ما هو التطور المشترك للأنواع البيولوجية يسمى؟ نظرية التطور البيولوجي والتنوع الجيني

التطور البيولوجييتم تعريفه على أنه أي تغيير جيني في مجتمع ما يحدث على مدى عدة أجيال. قد تكون هذه التغييرات صغيرة أو كبيرة، ملحوظة جدًا أو غير مهمة.

لكي يعتبر حدث ما مثالا على التطور، يجب أن تحدث التغييرات على المستوى الجيني للأنواع وتنتقل من جيل إلى جيل. وهذا يعني أن الأليلات في مجتمع ما، أو بشكل أكثر تحديدًا، تتغير ويتم نقلها. يتم ملاحظة هذه التغييرات في (الملامح الجسدية الواضحة التي يمكن رؤيتها) للسكان.

يتغير المستوى الجينييتم تعريف السكان على أنه تغير على نطاق صغير ويسمى التطور الجزئي. يشمل التطور البيولوجي أيضًا فكرة أن جميع الكائنات الحية مرتبطة ببعضها ويمكن أن تنحدر من سلف مشترك. وهذا ما يسمى التطور الكلي.

ما ليس التطور البيولوجي؟

التطور البيولوجي لا يحدد التغير البسيط في الكائنات الحية مع مرور الوقت. تتعرض العديد من الكائنات الحية لتغيرات مع مرور الوقت، مثل فقدان الحجم أو زيادة حجمه. ولا تعتبر هذه التغيرات أمثلة على التطور لأنها ليست وراثية ولا يمكن نقلها إلى الجيل التالي.

نظرية التطور

كيف يحدث التنوع الجيني في السكان؟

يمكن أن يؤدي التكاثر الجنسي إلى إنشاء مجموعات مواتية من الجينات في السكان أو إزالة الجينات غير المواتية.

سوف يعيش السكان الذين لديهم مجموعات وراثية أكثر ملاءمة في بيئتهم ويتكاثرون ذرية أكثر من الأفراد الذين لديهم مجموعات وراثية أقل ملاءمة.

التطور البيولوجي ونظرية الخلق

لقد أثارت نظرية التطور جدلا منذ بدايتها، وما زال مستمرا حتى يومنا هذا. التطور البيولوجي يتناقض مع الدين فيما يتعلق بالحاجة إلى خالق إلهي. يجادل أنصار التطور بأن التطور لا يتناول مسألة ما إذا كان الله موجودًا، بل يحاول تفسير كيفية حدوث العمليات الطبيعية.

ومع ذلك، لا مفر من حقيقة أن التطور يتناقض مع بعض جوانب بعض المعتقدات الدينية. على سبيل المثال، الرواية التطورية لوجود الحياة والرواية الكتابية عن الخلق مختلفتان تمامًا.

يشير التطور إلى أن الحياة كلها مترابطة ويمكن إرجاعها إلى سلف مشترك واحد. يشير التفسير الحرفي للخليقة الكتابية إلى أن الحياة قد خلقها كائن خارق للطبيعة كلي القدرة (الله).

ومع ذلك، حاول آخرون الجمع بين الاثنين من خلال القول بأن التطور لا يستبعد إمكانية وجود الله، ولكنه ببساطة يشرح العملية التي خلق الله بها الحياة. ومع ذلك، فإن هذا الرأي لا يزال يتناقض مع التفسير الحرفي للإبداع المقدم في الكتاب المقدس.

في أغلب الأحيان، يتفق أنصار التطور والخلقيون على أن التطور الجزئي موجود بالفعل ويمكن رؤيته في الطبيعة.

ومع ذلك، يشير التطور الكبير إلى عملية التطور التي تتم على مستوى الأنواع، حيث يتطور أحد الأنواع من نوع آخر. وهذا يتناقض بشكل حاد مع وجهة النظر الكتابية القائلة بأن الله شارك شخصياً في تكوين الكائنات الحية وخلقها.

في الوقت الحالي، يستمر الجدل حول التطور/الخلق، ويبدو أن الاختلافات بين وجهتي النظر من غير المرجح أن يتم حلها في أي وقت قريب.

إذا وجدت خطأ، يرجى تحديد جزء من النص والنقر عليه السيطرة + أدخل.

التطور البيولوجي هو التطور التاريخي العالم العضوي. كلمة "التطور" هي كلمة لاتينية وترجمتها تعني "الكشف". بالمعنى الواسع- أي تغيير، تطوير، تحول. في علم الأحياء، تم استخدام كلمة "التطور" لأول مرة في عام 1762 من قبل عالم الطبيعة والفيلسوف السويسري سي. بونيه.

نشأت الحياة على الأرض منذ حوالي 3.5 مليار سنة. كانت أسلاف الكائنات الحية الأولى عبارة عن مركبات بروتينية عضوية معقدة شكلت كتلًا هلامية، تسمى القطرات المتضافرة. كانت هذه القطرات، التي تطفو في المحيط البدائي، قادرة على النمو عن طريق الامتصاص منها بيئةمتنوع العناصر الغذائية. لقد تفككت إلى قطرات وليدة، والتي كانت موجودة لفترة أطول. أصبح هيكل الكوسرفات أكثر تعقيدًا تدريجيًا؛ حيث شكلوا نواة وعناصر أخرى للخلية الحية. هكذا ظهرت أبسط الكائنات وحيدة الخلية.

لقد مرت آلاف السنين، وتحسنت بنية الكائنات الحية بشكل متزايد نتيجة للانتقاء الطبيعي. وقد طورت بعض هذه الكائنات الحية البسيطة القدرة على امتصاص الطاقة شعاع الشمسوبناء في جسمك من ثاني أكسيد الكربونوالماء مادة عضوية. هكذا نشأت أولى النباتات وحيدة الخلية، وهي الطحالب الخضراء المزرقة.

واحتفظت الكائنات الحية الأخرى بنفس طريقة التغذية، لكن النباتات الأولية بدأت في تقديمها كغذاء. وكانت هذه الحيوانات الأولى.

وبعد ذلك، نتيجة للتطور، الأول الكائنات متعددة الخلايا- الإسفنجيات، والكائنات القديمة (اللافقاريات المنقرضة)، والتجويفات المعوية. تدريجيا، أصبح عالم النباتات والحيوانات أكثر تعقيدا وتنوعا، كما أنهم يسكنون الأرض.

