تظهر الأنواع الجديدة بمعدل أكبر بكثير مما كان يعتقد سابقًا، حسبما زعم باحثون من جامعة ماساتشوستس في مقال نشر في مجلة Science
يتطلب تقسيم نوع بيولوجي إلى نوعين جديدين أجيالًا أقل بكثير مما كان يعتقده العلماء حتى الآن. هذا وفقًا لدراسة جديدة أجرتها جامعة ماساتشوستس أجراها طالب ما بعد الدكتوراه أندرو هندري، عالم البيئة التطورية، الذي أجرى دراسة على مجموعتين من سمك السلمون SOCKEYE في شمال غرب المحيط الهادئ. ونشرت النتائج في عدد 20 أكتوبر من مجلة ساينس. وشركاؤه البحثيون هم بول بنتزن وتوماس كوين، وكلاهما من جامعة واشنطن، وجون فانبيرج من جامعة مونتانا، وإريك وولك من إدارة مصايد الأسماك بوزارة الزراعة.
"هناك رأي واسع النطاق مفاده أنه عندما تنقسم مجموعة سكانية واحدة إلى بيئتين مختلفتين، فإن كل منهما يطور بسرعة السمات المناسبة للبيئة التي يعيش فيها، ونتيجة لذلك، تصبح المجموعتان أقل استعدادًا للتكاثر المتبادل. وبالتالي تصبح معزولة للتكاثر. ربما كانت هذه العملية، التي تسمى الانتقاء البيئي، هي الطريقة الأسهل والأسرع لإنشاء أنواع جديدة. تظهر نتائجنا أن هذا ليس صحيحًا فحسب، كما يقول هينارداري، بل إن الأمثلة الكلاسيكية هي لمجموعات كانت موجودة منذ 10,000 عام.
حتى أسرع الأمثلة تحدثت عن 200-400 جيل. في هذه الحالة، وجدنا أن العزلة الإنجابية حدثت في وقت ما في الماضي ولكننا لا نعرف مدى سرعتها.
في المقابل، وجد فريق هندري تكيفات تطورية وعزلة إنجابية في سمك السلمون بعد 12-14 جيلًا فقط: 60-70 عامًا. وعلى وجه التحديد، نظر الباحثون إلى الأسماك التي وصل أسلافها إلى بحيرة واشنطن في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين. مباشرة بعد إحضارها إلى البحيرة، انقسمت إلى مجموعتين، واحدة تكاثرت في النهر والأخرى على شاطئ البحيرة.
يوضح هندري: "يحفر سمك السلمون SOCKEYE بيضه ويضع بيضه في أنواع مختلفة من المواقع وفي مجموعة متنوعة من البيئات، حتى في نظام صغير مثل هذا". "عندما يستقر تجمع سكاني جديد في مكان آخر، تتوقع منهم أن يطوروا تكيفات جديدة، وهذا ما حدث بالفعل."
تشمل الاختلافات بين أسماك السلمون التي تفضل شواطئ النهر وتلك التي تفضل شواطئ البحيرة، من بين أمور أخرى، عمق جسم الذكر - فذكور الأنواع التي تفرخ على شاطئ البحيرة أعمق من الظهر إلى البطن أفضل من تلك التي في النهر. يشير هذا العمق إلى نجاح هؤلاء الذكور، ويوضح هندري: "الجسم العميق يسمح بالوصول إلى عدد أكبر من الإناث أثناء التفريخ، ولكن هناك تيار كبير في النهر، والجسم العميق جدًا قد لا يكون مناسبًا من الناحية الهيدروديناميكية، وقد تسبب لهم صعوبات طوال الوقت، لذلك اعتمدت أسماك النهر قطعًا أنحف وأكثر ملاءمة للتيار.
وكانت هناك أيضًا اختلافات في حجم الإناث والعمر الذي تتكاثر فيه، إذ كانت إناث النهر أكبر حجمًا من نظيراتها على الشاطئ. ويشير هندري إلى أن الأنثى الأكبر حجمًا يمكنها دفن البيض بشكل أعمق داخل الحجارة، لتقليل خطر غسل البيض وتدميره بواسطة تيارات المياه القوية.
يقول هندري: "لقد تم أيضًا توثيق التطورات السريعة في أنواع أخرى من المخلوقات". "حداثة بحثنا هي أننا تمكنا من إظهار أن هذه الاختلافات تسببت أيضًا في العزلة الإنجابية." علاوة على ذلك، فإن الأسماك التي تولد في النهر وتتكاثر على ضفاف البحيرة تفشل في التزاوج مع الأسماك التي تولد في البحيرة (على الرغم من أن 39 في المائة من الأسماك التي تتكاثر في البحيرة، في كل جيل، تولد في النهر) ولو كان هذا ممكنا، لاجتمع النوعان من جديد.
