الأحياء الجامعية — السنة الأولى · Bachelor Year 1
29تصنيف العالم الحي
سُمّي نحو مليون نوع، ويُضاف كل سنة نحو ؛ ويُقدَّر عدد الأنواع الموجودة بنحو ملايين لحقيقيات النواة وحدها، ولا أحد يعرف كم من البكتيريا. والاسم بداية فحسب: فالبيولوجي يريد أن يعرف أي الأنواع أقرب إلى أي، والجواب شجرة، لأن الأنواع تربطها الأصول المشتركة. ويعطي هذا الفصل قواعد التسمية، والطرائق التي تُستنبط بها القرابات من الصفات — والمعيار، وهو الاقتصاد، الذي تُحكَّم به الشجرات المتنافسة — وشكل شجرة الحياة كما تُفهم اليوم، وحال جرد ما يعيش.
29.1 الأنواع والأسماء
تعريف 29.1 (النوع)
النوع، وفق مفهوم النوع البيولوجي، مجموعة من الجمهرات يستطيع أفرادها التزاوج فيما بينهم وإنتاج نسل خصب وهم معزولون تكاثريًا عن سائر المجموعات المماثلة. ولا يمكن تطبيق المفهوم على الكائنات التي لا تتكاثر جنسيًا (أكثر البكتيريا، وكثير من الطلائعيات وبعض النباتات والحيوانات)، ولا على الأحافير، ولا على الجمهرات التي لا تلتقي أبدًا؛ فهناك يُعرَّف النوع بشكله الظاهري (المفهوم الشكلي)، أو بسلالته المتميزة على شجرة (المفهوم النشوئي)، أو بعتبة من التباعد الوراثي. وكل المفاهيم تحاول تسمية الشيء نفسه: سلالة تتطور مستقلة عن غيرها.
تعريف 29.2 (التسمية والمراتب)
لكل نوع اسم ثنائي: اسم جنسه (بحرف كبير) يليه نعت نوعي، وكلاهما مائل — Homo sapiens، وQuercus robur، وEscherichia coli — ويليهما غالبًا مؤلف الوصف وسنته. والنظام، الذي ثبّته لينيوس سنة 1753 (للنباتات) و 1758 (للحيوانات)، يعشّش الأنواع في تدرج من المراتب: الجنس، والفصيلة، والرتبة، والطائفة، والشعبة (أو القسم)، والمملكة، والمجال. والمجموعة عند أي مرتبة وحدة تصنيفية. وكل اسم مرتبط بعينة نمطية، مودعة في متحف أو معشبة، تثبّت ما يشير إليه الاسم؛ وأقدم اسم صالح له الأولوية؛ والقواعد مقننة حتى يكون للكائن الواحد اسم واحد في العالم كله. والمراتب أعراف — فليست ثمة خاصة تشترك فيها كل الفصائل ولا يملكها جنس؛ والنوع وحده وحدة طبيعية.
29.2 إعادة بناء القرابات
تعريف 29.3 (علم التصنيف والشجرة النشوئية والتصنيف التفرعي)
علم التصنيف هو دراسة تنوع الكائنات وما بينها من قرابات؛ والشجرة النشوئية هي شجرة تلك القرابات، أي فرضية عن ترتيب انشطار السلالات. والتصنيف المظهري يجمع الكائنات بالتشابه الكلي، ويعدّ كل الصفات بالتساوي؛ والتصنيف التفرعي يجمعها بالصفات المشتقة المشتركة وحدها، حتى تكون كل مجموعة فرعًا حيويًا — أي سلفًا وكل نسله. والتصنيف الحديث يهدف إلى أن تكون كل وحدة تصنيفية مسمّاة فرعًا حيويًا.
تعريف 29.4 (الصفات: التماثل والتشابه العارض والقطبية)
الصفة أي سمة موروثة لها حالتان أو أكثر (حالات) (طرف حاضر أو غائب؛ قاعدة معطاة في مورّثة A أو C أو G أو T). وصفتا كائنين متماثلتان حين تُورَّثان من سلف مشترك، ومتشابهتان عرضًا حين تتشابهان بالتقارب أو بالارتداد (أجنحة الطيور والخفافيش؛ والأجسام الانسيابية عند الدلافين والقروش). وحالة الصفة سلفية (بليسيومورفية) إن كانت حاضرة في سلف المجموعة، ومشتقة (أبومورفية) إن نشأت داخل المجموعة؛ والحالات المشتقة المشتركة في فرع حيوي، وهي صفاته المشتقة المشتركة، هي الشاهد الوحيد عليه. وتُحدَّد القطبية بالمقارنة مع مجموعة خارجية، وهي وحدة تصنيفية معلوم وقوعها خارج المجموعة المدروسة: فتُؤخذ الحالة التي تظهرها سلفيةً.
