القيود البيولوجية
القيود البيولوجية هي عوامل تجعل التجمعات السكانية مقاومة للتغير التطوري . أحد التعريفات المقترحة للقيود هو "خاصية لصفة ما، على الرغم من أنها قد تكون تكيفية في البيئة التي تطورت فيها في الأصل، إلا أنها تعمل على وضع حدود لإنتاج متغيرات ظاهرية جديدة". [ 1 ] وقد لعب القيد دورًا مهمًا في تطوير أفكار مثل التماثل وبنية الجسم .
أنواع القيود
أي جانب من جوانب الكائن الحي لم يتغير على مدى فترة زمنية معينة يمكن اعتباره دليلاً على وجود نوع من "القيود". ولجعل هذا المفهوم أكثر فائدة، من الضروري تقسيمه إلى وحدات أصغر. أولاً، يمكن النظر إلى نمط القيود كما يتضح من التحليل التطوري واستخدام أساليب المقارنة التطورية ؛ وهذا ما يُطلق عليه غالبًا اسم "القصور التطوري" أو "القيود التطوري". ويشير إلى ميل التصنيفات ذات الصلة إلى مشاركة سمات بناءً على التطور. وقد تحدث تشارلز داروين عن هذا المفهوم في كتابه " أصل الأنواع " عام 1859، واصفًا إياه بـ"وحدة النوع"، ثم شرح هذه الظاهرة بأنها موجودة لأن الكائنات الحية لا تبدأ من الصفر، بل تمتلك خصائص مبنية على خصائص موجودة مسبقًا ورثتها من أسلافها؛ ومن المرجح أن تحد هذه الخصائص من مقدار التطور الذي يُلاحظ في تلك التصنيفات الجديدة بسبب هذه القيود. [ 2 ]
إذا لاحظنا سمات معينة في الكائنات الحية لم تتغير على مدى فترات زمنية طويلة (أجيال عديدة)، فقد يشير ذلك إلى وجود قيد ما على قدرتها على التغير (التطور). مع ذلك، ليس من الواضح أن مجرد توثيق عدم تغير سمة معينة يُعد دليلاً قاطعاً على وجود قيد بمعنى عدم قدرة تلك السمة على التغير. على سبيل المثال، قد يؤدي الانتقاء المُثبِّت طويل الأمد المرتبط بالبيئات المستقرة إلى حالة من الجمود . وكثيراً ما يُعتبر من الأجدى النظر إلى القيد من منظوره السببي: ما هي أسباب عدم التغير؟
يعمل على تثبيت التحديد
التفسير الأكثر شيوعًا للتقييد البيولوجي هو أن الانتقاء المُثبِّت يعمل على الكائن الحي لمنعه من التغيير، على سبيل المثال، لكي يتمكن من الاستمرار في العمل ضمن بيئة محددة بدقة . يُمكن اعتبار هذا شكلًا من أشكال التقييد الخارجي، بمعنى أن الكائن الحي لا يُقيَّد بتركيبه أو جيناته، بل ببيئته. ويترتب على ذلك أنه إذا وُجدت المجموعة في بيئة جديدة، فمن المحتمل أن تبدأ سماتها المقيدة سابقًا في التطور.
الاقتران الوظيفي والقيود الفيزيائية والكيميائية
يرتبط بمفهوم الانتخاب المُثبِّت ضرورة أن تؤدي الكائنات الحية وظائفها بكفاءة في بيئتها. فبينما يعمل الانتخاب المُثبِّت بسبب المكانة البيئية المحددة التي يشغلها الكائن الحي، تعمل القيود الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية بطريقة أكثر عمومية. على سبيل المثال، يفرض التسارع الناتج عن الجاذبية قيودًا على الحد الأدنى لكثافة العظام وقوتها لدى حيوان ذي حجم معين . وبالمثل، تعني خصائص الماء أن الأنسجة يجب أن تتمتع بخصائص تناضحية معينة لكي تعمل بشكل صحيح.
