من السمات في جميع مراحل تكوين الكائنات الحية، وتتجلى في أنماط وراثة السمات، أي انتقالها من الآباء إلى أحفادهم.

في بعض الأحيان يشير مصطلح "الوراثة" إلى انتقال المبادئ المعدية من جيل إلى آخر (ما يسمى بالوراثة المعدية) أو مهارات التعلم والتعليم والتقاليد (ما يسمى بالوراثة الاجتماعية أو الإشارة). مثل هذا التوسع في مفهوم الوراثة بما يتجاوز جوهره البيولوجي والتطوري أمر مثير للجدل. فقط في الحالات التي تكون فيها العوامل المعدية قادرة على التفاعل مع الخلايا المضيفة حتى درجة تضمينها في أجهزتها الجينية، يكون من الصعب فصل الميراث المعدي عن الميراث الطبيعي. ردود الفعل الشرطية ليست موروثة، بل تتطور من جديد مع كل جيل، ولكن دور الوراثة في سرعة الترسيخ ردود الفعل المشروطةوالخصائص السلوكية لا جدال فيها. لذلك، تتضمن وراثة الإشارة عنصرًا من عناصر الوراثة البيولوجية.

التقلب

التباين هو تنوع الشخصيات والخصائص لدى الأفراد ومجموعات الأفراد من أي درجة من القرابة. متأصلة في جميع الكائنات الحية. ويميز التباين بين وراثي وغير وراثي، فردي وجماعي، نوعي وكمي، موجه وغير موجه. يحدث التباين الوراثي بسبب حدوث الطفرات، بينما التباين غير الوراثي يحدث بسبب تأثير العوامل البيئية. ظواهر الوراثة والتقلب تكمن وراء التطور.

طفرة

الطفرة هي تغيير عشوائي ومستمر في النمط الجيني الذي يؤثر على الكروموسومات بأكملها أو أجزائها أو الجينات الفردية. يمكن أن تكون الطفرات كبيرة ومرئية بوضوح، على سبيل المثال، نقص الصباغ (المهق)، ونقص الريش في الدجاج، وأصابع القدم القصيرة، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن التغييرات الطفرية في أغلب الأحيان تكون انحرافات صغيرة بالكاد ملحوظة عن القاعدة.

الطفرات حدث نادر إلى حد ما. يتم التعبير عن تكرار حدوث الطفرات التلقائية الفردية من خلال عدد الأمشاج من جيل واحد يحمل طفرة معينة، نسبة إلى العدد الإجماليالأمشاج.

تنشأ الطفرات بشكل رئيسي نتيجة لسببين: الأخطاء التلقائية في تكرار تسلسل النيوكليوتيدات وعمل العوامل المختلفة. العوامل المطفرةمما يسبب أخطاء النسخ المتماثل.

الطفرات الناجمة عن عمل المطفرات (الإشعاع، المواد الكيميائية، درجة الحرارة، وما إلى ذلك) تسمى مستحثة، على عكس الطفرات التلقائية التي تحدث نتيجة لأخطاء عشوائية في عمل الإنزيمات التي تضمن التكاثر، و/أو نتيجة الاهتزازات الحرارية للذرات في النيوكليوتيدات.