يبدو أن هذا يحدث لأن الذكور المولودين في النهر حققوا نجاحًا أقل مقارنة بالذكور الكبيرة المولودة في البحيرة، حتى أولئك الذين تمكنوا من التزاوج يلدون ذرية تفشل في البقاء على قيد الحياة سواء في النهر أو البحيرة، لأنهم أقل ملاءمة إلى أي بيئة. وهذا يوضح مرة أخرى مدى سرعة حدوث العزلة الإنجابية، أسرع بعشر مرات مما كان يُعتقد سابقًا أنها السرعة القصوى. "وهذا يدل على أنه يتعين علينا إعادة التفكير في أهمية الانتقاء الطبيعي في خلق أنواع جديدة وخلق التنوع البيولوجي.
لا يتفق هنداري مع شيء واحد: "على الرغم من نتائج التكيف السريع والعزلة الإنجابية، إلا أنني لا أقدر أن هاتين المجموعتين سوف تتطوران إلى أنواع مختلفة يمكن تمييزها على هذا النحو. لقد استخدمنا ببساطة مجموعات جديدة لتوضيح العملية التي تؤدي إلى خلق أنواع جديدة."
هندري هو طالب ما بعد الدكتوراه الدارويني، ويقوم بإجراء بحث في علم الأحياء في دراسة التطور. حصل على درجة الدكتوراه في جامعة واشنطن في سياتل.
إنه ليس نفس السلمون
هل تمايز نوع بيولوجي إلى نوعين مختلفين عملية سريعة
ماذا فكرت حتى الآن؟
بقلم كارول كيسوك يون
: الصورة: نيويورك تايمز
دكتور هندري وسمك السلمون من بحيرة واشنطن. يبدأ التمايز بالتفاصيل
من نفس السكان فشلوا في التكاثر
-
وفقا للرأي المقبول للعلماء، فقد مضى أكثر من قرن، يكاد يكون من المستحيل
مشاهدة تكوين نوع بيولوجي جديد في الطبيعة: يُعتقد أن هذه العملية طويلة جدًا بحيث لا يمكن للباحث أن يشهدها في حياته.
الآن، في أحد أحدث أعداد مجلة "العلم"، يقدم العلماء الذين يدرسون سمك السلمون أدلة تشير إلى أن الأنواع البيولوجية الجديدة يمكن أن تتطور بشكل أسرع بكثير مما يعتقده علماء الأحياء حتى الآن. وقد قوبل البحث بالفعل بمعارضة شديدة من العديد من العلماء.
بالإضافة إلى تحدي تصورات العلماء فيما يتعلق بالسرعة التي يمكن أن تتطور بها الأنواع الجديدة، فإن الدراسة الجديدة، ودراسة مصاحبة حول التطور السريع في ذباب الفاكهة، تثير احتمال أن يتمكن العلماء من مراقبة تكوين الأنواع، وهو أمر أنه حتى الآن كان من الصعب تخيله.
وفي دراسة أجريت على سمك السلمون، ذكر الباحثون أن إحدى مجموعات الأسماك تطورت إلى مجموعتين متميزتين، مما أدى إلى توقف التهجين - وبذلك اتخذوا الخطوة الأولى نحو أن يصبحوا أنواعًا بيولوجية منفصلة.
ولم تمتد هذه العملية لمئات الآلاف من السنين، بل استمرت أكثر بقليل من 50 عامًا.
وقال الدكتور أندرو هندري، عالم البيئة التطورية من جامعة ماساتشوستس الذي أجرى الدراسة مع أربعة باحثين في ولاية واشنطن: "هذا ليس له سابقة في الطبيعة". "إن الأمر يتطلب الشجاعة والإيمان حتى للبحث عن شيء كهذا." وفي عدد "العلم" الذي نشر فيه بحث الدكتور هندري، نُشر أيضًا تقرير لباحثين أستراليين يؤكد أن تغيرات أخرى، حاسمة أيضًا، تميز بين نوعين بيولوجيين من ذباب الفاكهة، حدثت خلال ستة أشهر فقط.