تعريف 29.5 (الأحادية العرق وشبه العرقية وتعدد العرق)
المجموعة أحادية العرق (أي فرع حيوي) إن ضمّت سلفًا وكل نسله؛ وشبه عرقية إن ضمّت سلفًا وبعض نسله فقط («الزواحف» التي تستبعد الطيور المنحدرة منها؛ و«الأسماك» التي تستبعد رباعيات الأطراف؛ و«اللافقاريات»)؛ ومتعددة العرق إن جمعت نسل أسلاف مختلفين بصفة متقاربة («الحيوانات ذوات الدم الحار»، أي الطيور والثدييات؛ و«الطحالب»). والمجموعات شبه العرقية أوصاف مفيدة لدرجات التنظيم لكنها ليست فروعًا حيوية ولم تعد تُعطى أسماء رسمية.
تعريف 29.6 (الاقتصاد)
من بين كل الشجرات التي قد تربط مجموعة من الوحدات التصنيفية، تكون الأكثر اقتصادًا هي التي تقتضي أقل عدد من التغيرات التطورية في حالات الصفات — أي أصغر طول شجرة، وهو مجموع أقل عدد من التغيرات يحتاج إليه كل صفة على تلك الشجرة. والصفة التي تلائم الشجرة بتغير واحد متسقة معها؛ والتي تحتاج إلى تغيرين أو أكثر تشابه عارض على تلك الشجرة. والاقتصاد ليس دعوى بأن التطور مقتصد؛ بل هو قاعدة بأن الفرضية لا ينبغي أن تكثر التقاربات فوق ما تفرضه المعطيات.
طريقة 29.7 (بناء مخطط تفرعي من مصفوفة صفات)
- اختر الوحدات التصنيفية ومجموعة خارجية؛ واسرد الصفات بحالاتها، مرمّزًا حالة المجموعة الخارجية 0 (سلفية) والحالة المشتقة 1.
- اجمع الوحدات بالحالات المشتقة المشتركة، ابتداءً من الصفة التي يتقاسمها أكثر الوحدات (الفرع الحيوي الأعمق) وتعشيشًا إلى الداخل؛ وكل 1 تتقاسمه مجموعة من الوحدات صفةٌ مشتقة مشتركة مرشحة لتلك المجموعة.
- وحيث تتعارض الصفات (فلا تستطيع مجموعتان أن تكونا فرعين حيويين معًا)، ارسم كل شجرة بديلة وعُدّ طولها: أي لكل صفة، أقل عدد من التغيرات يضع حالاتها على الشجرة.
- أبقِ أقصر شجرة؛ والصفات التي احتاجت إلى تغيرات زائدة عليها هي التشابهات العارضة. وإن تعادلت شجرتان فإن المعطيات لا تحسم ويلزم صفات أكثر.
- اقرأ الشجرة: سمِّ الفروع الحيوية، ولاحظ أي المجموعات التقليدية شبه عرقية، وتحقق من توافقها مع معطيات مستقلة (تسلسلات جزيئية، وأحافير).
مثال 29.8 (شجرتان، معدودتان)
أربع وحدات: سحلية، وطائر، وثدييّ، وضفدع (مجموعة خارجية). والصفات: البيضة السلوية (السحلية والطائر والثدييّ: 1)، والجمجمة ثنائية القوس (السحلية والطائر)، والتدفئة الداخلية (الطائر والثدييّ). فالشجرة A، (سحلية، طائر) ثم ثدييّ: البيضة تغير واحد، والجمجمة 1، والتدفئة الداخلية 2 (إذ تنشأ مرتين) — فالطول 4. والشجرة B، (طائر، ثدييّ) ثم سحلية: البيضة 1، والتدفئة الداخلية 1، والجمجمة 2 — فالطول 4. أي تعادل؛ فأضف الريش وحراشف الساق والحراشف البشروية (السحلية والطائر): فيصير طول الشجرة A خمسة وطول الشجرة B ستة. فالشجرة A مفضَّلة، والتدفئة الداخلية تشابه عارض: فقد تطورت مرتين.
