أصل مشترك

جزء من سلسلة عن
علم الأحياء التطوري
عصافير داروين بقلم جون جولد
فِهرِس مقدمة رئيسي مخطط تفصيلي المصطلحات شهادة تاريخ
العمليات والنتائج علم الوراثة السكانية تفاوت تنوع طفرة الانتقاء الطبيعي التكيف تعدد الأشكال الانجراف الجيني تدفق الجينات التخصص الإشعاع التكيفي تعاون التطور المشترك الانقراض المشترك الطوارئ التباعد التقارب التطور الموازي الانقراض
التاريخ الطبيعي أصل الحياة أصل مشترك تاريخ الحياة التسلسل الزمني للتطور التطور البشري التطور البشري الحديث نسالة التنوع البيولوجي الجغرافيا الحيوية تصنيف التصنيف التطوري التصنيف التفرعي الحفرية الانتقالية حدث الانقراض
تاريخ نظرية التطور ملخص نهضة قبل داروين داروين أصل الأنواع قبل التوليف التوليف الحديث التطور الجزيئي إيفو ديفو البحث الحالي تاريخ التطور تاريخ علم الحفريات ( الخط الزمني )
المجالات والتطبيقات تطبيقات التطور علم الجريمة البيولوجية الاجتماعية علم الوراثة البيئية الجماليات التطورية الأنثروبولوجيا التطورية الحوسبة التطورية علم البيئة التطوري الاقتصاد التطوري نظرية المعرفة التطورية الأخلاق التطورية نظرية اللعبة التطورية اللغويات التطورية الطب التطوري علم الأعصاب التطوري الفسيولوجيا التطورية علم النفس التطوري التطور التجريبي علم الوراثة التطوري علم الحفريات التربية الانتقائية تجارب تحديد الأنواع علم الاجتماع الحيوي الجغرافيا الحيوية للجزر علم التصنيف الداروينية العالمية
التداعيات الاجتماعية تحسين النسل التطور كحقيقة ونظرية خلل في الجينات التأثيرات الاجتماعية الجدل حول الخلق والتطور التطور الإلهي اعتراضات على التطور مستوى الدعم الجدل حول الطبيعة والتنشئة
بوابة علم الأحياء التطوري  فئة
ف ت هـ

السلف المشترك هو مفهوم في علم الأحياء التطوري ينطبق عندما يكون أحد الأنواع هو السلف لنوعين أو أكثر في وقت لاحق. وفقًا لعلم الأحياء التطوري الحديث، يمكن أن تكون جميع الكائنات الحية من نسل سلف فريد يُشار إليه عادةً باسم السلف المشترك العالمي الأخير (LUCA) لجميع أشكال الحياة على الأرض . ^{[1] [2] [3] [4]}

السلف المشترك هو تأثير من تأثيرات التطور ، حيث تنحدر أنواع متعددة من مجموعة سكانية سلفية واحدة. وكلما كان السكان السلفيون لنوعين أحدث عهدًا، كلما كانت علاقتهما أوثق. أحدث سلف مشترك لجميع الكائنات الحية حاليًا هو آخر سلف عالمي، ^[3] والذي عاش منذ حوالي 3.9 مليار سنة . ^{[5] [6]} أقدم قطعتي دليل على الحياة على الأرض هما الجرافيت الذي وجد أنه حيوي في صخور رسوبية عمرها 3.7 مليار سنة اكتشفت في غرب جرينلاند ^[7] وأحافير حصيرة ميكروبية وجدت في حجر رملي عمره 3.48 مليار سنة اكتشفت في غرب أستراليا . ^{[8] [9] تشترك جميع الكائنات الحية حاليًا على الأرض في تراث} وراثي مشترك ، على الرغم من أن اقتراح نقل الجينات الأفقي الكبير أثناء التطور المبكر أدى إلى تساؤلات حول أحادية السلالة (السلف الواحد) للحياة. ^[3] تم تحديد 6331 مجموعة من الجينات المشتركة بين جميع الحيوانات الحية؛ ربما نشأت هذه الأنواع من سلف مشترك واحد عاش قبل 650 مليون سنة في عصر ما قبل الكمبري . ^{[10] [11]}

