تم اختراع الطيران في الطبيعة ثلاث مرات على الأقل - عن طريق الطيور والخفافيش والحشرات. في غياب الحفريات، فإن تطور الطيران الأقدم على وجه التحديد - تطور الطيران لدى الحشرات بالكاد تمت دراسته * دراسة جديدة تحاول تصحيح التشويه
لكن كيف طورت الحشرات قدرتها على الطيران؟ هذا السؤال لا يزال مثيرا للجدل. نادرًا ما تتحجر الحشرات الصغيرة الخالية من العظم، ولسوء الحظ هناك فجوة قدرها 65 مليون سنة، في المرحلة الحرجة من تطور الجناح، في السجل الأحفوري. منذ حوالي 390 مليون سنة، أظهرت الحفريات وجود حشرة أرضية عديمة الأجنحة، تشبه إلى حد كبير في مظهرها الحشرات ذات الشعر الخشن والحشرة الفضية الحديثة. ويقدر الباحثون أن هذه الحشرة هي أب جميع الحشرات الحديثة. قبل 325 مليون سنة، كانت الحشرات المجنحة تطير في الهواء بالفعل. ولكن ماذا حدث بين هاتين النقطتين في الوقت المناسب؟ هناك نظريتان متنافستان حول أصل أجنحة الحشرات: تفترض إحداهما أن شعيرات الحشرات الأرضية منذ 390 مليون سنة مضت تطورت مباشرة إلى أجنحة. أما الثاني فيدخل مرحلة وسطية في القصة، مفادها أن أصل الحشرات الطائرة هو حشرات انتقلت لتعيش في الماء، وطوّرت خياشيمها لتتكيف مع بيئتها الجديدة. هذه الخياشيم، أو الأغطية الخيشومية، أصبحت فيما بعد أجنحة.
وفي غياب الحفريات، قررت مجموعة من الباحثين من الولايات المتحدة وبنما اعتماد نهج أكثر تجريبية لحل اللغز. كما ذكرنا سابقًا، فإن ذيول العصر الحديث تذكرنا كثيرًا بالحشرات القديمة، قبل أن تبدأ في الطيران. شعيرات الذيل، كما يوحي اسمها، لها شعيرات طويلة تشكل نوعًا من الذيل ولكنها تخرج في الواقع من صدر الحشرة. بالإضافة إلى ذلك، لديهم مخالب طويلة وشعيرات أقصر على طول بطنهم. تشير النظريات الرائدة المتعلقة بتطور الطيران لدى الطيور والخفافيش إلى أنه قبل تطوير أجنحة الطيران الحديثة، طورت الحيوانات هياكل ما قبل الأجنحة التي كانت تستخدم للارتفاع من قمم الأشجار، كخطوة على الطريق إلى الطيران الكامل . هل شعيرات الذيل هي نسخة الحشرة من الأجنحة المسبقة، والتي تمكنها من الطيران؟ إذا كانت الإجابة على هذا السؤال إيجابية، فهذا سيعزز النظرية القائلة بأن الشعيرات هي الهياكل التي تطورت منها أجنحة الحشرات في نهاية المطاف.
ما الفائدة التي يمكن أن يمنحها الطفو في الهواء لحشرات ما قبل التاريخ؟ من الواضح أن نفس الميزة التي توفرها لهم اليوم هي أنها تتيح لهم الهروب بسرعة من الأشخاص المجانين على قمم الأشجار، والهبوط بأمان على شجرة أخرى أو على الأرض. قبل 390 مليون سنة، على الرغم من عدم وجود طيور وثدييات آكلة للحشرات، إلا أنه كانت هناك عناكب، ولاحقًا أيضًا حشرات آكلة اللحوم. وقرر الباحثون اختبار خصوبة شعيرات الذيل -ومدى مساهمة الشعيرات في ذلك- كوسيلة لفهم أهمية الخصوبة عند الحشرات المبكرة.