ملاحظة 29.9 (الصفات الجزيئية)
تمدّ تسلسلة مورّثة بمئات الصفات دفعة واحدة، كل موضع فيها صفة لها أربع حالات، قابلة للمقارنة عبر كائنات لا تشترك في أي سمة مرئية — بكتيريا وبلوطة. فتُصفّ التسلسلات، وتُقارن المواضع المتماثلة، وتُبنى الشجرات بالاقتصاد أو بطرائق إحصائية تنمذج معدل الاستبدال؛ والساعة الجزيئية، وهي المعدل الذي تتراكم به الفروق المحايدة، تؤرخ الانشطارات. وتُتناول الطرائق، ومزالق الفروع الطويلة والمعدلات غير المتساوية، في كتاب السنة الثانية.
29.3 شجرة الحياة
قضية 29.10 (ثلاثة مجالات)
تنقسم الحياة إلى ثلاثة مجالات: Bacteria وArchaea و Eukarya. وBacteria وArchaea كلاهما بدائي النواة في تنظيم الخلية (الفصل 5) لكنهما يختلفان في دهون أغشيتهما وجدرهما الخلوية وبوليميرازات RNA فيهما وريبوزوماتهما؛ وآلة الاستنساخ والترجمة في Archaea أقرب إلى آلة حقيقيات النواة منها إلى آلة البكتيريا، وقد نشأت الخلية حقيقية النواة من سلالة أركية اكتسبت بكتيريا متقدرةً لها (الفصل 6). وداخل Eukarya حلّ محل الممالك القديمة — الحيوانات والنباتات والفطريات وبقية «طلائعية» — حفنة من السلالات الكبرى، ليست الحيوانات والفطريات والنباتات البرية منها إلا ثلاثة أغصان صغيرة، و«الطلائعيات» خليط شبه عرقي من كل ما عداها.
شواهد. قارن ويزي وفوكس (1977) تسلسلة RNA الريبوزومي في الوحدة الصغيرة — وهو جزيء تملكه كل خلية، بالوظيفة نفسها وقابل للصفّ عبر الحياة كلها — بين البكتيريا ومولّدات الميثان و حقيقيات النواة، فوجدا أن مولّدات الميثان تختلف عن سائر البكتيريا بقدر اختلاف أي منهما عن حقيقيات النواة. فكانت بدائيات النواة مجموعتين لا واحدة؛ وقد أكدت الشجرة المرسومة من هذه المورّثة الواحدة مورثوماتٌ كاملة وكيمياء حيوية متميزة لمجال Archaea (دهون مرتبطة بالإيثر، ولا ببتيدوغليكان). ∎
قضية 29.11 (سلالات حقيقيات النواة الكبرى)
تقع حقيقيات النواة في بضع مجموعات كبرى: Opisthokonta (الحيوانات والفطريات وأقرباؤها وحيدة الخلية، وخلاياها تسبح بسوط خلفي واحد)؛ وArchaeplastida (النباتات البرية، والطحالب الخضراء والحمراء، بالبلاستيدة الخضراء الأولية)؛ و Amoebozoa؛ وExcavata (سوطيات مثل Trypanosoma وEuglena)؛ ومجموعة SAR (السترامينوبيلات مثل الدياتومات والطحالب البنية؛ والحويصليات مثل الهدبيات والسوطيات الدوّارة وطفيلي الملاريا؛ والريزاريات مثل المنخربات والشعاعيات). فالحيوانات والفطريات إذن أقرب بعضها إلى بعض من قرب أي منها إلى النباتات؛ و«الطحالب» مبعثرة عبر أربع مجموعات؛ وأغلبية تنوع حقيقيات النواة المجهرية تقع خارج الممالك الثلاث ذوات الأسماء الشائعة.