كان عالم الطبيعة البريطاني تشارلز داروين أول من اقترح نظرية الأصل المشترك العالمي من خلال عملية تطورية في الجملة الختامية لكتابه "أصل الأنواع" الصادر عام 1859 :

إن هناك عظمة في هذه النظرة إلى الحياة، بقواها المتعددة، والتي تم نفخها في الأصل في أشكال قليلة أو في شكل واحد؛ وأنه بينما كان هذا الكوكب مستمرًا في الدوران وفقًا لقانون الجاذبية الثابت، فقد تطورت أشكال لا نهاية لها من أجمل وأروع ما يكون من بداية بسيطة، وما زالت تتطور. ^[12]

إن فكرة أن جميع الكائنات الحية (بما في ذلك الأشياء التي تعتبر غير حية من قبل العلم) مرتبطة ببعضها البعض هي موضوع متكرر في العديد من وجهات النظر العالمية الأصلية في جميع أنحاء العالم. ^[13] في وقت لاحق، في أربعينيات القرن الثامن عشر، توصل عالم الرياضيات الفرنسي بيير لويس موبيرتويس إلى فكرة أن جميع الكائنات الحية لها سلف مشترك، وقد انحرفت من خلال التباين العشوائي والانتقاء الطبيعي . ^{[14] [15]}

في عام 1790، كتب الفيلسوف إيمانويل كانط في كتابه نقد الحكم أن التشابه [ ^أ] بين أشكال الحيوانات يشير إلى نوع أصلي مشترك، وبالتالي إلى والد مشترك. ^[16]

في عام 1794، سأل إيراسموس داروين ، جد تشارلز داروين :

[17] هل يكون من الجرأة أن نتخيل أنه في الفترة الطويلة من الزمن، منذ بدأت الأرض في الوجود، ربما قبل ملايين العصور من بداية تاريخ البشرية، هل يكون من الجرأة أن نتخيل أن جميع الحيوانات ذوات الدم الحار نشأت من خيط حي واحد، منحه السبب الأول العظيم الحيوانية، مع القدرة على اكتساب أجزاء جديدة مصحوبة بميول جديدة، موجهة بالتهيجات والأحاسيس والإرادات والارتباطات؛ وبالتالي امتلاك القدرة على الاستمرار في التحسن من خلال نشاطه المتأصل، ونقل تلك التحسينات من جيل إلى جيل، إلى عالم لا نهاية له ^؟

كانت آراء تشارلز داروين حول الأصل المشترك، كما عبر عنها في كتابه أصل الأنواع ، هي أنه من المحتمل أن يكون هناك سلف واحد فقط لجميع أشكال الحياة:

لذلك، ينبغي لي أن أستنتج من القياس أن جميع الكائنات العضوية التي عاشت على هذه الأرض قد انحدرت على الأرجح من شكل بدائي واحد، والذي تم فيه نفخ الحياة لأول مرة. ^[18]

ولكنه سبق هذه الملاحظة بقوله: "إن القياس من شأنه أن يقودني إلى خطوة أخرى إلى الأمام، ألا وهي الاعتقاد بأن كل الحيوانات والنباتات انحدرت من أصل واحد. ولكن القياس قد يكون دليلاً خادعاً". وفي الطبعة التالية، ^[19] يؤكد بدلاً من ذلك:

"إننا لا نعرف كل التدرجات الانتقالية الممكنة بين أبسط الأعضاء وأكثرها كمالاً؛ ولا يمكننا أن نتظاهر بأننا نعرف كل الوسائل المتنوعة للتوزيع خلال فترة طويلة من السنين، أو أننا نعرف مدى عدم كمال السجل الجيولوجي. ورغم خطورة هذه الصعوبات العديدة، إلا أنها في رأيي لا تنقض نظرية الانحدار من بضعة أشكال مخلوقة مع تعديل لاحق".

