الشجرة الوراثية

شجرة تطور السلالات:

البشر كمجموعة كبيرة في تنظيم الأشياء ليس بالضرورة أشياء مثل الخزائن أو الغرف، بدلاً من ذلك غالبًا ما يحب الناس تجميع الأشياء التي يرونها في العالم من حولهم وترتيبها، بدءًا من الفيلسوف اليوناني أرسطو امتدت هذه الرغبة في التصنيف لتشمل العديد من الكائنات الحية على الأرض، تعتمد معظم أنظمة التصنيف الحديثة على العلاقات التطورية بين الكائنات الحية أي على نسق الكائنات الحية، إذ تنظم أنظمة التصنيف المبنية على أساس نسالة الأنواع أو مجموعات أخرى بطرق تعكس فهم كيفية تطورها من أسلافها المشتركين.

تشريح شجرة النشوء والتطور:

عند رسم شجرة النشوء والتطور فإن تمثيل أفضل الفرضيات حول كيفية تطور مجموعة من الأنواع أو مجموعات أخرى من سلف مشترك، إذ تستند هذه الفرضية إلى المعلومات التي جمعت حول مجموعة من الأنواع والأشياء مثل سماتها الفيزيائية وتسلسل الحمض النووي لجيناتها.

في شجرة النشوء والتطور، توجد الأنواع أو المجموعات ذات الأهمية عند أطراف الخطوط المشار إليها بفروع الشجرة، على سبيل المثال تمثل شجرة النشوء والتطور العلاقات بين خمسة أنواع ، A وB وC وD وE، والتي تقع في نهايات الفروع:

• يمثل النمط الذي تتصل به الفروع فهم كيفية تطور الأنواع في الشجرة من سلسلة من الأسلاف المشتركة.

• تمثل كل نقطة فرع (تسمى أيضًا عقدة داخلية) حدث تباعد، أو تقسيم مجموعة واحدة إلى مجموعتين متفرقتين.

• في كل نقطة فرع يكمن أحدث سلف مشترك لجميع المجموعات المنحدرة من نقطة الفرع تلك، على سبيل المثال عند نقطة التفرع التي أدت إلى ظهور النوعين A وB، نجد أحدث سلف مشترك لهذين النوعين.

• عند نقطة التفرع أعلى جذر الشجرة مباشرةً، نجد أحدث سلف مشترك لجميع الأنواع الموجودة في الشجرة.

يمثل كل خط أفقي في الشجرة سلسلة من الأسلاف تؤدي إلى الأنواع في نهايتها، على سبيل المثال يمثل الخط المؤدي إلى النوع E أسلاف الأنواع؛ لأنها تباعدت عن الأنواع الأخرى في الشجرة وبالمثل، يمثل الجذر سلسلة من الأسلاف تؤدي إلى أحدث سلف مشترك لجميع الأنواع الموجودة في الشجرة.

الأنواع الأكثر ارتباطًا:

في شجرة النشوء والتطور، تكون العلاقة بين نوعين لها معنى محدد للغاية، بحيث هناك نوعان أكثر ارتباطًا إذا كان لديهم سلف مشترك حديث، وأقل ارتباطًا إذا كان لديهم سلف مشترك أقل حداثة، ويمكن استخدام طريقة واضحة ومباشرة للعثور على أحدث سلف مشترك لأي زوج أو مجموعة من الأنواع، في هذه الطريقة نبدأ من نهايات الفروع ونحمل نوعي الاهتمام ونسير للخلف في الشجرة حتى نجد النقطة التي تتلاقى فيها خطوط الأنواع.

على سبيل المثال نفترض أنه أردنا تحديد ما إذا كانت A وB أو B وC أكثر ارتباطًا، وللقيام بذلك سوف نتبع خطوط كلا أزواج الأنواع للخلف في الشجرة، ونظرًا لأن A وB يتقاربان عند سلف مشترك أولاً بينما نتحرك للخلف، ويتقارب B فقط مع C بعد نقطة تقاطعها مع A يمكن القول أن A وB أكثر ارتباطًا من B وC.

الأهم من ذلك هناك بعض الأنواع التي لا يمكننا مقارنة ارتباطها باستخدام هذه الطريقة، على سبيل المثال، لا يمكن تحديد ما إذا كان “A” و “B” أكثر ارتباطًا من “C” و “D”؛ وذلك لأن المحور الأفقي للشجرة افتراضيًا ولا يمثل الوقت بطريقة مباشرة، لذلك يمكن فقط مقارنة توقيت الأحداث المتفرعة التي تحدث على نفس السلالة (نفس الخط المباشر من جذر الشجرة) وليس تلك التي تحدث في سلالات مختلفة.

