أشكال لا حصر لها في غاية الجمال (كتاب)

كتاب "أشكال لا حصر لها في غاية الجمال: العلم الجديد لعلم الأحياء التطوري وتكوين المملكة الحيوانية" هو كتاب صدر عام 2005 من تأليف عالم الأحياء الجزيئية شون ب. كارول . يقدم الكتاب ملخصًا لمجال علم الأحياء التطوري الناشئ ودور جينات الأدوات . وقد حاز على العديد من الجوائز في مجال التواصل العلمي.

تتمحور حجة الكتاب المثيرة للجدل نوعًا ما [ 1 ] حول أن التطور في الحيوانات (مع أن عمليات مماثلة تحدث بلا شك في الكائنات الحية الأخرى) يسير في الغالب عن طريق تعديل طريقة تحكم الجينات التنظيمية ، التي لا تشفر بروتينات هيكلية (مثل الإنزيماتفي نمو الجنين . وتبين أن هذه الجينات التنظيمية بدورها تستند إلى مجموعة قديمة جدًا من الجينات المحفوظة للغاية ، والتي يطلق عليها كارول اسم "مجموعة الأدوات". ويمكن العثور على تسلسلات متطابقة تقريبًا في جميع أنحاء المملكة الحيوانية، مما يعني أن جينات "مجموعة الأدوات"، مثل جينات Hox، لا بد أنها تطورت قبل الإشعاع الكامبري الذي أدى إلى ظهور معظم أشكال أجسام الحيوانات الموجودة اليوم. تُستخدم هذه الجينات مرارًا وتكرارًا، أحيانًا عن طريق التضاعف، ولكن في أغلب الأحيان عن طريق تطبيقها دون تغيير على وظائف جديدة. وبالتالي، قد تُعطى الإشارة نفسها في وقت مختلف من النمو، في جزء مختلف من الجنين، مما يُحدث تأثيرًا مختلفًا على جسم البالغ. ويجادل كارول بأن هذا يفسر كيف يمكن تكوين العديد من أشكال الجسم باستخدام عدد قليل جدًا من الجينات الهيكلية . إلى جانب كتاب كارول " صناعة الأصلح" ، شكل هذا الكتاب أساس الفيلم الوثائقي الذي بثته قناة PBS بعنوان "ما لم يعرفه داروين أبدًا" . [ 2 ]

وقد وصف بأنه أهم كتاب علمي شعبي منذ كتاب ريتشارد دوكينز " صانع الساعات الأعمى " و"في الواقع هو تكملة له". [ 3 ]

مؤلف

شون ب. كارول في عام 2008

شون ب. كارول أستاذ في علم الأحياء الجزيئي وعلم الوراثة بجامعة ويسكونسن-ماديسون . [ 4 ] يدرس تطور العناصر التنظيمية المجاورة (أجزاء من الحمض النووي غير المشفر ) التي تساعد في تنظيم التعبير الجيني في الأجنة النامية ، مستخدمًا ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا) ككائن نموذجي . [ 5 ] [ 6 ] وقد فاز بجائزة شو ساينتست [ 7 ] وجائزة ستيفن جاي غولد [ 8 ] تقديرًا لأبحاثه.

كتاب

سياق

يقتبس عنوان الكتاب من الجملة الأخيرة في كتاب تشارلز داروين " أصل الأنواع" الصادر عام 1859 ، حيث وصف تطور جميع الكائنات الحية من سلف مشترك : "لقد تطورت، وما زالت تتطور، أشكال لا حصر لها، غاية في الجمال والروعة". [ 9 ] مع ذلك، لم يستطع داروين تفسير كيفية نشوء هذه الأشكال الجسدية. كما تجاهلت النظريات الحديثة في أوائل القرن العشرين، التي جمعت بين التطور وعلم الوراثة، إلى حد كبير التطور الجنيني لتفسير شكل الكائنات الحية، إذ بدا أن علم الوراثة السكانية يقدم تفسيراً كافياً لكيفية تطور الأشكال. وقد أُنجزت هذه المهمة أخيراً في نهاية القرن العشرين مع ظهور تقنية الحمض النووي المؤتلف ، حين تمكن علماء الأحياء من البدء في استكشاف كيفية التحكم في التطور فعلياً. [ 10 ]