لقد تم قبول نظرية النسب المشترك على نطاق واسع بين المجتمع العلمي بعد نشر داروين. ^[20] في عام 1907، علق فيرنون كيلوج قائلاً: "لا يشكك أي من علماء الطبيعة ذوي المكانة والمستوى المعترف به في نظرية النسب عمليًا". ^[21]

في عام 2008، لاحظ عالم الأحياء تي ريان جريجوري أن:

لم يتم العثور على أي ملاحظة موثوقة تتعارض مع المفهوم العام للأصل المشترك. لذا، لا ينبغي أن يكون من المستغرب أن يقبل المجتمع العلمي على نطاق واسع نظرية التطور باعتبارها حقيقة تاريخية منذ عصر داروين ويعتبرها من بين الحقائق الأكثر إثباتًا وأهمية في العلوم. ^[22]

تعتمد جميع أشكال الحياة المعروفة على نفس التنظيم الكيميائي الحيوي الأساسي: المعلومات الوراثية المشفرة في الحمض النووي ، والمنسوخة إلى الحمض النووي الريبي ، من خلال تأثير إنزيمات البروتين والحمض النووي الريبي ، ثم تُترجم إلى بروتينات بواسطة الريبوسومات (المتشابهة للغاية) ، مع ATP و NADPH وغيرها كمصدر للطاقة. كما يدعم تحليل الاختلافات الصغيرة في التسلسل في المواد المشتركة على نطاق واسع مثل السيتوكروم سي السلف المشترك العالمي. ^[23] تم العثور على حوالي 23 بروتينًا في جميع الكائنات الحية، تعمل كإنزيمات تؤدي وظائف أساسية مثل تكرار الحمض النووي. إن حقيقة وجود مجموعة واحدة فقط من هذه الإنزيمات هي دليل مقنع على وجود أصل واحد. ^{[3] [24]} تم تحديد 6331 جينًا مشتركًا بين جميع الحيوانات الحية؛ ربما نشأت هذه من سلف مشترك واحد عاش قبل 650 مليون سنة في عصر ما قبل الكمبري . ^{[10] [11]}

الأحماض الأمينية

غير قطبي

قطبي

أساسي

حمضي

كودون التوقف

الشفرة الوراثية القياسية

القاعدة الأولى	القاعدة الثانية
	ت		ج		أ		ج
ت	ت ت ت	فينيل- ألانين	تي سي تي	سيرين	تات	التيروزين	تي جي تي	السيستين
	محاولة الوصول		تي سي سي		تاك		تي جي سي
	تي تي ايه	الليوسين	تي سي ايه		تيا	قف	تي جي ايه	قف
	تي تي جي		تي سي جي		العلامة	قف	تي جي جي	التربتوفان
ج	سي تي تي		التحويل النقدي الموحد	برولين	قطة	الهيستيدين	ضريبة مكاسب رأس المال	الأرجينين
	سي تي سي		سي سي سي		مركز التحكم والسيطرة		شركة سي جي سي
	دعوة إلى العمل		سي سي ايه		هيئة الطيران المدني	الجلوتامين	سي جي ايه
	سي تي جي		سي سي جي		سي أي جي		سي جي جي
أ	أتت	الأيزوليوسين	يمثل	ثريونين	أ.ت.أ	الأسباراجين	أيه جي تي	سيرين
	مراقبة الحركة الجوية		ايه سي سي		AAC		أيه جي سي
	أي تي أيه تي أيه		قانون الرعاية الميسرة		أأ أأ	ليسين	أجا	الأرجينين
	ايه تي جي	الميثيونين	ايه سي جي		أيه أي جي		أجج
ج	جي تي تي	فالين	جي سي تي	ألانين	جات	حمض الأسبارتيك	جي جي تي	جلايسين
	الشروط العامة		مجلس التعاون الخليجي		جي ايه سي		جي جي سي
	جي تي ايه		جي سي ايه		الاتحاد الغيلى للرياضة	حمض الجلوتاميك	جي جي ايه
	جي تي جي		جي سي جي		أسكت		جي جي جي

إن الشفرة الوراثية (جدول الترجمة الذي يتم بموجبه ترجمة معلومات الحمض النووي إلى أحماض أمينية ، ومن ثم البروتينات) متطابقة تقريبًا لجميع أشكال الحياة المعروفة، من البكتيريا والعتائق إلى الحيوانات والنباتات . ويرى علماء الأحياء عمومًا أن عالمية هذه الشفرة دليل قاطع لصالح الأصل المشترك العالمي. ^[23]

