تطبيقات التطور

علم الأحياء التطوري ، ولا سيما فهم كيفية تطور الكائنات الحية من خلال الانتقاء الطبيعي، هو مجال علمي ذو تطبيقات عملية عديدة. ^{[ 1 ] [ 2 ]} غالبًا ما يدّعي أنصار نظرية الخلق أن نظرية التطور تفتقر إلى أي تطبيقات عملية؛ إلا أن هذا الادعاء قد دُحض من قِبل العلماء. ^{[ 3 ]}

يُعدّ المنهج التطوري أساسيًا في العديد من الأبحاث البيولوجية الحالية التي لا تهدف إلى دراسة التطور بحد ذاته، لا سيما في بيولوجيا الكائنات الحية وعلم البيئة . فعلى سبيل المثال، يُعدّ التفكير التطوري أساسيًا لنظرية تاريخ الحياة . ويعتمد تحديد الجينات ووظائفها اعتمادًا كبيرًا على المناهج المقارنة، أي التطورية. ويبحث مجال بيولوجيا النمو التطورية في كيفية عمل عمليات النمو باستخدام المنهج المقارن لتحديد كيفية تطورها. ^{[ 3 ]}

يُعدّ الانتقاء الاصطناعي أحد أهم التطبيقات التكنولوجية للتطور ، وهو الانتقاء المتعمد لصفات معينة في مجموعة من الكائنات الحية. وقد استخدم البشر الانتقاء الاصطناعي لآلاف السنين في استئناس النباتات والحيوانات. ^{[ 4 ]} ومؤخرًا، أصبح هذا الانتقاء جزءًا أساسيًا من الهندسة الوراثية ، حيث تُستخدم علامات قابلة للانتقاء ، مثل جينات مقاومة المضادات الحيوية، للتلاعب بالحمض النووي في البيولوجيا الجزيئية . كما يُمكن استخدام جولات متكررة من الطفرات والانتقاء لتطوير بروتينات ذات خصائص محددة، مثل الإنزيمات المُعدّلة أو الأجسام المضادة الجديدة ، في عملية تُسمى التطور الموجه . ^{[ 5 ]}

قد تنشأ مقاومة المضادات الحيوية نتيجة طفرات موضعية في جينوم العامل الممرض بمعدل 1 من كل 10⁸ ^لكل تضاعف كروموسومي. ويمكن اعتبار تأثير المضادات الحيوية على العامل الممرض بمثابة ضغط بيئي؛ فالبكتيريا التي تحمل طفرة تسمح لها بالبقاء ستستمر في التكاثر، ثم تنقل هذه الصفة إلى نسلها، مما ينتج عنه مستعمرة مقاومة تمامًا.

إن فهم التغيرات التي طرأت على الكائنات الحية خلال تطورها يكشف عن الجينات اللازمة لبناء أجزاء الجسم، وهي جينات قد تكون متورطة في الاضطرابات الوراثية البشرية . ^{[ 6 ]} على سبيل المثال، سمكة التترا المكسيكية هي سمكة كهفية مهقاء فقدت بصرها خلال التطور. وقد أدى تهجين مجموعات مختلفة من هذه السمكة العمياء إلى ظهور بعض النسل ذي العيون السليمة، نظرًا لحدوث طفرات مختلفة في المجموعات المعزولة التي تطورت في كهوف مختلفة. ^{[ 7 ]} وقد ساعد ذلك في تحديد الجينات اللازمة للرؤية والتصبغ، مثل الكريستالينات ومستقبل الميلانوكورتين 1. ^{[ 8 ]} وبالمثل، كشفت مقارنة جينوم سمكة الجليد القطبية الجنوبية ، التي تفتقر إلى خلايا الدم الحمراء ، مع أقاربها المقربين مثل سمكة القد الصخري القطبية الجنوبية ، عن الجينات اللازمة لتكوين هذه الخلايا الدموية. ^{[ 9 ]}

نظرًا لقدرة التطور على إنتاج عمليات وشبكات عالية الكفاءة، فإنه يمتلك تطبيقات عديدة في علوم الحاسوب . في هذا المجال، بدأت محاكاة التطور باستخدام الخوارزميات التطورية والحياة الاصطناعية مع أعمال نيلز آل باريسيلي في ستينيات القرن الماضي، وتوسعت على يد أليكس فريزر الذي نشر سلسلة من الأبحاث حول محاكاة الانتقاء الاصطناعي . ^{[ 10 ]} أصبح التطور الاصطناعي أسلوبًا معترفًا به على نطاق واسع لتحسين الأداء نتيجةً لأعمال إنجو ريشنبرغ في ستينيات وسبعينيات القرن الماضي، الذي استخدم استراتيجيات التطور لحل مشكلات هندسية معقدة. ^{[ 11 ]} اكتسبت الخوارزميات الجينية شعبيةً واسعةً بفضل كتابات جون هولاند . ^{[ 12 ]} مع تزايد الاهتمام الأكاديمي، سمحت الزيادات الهائلة في قوة الحواسيب بتطبيقات عملية، بما في ذلك التطور التلقائي لبرامج الحاسوب. ^{[ 13 ]} تُستخدم الخوارزميات التطورية الآن لحل المشكلات متعددة الأبعاد بكفاءة أعلى من البرامج التي يصممها البشر، وكذلك لتحسين تصميم الأنظمة. ^{[ 14 ]}