محتويات

يتكون جسم الترايلوبيت من العديد من الوحدات المتشابهة (أجزاء الجسم مع أزواج من الزوائد). ويمكن تصنيع هذه الوحدات من خلال الاستخدام المتكرر لنفس جينات الأدوات .
الجزء الأول: صناعة الحيوانات
1. العمارة الحيوانية: أشكال حديثة، تصاميم قديمة
يجادل كارول بأن العديد من الحيوانات لديها تصميم معياري بأجزاء متكررة، كما هو الحال في ثلاثيات الفصوص ذات الأجزاء المتكررة، أو الأصابع المتكررة في يد الإنسان .
2. الوحوش، والمتحولون، والجينات الرئيسية
يدرس علماء الأجنة كيفية نمو الأجسام، والتشوهات التي تحدث عندما تسوء الأمور، مثل المتغيرات المتماثلة عندما يتحول جزء من الجسم إلى جزء آخر (على سبيل المثال، يصبح قرن استشعار ذبابة الفاكهة ساقًا مع طفرة Antennapedia ).
3. من الإشريكية القولونية إلى الأفيال
يروي هذا الفصل قصة الشفرة الوراثية ، ومجموعة جينات اللاكتوز . وقد أظهر فرانسوا جاكوب وجاك مونود أن البيئة والمفاتيح الجينية تتحكمان معًا في التعبير الجيني . ويناقش الفصل عمل كريستيان نوسلين-فولارد وإريك فيشاوس حول التحكم الجيني في التطور الجنيني. كما يقدم مجموعة أدوات علم الجينات التطوري النمائي .
4. إنجاب الأطفال : 25000 جين، يتطلب بعض التجميع
يتناول كارول كيفية التحكم في التطور الجنيني لذبابة الفاكهة ويصف اكتشافاته الخاصة (في عام 1994).
5. المادة المظلمة للجينوم: تعليمات تشغيل مجموعة الأدوات
يصف الفصل كيفية تشغيل وإيقاف الجينات في تسلسل زمني دقيق ونمط ثلاثي الأبعاد في الجنين النامي وكيف يمكن تعديل المنطق عن طريق التطور لإنشاء أجسام حيوانية مختلفة.
أطراف جراد البحر متخصصة للغاية، وقد تكيفت من خلال تغييرات مجموعة أدوات الجينات التطورية عن الزوائد البسيطة لأسلافها الشبيهة بالترايلوبيت.
تم تلوين جنين ذبابة الفاكهة هذا لإظهار التعبير عن بعض الجينات (المسماة) التي تتحكم في نموه .
الجزء الثاني: الأحافير، والجينات، وتكوين التنوع الحيواني
6. الانفجار العظيم لتطور الحيوانات
شهد العصر الكامبري طفرة هائلة في تنوع أشكال أجسام الحيوانات ، من الديدان المسطحة والرخويات إلى المفصليات والفقاريات . يشرح كارول كيف أدى تغيير نمط التعبير الجيني لـ Hox إلى تشكيل أجسام أنواع مختلفة من المفصليات وأنواع مختلفة من الفقاريات .
7. الانفجارات الصغيرة : الأجنحة وغيرها من الاختراعات الثورية
يشرح هذا الفصل كيف يعمل التطور داخل السلالة، متخصصًا أطراف المفصليات من كونها متشابهة إلى "جميع الأدوات المختلفة التي يحملها جراد البحر المتواضع "، مع (كما يكتب) أدوات أكثر من سكين الجيش السويسري .
8. كيف حصلت الفراشة على بقعها
مستوحياً من عناوين قصص روديارد كيبلينج " هكذا فقط "، يُبين كارول كيف تطورت أنماط أجنحة الفراشات، بما في ذلك اكتشافه لدور جين "ديستال-ليس" فيها، والذي كان معروفاً حتى ذلك الحين في نمو الأطراف. من الواضح أن مفتاحاً جينياً واحداً يمكن إعادة استخدامه لأغراض مختلفة.
9. قم بطلائه باللون الأسود
ينظر كارول إلى خطوط الحمار الوحشي ، والتصبغ الصناعي في العثة المرقطة ، وبقع القطط الكبيرة ، وكلها أمثلة على التحكم في النمط في الحيوانات، وصولاً إلى المستوى الجزيئي.
10. عقل جميل: نشأة الإنسان العاقل .
يتناول هذا الفصل أوجه الاختلاف بين البشر وباقي أنواع القردة ، وسبب قلة الجينات المسؤولة عن هذه الاختلافات. فمعظم التغيرات تقع ضمن نطاق التحكم الجيني، وليس في البروتينات.
11. أشكال لا حصر لها في غاية الجمال
يختتم كارول حديثه بإعادة النظر في كتاب داروين " أصل الأنواع" ، بدءًا من كيفية تطوير داروين للفقرة الأخيرة من كتابه، تاركًا هذه الكلمات الأربع فقط "دون تغيير على الإطلاق في جميع النسخ والطبعات". ويُبين أن علم الأحياء التطوري النمائي يُشكل حجر الزاوية في توليف التطور وعلم الوراثة وعلم الأجنة، ليحل محل " التوليف الحديث " لعلم الأحياء في القرن العشرين.