أخذ الباحثون الذعرات وأسقطوها من أغصان يبلغ ارتفاعها 15 مترًا في غابات بنما. في البداية سقطوا سقوطًا حرًا، لكن سرعان ما استقاموا وأصبح سقوطهم هبوطًا تدريجيًا ومتعمدًا، مما أدى إلى أقرب جذع شجرة. وكانت نسبة نجاح الهبوط حوالي 90%.
وفي الخطوة الثانية، أزال الباحثون بعضًا من شعيرات أو مخالب الحشرات. وتبين أن الشيء الوحيد الذي أضر بشكل كبير بقدرتها على الرضاعة هو إزالة الشعيرات المركزية في "الذيل"، والتي كما ذكرنا تخرج من الصدر - وهي نفس المنطقة التي تخرج منها الأجنحة في الحشرات الحديثة. وسقطت العديد من الحشرات عديمة الشعيرات مباشرة على أرض الغابة، غير قادرة على توجيه نفسها. إذا كان الأمر كذلك، فإن إحدى وظائف ذيول ذيول على الأقل هي بالفعل المساعدة في التسلق من قمم الأشجار.
ماذا يعني ذلك في الواقع؟ وهذا ليس دليلاً على أن شعيرات الحشرات القديمة هي بالفعل الهياكل التي تطورت منها الأجنحة بشكل مباشر - فقط الحفريات من الفترة المفقودة هي القادرة على حسم الأمر بشكل نهائي، ولا يزال الجدل مستمرًا. وجاء البحث ليبين كيف يمكن أن تحدث الأمور، ليقترح طريقة يمكن أن تتطور بها أجنحة الحشرات دون الحاجة إلى مرحلة من الحياة في الماء، وقبل كل شيء، لدحض الادعاء القائل بأنه "لا جدوى من نصف جناح". إن شعيرات مناقير الذيل لا تشكل حتى ربع جناح، لكنها تمنحها أفضلية أثناء الطيران - وأي تغيير يجعل هذه الشعيرات أشبه بالجناح، ولو بشكل طفيف، سيمنحها ميزة إضافية.
تم نشر المقال في عدد مارس من مجلة رسائل علم الأحياء.
يمكنك قراءة المزيد عن البحث في مدونة التطور الخاصة بمجلة العلوم
تعليقات 31
لجيمي لقد كتب كتاب زوهار منذ مئات السنين. تعليقاتك ليست علمية ولا تستحق الظهور هنا.
لذا، إما أن ترد بموضوعية أو ابحث عن منتدى آخر لهراءك.
جيمي،
هل أنت مستعد لإحضار الاقتباس الدقيق للزوهار المقدس بخصوص الأجسام الشبه الكروية في العالم؟
إذا لم تفعل ذلك، فسوف تسامحنا بالتأكيد إذا تعاملنا مع قصتك بعين الشك.
أنا أطلب أن أطرد من "جيمي". إنه متصيد خلقي يغمر الموقع بكل مقال يستطيعه بالهراء. هدفها كله ليس التعلم أو التدريس، بل غسل أدمغة القراء. وإذا لم ينجح في ذلك، قم بتدمير متعة الموقع عن طريق إغراقه بالتعليقات الغبية في جميع المقالات.
إلى جميع النفوس والكتاب المحترمين، الجواب على هذا الموضوع وكذلك جميع الإجابات تقريبا على جميع المواضيع المتعلقة بنا والمحيطة بنا، المعروفة والمجهولة، موجودة في تراث إسرائيل وتوراة إسرائيل فقط اجلس وتعلم لجميع المهتمين بالإجابات.
على سبيل المثال: لقد قيل في الكتاب المقدس منذ آلاف السنين أن العالم مستدير مثل الكرة المسطحة، وأنه يوجد في الجانب السفلي أناس مختلفون عنا، بعضهم في لون بشرتهم، وبعضهم في لونهم. قامتهم، ومظهر وجوههم، وما إلى ذلك. وعلى الرغم من أنهم في الجانب السفلي، إلا أنهم يخطوون على الأرض مثلنا ويشعرون مثلنا.