أنواع الطفرات. بناءً على طبيعة التغيرات في الجهاز الوراثي، تنقسم الطفرات إلى جينية، وكروموسومية، وجينية، أو نقطية. تتضمن الطفرات الجينومية تغيير عدد الكروموسومات في خلايا الجسم. وتشمل هذه: تعدد الصبغيات - زيادة في عدد مجموعات الكروموسومات، عندما يكون هناك 3، 4، وما إلى ذلك بدلاً من مجموعتين المعتادتين من الكروموسومات للكائنات ثنائية الصبغيات؛ الصبغية الفردية - بدلاً من مجموعتين من الكروموسومات توجد مجموعة واحدة فقط؛ اختلال الصيغة الصبغية - غياب واحد أو أكثر من أزواج الكروموسومات المتماثلة (عدم الصبغي) أو لا يتم تمثيلها بواسطة زوج، ولكن بواسطة كروموسوم واحد فقط (أحادي الصبغي) أو، على العكس من ذلك، بواسطة 3 شركاء متماثلين أو أكثر (تثلث الصبغي، ورباعي الصبغي، وما إلى ذلك). تشمل طفرات الكروموسومات، أو إعادة ترتيب الكروموسومات، ما يلي: الانقلابات - يتم تدوير جزء من الكروموسوم بمقدار 180 درجة، بحيث يتم ترتيب الجينات التي يحتوي عليها بترتيب عكسي مقارنة بالترتيب الطبيعي؛ عمليات النقل - تبادل أقسام من اثنين أو أكثر من الكروموسومات غير المتماثلة؛ الحذف - فقدان جزء كبير من الكروموسوم؛ أوجه القصور (الحذف الصغيرة) - فقدان جزء صغير من الكروموسوم؛ الازدواجية - مضاعفة قسم الكروموسوم؛ التجزئة - تقسيم الكروموسوم إلى جزأين أو أكثر. الطفرات الجينية هي تغييرات دائمة التركيب الكيميائيالجينات الفردية، وكقاعدة عامة، لا تنعكس في مورفولوجية الكروموسومات التي يتم ملاحظتها تحت المجهر. ومن المعروف أيضا طفرات الجينات المترجمة ليس فقط في الكروموسومات، ولكن أيضا في بعض عضيات السيتوبلازم ذاتية التكاثر (على سبيل المثال، الميتوكوندريا، البلاستيدات).

أسباب الطفرات وتحريضها الاصطناعي.يحدث تعدد الصبغيات في أغلب الأحيان عندما يتم فصل الكروموسومات في بداية انقسام الخلايا - الانقسام، ولكن لسبب ما لا يحدث انقسام الخلايا. يمكن تحفيز تعدد الصيغ الصبغية بشكل مصطنع عن طريق التأثير على الخلية التي دخلت الانقسام الفتيلي بمواد تعطل عملية بضع الخلايا. في حالات أقل شيوعًا، يحدث تعدد الصبغيات نتيجة اندماج خليتين جسديتين أو مشاركة حيوانين منويين في تخصيب البويضة. هابلويدي - في الغالبنتيجة لتطور الجنين دون تخصيب. ويحدث بشكل مصطنع عن طريق تلقيح النباتات بحبوب اللقاح الميتة أو حبوب اللقاح من نوع آخر (بعيد). السبب الرئيسي لاختلال الصيغة الصبغية هو عدم الانفصال العشوائي لزوج من الكروموسومات المتماثلة أثناء الانقسام الاختزالي، ونتيجة لذلك ينتهي الأمر بكلا الكروموسومين من هذا الزوج في واحد خلية جنسيةأو لم يقع فيه أحد منهم. بشكل أقل شيوعًا، تنشأ اختلالات الصيغة الصبغية من عدد قليل من الخلايا الجرثومية القابلة للحياة والتي تتكون من تعددات الصبغيات غير المتوازنة.

أسباب إعادة ترتيب الكروموسومات وأكثرها فئة مهمةظلت الطفرات - الطفرات الجينية - غير معروفة لفترة طويلة. أدى هذا إلى ظهور مفاهيم وراثية ذاتية خاطئة، والتي بموجبها تنشأ طفرات جينية عفوية في الطبيعة، من المفترض دون مشاركة التأثيرات البيئية. فقط بعد تطوير طرق التسجيل الكمي للطفرات الجينية، أصبح من الواضح أنها يمكن أن تكون ناجمة عن أسباب جسدية وأخرى مختلفة. العوامل الكيميائية- المطفرة.