الرسوم التوضيحية

يحتوي الكتاب على صور فوتوغرافية، مثل صور أجنة ذبابة الفاكهة النامية المصبوغة لإظهار تأثيرات جينات مجموعة الأدوات ، ورسومات خطية من تصميم جيمي دبليو كارول وجوش بي كلايس وليان إم أولدز.

الجوائز

استقبال

"سيُفتن كيبلينغ بهذا الكتاب": يشرح الكتاب كيف اكتسبت الحيوانات بالفعل السمات التي كتب عنها روديارد كيبلينغ في كتابه "قصص هكذا " عام 1902 ، مثل "كيف حصل الفيل على خرطومه". [ 12 ]

وصف عالم الأحياء التطوري لويس وولبرت ، في مقالٍ له في مجلة "أمريكان ساينتستكتاب "أشكال لا حصر لها في غاية الجمال " بأنه "كتاب جميل وهام للغاية". ولخّص وولبرت رسالة الكتاب بالقول: "كما أوضحت نظرية داروين، فقد تطورت هذه الأشكال المتعددة نتيجةً لتغيرات طفيفة في النسل، والانتقاء الطبيعي للأشكال الأكثر تكيفًا مع بيئتها. وينتج هذا التنوع عن تغيرات في الجينات التي تتحكم في سلوك خلايا الجنين النامي. وبالتالي، لا يمكن فهم التطور دون فهم علاقته الأساسية بنمو الجنين." [ 13 ] وأشار وولبرت إلى أن كارول كان يهدف إلى شرح علم الأحياء التطوري النمائي، و"لقد حقق ببراعة ما سعى إليه." [ 13 ]

وصف عالم الأحياء التطوري جيري كوين ، في مقالٍ له في مجلة Nature ، الكتاب بأنه موجه للقارئ العادي المهتم، ووصفه بأنه " إشادةٌ بالتقدمات الحديثة في علم الوراثة التنموي، وما قد تخبرنا به عن عملية التطور". [ 1 ] ويرى كوين أن جوهر الكتاب يكمن في "الاكتشاف غير المتوقع بأن الجينات التي تتحكم في بنية أجسام جميع الحيوانات ثنائية التناظر، بما في ذلك الديدان والحشرات والضفادع والبشر، متطابقة إلى حد كبير. وهذه هي جينات "هوميوكس" (Hox)". [ 1 ] ووصف كوين كارول بأنه رائد في هذا المجال و"متحدث بارع"، لكنه يعترف بأنه "يشعر بعدم الارتياح" عندما يعرض كارول رؤيته الشخصية للمجال "دون أن يُقر بأن أجزاءً كبيرة من تلك الرؤية لا تزال مثيرة للجدل". [ 1 ] وأشار كوين إلى أن فكرة أن "الجين المنظم" هو موضع التطور تعود إلى روي بريتن وزملائه حوالي عام 1970، لكنها كانت لا تزال مدعومة بشكل ضعيف بالملاحظة أو التجربة. أقرّ بأنّ الشمبانزي والبشر متطابقان بنسبة 99% تقريبًا على مستوى الحمض النووي، لكنّه أشار إلى أنّ "للبشر والشمبانزي تسلسلات أحماض أمينية مختلفة في 55% على الأقل من بروتيناتهم، وهي نسبة ترتفع إلى 95% لدى البشر والفئران. لذا، لا يمكننا استبعاد تطوّر تسلسل البروتين كسبب مهمّ لافتقارنا إلى الشوارب والذيل." [ 1 ] كما لاحظ أنّ ما يقرب من نصف الجينات البشرية المشفرة للبروتينات لا يوجد لها نظائر في ذباب الفاكهة، لذا يمكن للمرء أن يجادل بعكس أطروحة كارول ويدّعي أنّ "تطوّر الشكل هو في جوهره مسألة تعليم الجينات القديمة إنتاج جينات جديدة." [ 1 ]

أشارت مراجعة في مجلة "بيوساينس" إلى أن الكتاب يُعدّ بمثابة نسخة جديدة من سلسلة " حكايات هكذا "، إذ يشرح "البقع والخطوط والنتوءات" التي لفتت انتباه روديارد كيبلينج في قصصه للأطفال. وأشادت المراجعة بكارول لتناوله موضوع التطور البشري وتغطيته للمفاهيم الأساسية لما أسماه تشارلز داروين عظمة [النظرة التطورية للحياة]، مشيرةً إلى أن "كيبلينج كان سيُفتن به". [ 12 ]