وذلك في الوقت الذي كان العالم كله ما عدا بني إسرائيل يعتقد أن العالم مسطح وكل من يبحر إلى نهاية البحر يسقط منه، ويقال أيضاً أن كل مخلوق (كما يسمى) خلق في صورته وشكله للغرض الذي يجب أن يفعله في عالمنا الرائع المخطط والمعقد.
إلى جميع النفوس والكتاب المحترمين، الجواب على هذا الموضوع وكذلك جميع الإجابات تقريبا على جميع المواضيع المتعلقة بنا والمحيطة بنا، المعروفة والمجهولة، موجودة في تراث إسرائيل وتوراة إسرائيل فقط اجلس وتعلم لجميع المهتمين بالإجابات.
على سبيل المثال: لقد قيل في الكتاب المقدس منذ آلاف السنين أن العالم مستدير مثل الكرة المسطحة، وأنه يوجد في الجانب السفلي أناس مختلفون عنا، بعضهم في لون بشرتهم، وبعضهم في لونهم. قامتهم، ومظهر وجوههم، وما إلى ذلك. وعلى الرغم من أنهم في الجانب السفلي، إلا أنهم يخطوون على الأرض مثلنا ويشعرون مثلنا.
وذلك في الوقت الذي كان العالم كله ما عدا بني إسرائيل يعتقد أن العالم مسطح وكل ما يبحر إلى نهاية البحر يسقط منه، ويقال أيضاً أن كل مخلوق (كما يسمى) خلق في صورته وشكله للغرض الذي يجب أن يفعله في عالمنا الرائع المخطط والمعقد.
إلى مجهول:
بالفعل عندما كتبت الإجابة سألت نفسي إذا كان شخص ما سيكون تافهًا إلى حد أن يقول ما قلته.
ففي النهاية، ذكرت حقيقة أن الجميع في البحر يتحركون بطريقة ثلاثية الأبعاد ومن الواضح أنني أدرجت الأسماك في ذلك.
هل تريد أن تسمي الزعانف "أجنحة"؟ فليكن! لا يغير شيئا مما قلته.
بما أن الجميع في البحر يتحركون بشكل ثلاثي الأبعاد (وهذا ليس بسبب "الأجنحة" ولكن بسبب الجاذبية النوعية للماء - فإن الأجسام الحية لها نفس الجاذبية النوعية للماء تقريبًا وهي أثقل بكثير من الهواء، لذا إنهم قادرون على "الطفو" في الماء ولكن ليس في الهواء) ولا يستطيعون أن يمنحوا الأجنحة ميزة كبيرة مثل تلك التي يقدمونها على الأرض.
على الأرض - يكفي أن تكون قادرًا على الطيران (حتى لو بسرعة منخفضة جدًا) حتى تتمكن من الهروب من أي حيوان بري إذا لاحظته بسرعة كافية. لن يساعدك شيء في الماء: إذا رآك حيوان مفترس وكان أكبر منك - فمن المحتمل أن يأكلك.
لذلك صحيح أن هناك ميزة في التحكم في اتجاه الحركة وكما ذكرت من قبل (إذا كنت هو نفسه مجهول) فإن العوالق الحيوانية تتمتع بهذه القدرة، على الأقل إلى حد ما.
ولكن هل تعلم؟ هناك طريقة أخرى للإجابة على السؤال:
من الممكن - مثل اليهودي الصالح - أن يجيب على السؤال بسؤال.
لماذا لم تطور أجنحة لجميع الحيوانات البرية؟
وتعلم ماذا؟ هناك طريقة أخرى: يمكن القول أنها فتحت "أجنحة" ولكن بعد ذلك كانت تسمى بالفعل "أسماك" - تمامًا كما تسمى الفئران التي فتحت أجنحتها "خفافيش". وكما نعلم فإن تكوين الخفافيش لم يتسبب في انقراض الفئران.
