سر التطور "الرهيب".

رؤى جديدة حول الطريقة التي امتلأت بها الأرض بالزهور

يوجد في عالمنا حوالي 350 ألف نوع من النباتات "المغطاة بالبذور"، وهي أنواع من النباتات ذات الأزهار التي تشكل أكثر من 90% من جميع أنواع النباتات. في المقابل، لا يوجد سوى حوالي 1000 نوع من كاسيات البذور، معظمها من الصنوبريات.
إن أهمية الزهور للإنسان والبيئة كبيرة وهائلة. وبدون الزهور، سيتم فقدان معظم المحاصيل الزراعية، بما في ذلك نباتات تغذية حيوانات المزرعة. تعتبر النباتات المزهرة من أهم العوامل في إزالة ثاني أكسيد الكربون من الجو. لا شك أن الزهور تزين عالمنا وهي مصدر إلهام للأعمال الفنية والثقافية.

لكن ظهور الزهور في العالم لا يزال لغزا حتى يومنا هذا. وصف داروين ظهور النباتات المزهرة بأنه "لغز مقيت" أو "ظاهرة محيرة للغاية". بعد مرور عشرين عامًا على نشره لكتاب أصل الأنواع، لا تزال هناك جوانب من التطور تزعجه. كان أحد الجوانب أو أحد الألغاز الرئيسية هو تطور الزهور.

تنتمي النباتات المزهرة إلى مجموعة كبيرة ومتنوعة من "كاسيات البذور"، أي تلك التي تنتج ثمرة تكون البذور مخبأة بداخلها. كان اهتمام داروين هو أن أول ظهور لأغلفة البذور كان فقط في العصر الطباشيري (العصر الطباشيري)، أي منذ حوالي 100 مليون سنة، ظهرت الزهور كما لو كانت في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام دفعة واحدة. أي أنه كان هناك ثوران للأنواع مباشرة بعد ظهور السلف.
وصف داروين التطور بأنه "عملية تدريجية عن طريق الانتقاء الطبيعي"، لكن الظهور المفاجئ لمجموعة كبيرة ومتنوعة من الأنواع في مجموعة جديدة لا يتوافق مع افتراض تدرج العملية. على الرغم من أنه وفقا لبحث جديد، فإن الزهور تطورت في عملية تدريجية (وليس في قفزة)، ولكن لا تزال هناك العديد من الألغاز - كيف ومتى تطورت الزهور وما الذي جعلها ناجحة جدًا؟

وكان داروين خبيراً في تحديد وتحديد الأصول والمنشأت. ساعدت أفكاره في بناء إطار لكيفية خلق الأنواع، وكان مقتنعًا ومصممًا على أن العملية كانت تدريجية وبطيئة. ووفقا له، "يعمل الانتقاء الطبيعي ببطء ويجمع التغييرات الإيجابية، ولا يمكنه إنتاج تعديلات مفاجئة، فهو يعمل فقط في خطوات صغيرة وبطيئة".
"بما أن الانتقاء الطبيعي يعمل فقط من خلال تراكم اختلافات طفيفة ومتعاقبة ومواتية، فإنه لا يمكن أن ينتج أي تعديل كبير أو مفاجئ؛ ولا يمكنها أن تعمل إلا بخطوات قصيرة وبطيئة جدًا» (من أصل النوع).

على الرغم من تصميمه، كان داروين على دراية بالقيم المتطرفة، ومع ذلك كانت الحيوانات المنوية مصدر إحباط بالنسبة له. لم تكن قرون البذور أو الزهور موجودة في معظم التاريخ. ومن سبقتهم كانت عاريات البذور مثل السرخس والسيكاديات التي كانت تنمو في الغابات دائمة الخضرة وعلى مر العصور "حلت" معظمها بالصنوبريات ثم ظهرت الأزهار.

أكد الباحثون في القرن التاسع عشر على التنوع الهائل من الزهور التي تسمى "النباتات العليا" أو (ثنائية الفلقات) والتي أعطاها "ظهورها المفاجئ" في العصر الطباشيري الأساس لمحاولات إحراج داروين ومهاجمة تفسيراته للتطور.

قدم داروين حلاً للغز بقوله إن الزهور تطورت ببطء وتدريجيًا في المناطق النائية (تلك التي لم يستكشفها العلماء بعد). وفي منتصف العصر الطباشيري، خلقت "فرصة" جعلتهم ينتشرون بسرعة من موطنهم إلى العالم كله.
ووفقا له: هكذا يحصل الباحثون الأوروبيون والأمريكيون على انطباع خاطئ كما لو أن كل الزهور تطورت في نفس الوقت. كان داروين على علم بأنه ليس لديه أي دليل يدعم هذا الافتراض، وبالتالي وصفه بأنه غير كاف. وبمرور الوقت، ثبت أن فرضيته صحيحة جزئيًا، عندما تم اكتشاف حفريات زهرة في الصين كانت موجودة قبل عشرات الملايين من السنين قبل العصر الطباشيري، ولاحقًا تم اكتشاف مثل هذه الحفريات أيضًا في أوروبا وأمريكا الشمالية. بمعنى آخر، فإن ظهور الزهور في وقت أبكر بكثير مما كان معروفًا يخفف من مشكلة داروين ويؤكد نظرية التطور التدريجي في التطور.
ربما تم حل "مشكلة داروين"، ولكن ليس اللغز الذي يطرحه التنوع الهائل والمذهل للزهور. وربما تم العثور على حل جزئي للمشكلة في كاليدونيا الجديدة، حيث تم اكتشاف نبات يسمى أمبوريلا. أظهرت دراسة شاملة للنبات أنه آخر ناجٍ من أحد الفروع المبكرة لكاسيات البذور. أي أن قربها من الزهور الموجودة يشبه قرب البطة (خلد الماء) من الثدييات، لذلك ربما يمكن للنبات المظلي أن يكشف لنا كيف تطورت الزهور.