واستنادا إلى بقاياهم الأحفورية - المطبوعات والهياكل العظمية المتحجرة - أثبت العلماء أن ما الكائنات القديمةكلما كان ترتيبها أسهل. كلما اقتربنا من عصرنا، أصبحت الكائنات الحية أكثر تعقيدا وأكثر تشابها مع الكائنات الحديثة.

ونتيجة لتطور العالم العضوي، نباتات أعلىوحيوانات شديدة التنظيم. من الثدييات - الحفريات القرود العظيمة- حدث رجل.

هذا هو مخطط موجزتطور الحياة على كوكبنا.

التطور هو أحد أشكال الحركة في الطبيعة. إنه يؤدي بشكل مستمر وتدريجي إلى جودة عالية و التغيرات الكميةالكائنات الحية التي تتعرض لها الطبيعة الجامدة، وكذلك الكائنات الحية الأخرى.

دراسة أسباب وأنماط التطور في علم الأحياء هي دراسة العلوم التطورية، وهي مجموعة معقدة من المعرفة حول التطور التاريخي للطبيعة الحية. أساس هذا المذهب هو نظرية التطور.

حتى فلاسفة العالم القديم - إمبيدوكليس وديموقريطس ولوكريتيوس كاروس وآخرين - أعربوا عن تخمينات رائعة حول تطور الحياة. لكن مرت قرون عديدة قبل أن يجمع العلم ما يكفي من الحقائق التي سمحت للعلماء باكتشاف تنوع الأنواع، ومن ثم إنشاء نظرية تشرح العملية التطورية التي تحدث في الطبيعة.

في النصف الثاني من القرن الثامن عشر - النصف الأول من القرن التاسع عشر. J. Buffon وE. J. Saint-Hilaire في فرنسا، E. Darwin في إنجلترا، J. V. Goethe في ألمانيا، M. V. Lomonosov، A. I. Radishchev، A. A. Kaverznev، K. F. Roulier في روسيا وآخرون ابتكروا عقيدة قابلية تغير الأنواع الحيوانية والنباتية، والتي يتناقض مع تعليم الكنيسة عن خلقهم من قبل الله وثباتهم. لكنهم لم يأخذوا في الاعتبار الأسباب التي أدت إلى هذه التغييرات.

المحاولة الأولى للإنشاء النظرية التطوريةتم صنعه من قبل عالم الطبيعة الفرنسي جي بي لامارك (1744-1829). في عمله "فلسفة علم الحيوان" (1809)، أوجز نظرية شاملة لأصل الأنواع، لكنه لم يستطع شرح ما هو صحيح القوى الدافعةتطور العالم العضوي.

تم إنشاء نظرية تطورية علمية حقًا من قبل عالم الطبيعة الإنجليزي تشارلز داروين. وقد جاء ذلك في كتاب "أصل الأنواع عن طريق الانتقاء الطبيعي أو الحفاظ على السلالات المفضلة في الصراع من أجل الحياة" 1859). تمكن داروين من تحديد القوى الدافعة - عوامل العملية التطورية. هذا هو التقلب غير المحدد، والنضال من أجل الوجود، والاختيار الطبيعي.

نتيجة للصراع من أجل البقاء، فإن الكائنات الحية الأكثر تكيفًا مع الظروف المعيشية تبقى على قيد الحياة، في حين يتم التخلص من الكائنات الضعيفة والأقل تكيفًا من التكاثر أو تموت. بفضل الانتقاء الطبيعي، تتراكم التغيرات الوراثية المفيدة وتتلخص في النباتات والحيوانات، كما تنشأ تكيفات جديدة.

إن الصراع من أجل الوجود والانتقاء الطبيعي هما الأهم عوامل القيادةالتطور، فهي مترابطة. أنها تحدد استمرار وجود الكائن الحي. في عملية التطور البيولوجي، يزداد عدد أنواع الكائنات الحية. تكوين أنواع جديدة في الطبيعة - المرحلة الأكثر أهميةفي عملية التطور.

نتيجة للعملية التطورية، يتغير التركيب الوراثي للسكان، ويتحول التكاثر الحيوي والمحيط الحيوي ككل.

العقيدة التطوريةوجوهرها هو نظرية التطور البيولوجي - أساس علم الأحياء التقدمي الحديث.

تطورهي عملية التطور التاريخيالعالم العضوي. وجوهر هذه العملية هو التكيف المستمر للكائنات الحية مع الظروف البيئية المتنوعة والمتغيرة باستمرار، والتعقيد المتزايد لتنظيم الكائنات الحية مع مرور الوقت. في سياق التطور، يحدث تحول بعض الأنواع إلى أنواع أخرى.

أهمها في نظرية التطور– فكرة التطور التاريخي من الناحية النسبية أشكال بسيطةالحياة إلى حياة أكثر تنظيماً. لقد وضع العظماء أسس النظرية المادية العلمية للتطور عالم الطبيعة الإنجليزيتشارلز داروين. قبل داروين، كان علم الأحياء يهيمن عليه بشكل أساسي المفهوم الخاطئ المتمثل في الثبات التاريخي للأنواع، وهو أن عدد الأنواع التي خلقها الله يساوي عددها. ومع ذلك، حتى قبل داروين، فهم علماء الأحياء الأكثر بصيرة عدم اتساق وجهات النظر الدينية حول الطبيعة، وتوصل بعضهم إلى أفكار تطورية بشكل تأملي.

وكان أبرز عالم طبيعي وسلف تشارلز داروين هو العالم الفرنسي الشهير جان بابتيست لامارك. في بلده كتاب مشهور"فلسفة علم الحيوان" أثبت تنوع الأنواع. أكد لامارك على أن ثبات الأنواع ليس سوى ظاهرة واضحة؛ فهو يرتبط بقصر مدة مراقبة الأنواع. أشكال أعلىالحياة، وفقا لامارك، نشأت من أقل في عملية التطور. لم تكن عقيدة لامارك التطورية قاطعة بما فيه الكفاية ولم تحظ باعتراف واسع النطاق بين معاصريه. فقط بعد الأعمال المتميزة لتشارلز داروين، أصبحت الفكرة التطورية مقبولة بشكل عام.