قد ترى أشجار النشوء والتطور مرسومة بالعديد من الأشكال المختلفة، بعضها ممتلئ الجسم، كما يستخدم البعض الآخر خطوطًا قطرية، وقد ترى أيضًا أشجارًا من أي نوع موجهة رأسياً أو مقلوبة على جوانبها.

تمثل الأشجار الثلاثة علاقات متطابقة بين الأنواع A وB وC وD وE، أي أنه لا توجد أنماط متفرعة أو حداثة مشتركة تختلف الأجداد بين الشجرتين، نتذكر أن المعلومات المتطابقة في هذه الأشجار ذات المظهر المختلف أن نمط التفرع (وليس أطوال الفروع) هو الذي له معنى في شجرة نموذجية، ونقطة مهمة أخرى حول هذه الأشجار هي أنه إذا قمنا بتدوير الهياكل باستخدام إحدى نقاط التفرع كمحور فلن تتغير العلاقات، لذلك تمامًا مثل الشجرتين اللتين تُظهران نفس العلاقات على الرغم من تنسيقهما بشكل مختلف، تظهر جميع الأشجار نفس العلاقات.

من أين تأتي هذه الأشجار؟

لإنشاء شجرة النشوء والتطور غالبًا ما يقارن العلماء ويحللون العديد من خصائص الأنواع أو المجموعات الأخرى المعنية، حيث يمكن أن تشمل هذه الخصائص الشكل الخارجي (الشكل / المظهر) والتشريح الداخلي والسلوكيات والمسارات الكيميائية الحيوية وتسلسل الحمض النووي والبروتين وحتى خصائص الحفريات.

لبناء أشجار دقيقة وذات مغزى غالبًا ما يستخدم علماء الأحياء العديد من الخصائص المختلفة (تقليل فرص أي جزء غير كامل من البيانات يؤدي إلى شجرة خاطئة) ومع ذلك، فإن أشجار النشوء والتطور هي فرضيات وليست إجابات نهائية، ويمكن أن تكون جيدة فقط مثل البيانات المتاحة عند إنشائها، كما تتم مراجعة الأشجار وتحديثها بمرور الوقت عندما تتوفر بيانات جديدة ويمكن إضافتها إلى التحليل، وهذا صحيح بشكل خاص اليوم، حيث أن تسلسل الحمض النووي يزيد من القدرة على مقارنة الجينات بين الأنواع.

مصادر التنوع البيولوجي:

ينتج التنوع البيولوجي في دراسة التطور على أنها تتبع مسارين بسيطين إلى حد ما، وهذه المسارات هي نمط وعملية كلاهما ليس فقط مجالات رائعة للدراسة، ولكنهما مهمان في توسيع المعرفة بكيفية نشأة الحياة وكيف تستمر في التطور، إذ يدرس مسار النمط شكل التطور نفسه من خلال النظر إلى العلاقات، والعلاقات بين الكائن الحي بمرور الوقت وللقيام بذلك يحتاج إلى إنشاء مخطط أو هيكل يربط هذه الكائنات في الوقت المناسب، لإظهار تسلسل متفرع من العلاقات يشبه إلى حد كبير شجرة العائلة أو علم الأنساب.

لا تسجل هذه الأشجار التطورية العلاقات بين الكائنات الحية فحسب، بل تسجل الأحداث التي حدثت بمرور الوقت والتي تشير إلى سبب اعتقادنا بأن هذه الكائنات المختلفة مرتبطة ببعضها البعض، إن الأنماط التي تصورها أشجار الأنساب هي في الحقيقة موضوع بحد ذاته يسمى علم الوراثة النظامي.

ربما يكون مسار العملية أفضل قليلاً للبدء، إذ أن دوافع التنوع على طول العديد من السلالات تنبثق من الشجرة المتفرعة، والمتفرعة حتى أطراف شجرة الحياة، ولقد فهم داروين وحتى بعض أسلافه ذلك حيث يمكنهم رؤية أن الأشياء يمكن أن تتغير، وأن نمط الحياة  في هذه الشجرة موجود وأن هذا التطور حدث، وأن العلاقات بين الكائنات الحية يمكن تتبعها من خلال النظر إلى سمات تلك الكائنات وكيف تتغير اعتمادًا على مكان وجودها في الشجرة، كما يمكنهم أن يروا على سبيل المثال أن أجنحة الطيور والأرجل الأمامية للثدييات والزواحف في الواقع تشير الى أن جميع الحيوانات ذات الأطراف الأربعة توجد علاقة مشتركة بينها.