التصنيف التطوري

This article may be too technical for most readers to understand. Please help improve it to make it understandable to non-experts, without removing the technical details. (July 2018) (Learn how and when to remove this message)

التصنيف التطوري ، أو التصنيف الدارويني، هو فرع من التصنيف البيولوجي الذي يسعى إلى تصنيف الكائنات الحية باستخدام مزيج من العلاقة التطورية (النسب المشترك)، وعلاقة السلف بالنسل (النسب المتسلسل)، ودرجة التغير التطوري . قد يأخذ هذا النوع من التصنيف في الاعتبار الأصناف بأكملها بدلاً من الأنواع الفردية ، بحيث يمكن استنتاج مجموعات الأنواع على أنها تؤدي إلى ظهور مجموعات جديدة. ^[1] وجد المفهوم شكله الأكثر شهرة في التوليف التطوري الحديث في أوائل الأربعينيات.

يختلف التصنيف التطوري عن التصنيف الليني الصارم الذي سبق داروين (الذي ينتج قوائم منظمة فقط) في أنه يبني أشجارًا تطورية. بينما في التسمية التطورية يجب أن يتكون كل تصنيف من عقدة أسلاف واحدة وكل أحفادها، فإن التصنيف التطوري يسمح باستبعاد المجموعات من تصنيفاتها الأصلية (على سبيل المثال، لا يُعتبر الديناصورات من ضمن الطيور، بل أنها أدت إلى ظهورها)، وبالتالي يسمح بالتصنيفات شبه العرقية . ^{[2] [3]}

نشأ التصنيف التطوري نتيجة لتأثير نظرية التطور على تصنيف لينيوس . تمت صياغة فكرة ترجمة تصنيف لينيوس إلى نوع من شجرة التفرع الشجري للمملكتين الحيوانية والنباتية نحو نهاية القرن الثامن عشر، قبل وقت طويل من نشر كتاب تشارلز داروين عن أصل الأنواع. [ 4 ] ^كان أول من اقترح أن الكائنات الحية لها أصل مشترك هو بيير لويس مورو دي موبيرتويس في مقاله عن علم الكونيات عام 1751 ، ^{[5] [6] دخلت} عملية تحويل الأنواع دوائر علمية أوسع مع كتاب Zoönomia لإيراسموس داروين عام 1796 وكتاب Philosophie Zoologique لجان بابتيست لامارك عام 1809 . ^[7] انتشرت الفكرة في العالم الناطق باللغة الإنجليزية من خلال كتاب بقايا التاريخ الطبيعي للخلق والذي تم قراءته على نطاق واسع ، والذي نشره روبرت تشامبرز بشكل مجهول في عام 1844. ^[8]

بعد ظهور كتاب أصل الأنواع ، أصبحت تمثيلات شجرة الحياة شائعة في الأعمال العلمية. في كتاب أصل الأنواع ، ظل السلف إلى حد كبير نوعًا افتراضيًا؛ كان داروين مشغولًا في المقام الأول بإظهار المبدأ، متجنبًا بعناية التكهن بالعلاقات بين الكائنات الحية أو الأحفورية واستخدام الأمثلة النظرية فقط. ^[7] على النقيض من ذلك، اقترح تشامبرز فرضيات محددة، تطور الثدييات المشيمية من الجرابيات، على سبيل المثال. ^[9]

بعد نشر داروين لنظرية الطيور، استخدم توماس هنري هكسلي حفريات الأركيوبتركس والهسبيرورنيس ليزعم أن الطيور من نسل الديناصورات. ^[10] وبالتالي، يمكن ربط مجموعة من الحيوانات الموجودة بمجموعة من الحفريات. والوصف الناتج عن ذلك، وهو أن الديناصورات "أدت إلى ظهور" الطيور أو أنها "أسلافها"، يُظهِر السمة الأساسية للتفكير التصنيفي التطوري.

لقد شهدت العقود الثلاثة الماضية زيادة كبيرة في استخدام تسلسلات الحمض النووي لإعادة بناء شجرة التطور وتحولًا موازيًا في التركيز من التصنيف التطوري إلى "النظاميات التطورية" لهينيج. ^[7]

اليوم، مع ظهور علم الجينوم الحديث ، يستخدم العلماء في كل فرع من فروع علم الأحياء علم النشوء والتطور الجزيئي لتوجيه أبحاثهم. إحدى الطرق الشائعة هي محاذاة التسلسلات المتعددة . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

توماس كافاليير سميث ، ^[7] وجي جي سيمبسون، وإرنست ماير ^[11] هم بعض علماء التصنيف التطوري الممثلين.