يقوم مفهوم الترابط الوظيفي على فكرة أن الكائنات الحية عبارة عن شبكات متكاملة من التفاعلات الوظيفية (فعلى سبيل المثال، يشارك العمود الفقري للفقاريات في الجهاز العضلي والعصبي والوعائي، بالإضافة إلى توفير الدعم والمرونة)، وبالتالي لا يمكن تغييره جذريًا دون التسبب في اضطراب وظيفي شديد. ويمكن اعتبار هذا نوعًا من المقايضة . وكما أشار روبرت ريدل ، فإن درجة هذا القيد الوظيفي - أو العبء - تختلف عمومًا باختلاف الموقع في الكائن الحي. فالبنى الموجودة حرفيًا في مركز الكائن الحي - كالعمود الفقري - غالبًا ما تكون أكثر عبئًا من تلك الموجودة في المحيط، كالشعر أو أصابع القدم.
نقص التنوع الجيني والتكامل النمائي
يعتمد هذا النوع من القيود على عدم إنتاج أنماط ظاهرية معينة بواسطة النمط الجيني (قارن بالانتقاء المُثبِّت، حيث لا يوجد قيد على ما يُنتَج، بل على ما يُنتَقى طبيعيًا). على سبيل المثال، بالنسبة للكائن المتماثل الزيجوت بدرجة عالية، ستكون درجة التباين الظاهري الملحوظ في نسله أقل من تلك الموجودة في الكائن غير المتماثل الزيجوت. وبالمثل، قد تكون الأنظمة التطورية مُقنَّنة بدرجة عالية ، لمنع توليد أنواع معينة من التباين.
علاقات فئات القيود
على الرغم من اختلافها، فإن أنواع القيود التي نوقشت ترتبط ببعضها. فعلى وجه الخصوص، قد تؤدي القيود الانتقائية المُثبِّتة، والميكانيكية، والفيزيائية، بمرور الوقت، إلى التكامل والتطور الموجه. ومع ذلك، في غياب فهم واضح لأي من هذه الآليات، يبقى استنتاجها من مجرد أنماط الثبات المستنتجة من الأنماط التطورية أو السجل الأحفوري أمرًا إشكاليًا. [ 3 ] إضافةً إلى ذلك، أدى استخدام المصطلحات لوصف القيود إلى حدوث لبس. [ 4 ]
أمثلة
" عدم إمكانية الوصول إلى التباين . على الرغم من حدوث الطفرات، لا يتم إنتاج بعض متغيرات الصفات أبدًا. وبالتالي، يستحيل تحقيق هذه المتغيرات من الناحية التطورية، ولا يتم إدخالها أبدًا إلى أي مجموعة سكانية. وهذا ما يُعرف بالتوجيه الجيني ، وقد أُطلق عليه اسم القيد الجيني والتطوري." [ 5 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ بلومبيرغ، إس. بي.؛ غارلاند، تي. (2002). "الوتيرة والنمط في التطور: القصور الذاتي الوراثي، والتكيف، والأساليب المقارنة" . مجلة علم الأحياء التطوري . 15 (6): 899-910 . doi : 10.1046/j.1420-9101.2002.00472.x . S2CID 16027791 .
- ↑ داروين، تشارلز (1859). "الفصل 6". في أصل الأنواع .
- ↑ براكيفيلد، بي إم؛ روسكام، جيه سي (2006). "استكشاف القيود التطورية مهمة لعلم الأحياء التطوري التكاملي". المجلة الأمريكية لعلم الطبيعة . 168 : S4– S13 . doi : 10.1086/509049 . PMID 17109328. S2CID 40495719 .
- ↑ أنتونوفيتش، يانيس؛ فان تيندرين، بيتر هـ. (1991). "قيود علم البيئة التطوري؟ فوضى مصطلحات القيود". اتجاهات في علم البيئة والتطور . 6 (5): 166-168 . doi : 10.1016/0169-5347(91)90059-7 . PMID 21232448 .
- ↑ شوينك ك، فاغنر جي بي (2003) "التقييد". في: هول بي كي، أولسون دبليو إم (محرران) الكلمات المفتاحية والمفاهيم في علم الأحياء التطوري النمائي . مطبعة جامعة هارفارد، كامبريدج (ماساتشوستس)، ص 52-61. ISBN 9780674022409
للمزيد من القراءة
- جارلاند الابن، تي، سي جيه داونز، وإيه آر آيفز. (2022). المفاضلات (والقيود) في بيولوجيا الكائنات الحية. علم وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية الحيوانية 95 ، 82-112.
- ريدل، ر. (1978). النظام في الكائنات الحية: تحليل النظم للتطور . جون وايلي وأولاده.
- شوينك، ك. (1995). نهج نفعي للقيود التطورية. علم الحيوان 98 ، 251-262.
- علم الأحياء