29.4 جرد الحياة
تعريف 29.12 (التنوع الحيوي)
التنوع الحيوي هو تنوع الحياة على كل مستوى: التنوع الوراثي داخل الأنواع، وعدد الأنواع ووفرتها، و تنوع المجتمعات والنظم البيئية. وجرده غير تام: فقد وُصف نحو مليون نوع، منها مليون من الحشرات، و من النباتات، و من الفطريات، و من الفقاريات، وبضع عشرات الآلاف من كل من الرخويات والقشريات والطلائعيات وبدائيات النواة؛ ويُقدَّر عدد أنواع حقيقيات النواة، من معدل العثور على وحدات تصنيفية عليا جديدة إلى اليوم، بنحو ملايين، فيكون أكثر الأنواع بلا اسم، وأكثر تلك صغيرًا أو مداريًا أو كليهما. وقد ظلت الأنواع تنقرض دائمًا — والمعدل الخلفي، من الأحافير، نحو نوع واحد لكل مليون في السنة — والمعدل الحالي، الذي يسوقه فقد الموائل والاستغلال والأنواع الغازية والمناخ، يُقدَّر بمئة إلى ألف مثل من ذلك.
طريقة 29.13 (تقدير كم نوعًا يوجد)
- عُدّ الأنواع الموصوفة في مجموعة والمعدل الذي ما تزال الأنواع الجديدة تُضاف به؛ فإن لم يكن المعدل يتباطأ، فالجرد بعيد عن التمام.
- استقرِ من مجموعة معلومة جيدًا إلى مجموعة ضعيفة المعرفة بنسبة: فإن كانت حيوانات المناطق المعتدلة تحمل نوعي حشرة لكل نوع نبات، وفي المدارين نبات، فالمداران يحملان نصف مليون حشرة على الأقل.
- عيِّن بكثافة مساحة صغيرة (تضبيب تاج شجرة مدارية بمبيد حشري، أو تسلسل DNA في لتر من ماء البحر) وقِس على ذلك من كسر الأنواع الجديدة.
- استعمل النمط عبر المراتب: فأعداد الشعب والطوائف والرتب والفصائل شبه تامة وترتفع بانتظام نحو مستوى النوع؛ واستقراء الانتظام يعطي المجموع (نحو ملايين من حقيقيات النواة).
- اذكر التقدير مع مداه؛ فالجواب الصادق عن بدائيات النواة مدى من عدة رتب من القدر.
29.5 تمارين
تمرين 29.1 ★
اكتب اسم القط المنزلي كتابة صحيحة، وحدّد جنسه ونعته النوعي، وضعه في فصيلته ورتبته وطائفته وشعبته.
حل
حل التمرين 29.1.
Felis catus: الجنس Felis، والنعت catus؛ والفصيلة Felidae، والرتبة Carnivora، والطائفة Mammalia، والشعبة Chordata.
تمرين 29.2 ★
عرّف التماثل والتشابه العارض بمثال على كل منهما، وقل أيهما شاهد على فرع حيوي.
حل
حل التمرين 29.2.
التماثل: تشابه بالانحدار من سلف مشترك (عظام الطرف الأمامي عند الخفاش والإنسان). والتشابه العارض: تشابه بالتقارب أو بالارتداد (جناحا الخفاش والطائر). ولا تكون شاهدًا على فرع حيوي إلا التماثلات المشتقة المشتركة.
تمرين 29.3 ★
اذكر هل «الأسماك» و«الطيور» و«الحيوانات ذوات الدم الحار» أحادية العرق أم شبه عرقية أم متعددة العرق، مع السبب.
حل
حل التمرين 29.3.
«الأسماك»: شبه عرقية (فهي تستبعد رباعيات الأطراف المنحدرة من الأسماك). والطيور: أحادية العرق (فكلها نسل سلف واحد مريَّش). و«الحيوانات ذوات الدم الحار»: متعددة العرق (فالطيور والثدييات نالت التدفئة الداخلية كل على حدة).
تمرين 29.4 ★
سمِّ المجالات الثلاثة وأعطِ سمتين تفصلان Archaea عن Bacteria.
حل
حل التمرين 29.4.
Bacteria وArchaea وEukarya. ولمجال Archaea دهون غشائية مرتبطة بالإيثر ولا ببتيدوغليكان فيها؛ وبوليميراز RNA فيها وبروتينات ريبوزوماتها تشبه ما عند حقيقيات النواة.
تمرين 29.5 ★★
لماذا لا يمكن تطبيق مفهوم النوع البيولوجي على البكتيريا أو على الأحافير، وماذا يُستعمل بدله؟
حل
حل التمرين 29.5.