وصف الكاتب العلمي بيتر فوربس، في مقال له في صحيفة الغارديان ، الكتاب بأنه "كتاب أساسي" ووصف مؤلفه بأنه "عالم متميز ... وأحد أعظم كتاب العلوم لدينا". [ 14 ]

أشار عالم الأحياء القديمة دوغلاس إتش. إروين ، في مراجعته للكتاب لصالح مجلة " الحياة الاصطناعية "، إلى أن الكائنات الحية، بدءًا من ذباب الفاكهة وصولًا إلى الإنسان، تمتلك عددًا أقل بكثير من الجينات مما توقعه العديد من علماء الأحياء - إذ لا يمتلك الإنسان سوى حوالي 20,000 جين. وتساءل إروين: "كيف يمكن للإنسان، بكل تنوع أنواع خلاياه وتعقيد عصبوناته ، أن يحتاج إلى نفس عدد الجينات تقريبًا التي تحتاجها ذبابة، أو حتى دودة (الديدان الأسطوانية Caenorhabditis elegans )؟" [ 15 ] . وقد أجاب إروين بنفسه عن سؤاله حول "التنوع المورفولوجي المذهل" للحيوانات التي نشأت من "هذا العدد المحدود من الجينات"، مشيدًا بأسلوب كارول "الثاقب والحماسي"، وكتابته "البارع والجذاب"، الذي يأخذ القارئ في رحلة إلى تعقيدات جينات Hox و PAX-6 ، فضلًا عن احتفائه بالانفجار الكامبري للكائنات الحية، وغير ذلك الكثير. [ 15 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 كوين، جيري أ. (2005). "تشغيل التطور" . مجلة نيتشر . 435 (7045): 1029-1030 . Bibcode : 2005Natur.435.1029C . doi : 10.1038/4351029a .
  2. "نوفا - ما لم يعرفه داروين قط" . بي بي إس .
  3. باونتين، ديك (نوفمبر 2016). "طابعة الطبيعة ثلاثية الأبعاد تكشف أن لعبة بوكيمون جو مجرد نسخة مجوفة". بي سي برو (265): 26.
  4. "علماؤنا" . معهد هوارد هيوز الطبي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 سبتمبر 2017 .
  5. "باحثو مختبر البيولوجيا الخلوية والجزيئية" . مختبر البيولوجيا الخلوية والجزيئية بجامعة ويسكونسن-ماديسون . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 سبتمبر 2017 .
  6. ويد، نيكولاس (5 يوليو 1994). "كيف تصنع الطبيعة جناح الفراشة" . صحيفة نيويورك تايمز . ص. C9. 
  7. "الحائزون على جائزة شو للعلماء" . مؤسسة ميلووكي الكبرى . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2019-06-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-09-15 .
  8. "جائزة ستيفن جاي غولد لعام 2010 من كلية الدراسات العليا في الاقتصاد" . يوتيوب .
  9. داروين، تشارلز (1859). "الرابع عشر". في أصل الأنواع . مطبعة جامعة كورنيل. ص 503. ISBN  0-8014-1319-2تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 فبراير 2011 .{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  10. جيلبرت، إس إف؛ أوبيتز، جيه إم؛ راف، آر إيه (1996). "إعادة تركيب علم الأحياء التطوري وعلم الأحياء النمائي" . علم الأحياء النمائي . 173 (2): 357-372 . doi : 10.1006/dbio.1996.0032 . PMID 8605997 . 
  11. 1 2 3 4 5 كارول، شون ب. "أشكال لا حصر لها في غاية الجمال" . شون ب. كارول . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2016 .
  12. 1 2 مابي، باولا م. (2005). "قصص "هكذا" الجديدة" . العلوم البيولوجية . 55 (10): 898-899 . doi : 10.1641/0006-3568(2005)055 [ 0898:tnjss ] 2.0.co ; 2 .
  13. وولبرت ، لويس (سبتمبر 2005). "التجريب الذكي" . مجلة ساينتست الأمريكية . 93 (5): 1. doi : 10.1511/2005.55.467 . مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2017. تم الاطلاع عليه في 28 أكتوبر 2016 .
  14. فوربس، بيتر (23 مارس 2016). "مراجعة كتاب قواعد سيرينجيتي لـ شون ب. كارول - كتابٌ ذو رؤية ثاقبة حول كيفية سير الحياة" . صحيفة الغارديان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2016 .
  15. 1 2 إروين، دوغلاس ج. (2007). "مراجعة كتاب: أشكال لا حصر لها في غاية الجمال". الحياة الاصطناعية . 13 (1): 87-89 . doi : 10.1162/artl.2007.13.1.87 . S2CID 11493585 .