إعادة التركيب

إعادة التركيب هي إعادة توزيع المادة الوراثية للآباء في النسل، مما يؤدي إلى التباين التوافقي الوراثي في ​​الكائنات الحية. في حالة الجينات غير المرتبطة (الموجودة على كروموسومات مختلفة)، يمكن إجراء إعادة التوزيع هذه عن طريق الجمع الحر للكروموسومات في الانقسام الاختزالي، وفي حالة الجينات المرتبطة، عادة عن طريق عبور الكروموسومات - العبور. إعادة التركيب هي آلية بيولوجية عالمية مميزة لجميع الأنظمة الحية - من الفيروسات إلى النباتات العليا والحيوانات والبشر. في الوقت نفسه، اعتمادا على مستوى تنظيم نظام المعيشة، فإن عملية إعادة التركيب (الجينية) لديها عدد من الميزات. تحدث إعادة التركيب بكل بساطة في الفيروسات: عندما تصاب الخلية بفيروسات ذات صلة تختلف في واحدة أو أكثر من الخصائص، بعد تحلل الخلية، لا يتم الكشف عن الجزيئات الفيروسية الأصلية فحسب، بل يتم أيضًا اكتشاف الجزيئات المؤتلفة التي تحتوي على مجموعات جينية جديدة تظهر عند متوسط ​​معين تكرار. في البكتيريا، هناك العديد من العمليات التي تنتهي بإعادة التركيب: الاقتران، أي اتحاد خليتين بكتيريتين بواسطة جسر بروتوبلازمي ونقل كروموسوم من خلية مانحة إلى خلية متلقية، وبعد ذلك يتم تكوين أقسام فردية من كروموسوم المتلقي. تم استبدالها بأجزاء مانحة مقابلة؛ التحول - نقل الخصائص عن طريق جزيئات الحمض النووي التي تخترق البيئة من خلال غشاء الخلية; التنبيغ هو نقل المادة الوراثية من بكتيريا مانحة إلى بكتيريا متلقية، ويتم ذلك بواسطة العاثيات. في الكائنات الحية العليا، تحدث إعادة التركيب في الانقسام الاختزالي أثناء تكوين الأمشاج: تتجمع الكروموسومات المتماثلة معًا ويتم وضعها جنبًا إلى جنب بدقة كبيرة (ما يسمى بالتشابك العصبي)، ثم تنكسر الكروموسومات عند نقاط متجانسة تمامًا ويتم إعادة توحيد الأجزاء بشكل عرضي ( العبور). يتم الكشف عن نتيجة إعادة التركيب من خلال مجموعات جديدة من الخصائص في النسل. احتمال العبور بين نقطتين كروموسوم يتناسب تقريبًا مع المسافة الجسديةبين هذه النقاط. وهذا يجعل من الممكن، استنادا إلى البيانات التجريبية حول إعادة التركيب، بناء خرائط وراثية للكروموسومات، أي ترتيب الجينات بيانيا في ترتيب خطيوفقًا لموقعها في الكروموسومات، علاوة على ذلك، على نطاق معين. الآلية الجزيئيةلم تتم دراسة إعادة التركيب بالتفصيل، ولكن ثبت أن الأنظمة الأنزيمية التي تضمن إعادة التركيب تشارك أيضًا في عملية مهمة مثل تصحيح الضرر الذي يحدث في المادة الوراثية. بعد التشابك العصبي، يبدأ عمل إنزيم نوكلياز الداخلي، وهو الإنزيم الذي يقوم بعمليات التقطيع الأولية في سلاسل الحمض النووي. على ما يبدو، تحدث هذه الانقطاعات في العديد من الكائنات الحية في مناطق محددة هيكليا - المؤتلفات. بعد ذلك، يتم تبادل خيوط مزدوجة أو مفردة من الحمض النووي، وأخيراً، تملأ إنزيمات اصطناعية خاصة - بوليميراز الحمض النووي - الفجوات الموجودة في الخيوط، ويقوم إنزيم الليغاز بإغلاق الروابط التساهمية الأخيرة. تم عزل هذه الإنزيمات ودراستها فقط في بعض البكتيريا، مما سمح لنا بالاقتراب من إنشاء نموذج لإعادة التركيب في المختبر (in vitro). واحدة من أهم عواقب إعادة التركيب هي تكوين ذرية متبادلة (أي، في ظل وجود شكلين أليليين من الجينات AB وaw، يجب الحصول على منتجي إعادة التركيب - aB وaB في كميات متساوية). يتم ملاحظة مبدأ المعاملة بالمثل عندما تحدث إعادة التركيب بين نقاط بعيدة بدرجة كافية على الكروموسوم. أثناء إعادة التركيب داخل الوريد، غالبا ما يتم انتهاك هذه القاعدة. وتسمى الظاهرة الأخيرة، التي تمت دراستها بشكل رئيسي في الفطريات السفلية، بالتحويل الجيني. تكمن الأهمية التطورية لإعادة التركيب في حقيقة أنه في كثير من الأحيان ليست الطفرات الفردية مفيدة للكائن الحي، ولكن مجموعاتها. ومع ذلك، فإن حدوث مزيج مناسب من طفراتين في خلية واحدة في وقت واحد أمر غير مرجح. نتيجة لإعادة التركيب، يتم دمج الطفرات التي تنتمي إلى كائنين مستقلين، وبالتالي تسريع العملية التطورية.