لدى العلم الحديث العديد من الحقائق التي تثبت وجود العملية التطورية. هذه بيانات من الكيمياء الحيوية وعلم الأجنة وعلم التشريح والنظاميات والسيرة الذاتية وعلم الحفريات والعديد من التخصصات الأخرى.

الأدلة الجنينية– تشابه المراحل الأولية التطور الجنينيالحيوانات. من خلال دراسة فترة التطور الجنينية في مجموعات مختلفة، اكتشف K. M. Baer تشابه هذه العمليات في مجموعات مختلفة من الكائنات الحية، خاصة في المراحل الأولى من التطور. في وقت لاحق، بناء على هذه الاستنتاجات، يعبر E. Haeckel عن فكرة وجود هذا التشابه الأهمية التطوريةوعلى أساسه تمت صياغة "قانون الوراثة الحيوية" - فالتكوين الجيني هو انعكاس موجز لتطور السلالة. يمر كل فرد في تطوره الفردي (تكوين الجنين) بالمراحل الجنينية لأشكال الأجداد. الدراسة فقط المراحل المبكرةإن تطور جنين أي حيوان فقاري لا يسمح لنا بتحديد المجموعة التي ينتمون إليها بدقة. تتشكل الاختلافات في مراحل لاحقة من التطور. كيف مجموعة أقربالتي تنتمي إليها الكائنات قيد الدراسة، سيتم الحفاظ على السمات المشتركة الأطول في مرحلة التطور الجنيني.

المورفولوجية- أشكال كثيرة تجمع بين عدة خصائص كبيرة وحدات منهجية. عند دراسة مجموعات مختلفة من الكائنات الحية، يصبح من الواضح أنها متشابهة بشكل أساسي في عدد من الميزات. على سبيل المثال، يعتمد تركيب الطرف في جميع الحيوانات ذات الأرجل الأربعة على طرف ذو خمسة أصابع. هذا الهيكل الأساسي هو أنواع مختلفةتحولت بسبب ظروف مختلفةالوجود: وهو طرف حيوان الخيل الذي يرتكز عند المشي على إصبع واحد فقط، وزعنفة حيوان ثديي بحري، وطرف خلد يختبئ، وجناح خفاش.

تسمى الأعضاء المبنية وفقًا لخطة واحدة والمتطورة من أساسيات واحدة متجانسة. لا يمكن للأعضاء المتماثلة أن تكون في حد ذاتها دليلاً على التطور، لكن وجودها يشير إلى أصل مجموعات مماثلة من الكائنات الحية من سلف مشترك. مثال صارخالتطور يخدمه الوجود الأعضاء الأثريةوالرجعية. تسمى الأعضاء التي فقدت أصلها الأصلي بالأعضاء الأثرية. الوظيفة الأوليةولكنها تبقى في الجسم. ومن أمثلة الأساسيات ما يلي: في البشر، والتي تؤدي وظيفة الجهاز الهضمي في الثدييات المجترة؛ وعظام الحوض عند الثعابين والحيتان، والتي لا تؤدي لها أي وظيفة؛ الفقرات العصعصية عند البشر، والتي تعتبر من أساسيات الذيل الذي كان لدى أسلافنا البعيدين. استدعاء ظهور الهياكل والأعضاء المميزة لأشكال الأجداد في الكائنات الحية. الأمثلة الكلاسيكية Atavisms هي تعدد الحلمات والذيل عند البشر.

الحفريات– يمكن مقارنة البقايا الأحفورية للعديد من الحيوانات مع بعضها البعض ويمكن اكتشاف أوجه التشابه. يعتمد على دراسة البقايا الأحفورية للكائنات الحية ومقارنتها بالأشكال الحية. لديهم مزايا وعيوب. وتشمل المزايا فرصة رؤية كيف تغيرت هذه المجموعة من الكائنات الحية بشكل مباشر فترات مختلفة. تشمل العيوب أن بيانات الحفريات غير مكتملة للغاية لأسباب عديدة. وتشمل هذه مثل التكاثر السريع للكائنات الميتة بواسطة الحيوانات التي تتغذى على الجيف؛ يتم الحفاظ على الكائنات ذات الأجسام الرخوة بشكل سيء للغاية؛ وأخيرًا، لم يتم اكتشاف سوى جزء صغير من بقايا الحفريات. في ضوء ذلك، هناك العديد من الثغرات في البيانات الحفرية، والتي هي الموضوع الرئيسي للنقد من قبل معارضي نظرية التطور.

الطبيعة تعمل على تحسين نفسها طوال الوقت. لكن التغيرات التطوريةالمضي قدما ببطء شديد. مقارنة بحياة الإنسان بالطبع. فقط على مدى مليارات السنين من وجود الأرض، تمكنت الطبيعة من تحقيق هذا الكمال وتنوع الحياة الذي نراه الآن.

اقترح داروين أن القوى الدافعة للتطور، أو العوامل المؤثرة في تطور الطبيعة الحية، هي:

• الوراثة والتنوع للأفراد من نوع واحد؛

الوراثة والتقلب

ومن المعروف أن الأفراد من نفس النوع متشابهون، ولكنهم ليسوا متماثلين. أنها تختلف قليلا من حيث المظهر و الهيكل الداخلي، سلوك. قد تؤثر هذه الاختلافات على إمكانية البقاء على قيد الحياة. المزيد من الفرصهؤلاء الأفراد الذين يعيشون ويتركون ذرية لديهم ميزات مميزةوالتي تتوافق مع الموائل. يمكن توريث هذه التغييرات عن طريق النسل. ونتيجة لذلك، فإن عدد الأفراد الذين يتمتعون بهذه الخصائص يزداد في الجيل التالي.

النضال من أجل الوجود

الانتقاء الطبيعي

يؤدي الصراع من أجل الوجود إلى الانتقاء الطبيعي - تفضيل البقاء والتكاثر للأفراد الأكثر تكيفًا من النوع وموت الأفراد الأقل تكيفًا.

يؤدي عمل الانتقاء الطبيعي على مدى أجيال عديدة إلى تراكم تغييرات وراثية صغيرة مفيدة وتشكيل تكيفات الكائنات الحية مع بيئتها.

