الضغط التطوري

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

الضغط التطوري أو الضغط الانتقائي أو ضغط الانتقاء هو الضغط الذي تمارسه عوامل تقلل أو تزيد من النجاح الإنجابي في جزء من السكان، مما يؤدي إلى الانتقاء الطبيعي . ^[1] إنه وصف كمي لكمية التغيير التي تحدث في العمليات التي تحقق فيها علم الأحياء التطوري ، ولكن المفهوم الرسمي غالبًا ما يمتد إلى مجالات أخرى من البحث.

في علم الوراثة السكانية ، عادة ما يتم التعبير عن الضغط الانتقائي على أنه معامل الانتقاء .

لقد ثبت أن وضع جين تصنيع الأحماض الأمينية الحيوي مثل جين HIS4 تحت ضغط انتقائي للأحماض الأمينية في الخميرة يؤدي إلى تعزيز التعبير عن الجينات المجاورة والذي يرجع إلى التنظيم المشترك للنسخ بين جينين متجاورين في حقيقيات النوى . ^[2]

إن مقاومة الأدوية في البكتيريا هي مثال على نتيجة الانتقاء الطبيعي . فعندما يستخدم دواء ما على نوع من البكتيريا، فإن تلك التي لا تستطيع المقاومة تموت ولا تنتج ذرية، في حين أن تلك التي تبقى على قيد الحياة تنقل جين المقاومة إلى الجيل التالي (انتقال الجينات الرأسي). كما يمكن أن ينتقل جين المقاومة إلى بكتيريا واحدة عن طريق أخرى من نوع مختلف (انتقال الجينات الأفقي). وبسبب هذا، تزداد مقاومة الأدوية على مر الأجيال. على سبيل المثال، في المستشفيات، يتم إنشاء بيئات حيث طورت مسببات الأمراض مثل كلوستريديوم ديفيسيل مقاومة للمضادات الحيوية. ^{[3] تزداد مقاومة المضادات الحيوية} سوءًا بسبب سوء استخدام المضادات الحيوية. يتم تشجيع مقاومة المضادات الحيوية عندما تستخدم المضادات الحيوية لعلاج الأمراض غير البكتيرية، وعندما لا تستخدم المضادات الحيوية للمدة المحددة أو بالجرعة الموصوفة. ^[4] قد تنشأ مقاومة المضادات الحيوية من التباين الجيني القائم في مجموعة سكانية أو طفرات جديدة في المجموعة السكانية. يمكن أن يؤدي أي من المسارين إلى مقاومة المضادات الحيوية، والتي قد تكون شكلاً من أشكال الإنقاذ التطوري . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

Clostridium difficile ، نوع من البكتيريا إيجابية الجرام التي تسكن أمعاء الثدييات، يشكل مثالاً على نوع واحد من البكتيريا التي تعد سببًا رئيسيًا للوفاة بسبب العدوى المكتسبة من المستشفيات. ^[3]

عندما يتم تعطيل مجموعات البكتيريا المعوية التكافلية (على سبيل المثال، عن طريق المضادات الحيوية )، يصبح المرء أكثر عرضة لمسببات الأمراض. يفرض التطور السريع لمقاومة المضادات الحيوية ضغطًا انتقائيًا هائلاً على الأليلات المفيدة للمقاومة التي تنتقل إلى الأجيال القادمة. تُظهر فرضية الملكة الحمراء أن سباق التسلح التطوري بين البكتيريا المسببة للأمراض والبشر هو معركة مستمرة من أجل المزايا التطورية في التفوق على بعضهم البعض. يتطلب سباق التسلح التطوري بين عوامل الضراوة سريعة التطور للبكتيريا وممارسات العلاج في الطب الحديث من علماء الأحياء التطوريين فهم آليات المقاومة في هذه البكتيريا المسببة للأمراض، خاصة بالنظر إلى العدد المتزايد من المرضى المصابين في المستشفيات. تشكل عوامل الضراوة المتطورة تهديدًا للمرضى في المستشفيات، الذين يعانون من ضعف المناعة بسبب المرض أو العلاج بالمضادات الحيوية. عوامل الضراوة هي الخصائص التي طورتها البكتيريا المتطورة لزيادة قدرتها على التسبب في الأمراض. أحد عوامل الضراوة لـ C. إن السم الذي يشكل إلى حد كبير مقاومتها للمضادات الحيوية هو سمومها: السموم المعوية TcdA والسموم الخلوية TcdB. ^[5] تنتج السموم جراثيم يصعب تعطيلها وإزالتها من البيئة. وينطبق هذا بشكل خاص في المستشفيات حيث قد تحتوي غرفة المريض المصاب على جراثيم لمدة تصل إلى 20 أسبوعًا. ^[6] وبالتالي فإن مكافحة خطر الانتشار السريع لـ CDIs تعتمد على ممارسات الصرف الصحي في المستشفيات لإزالة الجراثيم من البيئة. وجدت دراسة نُشرت في المجلة الأمريكية لأمراض الجهاز الهضمي أنه للسيطرة على انتشار CDIs، فإن استخدام القفازات ونظافة اليدين ومقاييس الحرارة التي تُستعمل لمرة واحدة وتطهير البيئة هي ممارسات ضرورية في المرافق الصحية. ^[7] إن ضراوة هذا العامل الممرض ملحوظة وقد تتطلب تغييرًا جذريًا في أساليب الصرف الصحي المستخدمة في المستشفيات للسيطرة على تفشي CDIs. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يمكن لطفيلي الملاريا أن يمارس ضغطًا انتقائيًا على السكان البشر. وقد أدى هذا الضغط إلى الانتقاء الطبيعي لكريات الدم الحمراء التي تحمل طفرة جين الهيموجلوبين المنجلي ( Hb S) - مما يسبب فقر الدم المنجلي - في المناطق التي تشكل فيها الملاريا مشكلة صحية كبيرة، لأن الحالة تمنح بعض المقاومة لهذا المرض المعدي. ^[8]