This section may rely excessively on sources too closely associated with the subject, potentially preventing the article from being verifiable and neutral. Please help improve it by replacing them with more appropriate citations to reliable, independent, third-party sources. (July 2018) (Learn how and when to remove this message)

ظهرت مؤخرًا جهود في الجمع بين الأساليب الحديثة في علم التصنيف التفرعي وعلم الوراثة التطوري وتحليل الحمض النووي مع وجهات النظر الكلاسيكية في علم التصنيف. وقد وجد بعض المؤلفين أن التحليل التطوري مقبول علميًا طالما أن التحليل شبه التطوري مسموح به على الأقل بالنسبة لمجموعات معينة. وقد تم الترويج لمثل هذا الموقف في أوراق بحثية كتبها تود إف. ستوسي ^[12] وآخرون. وقد قدم ريتشارد إتش زاندر شكلًا صارمًا بشكل خاص من التصنيف التطوري في عدد من الأوراق البحثية، ولكن تم تلخيصه في "إطار التصنيف ما بعد التطوري". ^[13]

باختصار، تستند منهجية زاندر التعددية إلى عدم اكتمال كل من النظريات: فالطريقة التي لا يمكنها دحض فرضية ما هي غير علمية مثل الفرضية التي لا يمكن دحضها. لا يولد علم التصنيف التفرعي سوى أشجار من الأسلاف المشتركة، وليس الأسلاف المتسلسلة. لا يمكن التعامل مع الأصنوفات التي تتطور بشكل متسلسل من خلال تحليل الأسلاف المشتركة باستخدام أساليب التصنيف التفرعي. لا يمكن دحض فرضيات مثل الإشعاع التكيفي من تصنيف أسلاف واحد باستخدام علم التصنيف التفرعي. يقدم علم التصنيف التفرعي طريقة للتجميع عن طريق تحويلات السمات ولكن لا يمكن لأي شجرة تطورية أن تكون ثنائية التفرع تمامًا. يفترض علم الوراثة التطوري أن الأصنوفات الأسلافية المشتركة هي عوامل سببية للثنائيات ولكن لا يوجد دليل على وجود مثل هذه الأصنوفات. تستخدم التصنيفات الجزيئية بيانات تسلسل الحمض النووي لتتبع التغيرات التطورية، وبالتالي فإن التعدد السلالي والتطوري يشيران إلى تحولات السلف والذرية على مستوى التصنيف، ولكن بخلاف ذلك فإن التصنيف الجزيئي لا يوفر أي تبرير للتعدد السلالي المنقرض. هناك حاجة إلى تحليل تحويلي إضافي لاستنتاج الانحدار التسلسلي.

الصبار أو مخطط بيسيان هو أفضل شجرة تطورية لإظهار كل من الأصول المشتركة والمتسلسلة. أولاً، يتم إنشاء مخطط فرعي أو مفتاح طبيعي. يتم تحديد الأسلاف المعممة وملاحظة الأسلاف المتخصصة التي تنحدر من السلالة بخط من لون واحد يمثل السلف عبر الزمن. ثم يتم ابتكار صبار بيسيان أو مخطط بيسيان يمثل كل من الأصول المشتركة والمتسلسلة. قد يكون للأسلاف الأسلاف سلالة واحدة أو أكثر. يمكن إعطاء مقاييس الدعم من حيث عوامل بايز، باتباع طريقة زاندر للتحليل التحويلي باستخدام الديسيبانات.

إن التحليل التفرعي يصنف الأنواع حسب السمات المشتركة، ولكنه يتضمن نموذج تفرع ثنائي مقتبس من علم الظواهر الظاهرية. وهو في الأساس مفتاح طبيعي ثنائي مبسط، على الرغم من أن الانعكاسات مقبولة. والمشكلة بالطبع هي أن التطور ليس بالضرورة ثنائي التفرع. فالتصنيف الأسلافي الذي ينتج اثنين أو أكثر من الأحفاد يتطلب شجرة أطول وأقل اقتصادا. وتلخص عقدة مخطط التفرع جميع السمات البعيدة عنها، وليس أي تصنيف واحد، والاستمرارية في مخطط التفرع تكون من عقدة إلى عقدة، وليس من تصنيف إلى تصنيف. وهذا ليس نموذجا للتطور، ولكنه أحد أشكال التحليل العنقودي الهرمي (تغيرات السمات والفروع غير القياسية). ولهذا السبب فإن الشجرة التي تعتمد فقط على السمات المشتركة لا تسمى شجرة تطورية بل مجرد شجرة تفرعية. وتعكس هذه الشجرة إلى حد كبير العلاقات التطورية من خلال تحولات السمات ولكنها تتجاهل العلاقات التي تنشأ عن تحولات على مستوى الأنواع للتصنيفات القائمة.