إن تطور الأنواع البيولوجية الجديدة، وهي عملية تعرف باسم "التمايز"، هو مجال بحثي سيء السمعة: ليس فقط من الصعب التوصل إلى استنتاجات، ولكن معظم الباحثين الذين يزعمون أن لديهم نتائج حاسمة في هذا الشأن يجدون أنفسهم في مواجهة معارضة. وحتى في الحالة الحالية، مباشرة بعد نشر المقالات في مجلة "ساينس"، أعلن عدد من كبار الباحثين في المجال أن هذه الدراسات معيبة من الأساس.
وقال الدكتور دانييل هوارد، عالم الأحياء التطورية في جامعة ولاية نيو مكسيكو: «إن الأمر يثير ضجة كبيرة حول شيء صغير». وشارك طريقة البحث واستنتاجات الدكتور هندري وفريقه: "بناءً على الأدلة التي لديهم، لا يمكنهم ادعاء ما يزعمون".
لكن آخرين، مثل الدكتور نيك بارتون، عالم الأحياء التطوري في جامعة إدنبره، الذي كتب تعليقًا على الدراستين في مجلة العلوم، يشيدون بالعمل الجديد. كتب الدكتور بيرتون، الذي وصف دراسة الذبابة بأنها مهمة و"مثالًا رائعًا"، أن الدراسات تقدم أدلة قوية على ذلك
يمكن أن يحدث هذا التمايز بسرعة.
ووفقا للتعريف المقبول، تعتبر مجموعتان من الكائنات الحية أنواعا بيولوجية مختلفة عندما لا تتكاثر بنجاح مع بعضها البعض، أو عندما يتكاثر أفراد من مجموعة واحدة مع أفراد من الأخرى، ولكن ذرية هؤلاء الأفراد تفشل في التكاثر - وهي حالة المعروفة باسم "العزلة الإنجابية".
لقد تساءل العلماء منذ فترة طويلة عن مدى سرعة حدوث العزلة الإنجابية. في محاولة للإجابة على هذا السؤال، استفاد الدكتور هندري وزملاؤه من حقيقة أنه في عام 1937، تم إدخال سمك السلمون إلى بحيرة واشنطن، بالقرب من سياتل. وفي عام 1992، عندما بدأ هندري وزملاؤه بدراسة الأسماك، اكتشفوا ذلك
أن السكان الأصليين تطوروا إلى مجموعتين منفصلتين من سمك السلمون.
وضعت إحدى المجموعات بيضها على أحد شواطئ البحيرة، بينما قامت المجموعة الأخرى، التي كان مظهرها مختلفا قليلا، بالتزاوج في أحد الأنهار المغذية للبحيرة. والأهم من ذلك: يقول الباحثون إنهم وجدوا دليلاً على أن المجموعتين من المحتمل أن تكون لديهما اختلافات جينية طفيفة.
ويذكر الباحثون أن السبب في ذلك هو أن الأفراد في مجتمع السلمون لم يتمكنوا من التكاثر فيما بينهم. ويزعمون أن هذه هي الخطوة الأولى في تحولهم إلى أنواع بيولوجية مختلفة.
وقال الدكتور هندري إنه يعتقد أن التطور السريع للعزلة الإنجابية من غير المرجح أن يقتصر على الأسماك، وأنه سيوجد أيضًا في كائنات حية أخرى. وأكد أن نوعي السلمون ليسا نوعين بيولوجيين منفصلين في هذه المرحلة، وقد لا يصبحا نوعين أبدًا.
وقال العلماء الذين راجعوا الدراسة إنه ليس من المؤكد أن حقيقة اختلاف مجموعتي الأسماك وراثيا هو نتيجة لعملية تطورية من العزلة الإنجابية. يمكن أن يكون الاختلاف الجيني أيضًا نتيجة التهجين بين سمك السلمون الذي تم إدخاله إلى البحيرة في ثلاثينيات القرن العشرين وعدد قليل من أسماك السلمون المحلية في البحيرة.
وقال باحثون آخرون إن الاختلافات الجينية بين مجموعتي السلمون كانت صغيرة جدًا بحيث لا تتطلب تفسيراً. وقال الدكتور هوارد: "هذا فرق أصغر مما هو موجود بين الأجناس البشرية المختلفة، أو بين مجموعات مختلفة من فئران المنزل أو الصراصير". "الفرق صغير جدًا بحيث لا داعي للخوض فيه الآن."
نيويورك تايمز
(نُشرت في الأصل بتاريخ 24.10)
{ظهر في صحيفة هآرتس بتاريخ 7/11/2000{
كان موقع المعرفة حتى نهاية عام 2002 جزءًا من بوابة IOL التابعة لمجموعة هآرتس