وفقا لدراسة جينوم المظلة، فقد تبين أن الزهور الأولى يبدو أنها تطورت من الأنواع التي لا تحتوي على بذور والتي كانت شائعة في جميع أنحاء العالم، ومن المحتمل أن أول أغلفة البذور ظهرت عندما خضع سلف المظلة لاستنساخها. الجينوم بأكمله منذ حوالي 200 مليون سنة. (يحدث "تضاعف الجينوم" عندما "يكتسب" مخلوق أو نبات عن طريق الخطأ نسخة إضافية من كل جين أثناء التكاثر الجنسي. وتعطي النسخة الإضافية المخلوق إمكانية تطوير سمات إضافية لها ميزة البقاء). طور النبات مع الإضافة الجينية بنية جديدة - زهرة.

في القرن التاسع عشر، أيد عالم الأحياء الفرنسي (غاستون دي سابورتا) داروين في ادعائه بأن افتراضه حول التدرج في التطور صحيح بشكل عام، ولكن من الممكن أن تكون هناك استثناءات، مثل الزهور التي تطورت مع الحشرات الملقحة. مما أدى إلى السرعة والتنوع الهائل.

لكن النظرية واجهت مشاكل في الوقت الحاضر. يجادل البعض أنه بما أن الزهور الأولى، وفقًا للحفريات، كانت بسيطة (غير جذابة للملقحات)، فمن المحتمل أن البذور المكشوفة هي التي أنتجت الزهور. وبعد ذلك ظهرت الأزهار الكبيرة "الجذابة" التي تجذب الحشرات، ثم كانت قرون البذور متنوعة ومتعددة بالفعل.
في عام 2009، ادعى باحثون من إحدى الجامعات الهولندية أنه "بما أن الزهور أكثر خصوبة وتنمو بشكل أسرع من قرون البذور، فلا عجب أنها تفوز بالمنافسة على الغذاء وبالتالي توزيعها على نطاق أوسع". ويشيرون أيضًا إلى أنه تم ملاحظة اكتشاف يدعم هذا الادعاء في حفريات الزهور التي يظهر فيها المزيد من أنابيب النقل (الشرايين)، مما أعطى الزهور الفرصة لتزويد الأوراق بمزيد من الماء. المزيد من الماء يسمح بمزيد من الاستيعاب (التمثيل الضوئي) مما يسمح بنمو أسرع.
وفي الوقت نفسه، يقول الباحثون إنه "لا يوجد تفسير بسيط للتنوع الهائل والسيطرة البيئية للزهور". من الممكن أن العديد من العوامل المختلفة عملت معًا وبشكل منفصل. يجب الافتراض أنه في المناطق المناخية المختلفة تؤثر عوامل مختلفة على توزيع الزهور وتنوعها.

هناك من يدعي أن النجاح يجب أن يقاس ليس فقط بعدد الأنواع والتوزيع الواسع، حيث أن الصنوبريات في الشمال "تهيمن" على مناطق واسعة تنزلق أيضًا إلى المناطق المعتدلة، فمن الممكن أن تكون التربة في هذه المناطق فقيرة جدًا بحيث لا تتمكن الزهور من الاستفادة من مميزاتها. السؤال الذي يطرح نفسه هو كيف أنه من بين 350 ألف نوع لم يتطور أي نوع قادر على التغلب على مشكلة التربة الفقيرة والتنافس مع الصنوبريات في الشمال؟
ويعود الغموض من جديد.

والآن، بعد كل هذا، يبقى السؤال: هل تستطيع الزهور أن "تخبر" كيف ولماذا أصبحت متنوعة إلى هذا الحد؟

اليوم، يمتلك الباحثون وعلماء النبات معلومات وأدوات أفضل بكثير مما كان لدى داروين في عصره، ومع ذلك ما زالوا يكافحون من أجل تفسير التنوع الهائل ولماذا، على الرغم من التنوع، لم تتمكن الزهور من السيطرة على مناطق باردة وشمالية كبيرة من العالم. ومن الممكن أن يؤدي كون الغموض يسحر الباحثين في النهاية إلى حل، وربما أيضا بسبب موقف داروين من المشكلة في كتابته "الغموض البغيض...