تحاول علم الوراثة التطورية إدخال عنصر تسلسلي من خلال افتراض وجود أسلاف مشتركة غير قابلة للإثبات في كل عقدة من عقد شجرة التفرع. وفي مخطط تفرعي ثنائي التفرع بالكامل، يكون عدد الأسلاف المشتركة غير المرئية أقل بمقدار واحد من عدد الأنواع الطرفية. وبالتالي، نحصل في الواقع على مفتاح طبيعي ثنائي التفرع مع وجود سلف مشترك غير مرئي يولد كل مقطع. ولا يمكن أن يعني هذا تفسيرًا قائمًا على العملية دون تبرير التقسيم الثنائي، وافتراض الأسلاف المشتركة كأسباب. ووفقًا لزاندر، لا يمكن للشكل التفرعي لتحليل العلاقات التطورية أن يزيف أي سيناريو تطوري حقيقي يتضمن التحول التسلسلي. ^[14]

قام زاندر بتفصيل طرق توليد مقاييس الدعم للانحدار التسلسلي الجزيئي ^[15] والانحدار التسلسلي المورفولوجي باستخدام عوامل بايز وتحليل بايز المتسلسل من خلال إضافة بت المعلوماتية لتورنج ديسيبان أو شانون. ^{[16] [17] [18] [19]}

مع اكتشاف المزيد والمزيد من مجموعات الحفريات والتعرف عليها في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، عمل علماء الحفريات على فهم تاريخ الحيوانات عبر العصور من خلال ربط المجموعات المعروفة معًا. ^[20] تم رسم خريطة شجرة الحياة ببطء، حيث احتلت مجموعات الحفريات مكانها في الشجرة مع زيادة الفهم. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

لا تزال هذه المجموعات تحتفظ برتبها التصنيفية اللينية الرسمية . بعضها شبه عرقي بمعنى أنه على الرغم من أن كل كائن حي في المجموعة مرتبط بسلف مشترك من خلال سلسلة متصلة من الأسلاف الوسيطة داخل المجموعة، إلا أن بعض أحفاد ذلك السلف يقعون خارج المجموعة. يظهر تطور وتوزيع التصنيفات المختلفة عبر الزمن عادةً على هيئة رسم تخطيطي مغزلي (يُطلق عليه غالبًا اسم روميروجرام نسبة إلى عالم الحفريات الأمريكي ألفريد رومر ) حيث تتفرع المغازل المختلفة عن بعضها البعض، حيث يمثل كل مغزل تصنيفًا. يُقصد بعرض المغازل الإشارة إلى الوفرة (غالبًا عدد العائلات) المرسومة مقابل الوقت. ^[21]

لقد نجح علم الحفريات الفقارية في رسم التسلسل التطوري للفقاريات كما هو مفهوم حاليًا بشكل جيد إلى حد ما بحلول نهاية القرن التاسع عشر، ثم تلا ذلك فهم معقول للتسلسل التطوري لمملكة النبات بحلول أوائل القرن العشرين. ولم يصبح ربط الأشجار المختلفة معًا في شجرة حياة عظيمة ممكنًا حقًا إلا مع التقدم في علم الأحياء الدقيقة والكيمياء الحيوية في الفترة بين الحربين العالميتين. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يختلف النهجان، التصنيف التطوري والتصنيفات التصنيفية التطورية المستمدة من ويلي هينينج ، في استخدام كلمة " أحادي النمط ". بالنسبة لمتبعي التصنيف التطوري، تعني كلمة "أحادي النمط" فقط أن المجموعة مشتقة من سلف مشترك واحد. في التسمية التطورية ، هناك تحذير إضافي مفاده أنه يجب تضمين الأنواع الأسلاف وجميع الأحفاد في المجموعة. ^[2] تم اقتراح مصطلح " الهولوفيليتيك " للمعنى الأخير. على سبيل المثال، البرمائيات أحادية النمط بموجب التصنيف التطوري، لأنها نشأت من الأسماك مرة واحدة فقط. بموجب التصنيف التطوري، لا تشكل البرمائيات مجموعة أحادية النمط حيث تطورت السلويات ( الزواحف والطيور والثدييات ) من سلف برمائي ومع ذلك لا تعتبر برمائيات. يتم رفض مثل هذه المجموعات شبه العرقية في التسمية التطورية، ولكن يتم اعتبارها إشارة إلى النسب التسلسلي من قبل خبراء التصنيف التطوري. ^[22]