البكتيريا لا تتزاوج — بل تنقسم، وتتبادل المورّثات عبر ما كان سيكون حدود أنواع — والأحافير لا يمكن اختبارها للتزاوج. فتُحدّ البكتيريا بتشابه التسلسلات (بعتبة على RNA الريبوزومي أو على المورثومات)؛ وتُحدّ الأحافير بالشكل الظاهري.
تمرين 29.6 ★★
ثلاث وحدات X وY وZ ومجموعة خارجية. والصفة 1 مشتقة في X وY؛ والصفة 2 في Y وZ؛ والصفة 3 في X وY؛ والصفة 4 في X و Y. ارسم الشجرتين الممكنتين، واحسب طوليهما، وأعطِ الأكثر اقتصادًا وتشابهها العارض.
حل
حل التمرين 29.6.
الشجرة (X,Y),Z: الصفات 1 و3 و4 تغير واحد لكل واحدة، والصفة 2 تغيران: فالطول 5. والشجرة (Y,Z),X: الصفة 2 تغير واحد، والصفات 1 و3 و4 تغيران لكل واحدة: فالطول 7. فتُفضَّل (X,Y)؛ والصفة 2 هي التشابه العارض.
تمرين 29.7 ★★
لماذا تلزم مجموعة خارجية لبناء مخطط تفرعي، وماذا يفسد إن كانت المجموعة الخارجية المختارة تنتمي في الحقيقة إلى داخل المجموعة؟
حل
حل التمرين 29.7.
تثبّت المجموعة الخارجية قطبية كل صفة: فتُؤخذ حالتها سلفيةً، حتى لا تُحسب شاهدًا إلا الحالات المشتقة. والمجموعة الخارجية التي هي في الحقيقة داخل المجموعة تجعل بعض الحالات المشتقة تبدو سلفية وتجذّر الشجرة في المكان الخطأ، فتحوّل فروعًا حيوية إلى مجموعات شبه عرقية.
تمرين 29.8 ★★
فسّر لماذا تُعدّ الحيوانات والفطريات أقرب قرابة من الحيوانات والنباتات، وأي صفة تتقاسمها Opisthokonta.
حل
حل التمرين 29.8.
تضع التسلسلات الريبوزومية والبروتينية الحيوانات والفطريات سلالتين شقيقتين، كلتيهما داخل Opisthokonta، التي لخلاياها السابحة (النطاف، وأبواغ الفطريات الكيتريدية السابحة) سوط خلفي واحد؛ أما النباتات فتقع في سلالة منفصلة تحددها البلاستيدة الخضراء الأولية.
تمرين 29.9 ★★
وجد ويزي أن مولّدات الميثان تختلف عن سائر البكتيريا بقدر اختلافها عن حقيقيات النواة. فلماذا برر هذا مجالًا جديدًا لا مملكة جديدة داخل البكتيريا؟
حل
حل التمرين 29.9.
مملكة داخل البكتيريا كانت ستعني أن مولّدات الميثان أقرب إلى سائر البكتيريا منها إلى حقيقيات النواة؛ لكن التسلسلات أظهرت ثلاث سلالات متساوية البعد بعضها عن بعض، فلم تكن بدائيات النواة مجموعة واحدة وكان أعمق انقسام في الحياة ثلاثيًا.
تمرين 29.10 ★★★
تاج شجرة مدارية يُضبَّب بمبيد حشري يعطي 1200 نوع خنفساء، منها خاصة بذلك النوع من الشجر؛ والخنافس من حشرات التاج، والتاج يحمل ثلثي حشرات الشجرة؛ وثمة نوع شجر مداري. قدّر عدد أنواع الحشرات المدارية واسرد الفرضيات.
حل
حل التمرين 29.10.
الخنافس الخاصة بمضيف لكل نوع شجر: ؛ وحشرات التاج الخاصة بالشجرة: ؛ والشجرة كلها: ؛ مضروبة في شجرة: مليون نوع. والفرضيات: أن الشجرة المضبَّبة نموذجية، وأن الخصوصية حقيقية لا خطأ في أخذ العينات، وأن الخنافس من الحشرات على كل شجرة، وأن الأنواع الخاصة بشجرة واحدة لا تُعدّ مرتين — وكل واحدة منها غير أكيدة بمعامل اثنين أو أكثر، وقد هبطت التقديرات اللاحقة نحو ملايين.