آليات التطور

الانتقاء الطبيعي

هناك آليتان تطوريتان رئيسيتان. الأول هو الانتقاء الطبيعي، أي العملية التي تؤدي إلى انتشار السمات الوراثية المواتية للبقاء والتكاثر في جميع أنحاء السكان، وتصبح السمات غير المواتية أكثر ندرة. ويحدث هذا لأن الأفراد ذوي السمات المفضلة هم أكثر عرضة للتكاثر، وبالتالي فإن المزيد من الأفراد في الجيل التالي لديهم نفس السمات. ينشأ التكيف مع البيئة نتيجة لتراكم التغيرات العشوائية الصغيرة المتعاقبة والانتقاء الطبيعي للمتغير الأكثر تكيفًا مع البيئة.

الانجراف الوراثي

الآلية الرئيسية الثانية هي الانجراف الوراثي، وهي عملية مستقلة للاختلاف العشوائي في تواتر السمات. يحدث الانجراف الوراثي نتيجة للعمليات الاحتمالية التي تسبب تغيرات عشوائية في تواتر السمات في مجتمع ما. على الرغم من أن التغيرات الناجمة عن الانجراف والانتقاء خلال جيل واحد تكون صغيرة جدًا، إلا أن الاختلافات في الترددات تتراكم في كل جيل متتالي وتؤدي إلى تغيرات كبيرة في الكائنات الحية بمرور الوقت. وقد تنتهي هذه العملية بتكوين نوع جديد. علاوة على ذلك، فإن الوحدة البيوكيميائية للحياة تشير إلى أصل الكل الأنواع المعروفةمن سلف مشترك (أو مجموعة من الجينات) من خلال عملية التباعد التدريجي.

هناك ثلاثة اتجاهات رئيسية للتطور - الروائح والتكيف الذاتي والانحطاط العام. وكلها تؤدي إلى التقدم البيولوجي، أي ازدهار الأنواع والأصناف الأكبر حجما، عندما تزيد المجموعة أعدادها وتنوع أنواعها، وتوسع نطاقها.

يتناقض التقدم البيولوجي مع الانحدار البيولوجي، عندما ينخفض ​​عدد ونطاق النوع (الأنواع)، وكذلك عدد الأنواع من الأصناف بسبب عدم قدرة المجموعة على التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة. بمعنى آخر، يحدث الانحدار البيولوجي عندما لا يتبع التطور التاريخي للمصنف أيًا من اتجاهات التطور.