يبدو أن الطريقة التي يتم بها ربط الكودونات (ثلاثيات الحمض النووي) بالأحماض الأمينية تم تحسينها بشكل كبير. يزعم ريتشارد إيجل أن السلاسل الجانبية الكارهة للماء (غير القطبية) على وجه الخصوص منظمة بشكل جيد، مما يشير إلى أن هذه السلاسل مكنت الكائنات الحية الأولى من إنشاء ببتيدات ذات مناطق طاردة للماء قادرة على دعم تفاعلات تبادل الإلكترون الأساسية ( الأكسدة والاختزال ) لنقل الطاقة. ^[25]

لا يمكن تفسير أوجه التشابه التي لا تتسم بأهمية تكيفية من خلال التطور المتقارب ، وبالتالي فهي توفر دعمًا مقنعًا للأصل المشترك العالمي. وقد جاءت مثل هذه الأدلة من منطقتين: تسلسلات الأحماض الأمينية وتسلسلات الحمض النووي. لا يلزم أن يكون للبروتينات ذات البنية الثلاثية الأبعاد نفسها تسلسلات أحماض أمينية متطابقة؛ أي تشابه غير ذي صلة بين التسلسلات هو دليل على الأصل المشترك. في حالات معينة، توجد عدة كودونات (ثلاثيات الحمض النووي) تشفر بشكل زائد عن الحاجة لنفس الحمض الأميني. نظرًا لأن العديد من الأنواع تستخدم نفس الكودون في نفس المكان لتحديد حمض أميني يمكن تمثيله بأكثر من كودون واحد، فهذا دليل على مشاركتها في سلف مشترك حديث. إذا كانت تسلسلات الأحماض الأمينية تأتي من أسلاف مختلفة، لكانت قد تم ترميزها بواسطة أي من الكودونات الزائدة عن الحاجة، ونظرًا لأن الأحماض الأمينية الصحيحة كانت موجودة بالفعل، فلن يكون الانتقاء الطبيعي قد دفع أي تغيير في الكودونات، مهما كان الوقت متاحًا. قد يؤدي الانجراف الجيني إلى تغيير الكودونات، ولكن من غير المرجح للغاية أن يتم جعل جميع الكودونات الزائدة في تسلسل كامل تتطابق تمامًا عبر سلالات متعددة. وبالمثل، توفر تسلسلات النوكليوتيدات المشتركة، وخاصة حيث تكون محايدة ظاهريًا مثل وضع الإنترونات والجينات الزائفة ، دليلاً قويًا على وجود أصل مشترك. ^[26]

غالبًا ما يشير علماء الأحياء ^{إلى عالمية} العديد من جوانب الحياة الخلوية كدليل داعم للأدلة الأكثر إقناعًا المذكورة أعلاه. تشمل هذه التشابهات حامل الطاقة ^ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP)، وحقيقة أن جميع الأحماض الأمينية الموجودة في البروتينات يسارية . ومع ذلك، فمن الممكن أن تكون هذه التشابهات قد نتجت عن قوانين الفيزياء والكيمياء - وليس من خلال السلف المشترك العالمي - وبالتالي أدت إلى التطور المتقارب. في المقابل، هناك دليل على تشابه الوحدات الفرعية المركزية لـ ATPases عبر الغشاء في جميع الكائنات الحية، وخاصة كيفية ارتباط العناصر الدوارة بالغشاء. وهذا يدعم افتراض أن LUCA هو كائن خلوي، على الرغم من أن الأغشية البدائية ربما كانت شبه منفذة وتطورت لاحقًا إلى أغشية البكتيريا الحديثة، وعلى مسار ثانٍ إلى أغشية العتائق الحديثة أيضًا. ^[27]

هناك دليل آخر مهم وهو الأشجار التطورية التفصيلية (أي "الأشجار الأنسابية" للأنواع) التي ترسم خرائط للتقسيمات المقترحة والأسلاف المشتركة لجميع الأنواع الحية. في عام 2010، نشر دوجلاس إل ثيوبالد تحليلاً إحصائيًا للبيانات الجينية المتاحة، ^[3] حيث رسم خرائط لها على شكل أشجار تطورية، والتي قدمت "دعمًا كميًا قويًا، من خلال اختبار رسمي، لوحدة الحياة". ^[4]