القنفذ من سكان الغابات الأوروبية، وله أشواك حادة تعمل بمثابة حماية من الحيوانات المفترسة. ظهورهم هو نتيجة الانتقاء الطبيعي. حتى تصلب الجلد الطفيف يمكن أن يساعد على البقاء أسلاف بعيدةالقنفذ لأجيال عديدة، كان للأفراد ذوي العمود الفقري الأكثر تطورًا ميزة في النضال من أجل البقاء. لقد كانوا هم الذين يمكنهم ترك ذريتهم ونقل تغييراتهم الوراثية إليهم. وتدريجيًا، تنتشر سمات مفيدة جديدة داخل النوع وجميع الأفراد القنفذ الأوروبيأصبح أصحاب الشوك.

التمثيل منذ وقت طويلتؤدي القوى الدافعة للتطور إلى تكوين تكيفات الكائنات الحية مع الظروف البيئية المختلفة، وتحويل بعض الأنواع إلى أنواع أخرى، وظهور أشكال حياة أكثر تعقيدًا على أساس أشكال أبسط.

التكيف (القدرة على التكيف)

التكيفات هي سمات الكائنات الحية التي بفضلها توجد في الطبيعة. السمات المفيدة التي تنشأ في الكائنات الحية الفردية نتيجة للتقلب تساعدهم على البقاء في النضال من أجل الوجود. يتم الحفاظ على هذه الخصائص نتيجة الانتقاء الطبيعي ويرثها الأحفاد. لذلك، جيلا بعد جيل، تتغير خصائص الحيوانات والنباتات تدريجيا نحو الأفضل بالنسبة لهم. التغيرات التطورية.وهذا هو السبب في أن جميع الكائنات الحية تتكيف بشكل جيد مع الظروف التي تعيش فيها.

نوع جديد

الانتواع هو نتيجة التطور. على مدى أجيال عديدة، يمكن عزل مجموعة سكانية عن مجموعات أخرى من نوع معين (على سبيل المثال، تقع على مسافة كبيرة منهم). يؤدي الانتقاء الطبيعي، الذي يعمل لفترة طويلة، إلى تراكم العديد من الاختلافات بين المجموعات المعزولة وغيرها من السكان.

ونتيجة لذلك، يفقد الأفراد من مختلف المجموعات السكانية القدرة على التزاوج وإنتاج ذرية. يؤدي ظهور حواجز بيولوجية لا يمكن التغلب عليها أمام العبور إلى عملية الانتواع.

أدى الانتواع إلى ظهور نوعين من الثعالب - الثعلب الشائع والثعلب الكورساك. في الشمال، كان الانتقاء الطبيعي يفضل بقاء الأفراد الأكبر حجمًا (من حجم أكبرالجسم، كلما قلّت الحرارة التي يفقدها الجسم). ونتيجة لذلك، تم تشكيل الأنواع الثعلب المشترك. في المناطق الجنوبية، على العكس من ذلك، كان الانتقاء الطبيعي يهدف إلى الحفاظ على أصغر الأفراد (من حجم أصغرالجسم، كلما زادت الحرارة التي يطلقها الجسم دون ارتفاع درجة الحرارة). ونتيجة لذلك، تم تشكيل نوع الثعلب كورساك.

حتى الآن، تم تأكيد التطور البيولوجي بالكامل على أساس حقائق علمية، المتراكمة في الصناعات المختلفة العلوم البيولوجية. تعتمد أدلة التطور على دراسة مقارنة للبنية الخارجية والداخلية والتطور وعمليات الحياة الممثلين الحديثينالأنواع القديمة المنقرضة. ولهذا الغرض توجد أسس علمية خلوية،

الظاهرة الطبيعية للتغيرات في التجمعات السكانية والأنواع والأصناف الأعلى والتكاثر الحيوي والنباتات والحيوانات والجينات والخصائص بمرور الوقت خلال تاريخ الأرض.

تشرح النظريات العلمية للتطور كيفية حدوث التطور وآلياته.

الخصائص العامة

بالمعنى الدقيق للكلمة، التطور البيولوجي هو عملية التغيير مع مرور الوقت الخصائص الوراثيةأو سلوك مجموعة من الكائنات الحية. يتم ترميز المعالم الوراثية في المادة الوراثية للكائن الحي (عادة الحمض النووي). التطور، وفقا للنظرية التركيبية للتطور، هو في المقام الأول نتيجة لثلاث عمليات: الطفرات العشوائية للمادة الوراثية، والانحراف الجيني العشوائي (م. الانحراف الوراثي)وليس الانتقاء الطبيعي العشوائي ضمن المجموعات والأنواع.

الانتقاء الطبيعي، أحد العمليات التي تحكم التطور، ينتج عن الاختلافات في فرص التكاثر بين الأفراد في مجتمع ما. ويترتب على ذلك بالضرورة الحقائق التالية:

• يوجد تباين طبيعي وراثي داخل المجموعات وبين الأنواع
• الكائنات الحية خارقة للطبيعة (عدد النسل يتجاوز حد البقاء المضمون)
• الكائنات الحية ممتازة في قدرتها على البقاء والتجدد
• في أي جيل، أولئك الذين يتكاثرون بنجاح ينقلون بالضرورة سماتهم الوراثية إلى الجيل التالي، في حين أن التكاثر غير الناجح لا يفعل ذلك.

إذا كانت السمات تزيد من اللياقة التطورية للأفراد الذين يحملونها، فمن المرجح أن يظل هؤلاء الأفراد على قيد الحياة ويتكاثروا أكثر من الكائنات الحية الأخرى في المجتمع. وبهذه الطريقة ينقلون المزيد من نسخ السمات الموروثة الناجحة إلى الجيل التالي. يؤدي الانخفاض المقابل في اللياقة البدنية بسبب المنتجات الضارة إلى وجودها. مع مرور الوقت، يمكن أن يؤدي ذلك إلى التكيف: التراكم التدريجي للكائنات الجديدة (والحفاظ على الكائنات الموجودة)، والتي تعمل بشكل عام على تكييف سكان الكائنات الحية مع بيئتهم ومكانتهم البيئية.

على الرغم من أن الانتقاء الطبيعي ليس عشوائيًا في شكل عمله، إلا أن هناك قوى متقلبة أخرى تأثير قويعلى عملية التطور. في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا، يؤدي التنوع الجيني العشوائي إلى تباينات وراثية تصبح شائعة جدًا ببساطة من خلال الصدفة والتزاوج العشوائي. قد تتأثر هذه العملية غير المقصودة بالانتقاء الطبيعي حالات معينة(خاصة في المجموعات الصغيرة).