إلى مايكل من الرد 7:
في الواقع طورت الأسماك أجنحة. أي شخص ليس من العوالق وقادر على مقاومة التيار وخلق حركة بمحض إرادته (أي "nektonic") قد طور أجنحة أو ما يعادلها من الأجنحة. كما في الماء كذلك في الهواء، الثقيل يغرق والخفيف يطفو. من يعرف كيف يوازن نفسه في الماء (لا يكفي للحصول على لقب "طيار البحر الذي يتحكم في حركته") ويستطيع التحكم في اتجاه حركته حسب إرادته - فقد نجح في خلق ما يعادله الأجنحة وتتحرك في الوسط.
إن تقديم عبارات مثل أرقام رينولدز قد لا يكون في غير محله هنا ولا يساعد في تقدم المناقشة. إن التحدث بمعنى آخر في أجسام أصغر من ستين ميكرون والقصة بأكملها تصبح أكثر تعقيدًا.
أنا لا أنتقد هذه النظرية بشكل صارم، بل أقترح فقط الأخذ في الاعتبار أنه ربما يكون هناك عدد قليل جدًا من الأمثلة التي من الممكن أن نتساءل فيها عن سبب عدم تطور الأجنحة أو العناصر الشبيهة بالجناح لأغراض الطيران في الأنظمة المتوازية.
السؤال هو هل فهمت ذلك يا نعوم.
إلا إذا كنت تقصد الخلط بين ردي (لقد لاحظت للتو). على أية حال، أنت فقط تبحث عن الأخطاء التي لا توجد فيها ولا ترغب في الاعتراف بها
اي احد،
فهل أدعي غير ذلك؟ أين رأيتني أقول إن التيروصور لم يكن من الزاحف المجنح - في الواقع، لم يكن ديناصورًا، بل سحلية - لكنها ذكرتهم على أي حال.
لا أفهم سبب إصرارك على أنها لم تذكرهم عندما فعلت ذلك.
"في السنوات الأخيرة، تم الكشف عن المزيد والمزيد من الحفريات التي تسلط الضوء على واحدة من أكثر التغييرات الرائعة في التطور - غزو الهواء من قبل مجموعة معينة من الديناصورات، التي غطت نفسها بالريش وتحولت إلى طيور على مر السنين. لكن الديناصورات ذات الريش لم تكن رائدة في مجال الطيران، فقد سبقها التيروصور (أو الزاحف المجنح)، وهي سحلية طائرة بلا ريش، وقبل ذلك بأكثر من 100 مليون سنة، كان الهواء يطن بالفعل مع طنين الحشرات الطائرة.
لم أفهم أين حجتك؟ ما المشكله؟
ربما لم تكن واضحة وهناك بالفعل مشكلة؟
ولم تزعم أن الطيور جاءت في المنتج.
لأورين (6) العبقري. ما يعرف في "هيدان" باسم "التيروصور"
يسمى في مكان آخر "الزاحف المجنح" Pterodactyl.
الديناصورات (رغم اسمها، أي: "السحالي الكبيرة")
ومن المؤكد أن الجوارح التي جاءت منها الطيور لا تنتمي إلى قبيلة
الزواحف (التي منها جاءت "التيروصورات") ولكن إلى ذوات الدم الحار.
كان الزاحف المجنح أو "التيروصور" بالفعل نوعًا من السحلية الطائرة
- وليس ديناصور.
أود أن أقول إن الشحرور نسي مع ذلك نوعًا مهمًا من الطيران.
هوجين:
مرة حشرة - دائما حشرة.
الحيوانات لا تغير مجموعاتها أبدًا.
تماما مثل مشجعي كرة القدم
هل نعرف دائمًا ما هو في تلك المرحلة الخام (الخام :)
هوجين،
لا أعلم...إلى أي مجموعة تنتمي في مرحلة شرنقة هوجين الحالية؟ 🙂
(آسف، لم أستطع مقاومة التعليق اللاذع)
على سؤالك - ماذا تقصد بالمجموعة؟ ومن الواضح أن الحشرات لا تتغير مع مراحل تجسدها. هل تريد أن تعرف أي نوع من الحشرة؟ ما عائلة الحشرات؟
بالإضافة إلى كل توسعاتك، ولكن إلى أي مجموعة ينتمي في مرحلة العذراء؟
تذكرني التجربة باستنتاج أحد الباحثين الذي اختبر قفزات البراغيث: فقد أزال برغوثًا ساقًا بعد ساق (آسف لأعضاء الجمعيات ذات الصلة)، وأمره بالقفز.