الروائح

الروائح هو الاسم الذي يطلق على التحولات التطورية الكبرى، والتي تؤدي عادة إلى ظهور أصناف كبيرة، على سبيل المثال، فئات في الحيوانات. زيادة الروائح المستوى العامالمنظمات، مما يجعلها أكثر تعقيدا، هي المسار الرئيسي للتطور. وهي تحدث نادرًا، وتغير بشكل كبير مورفولوجية الكائنات الحية، وتسمح لها باستعمار موائل جديدة.

الروائح معقدة وتؤثر على أجهزة الجسم المختلفة. لذا فإن مظهر الرئتين "يسحب" مظهر القلب المكون من ثلاث غرف. لعب ظهور القلب المكون من أربع غرف والفصل الكامل للدورة الدموية دورًا دور مهمفي مظهر الدم الدافئ.

أمثلة على الروائح: ظهور عملية التمثيل الضوئي، تعدد الخلايا، التكاثر الجنسي، الهيكل العظمي الداخلي، تطور الرئتين، ظهور الدم الحار في الحيوانات، تكوين الجذور والأنسجة الموصلة في النباتات، ظهور الزهور والفواكه.

سمح ظهور الرئتين للكائنات الحية بالوصول إلى الأرض، أي ملء موطنها بظروف بيئية جديدة. إن الطبيعة ذات الدم الحار التي نشأت في الطيور والثدييات أعطتهم الفرصة لأن يكونوا أقل اعتمادًا على درجة الحرارة وأن يسكنوا في موائل لا يمكن للبرمائيات والزواحف الوصول إليها.

بفضل ظهور الجذور التي تثبت النبات في التربة وتمتص الماء، فضلاً عن النظام الموصل الذي يوصل الماء إلى جميع الخلايا، تمكنت النباتات من النمو على الأرض. وصلت كتلتهم الحيوية إلى مستويات هائلة هنا.

التكيف الاصطلاحي

التكيف مع الهوية هو صغير التغيير التطوري، مما يسمح للأنواع بالتكيف معها ميزات محددةالموائل والمكانة البيئية الضيقة. هذه تعديلات خاصة لا تغير المستوى العام للمنظمة.

يضمن التكيف الذاتي ظهور أشكال تكيفية مختلفة ضمن مستوى واحد من التنظيم.

لذا فإن جميع الثدييات لديها أوجه تشابه الهيكل الداخلي. ومع ذلك، فقد تم تحقيق تنوع الأنواع المتكيفة مع الموائل وطرق التغذية المختلفة من خلال اتجاه التطور مثل التكيف الذاتي.

تحتوي كاسيات البذور على العديد من الأنواع المختلفة وعدد من أشكال الحياة (الأعشاب والشجيرات والأشجار). إنهم مختلفون جدًا في مظهرلكن مورفولوجيتهم وعلم وظائف الأعضاء لديهم نفس المستوى من التنظيم.

نتيجة للتكيفات الذاتية، فإن الشخصيات التي لا أهمية لها بالنسبة لتغيير كبير في الأصناف. على سبيل المثال، جميع الطيور لها منقار؛ وقد تم ضمان مظهرها عن طريق الروائح. لكن كل نوع له شكل وحجم منقاره الخاص، ويتكيف مع طرق تغذية محددة. تم توفير ذلك بواسطة idioadaptations.

انحطاط عام

مثال على الانحطاط في عالم النبات هو الحامول، الذي لا يحتوي على الكلوروفيل الخاص به ويتغذى على كاسيات البذور الأخرى.

على ما يبدو، ينبغي وضع الانحطاط العام في الأهمية على قدم المساواة مع الروائح، وليس التكيف مع الهوية، لأنه عادة ما يؤثر على تغييرات كبيرة في الجسم. على سبيل المثال، الخسارة النظام بأكملهأو حتى أنظمة الأعضاء هو تغيير كبير.

انحطاطات خاصة طفيفة تؤدي إلى تبسيط بنية العضو، على سبيل المثال، فقدانه رؤية جيدةفي الحيوانات التي تعيش أسلوب حياة تحت الأرض يجب اعتباره تكيفًا ذاتيًا.