في بيئات مختلفة، يمكن أن يتسبب الانتقاء الطبيعي والتغيرات الجينية العشوائية وقليل من العشوائية في الطفرات التي تظهر وتستمر في حدوث مجموعات مختلفة(أو أجزاء من المجموعة) تتطور في اتجاهات مختلفة. مع وجود قدر كافٍ من الخلاف، يمكن لمجموعتين من الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا أن تصبحا مختلفتين بما يكفي لتكوينهما عرض فرديخاصة إذا فقدت القدرة على العبور بين الأنواع بين مجموعتين.

تظهر التجارب أن جميع الكائنات الحية على الأرض لها سلف مشترك. تم التوصل إلى هذا الاستنتاج بناءً على الوجود الكلي للأحماض الأمينية L في البروتينات، والوجود الكلي الكود الجينيفي جميع الكائنات الحية، إمكانية التصنيف عن طريق الوراثة إلى فئات، متداخلة، تماثل تسلسل الحمض النووي والاشتراك في العمليات البيولوجية.

على الرغم من أن الإشارات الأولى لفكرة التطور تعود إلى وقت قريب، إلا أن الشكل الحديثحصلت على كتابات ألفريد والاس وتشارلز داروين في ورقتهما المشتركة في جمعية لينيان في لندن (جمعية لينيان في لندن)ولاحقاً في كتاب داروين حول أصل الأنواع (1859). في الثلاثينيات. النظرية الاصطناعيةلقد جمع التطور بين نظرية التطور وعلم الوراثة الذي وضعه جريجور مندل.

يحدث تطور الكائنات الحية بسبب التغيرات في السمات الوراثية. على سبيل المثال، لون عين الشخص هو صفة وراثية يتلقاها الفرد من والديه. يتم التحكم في الصفات الوراثية عن طريق الجينات. مجموعة جينات كائن حي واحد هي النمط الجيني الخاص به.

تسمى مجموعة جميع الخصائص التي تشكل بنية وسلوك الكائن الحي بالنمط الظاهري. تنشأ هذه الصفات نتيجة تفاعل النمط الجيني لذلك الكائن مع الظروف البيئة الخارجية. أي أنه ليست كل السمات المظهرية للكائن الحي تكون موروثة. على سبيل المثال، يحدث الاسمرار بسبب تفاعل النمط الوراثي للشخص مع ضوء الشمسبهذه الطريقة لن تتلاشى السمرة. بشكل عام، يختلف لون البشر بناءً على نمطهم الوراثي. على سبيل المثال، بعض الأشخاص لديهم سمة وراثية مثل المهق. ألبينوس لا يأخذون حمام شمس وهم حساسون جدًا تجاهه الإشعاع الشمسي- يصابون بحروق الشمس بسهولة.

أسباب التطور

نسخ المصفوفة مع وجود أخطاء

أساس الحياة على الأرض هو عملية نسخ الجزيئات الأحماض النووية- الحمض النووي والحمض النووي الريبي. يتم تنفيذ عملية النسخ وفقًا لمبدأ التكامل المصفوفي: يمكن لجزيء حمض نووي واحد أن يشكل زوجًا لنفسه، ومن هذا الجزيء المقترن تتم قراءة جزيء مطابق للجزيء الأصلي. وبالتالي، فإن جزيئات DNA وRNA قادرة على التكاثر غير المحدود.

عند النسخ، ستحدث الأخطاء بالتأكيد بسبب عيوب نظام النسخ المتماثل. ومن خلال هذه الأخطاء، تحتوي نسخ الحمض النووي الريبوزي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) على اختلافات صغيرة، ولكنها تزداد بمرور الوقت. تسمى عملية الخلق الذاتي مع التغييرات التكرار المتغير.

بعض الأنظمة غير الحية، مثل البلورات أو بعض الدورات الكيميائية، قادرة على التكاثر غير المحدود مع وجود أخطاء. لكن الكائنات الحية مختلفة من حيث أنها تستطيع نقل هذه الأخطاء دون تغيير إلى الأجيال اللاحقة. هذه الأخطاء أو الطفرات لا تتغير عمليا الخصائص الفيزيائية والكيميائيةجزيئات الأحماض النووية، ولكنها تؤثر على المعلومات التي تقرأها منها الكائنات الحية. وهكذا، فإن الكائنات الحية تظهر الوراثة والتنوع في خصائصها، والتي يقودها، على التوالي، النسخ والطفرات في جزيئات الحمض النووي.

التوازن واستقرار الجينات

يؤدي التكاثر المستمر للحمض النووي مع وجود أخطاء إلى ما هو موجود في كل جزيء المعلومات الجينيةيتغير كثيرا مع مرور الوقت. تمتلك الكائنات الحية الحديثة أنظمة للحماية من التغيرات المفرطة في تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي. وتشمل هذه إنزيمات الإصلاح، ومثبطات عناصر الجينوم المتنقلة، ومضادات الفيروسات آليات الدفاعإلخ.

ومع ذلك، لا تزال الجينات تنتقل إلى الجيل التالي مع بعض التغييرات، مما يؤدي إلى أن مجموعة الكائنات الحية من نفس النوع عادة لا تحتوي على أفراد يكون تسلسل الحمض النووي لديهم هو نفسه. في الوقت نفسه، غالبًا ما يكون التباين المظهري أقل من التباين الوراثي، نظرًا لأن التفاعلات بين الجينات المختلفة في عملية تكوين الجينات تمنع تأثير التغيرات في الجينات الفردية. وهكذا، فإن الكائنات متعددة الخلايا تحقق الاستقرار التنمية الفرديةيؤدي إلى الحفاظ على قاعدة الأنواع.

البقاء والتكاثر الانتقائي

تتكاثر جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA)، وكذلك الكائنات الحية، بكفاءة متفاوتة اعتمادًا على خصائصها وظروفها البيئية. قد تموت الكائنات الحية قبل أن تصل إلى وقت التكاثر، وترحل الكائنات التي تبقى على قيد الحياة كميات مختلفةأحفاد. كانت تلك الكائنات التي نجت وتكاثرت بشكل فعال قادرة على القيام بذلك من خلال مجموعتين من الأسباب: امتثال متغيراتها الجينية للظروف البيئية أو مجموعة من الظروف التي لا تتعلق بـ "جودة" الأليلات. ووفقا لتأثير المجموعة الأولى على توزيع الأليلات في السكان، يتم وصفها بمفهوم الانتقاء الطبيعي، والمجموعة الثانية بمفهوم الانجراف الوراثي.