وكان استنتاجه أنه بعد تمزيق خمس أرجل، يفقد البرغوث سمعه.
مايكل،
أتساءل عنك، للفراشة معنى بعيد المدى بين العصر الجديد والمعرض:
"ذات مرة حلم تشوانغ تزو بأنه فراشة تطير بجناحيها، سعيدًا بنفسه ويفعل ما يرغب فيه قلبه. لم يكن يعلم أنه كان تشوانغ تسي. وفجأة استيقظ من نومه ووجد نفسه تشوانغ تسي الذي لا لبس فيه. ومرة أخرى لم يكن يعرف ما إذا كان فراشة في حلم تشوانغ تسي، أو تشوانغ تسي في حلم الفراشة"
هل فهمت ذلك
هوجين:
لا أعلم إن كنت سألت جديًا، لأنه من الواضح أن الفراشة حشرة.
على أية حال، هناك فراشات في فريق مكابي تل أبيب لكرة السلة أيضاً.
مضحك فحسب:
إن مَثَل الثقب الدودي الكوني هو في الواقع مَثَل عن مَثَل لأن هذه العبارة ليست سوى مَثَل عن الاختصار الذي تخلقه الثقوب الدودية القارية في اللوحة ثنائية الأبعاد لسطح الأرض.
إلى أي مجموعة تنتمي الفراشة؟
العنوان مضلل - هناك العديد من التفسيرات الموجودة لتطور الأجنحة والطيران في الحشرات. كلها أخطر قليلاً من المقالة المعنية:
1. التطور التدريجي نتيجة تطور الحركة على الماء: http://www.bio.psu.edu/People/Faculty/Marden/project2.html
2. في مقال من عام 1973 (!!) تم وصف تطور الأجنحة كنتيجة لتطور البروتوبرونات التي كانت تستخدم لتنظيم درجة الحرارة: http://www.nature.com/nature/journal/v246/n5429/abs/246127a0.html
3. نظرية أخرى (مذكورة) تتحدث عن الخياشيم كمقدمة للأجنحة.
نظرية الخياشيم، على الرغم من أنها مقبولة تمامًا، إلا أنها معيبة بسبب آلية التنفس الحالية في الحشرات. إن الانتقال من الدم إلى الجهاز التنفسي كما هو اليوم غير واضح ولم يتم شرحه بشكل جيد. عندما درست علم الأحياء، كان هناك حديث عن عضيات تنظم درجة الحرارة تطورت إلى أجنحة (انظر ستيفن ج. جولد حول هذا الموضوع). في الواقع، تستخدم الحشرات الأجنحة لتنظيم درجة الحرارة حتى اليوم.
عفوا 🙂
يبدو أن ذاكرتي من دورة "الزخم والكتلة وتدفق الحرارة" لم تعد كما كانت 🙂
وهذا ما يحدث عندما لا يتم استخدام المادة المدروسة.. سواء في الدراسة أو العمل، لم أعد أتعامل مع هذا المجال. لا يعني ذلك أن هذا عذر لي في كتابة الهراء. يجب أن أتحمل مسؤولية ما أكتب وأتحقق منه. إن لم يكن من أجلي، فحتى لا يضلل القراء.
شكرا للتصحيح مايكل!
للمستخدم المجهول.
في الحقيقة أعتقد أن سؤالك صحيح وأن إجابته هي "لنفس السبب الذي جعل السمكة لا تفتح جناحيها لتطير في الماء".
والسبب في كل ذلك هو أن كل شيء في الماء يتحرك في ثلاثة أبعاد ولا حاجة إلى أجنحة لذلك، بينما على الأرض تعطي الأجنحة ميزة هائلة تتمثل في بعد إضافي للحركة.