تمرين 29.11 ★★★
يُوصف نوع من عينة متحفية واحدة؛ ثم تُوجد جمهرات حية تختلف عنها قليلًا. فسّر دور العينة النمطية في تقرير ما ينطبق عليه الاسم، ولماذا تهمّ الأولوية.
حل
حل التمرين 29.11.
العينة النمطية هي الشيء الذي يشير إليه الاسم: فالجمهرات الحية هي النوع نفسه إن حُكم بأنها من نوع النمط، ونوع جديد إن لم تكن؛ وفي الحالة الثانية يبقى الاسم القديم مع النمط وتحتاج الجمهرات الجديدة إلى اسم جديد. والأولوية تضمن أنه إذا تبيّن أن اسمين يشيران إلى نوع واحد، بقي الأقدم، حتى لا تتكاثر الأسماء أو تنجرف مع كل رأي جديد.
تمرين 29.12 ★★★
«الاقتصاد يفترض أن التطور يسلك أقصر طريق.» ناقش: ماذا يفترض الاقتصاد فعلًا، ومتى يخفق (التقارب، والسلالات سريعة التطور)، وكيف تُستعمل المعطيات الجزيئية والأحافير في تدقيق شجرة.
حل
حل التمرين 29.12.
لا يفترض الاقتصاد إلا أن التقاربات والارتدادات أندر من الأصل المشترك، فلا ينبغي أن تُجبَر شجرة على أن تقتضي منها أكثر مما تفرضه المعطيات. وهو يخفق حين يكثر التقارب (في الموائل المتشابهة)، وحين تكون الصفات مترابطة (تكيّف واحد يُعدّ صفات كثيرة)، وحين تراكم السلالات سريعة التطور تشابهات بالصدفة فتُجذب بعضها إلى بعض («الفروع الطويلة تتجاذب»). والتسلسلات الجزيئية تمدّ بصفات مستقلة كثيرة وبنماذج للاستبدال لاختبار الشجرة نفسها؛ والأحافير تمدّ بترتيب ظهور الحالات المشتقة وبتواريخ الانشطارات؛ والاتفاق بين معطيات مستقلة هو الاختبار.
29.6 مسألة: ثمانية فقاريات وشجرة
مسألة 29.1
مسألة نهاية الأسبوع — مصفوفة صفات لثمانية فقاريات، ومخططها التفرعي مبنيًا باليد، وشجرتان متنافستان تُقيَّمان بالاقتصاد، والمجموعات التقليدية تُختبر لأحادية العرق، وتقدير لعدد الأنواع، وختامًا الشجرة الأكثر اقتصادًا وطولها
تسجّل المصفوفة عشر صفات (1 = الحالة المشتقة حاضرة) لكل من الجلكى (مجموعة خارجية)، وقرش، وسلمون مرقط، وسمكة رئوية، وضفدع، وسحلية، وفأر، وحمامة.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| فكوك | هيكل عظمي | رئات | أربعة أطراف | بيضة سلوية | شعر | ريش | جمجمة ثنائية القوس | تدفئة داخلية | حراشف كيراتينية | |
| جلكى | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| قرش | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| سلمون مرقط | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| سمكة رئوية | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| ضفدع | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| سحلية | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| فأر | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| حمامة | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
الجزء الأول — قراءة المصفوفة.
- أي الصفات تتقاسمها كل الوحدات إلا المجموعة الخارجية؟ وماذا تقول عن الشجرة؟
- اسرد الصفات بترتيب عدد الوحدات التي تتقاسم الحالة المشتقة، وقل أي فرع حيوي تحدده كل واحدة.
- أي الصفات حاضرة في وحدة واحدة؟ وهل لها أي فائدة في وضع تلك الوحدة؟
- أي زوج من الصفات يتعارض أحدهما مع الآخر، وبين أي ثلاث وحدات؟
- اذكر قطبية الصفة 3 (الرئات) وفسّر كيف تثبّتها المجموعة الخارجية.
- كم شجرة مجذّرة متمايزة تستطيع أن تربط السلويات الثلاث بعضها ببعض، متى ثبت باقي الشجرة؟ وأي الصفات يؤثر في الاختيار؟
الجزء الثاني — بناء الشجرة.
- ارسم المخطط التفرعي الذي تقتضيه الصفات 1 إلى 5: أي الفروع الحيوية المعشَّشة من الفكوك إلى البيضة السلوية.