الانتقاء الطبيعي

الانتقاء الطبيعي هو البقاء الانتقائي (البقاء على المدى الطويل) وتكاثر الأفراد في مجتمع أكثر تكيفًا مع الظروف البيئية. كلما كان النبات أو الحيوان أكثر تكيفًا، كلما كان على الأرجحبقائها على قيد الحياة حتى سن الإنجاب، وكذلك عدد أكبر من النسل الذي ستتركه. تعتمد اللياقة على وجود أليلات الجينات في التركيب الوراثي للفرد والتي تساهم في البقاء والتكاثر. بما أن جميع الكائنات الحية في مجتمع ما لها أنماط وراثية مختلفة، متى ظروف مستقرةسيزداد عدد حاملي أليلات الجينات الأكثر فائدة في ظل هذه الظروف عبر الأجيال.

بالإضافة إلى ذلك، تخلق الظروف البيئية منافسة على البقاء والتكاثر بين الكائنات الحية. ولهذا السبب، فإن الكائنات الحية التي لديها أليلات تمنحها ميزة على منافسيها، تنقل تلك الأليلات إلى نسلها. الأليلات التي لا توفر هذه الميزة لا تنتقل إلى الأجيال اللاحقة.

الانجراف الوراثي

الانجراف الوراثي هو عملية تغيرات في تكرار الأليلات ناجمة عن أسباب لا تتعلق بتأثير الأليلات على لياقة الأفراد. ولذلك، يعتبر الانجراف الوراثي آلية محايدة في تطور الجينات والسكان. تختلف العلاقة بين تأثير الانتقاء الطبيعي والانحراف الوراثي في ​​مجتمع ما اعتمادًا على قوة الانتقاء والحجم الفعال للسكان (عدد الأفراد القادرين على التكاثر). الانتقاء الطبيعي يلعب عادة دور كبيرفي التجمعات السكانية الكبيرة، ويسود الانجراف الوراثي في ​​التجمعات الصغيرة. إن غلبة الانجراف الوراثي في ​​التجمعات السكانية الصغيرة يمكن أن تؤدي إلى تثبيت الطفرات الضارة. ونتيجة لذلك، فإن التغيرات في حجم السكان يمكن أن تغير بشكل كبير مسار التطور. تأثير عنق الزجاجة، عندما ينخفض ​​عدد السكان بشكل حاد ويؤدي إلى فقدانهم التنوع الجيني، يؤدي إلى مزيد من التجانس بين السكان.

المسار العام للتطور

يعود تاريخ الآثار الأولى للحياة على الأرض إلى ما بين 3.5 إلى 3.8 مليار سنة. هذه هي بقايا الحياة بدائية النواة - الستروماتوليت. منذ حوالي 3 مليارات سنة، ظهرت أولى عمليات التمثيل الضوئي، وهي البكتيريا الزرقاء. ظهرت حقيقيات النوى الأولى منذ حوالي 1.6 إلى 1.8 مليار سنة. وهذا يؤدي إلى " كارثة الأكسجين"- زيادة حادة في تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض. نشأت حقيقيات النوى متعددة الخلايا عدة مرات في مجموعات مختلفةومع ذلك، فإن أول حفريات موثوقة يعود تاريخها إلى حوالي 750 مليون سنة مضت (الفترة الكريوجينية)، ويرتبط ظهور الكائنات الحية المحيطية المتنوعة بفترة فينديان (الكائنات الحية الإدياكارية، منذ حوالي 600 مليون سنة). حدث ظهور الحيوانات الهيكلية وبقاياها الغنية في العصر الكمبري منذ حوالي 550-520 مليون سنة. ثم ظهرت الأغلبية الأنواع الحديثةالحيوانات.

في العصر السيلوري، ظهرت النباتات لأول مرة على الأرض. في العصر الديفوني، استقرت أولى البرمائيات والمفصليات على الأرض. أدت فترة العصر البرمي إلى ظهور الزواحف التي سيطرت على الأرض طوال عصر الدهر الوسيط. تطورت عدة مجموعات من الزواحف الثيرابسيدية إلى ثدييات. خلال العصر الطباشيري ظهرت الطيور وبدأت النباتات المزهرة في الازدهار. في عصر حقب الحياة الحديثةوهيمنت الثدييات، وازدهرت الحشرات أيضًا. في عصر الأنثروبوسين، أدت إحدى مجموعات الرئيسيات، وهي البشر، إلى ظهور التطور البشري. في العصر الجليدي - الهولوسين، يصبح الإنسان القوة الجيولوجية، مما يؤثر على تطور المحيط الحيوي بأكمله.

خصائص التطور

يكشف مسار تطور الحياة عن العديد من الأنماط الشاملة التي تكون موضوعية وغالبًا ما يتم وصفها رياضيًا. دراسات علم الأحياء التطوري آليات إضافيةالتطور أو الإمكانيات الجديدة لتنفيذ المبادئ الأصلية، والتي ستسمح لنا بفهم جوهر هذه الأنماط بشكل أساسي. الخصائص الرئيسية للتطور هي كما يلي: ظهور الكائنات الحية المتكيفة مع البيئة، والتقدم الوظيفي المورفولوجي، وظهور أعضاء وهياكل جديدة (ظهور)، والانتقال إلى التكاثر الجنسي، وانقراض الأنواع، ونمو التنوع البيولوجي.

التكيف

يبدو أن الأنواع الحديثة تتكيف بشكل جيد مع البيئة التي تعيش فيها. وفي الوقت نفسه، يقتصر التكيف على البيئة التي يتم استخدامها فيها عادة: عندما ينتقل الكائن الحي إليها بيئة جديدةغالبًا ما يصبح غير قادر على التكيف تمامًا، أو على الأقل أقل تكيفًا من السكان "الأصليين" في الظروف الأخرى. قبل الظهور الصورة التطوريةالعالم، فإن المراسلات الواضحة إلى حد ما لخصائص الكائن الحي مع ظروف بيئته "الأصلية" أذهلت الباحثين لدرجة أنهم اعتبروها نتيجة لعمل قوى خارقة للطبيعة. ومع ذلك، فإن التكيف هو نتيجة ضرورية تقريبًا للتطور، نظرًا لأن الكائنات الحية الأقل تكيفًا مع الظروف البيئية تقدم مساهمة أقل بشكل متزايد في التنوع الجيني للسكان بسبب الانتقاء الطبيعي. وفي الوقت نفسه، فإن أصل التكيفات نفسها لا يعتمد بالضرورة على الانتقاء، بل قد يكون نتيجة جانبية لتكيفات أخرى أو حتى مصادفة للظروف (نتيجة للانحراف الوراثي).