تقليديًا، تم بناء هذه الأشجار باستخدام طرق مورفولوجية، مثل المظهر وعلم الأجنة وما إلى ذلك. في الآونة الأخيرة، أصبح من الممكن بناء هذه الأشجار باستخدام البيانات الجزيئية، بناءً على أوجه التشابه والاختلاف بين التسلسلات الجينية والبروتينية. تنتج كل هذه الطرق نتائج متشابهة بشكل أساسي، على الرغم من أن معظم التنوع الجيني ليس له تأثير على الشكل الخارجي. إن حقيقة أن الأشجار التطورية القائمة على أنواع مختلفة من المعلومات تتفق مع بعضها البعض هي دليل قوي على وجود أصل مشترك أساسي حقيقي. ^[28]

لاحظ ثيوبالد أن نقل الجينات الأفقي الكبير ربما حدث أثناء التطور المبكر. تظل البكتيريا اليوم قادرة على تبادل الجينات بين الأنساب البعيدة الصلة. هذا يضعف الافتراض الأساسي للتحليل التطوري، بأن تشابه الجينومات يعني وجود أصل مشترك، لأن التبادل الجيني الكافي من شأنه أن يسمح للأنساب بمشاركة الكثير من جينومها سواء كانت تشترك في سلف واحد أم لا (أحادية النمط) . وقد أدى هذا إلى تساؤلات حول أصل الحياة الوحيد. ^[3] ومع ذلك، يعتبر علماء الأحياء أنه من غير المحتمل جدًا أن تتبادل الكائنات الأولية غير المرتبطة تمامًا الجينات، حيث أن آليات الترميز المختلفة الخاصة بها كانت لتؤدي فقط إلى تشوهات بدلاً من أنظمة عاملة. ومع ذلك، في وقت لاحق، يمكن للعديد من الكائنات الحية المستمدة جميعها من سلف واحد أن تشترك بسهولة في جينات تعمل جميعها بنفس الطريقة، ويبدو أنها فعلت ذلك. ^[3]

إذا كانت الكائنات الحية المبكرة مدفوعة بنفس الظروف البيئية لتطوير كيمياء حيوية متشابهة بشكل متقارب ، فقد تكون قد اكتسبت بشكل مستقل تسلسلات جينية متشابهة. وبالتالي، تعرض "الاختبار الرسمي" لثيوبالد لانتقادات من قبل تاكاهيرو يونيزاوا وزملائه ^[29] لعدم تضمينه اعتبار التقارب. لقد زعموا أن اختبار ثيوبالد لم يكن كافياً للتمييز بين الفرضيات المتنافسة. دافع ثيوبالد عن طريقته ضد هذا الادعاء، بحجة أن اختباراته تميز بين البنية التطورية وتشابه التسلسل المجرد. لذلك، زعم ثيوبالد أن نتائجه تظهر أن " البروتينات المحفوظة عالميًا الحقيقية متجانسة ". ^{[30] [31]}

إن الاحتمال المذكور أعلاه هو أن جميع الكائنات الحية قد تنحدر من كائن حي وحيد الخلية أصلي يحمل جينوم DNA ، وأن هذا يعني وجود أصل واحد للحياة. ورغم أن مثل هذا السلف المشترك العالمي ربما كان موجودًا، إلا أنه من غير المرجح أن يكون مثل هذا الكيان المعقد قد نشأ تلقائيًا من غير كائن حي، وبالتالي لا يمكن اعتبار الخلية التي تحمل جينوم DNA أصل الحياة بشكل معقول. لفهم أصل الحياة، فقد اقترح البعض أن الحياة الخلوية القائمة على DNA تنحدر من جزيئات RNA ذاتية التكاثر قبل الخلوية البسيطة نسبيًا القادرة على الخضوع للانتقاء الطبيعي . وخلال مسار التطور، تم استبدال عالم RNA هذا بالظهور التطوري لعالم DNA. ويبدو أن عالم جينومات RNA ذاتية التكاثر بشكل مستقل لم يعد موجودًا (تعتمد فيروسات RNA على خلايا مضيفة تحمل جينومات DNA). ولأن عالم RNA قد اختفى على ما يبدو، فليس من الواضح كيف يمكن تقديم أدلة علمية للإجابة على السؤال عما إذا كان هناك حدث أصل واحد للحياة انحدرت منه كل أشكال الحياة.

• حكاية الأسلاف
• حيوان من فصيلة البرمائيات

• 29+ دليل على التطور الكبير: القضية العلمية للأصل المشترك من أرشيف TalkOrigins .
• مشروع شجرة الحياة على شبكة الإنترنت