- وداخل السلويات، ارسم الشجرة A، وفيها تكون السحلية والحمامة وحدتين شقيقتين، والشجرة B، وفيها يكون الفأر والحمامة شقيقين.
- احسب طول الشجرة A: أي لكل صفة من الصفات العشر، أقل عدد من التغيرات تقتضيه.
- احسب طول الشجرة B كذلك.
- أي الشجرتين أكثر اقتصادًا، وبكم؟
- سمِّ الصفة المتشابهة عرضًا على الشجرة المفضَّلة و صف تفسيرها التطوري.
- لو أُزيلت الصفتان 8 و10، فما الطولان، وماذا تستنتج؟
الجزء الثالث — المجموعات على الشجرة.
- على الشجرة المفضَّلة، هل المجموعة (قرش، سلمون مرقط، سمكة رئوية) — أي «الأسماك» — أحادية العرق؟ وأي وحدة كان يجب أن تُضاف؟
- هل (سحلية، فأر، حمامة)، أي السلويات، أحادية العرق؟ سمِّ صفتها المشتقة المشتركة.
- هل (السحلية) وحدها زائد التماسيح والسلاحف — أي «الزواحف» التقليدية — أحادية العرق متى وُضعت الحمامة؟ وأي نوع من المجموعات هي؟
- هل (فأر، حمامة)، المجموعتان بالتدفئة الداخلية، فرع حيوي؟ وأي نوع من المجموعات هي؟
- كثيرًا ما تُسمى السمكة الرئوية سمكة. فهل هي على الشجرة أقرب إلى السلمون المرقط أم إلى الضفدع؟ وأي صفة تحسم؟
- أعطِ المراتب التي تشغلها السلويات الثلاث في تصنيف لينيوسي، وفسّر لماذا لا تحمل المراتب أي معلومة عن عمق انشطاراتها.
الجزء الرابع — الجرد.
- وُصف نحو نوع من الفقاريات ومعدل الأوصاف الجديدة في السنة للأسماك و للثدييات. فأي جرد أقرب إلى التمام؟
- مسح لجزيء DNA في من ماء البحر يجد تسلسلة ريبوزومية متمايزة، منها لا يطابق أي كائن موصوف. فماذا يعني هذا لجرد بدائيات النواة؟
- إذا كان معدل الانقراض الخلفي نوعًا واحدًا لكل مليون في السنة وكان ثمة ملايين نوع من حقيقيات النواة، فكم نوعًا ينبغي أن ينقرض في السنة؟ والمعدل الملاحَظ في المجموعات المدروسة جيدًا أعلى نحو مرة: فكم نوعًا في السنة يعطي ذلك لحقيقيات النواة كلها؟
- لماذا يكون نوع ينقرض قبل أن يُوصف خسارة لعلم التصنيف كما هو خسارة للنظام البيئي؟
- فسّر لماذا يكون عدد الفصائل الموصوفة دليلًا أفضل على المجموع من عدد الأنواع الموصوفة.
- اذكر النتيجة: الشجرة الأكثر اقتصادًا للفقاريات الثمانية، مكتوبة بأقواس معشَّشة، وطولها.
حل
حل المسألة 29.1.