التقدم والاستقلالية

أثناء التطور، تؤدي الخلايا البكتيرية غير النواة إلى ظهور خلايا حقيقية النواة معقدة. تكتسب حقيقيات النوى فيما بعد تعدد الخلايا وتشكل الأنسجة والأعضاء. تتطور الحيوانات الجهاز العصبي، لديهم سلوك معقد يسمح لهم بالبقاء على قيد الحياة في العديد من البيئات. لقد حقق الإنسان، باعتباره ذروة تطور الحيوان، القدرة على العيش في أي بيئة، بما في ذلك خارج كوكب الأرض.

ظهور

في سياق التطور، غالبًا ما يحدث إعادة تركيب أجزاء من الكائنات الحية والجينات، مما يؤدي إلى تغيير وظيفة الهياكل القديمة. ومع ذلك، ظهرت بعض العمليات وأجزاء من الكائنات الحية لأول مرة. التمثيل الضوئي في البكتيريا الزرقاء، وبروتينات تكرار الحمض النووي، وأجهزة الترجمة، وقشور الأسماك وما شابه ذلك.

ثنائي

كانت الحيوانات الأولى خنثى، ومن بين الخنثين الأعلى لا يوجد خنثويون تقريبًا.

الجنس وإعادة التركيب

في الكائنات اللاجنسيةيتم توريث الجينات معًا (هم تطعيم)ولا تختلط مع جينات أفراد آخرين أثناء التكاثر. يحتوي أحفاد الكائنات الجنسية على خليط عشوائي من كروموسومات والديهم بسبب الفرز المستقل. أثناء عملية إعادة التركيب المتماثل ذات الصلة، تقوم الكائنات الجنسية بتبادل الحمض النووي بين اثنين من الكروموسومات المتماثلة. إعادة التركيب والفرز المستقل لا يغيران ترددات الأليلات، لكنهما يغيران ارتباطهما مع بعضهما البعض، مما ينتج ذرية بمجموعات جديدة من الأليلات. يزيد الجنس بشكل عام من التباين الجيني ويمكن أن يزيد من معدل التطور. ومع ذلك، قد يكون لللاجنسية مزايا في بيئات معينة لأنها تطورت من جديد في بعض الكائنات الحية. قد تسمح اللاجنسية لمجموعتين من الأليلات بالتباعد في الجينوم، ونتيجة لذلك، تؤدي إلى ظهور وظائف جديدة. تسمح إعادة التركيب بتوارث الأليلات المتساوية التي تم العثور عليها معًا بشكل مستقل. ومع ذلك، فإن تكرار إعادة التركيب منخفض (حدثان تقريبًا لكل كروموسوم لكل جيل). ونتيجة لذلك، لا يتم دائمًا فصل الجينات الموجودة بالقرب من نفس الكروموسوم عن بعضها البعض أثناء عملية إعادة التركيب الجيني، وتميل إلى توريثها معًا. وتسمى هذه الظاهرة الارتباط الجيني. يتم تقييم الارتباط الجيني عن طريق قياس تواتر أليلين على نفس الكروموسوم (قياس اختلال الارتباط الجيني). تسمى مجموعة الأليلات التي تميل إلى الانخفاض معًا بالنمط الفرداني. وهذا أمر مهم عندما توفر إحدى أليلات نمط فرداني معين ميزة كبيرة في الصراع من أجل الوجود: الانتقاء الطبيعي الإيجابي سيؤدي إلى تنقية انتقائية (إنجليزي)اكتساح انتقائي)، الأمر الذي سيؤدي إلى حقيقة أن تواتر الأليلات الأخرى لهذا النمط الفرداني سيزداد أيضًا. ويسمى هذا التأثير بالتنقل الجيني. عندما لا يمكن فصل الأليلات عن طريق إعادة التركيب (على سبيل المثال على الكروموسوم Y لدى الثدييات)، فإن الطفرات الضارة تتراكم (سم.سقاطة مولر). عن طريق تغيير مجموعات من الأليلات، التكاثر الجنسييؤدي إلى إزالة الطفرات الضارة وانتشار الطفرات المفيدة بين السكان. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لإعادة التركيب وفرز الجينات أن تزود الكائنات الحية بمجموعات مفيدة جديدة من الجينات. لكن هذا تأثير إيجابيمتوازنة مع حقيقة أن الجنس يقلل من معدل التكاثر (سم.تطور التكاثر الجنسي) ويمكن أن يسبب تدمير مجموعات الجينات المفيدة. أسباب تطور التكاثر الجنسي لا تزال غير واضحة تماما ولا تزال هذه القضية مجال بحث نشط في هذا المجال البيولوجيا التطورية. لقد حفزت أفكارًا جديدة حول آليات التطور، مثل فرضية الملكة الحمراء.

الانقراض

لقد كانت هناك مرات عديدة في تاريخ الأرض الانقراضات الجماعيةالكائنات الحية. كانت هذه هي الانقراضات التي حدثت على حدود فترتي فينديان والكامبري، عندما ماتت الكائنات الحية في العصر الإديكاري، والفترتين البرمي والترياسي، والعصر الطباشيري والأيوسيني. بعد الموت الجماعيبدأت المجموعات القديمة من الكائنات الحية في الازدهار تلك المجموعات التي نجت من الانقراض. الانقراضات على نطاق أصغر، مثل انقراض الثدييات الكبيرة بعد العصر الجليدي بعد الأخيرة العصر الجليدي، يؤدي أيضًا إلى تغييرات في مجموعات الكائنات الحية. لقد أدى البشر إلى انقراض الأنواع الأكثر عرضة للأنشطة البشرية.

زيادة التنوع البيولوجي

تظهر النتائج المتعلقة بعلم الحفريات، رغم أنها غير كاملة ومحدودة، زيادة في التنوع البيولوجي في المحيطات وعلى الأرض.