تتمتع دايا أيضًا بميزة التحكم في الاتجاه الذي يسمح بالاختصارات - وهو شيء له نفس فكرة "الثقب الدودي" في علم الكونيات. لقد تطورت لتكتسب هذه الميزة وليس فقط للتخفيف من حدة السقوط.
أورين: كتب المستخدم المجهول "زيادة رقم رينولدز" وليس "تقليل".
اي احد،
لقد كتبوا ثلاث مرات على الأقل. وقد ذكرت الديناصورات الطائرة ومن بينها البروصور.
إذا كان هناك أي شيء، فقد تم اختراع الطيران في الطبيعة أربع مرات على الأقل. يونات أشهار
انسَ السحالي - فمنها أيضًا جاء أعظم مخلوق طائر على الإطلاق - وهو التيروصور.
شكرًا على المقالة المثيرة للاهتمام، وتجربة اختيار الممثلين مثيرة للإعجاب حقًا (بافتراض أنها تم قياسها كميًا وليست مجرد تفكير بالتمني...). أما بالنسبة لفرضية الميزة في البقاء، فيبدو لي أن التفسير لم يستنفد - فالحشرة الصغيرة نسبيًا لا ينبغي أن تتضرر بشكل خطير بسبب السقوط، والسقوط من ارتفاع ليس انزلاقًا سيئًا في حد ذاته. ولكن من الممكن أن تكون قدرة الشجرة المجاورة على البقاء ميزة كبيرة للبقاء عندما يكون السطح مميتًا، على سبيل المثال الماء مع صيادين رشيقين للحشرات التي تقع فيها.
أما بالنسبة للمستخدم المجهول - فأنا لست عالم أحياء ولكن سؤالك لا علاقة له بالصعوبات والافتراضات الواردة في المقالة. ربما تطورت الأشياء في العوالق الحيوانية وربما لا - وهذا لا يقول شيئًا عن التطور في نوع آخر/بيئة أخرى/مصادفات أخرى. هل أنت القزم التطور؟
أنا شخصياً أعتقد أن النقاط سيئة 🙂
مستخدم مجهول،
المقال يدعم رأيك بأن أصل الحشرات المجنحة ليس بالضرورة من الحشرات التي تعيش في بيئة مائية (وهي كانت النظرية الثانية المقترحة). وهو لا يستبعد هذا الاحتمال، بل يظهر فقط أن تطور الحشرات المجنحة ممكن دون خطوة العودة إلى الماء.
لا أعلم ما إذا كانت شعيرات الحشرات المائية تهدف بالفعل إلى تقليل رقم رينولدز من خلال إعطاء شكل هندسي من شأنه أن يشتري مقاومة أقل، ولكن ليس كل طفرة حدثت في مخلوق ما ستحدث في مخلوق آخر لنفس السبب. قد تسأل لماذا لا نمتلك حاسة السمع والشم مثل الكلاب؟
لماذا لا تتمتع جميع الطيور ببصر حاد مثل النسر؟ الانتقاء الطبيعي هو جزئيًا عملية عشوائية من التجربة والخطأ ويعزز فقط حقيقة أنه لا يوجد تصميم أعلى. وإلا فلن يكون هناك سوى مخلوق واحد في العالم يتمتع بمجموعة من الصفات التي تجعله كاملاً.
كيف يمكنك حتى دراسة الحشرات؟
قرف
توجد الشعيرات في الحشرات المائية التي تسمى العوالق الحيوانية والغرض منها زيادة رقم رينولدز مما يقلل من معدل ترسيبها وتمكنها من الهروب من الحيوانات المفترسة أو الحركة الموجهة داخل الوسط. لماذا لم تطور العديد من كائنات العوالق الحيوانية مثل هذه الأجنحة المائية التي تسمح لها بالتحرك ضد التيارات دون عوالق؟
المقالة مثيرة للاهتمام ولكن العنوان مضلل بعض الشيء.
"كيف حصلت الحشرات على أجنحتها؟ لا أحد لديه أدنى فكرة" هكذا كان ينبغي كتابتها في النص الأصلي.