1. الصفة 1، الفكوك: يتقاسمها الجميع إلا الجلكى، فهي تحدد المجموعة الداخلية وتؤكد الجلكى مجموعةً خارجية. 2. 1 (7 وحدات: الفقاريات الفكية)، و2 (6: الفقاريات العظمية)، و3 (5: السمكة الرئوية ورباعيات الأطراف)، و4 (4: رباعيات الأطراف)، و5 (3: السلويات)، و8 و9 و10 (2 لكل واحدة: سحلية+حمامة، وفأر+حمامة، وسحلية+حمامة)، و6 و7 (1 لكل واحدة). 3. الشعر (الفأر) والريش (الحمامة): حالتان فريدتان، أي صفتان مشتقتان مفردتان، تشخّصان الوحدة ولا تقولان شيئًا عن أقربائها. 4. الصفة 9 (التدفئة الداخلية: فأر+حمامة) تتعارض مع 8 و10 (سحلية+حمامة)؛ والتعارض بين السلويات الثلاث. 5. غياب الرئات سلفي (فالجلكى والقرش والسلمون المرقط لا رئات لها)، وحضورها مشتق؛ وتُؤخذ حالة المجموعة الخارجية سلفيةً. 6. ثلاث: فأي واحدة من الثلاث قد تكون الشاذة — (سحلية،حمامة) والفأر خارجًا، و(فأر،حمامة) والسحلية خارجًا، و(سحلية،فأر) والحمامة خارجًا. ولا تختلف بين الثلاث إلا الصفات 8 و9 و10، فهي وحدها التي تؤثر في الاختيار. 7. (جلكى،(قرش،(سلمون مرقط،(سمكة رئوية،(ضفدع،(سحلية، فأر، حمامة))))))، وكل عقدة تسمها صفة واحدة. 8. الشجرة A: (فأر،(سحلية،حمامة))؛ والشجرة B: (سحلية،(فأر، حمامة)). 9. الشجرة A: الصفات 1–8 و10 تغير واحد لكل واحدة (9)، والصفة 9 تغيران: فالطول . 10. الشجرة B: الصفات 1–7 و9 تغير واحد لكل واحدة (8)، والصفتان 8 و 10 تغيران لكل واحدة: فالطول . 11. الشجرة A، بخطوة واحدة. 12. التدفئة الداخلية: فقد نشأت مرتين، مرة في خط الثدييات ومرة في خط الطيور — أي تقارب، متسق مع آلياتهما المختلفة (الفرو والعرق في مقابل الريش والأكياس الهوائية). 13. بلا 8 و10: يصير طول الشجرة A تسعة (التدفئة الداخلية مرتين)، وطول الشجرة B ثمانية (فكلها متسقة): فتُفضَّل B. والاستنتاج يتوقف على الصفات المختارة؛ فبصفات قليلة قد يقلب تشابه عارض واحد النتيجة، ولهذا تلزم صفات كثيرة، وجزيئية منها. 14. لا: فسلفها المشترك سلف رباعيات الأطراف أيضًا، فكان يجب أن تُضاف رباعيات الأطراف الأربع كلها. 15. نعم: البيضة السلوية. 16. لا: فالحمامة تنحدر من داخل الزواحف (وهي هنا شقيقة السحلية، وشقيقة التماسيح في شجرات أوفى)، فتكون الزواحف بلا الطيور شبه عرقية. 17. لا: فأقرب سلف مشترك لهما سلف كل السلويات، ولم يكن ذا تدفئة داخلية؛ فهي متعددة العرق، مجموعة بصفة متقاربة. 18. أقرب إلى الضفدع: فهي تتقاسم الرئات (الصفة 3) مع رباعيات الأطراف، وهي غائبة عند السلمون المرقط؛ و«الأسماك» بلا رباعيات الأطراف شبه عرقية. 19. طائفة Reptilia، وطائفة Mammalia، وطائفة Aves: أي ثلاث طوائف متساوية المرتبة، مع أن انشطار السحلية عن الحمامة أحدث بكثير من انشطار أي منهما عن الثدييات؛ فالمراتب أعراف، و تساوي المرتبة لا يعني تساوي العمر ولا تساوي التمايز. 20. الثدييات: جديدًا في السنة على ()؛ والأسماك: على () — فجرد الثدييات أقرب إلى التمام، وجرد الأسماك ما يزال ينمو سريعًا. 21. تسعة أعشار التسلسلات تعود إلى كائنات لم تُزرع ولم تُسمّ قط: فبدائيات النواة الموصوفة كسر صغير من التي في لتر واحد من الماء، والجرد لم يكد يبدأ. 22. الخلفي: في السنة. وبألف مثل: في السنة — وأكثرها أنواع لم تُوصف قط. 23. تضيع معه صفاته وتسلسلته وموضعه على الشجرة؛ فيُمحى غصن من شجرة الحياة قبل أن يُرسم، ويذهب معه أي فرع حيوي كان وحده سيحدده. 24. الفصائل كبيرة ظاهرة وموصوفة كلها تقريبًا (فالفصائل الجديدة نادرة اليوم)، فعددها قريب من التام؛ ثم إن النسبة المنتظمة بين الأنواع والأجناس والفصائل عبر المجموعات المعلومة جيدًا تتيح استقراء عدد الفصائل إلى الأنواع حيث لا يكون عدد الأنواع تامًا. 25. (جلكى،(قرش،(سلمون مرقط،(سمكة رئوية،(ضفدع،(فأر،(سحلية، حمامة)))))))، والطول .