مستويات التطور

على مستويات مختلفةتلعب منظمات الخصائص الحية للتطور وآلياته أدوارًا مختلفة.

• الوراثية
• الجينومية
• سكان
• صِنف
• com.taxonian
• النظام البيئي
• المحيط الحيوي

الطفرات

يحدث الاختلاف الوراثي بسبب الطفرات العشوائية التي تحدث في جينومات الكائنات الحية. الطفرات هي تغيرات في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي الناجمة عن الإشعاع الإشعاعيوالفيروسات والترانسبوزونات والمطفرة الكيميائية وأخطاء النسخ التي تحدث أثناء الانقسام الاختزالي أو تكرار الحمض النووي. تنتج هذه المطفرات عدة أنواع مختلفةتغييرات في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي: قد لا يكون لها أي تأثير، أو تغير منتج الجين، أو حتى توقف الجين عن العمل. أظهرت الدراسات التي أجريت على ذباب الفاكهة أنه إذا تسببت الطفرات في تغيرات في البروتين المشفر بواسطة جين معين، فمن المرجح أن تكون العواقب ضارة. ما يقرب من 70٪ من هذه الطفرات تؤدي إلى اضطرابات معينة، والباقي محايدة أو مفيدة. نظرًا لأن الطفرات غالبًا ما يكون لها تأثير ضار على الخلايا، فقد طورت الكائنات الحية أثناء عملية التطور آليات إصلاح الحمض النووي التي تقضي على الطفرات. وبالتالي، فإن معدل الطفرة الأمثل هو حل وسط بين تكلفة الدفع مقابل تكرار عالٍ للطفرات الضارة وتكلفة تكاليف التمثيل الغذائي (على سبيل المثال، تخليق إنزيمات الإصلاح) لتقليل هذا التردد. بعض الكائنات الحية، مثل الفيروسات القهقرية، لديها معدل طفرة مرتفع لدرجة أن كل فرد من نسلها تقريبًا سيمتلك جينًا متحورًا. قد يكون معدل الطفرة المرتفع هذا ميزة لأن هذه الفيروسات تتطور بسرعة كبيرة، وبالتالي تتجنب استجابات الجهاز المناعي.

يمكن أن تنطوي الطفرات على مساحات كبيرة من الحمض النووي، مثل ازدواجية الجينات، والتي توفر المادة الخام لتطور جينات جديدة. وفي الحيوانات، في المتوسط، تحدث ازدواجية لعشرات إلى مئات الجينات كل مليون سنة. معظم الجينات التي تشترك في سلف مشترك تنتمي إلى نفس الشيء العائلة الجينية. تتشكل الجينات الجديدة بعدة طرق، بشكل عام من خلال مضاعفة جينات الأسلاف، أو من خلال إعادة تركيب أجزاء من جينات مختلفة، مما يؤدي إلى تكوين مجموعات جديدة من النيوكليوتيدات ذات وظائف جديدة. تشكل الجينات الجديدة بروتينات جديدة ذات وظائف جديدة. على سبيل المثال، لتكوين هياكل العين البشرية المسؤولة عن إدراك الضوء، يتم استخدام أربعة جينات: ثلاثة لرؤية الألوان (المخاريط) وواحدة للرؤية الليلية (العصوية)، وجميع هذه الجينات تنحدر من جين سلف واحد . ميزة أخرى لتكرار الجين، أو حتى الجينوم بأكمله، هو أنه يزيد من تكرار الجينوم؛ وهذا يسمح لجين واحد باكتساب وظائف جديدة بينما تؤدي نسخة من هذا الجين الوظيفة الأصلية. يمكن أن تحدث التغيرات في الكروموسومات نتيجة لطفرات كبيرة، عندما يتم فصل أجزاء من الحمض النووي داخل الكروموسوم ثم إعادة إدخالها في مكان آخر على الكروموسوم. ناريكلاد، اثنان من الكروموسومات من الجنس هوموتندمج لتشكل الكروموسوم البشري 2. ولم يحدث هذا الاندماج في السلسلة التطورية للقردة الأخرى، أي أن هذه الكروموسومات منفصلة لديها. الدور الأهمتعمل عمليات إعادة ترتيب الكروموسومات هذه في التطور على تسريع تباعد المجموعات السكانية مع تكوين أنواع جديدة نظرًا لحقيقة حدوث عدد أقل من عمليات العبور بين السكان.

تتشكل تسلسلات الحمض النووي التي يمكن أن تتحرك حول الجينوم (العناصر الوراثية القابلة للنقل)، مثل الترانسبوزونات معظمالمادة الوراثية المادة الوراثية للنباتات والحيوانات ولها أهمية في تطور الجينوم. على سبيل المثال، يوجد أكثر من مليون تسلسل Alu في الجينوم البشري، وتعمل هذه التسلسلات الآن على تنظيم التعبير الجيني. تأثير آخر لهذه الأحماض النووية المتنقلة هو أنها يمكن أن تسبب طفرات في الجينات الموجودة، أو حتى إزالتها، وبالتالي زيادة التنوع الجيني.

مشكلة أصل الحياة

الاعتراف بالتطور من قبل الكنيسة الكاثوليكية

اعترفت الكنيسة الكاثوليكية باللاتينية في منشور البابا بيوس الثاني عشر. إنساني جينيريس,أن نظرية التطور يمكن أن تفسر أصل جسم الإنسان (وليس روحه)، إلا أنها تدعو إلى الحذر في الحكم وتطلق على نظرية التطور فرضية. في عام 1996، أكد البابا يوحنا بولس الثاني، في رسالة إلى الأكاديمية البابوية للعلوم، قبول مذهب التطور الإلهي كموقف صالح للكاثوليكية، مشيرًا إلى أن نظرية التطور هي أكثر من مجرد فرضية. لذلك، بين الكاثوليك، الخلق الحرفي، الأرض الشابة، السائلة (يمكن الاستشهاد بـ J. Keene كأحد الأمثلة القليلة). تميل نحو مذهب التطور الإيماني ونظرية "التصميم الذكي"، الكاثوليكية، ممثلة بأعلى هرمها، بما في ذلك البابا المنتخب عام 2005 بنديكتوس السادس عشرومع ذلك، فهو يرفض بالتأكيد نظرية التطور المادية.