This section needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources in this section. Unsourced material may be challenged and removed. (July 2016) (Learn how and when to remove this message)

وكما حدث مع تطور مقاومة المضادات الحيوية لدى البكتيريا، فقد بدأت تظهر مقاومة المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب مع المواد الكيميائية الزراعية المستخدمة بشكل شائع . على سبيل المثال:

• وفي الولايات المتحدة، أظهرت الدراسات أن ذباب الفاكهة الذي يصيب بساتين البرتقال أصبح مقاومًا لمبيد الملاثيون ، وهو مبيد حشري يستخدم لقتله.
• وفي هاواي واليابان، طورت العثة الماسية مقاومة لبكتيريا Bacillus thuringiensis ، التي تستخدم في العديد من المحاصيل التجارية بما في ذلك الذرة المعدلة وراثيا ، بعد حوالي ثلاث سنوات من بدء استخدامها على نطاق واسع.
• في إنجلترا، طورت الفئران في مناطق معينة مقاومة قوية لسم الفئران لدرجة أنها تستطيع استهلاك ما يصل إلى خمسة أضعاف كمية السم التي تستهلكها الفئران العادية دون أن تموت.
• لم يعد مبيد DDT فعالاً في السيطرة على البعوض الذي ينقل مرض الملاريا في بعض الأماكن، الأمر الذي ساهم في عودة ظهور المرض.
• في جنوب الولايات المتحدة، طور عشب Amaranthus palmeri ، الذي يعيق إنتاج القطن، مقاومة واسعة النطاق لمبيد الأعشاب جليفوسات .
• في بحر البلطيق ، أدى انخفاض الملوحة إلى تشجيع ظهور نوع جديد من الأعشاب البحرية البنية، Fucus radicans . ^[9]

يمكن أن يؤدي النشاط البشري إلى تغييرات غير مقصودة في البيئة. سيكون للنشاط البشري تأثير سلبي محتمل على مجموعة سكانية معينة، مما يتسبب في وفاة العديد من الأفراد من هذه المجموعة بسبب عدم التكيف مع هذا الضغط الجديد. الأفراد الذين يتكيفون بشكل أفضل مع هذا الضغط الجديد سيبقون على قيد الحياة ويتكاثرون بمعدل أعلى من أولئك الذين هم في وضع غير مؤات. يحدث هذا على مدى أجيال عديدة حتى يتكيف السكان ككل بشكل أفضل مع الضغط. ^[1] هذا هو الانتقاء الطبيعي في العمل، لكن الضغط يأتي من النشاط البشري مثل بناء الطرق أو الصيد. ^[10] يُرى هذا في الأمثلة أدناه لسنونو الجرف والأيائل. ومع ذلك، لا يحدث كل نشاط بشري يسبب ضغطًا تطوريًا عن غير قصد. يتضح هذا في تدجين الكلاب والتكاثر الانتقائي اللاحق الذي أدى إلى ظهور السلالات المختلفة المعروفة اليوم.

في المناطق الأكثر اكتظاظًا بالسكان (البشر) وحركة المرور، كانت التقارير تشير إلى تزايد عدد الثعابين الجرسية التي لا تصدر أصواتًا. تُعزى هذه الظاهرة عادةً إلى الضغط الانتقائي من جانب البشر، الذين غالبًا ما يقتلون الثعابين عندما يتم اكتشافها. ^[11] من المرجح أن تمر الثعابين غير الجرسية دون أن يلاحظها أحد، وبالتالي تبقى على قيد الحياة لتكاثر ذرية أقل عرضة للصخب مثلها. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

أظهرت مجموعات السنونو المنحدرة في نبراسكا تغيرات مورفولوجية في أجنحتها بعد سنوات عديدة من العيش بجوار الطرق. ^[10] عند جمع البيانات لأكثر من 30 عامًا، لاحظ الباحثون انخفاضًا في طول جناحي مجموعات السنونو الحية، مع ملاحظة انخفاض في عدد السنونو المنحدرة التي تقتلها السيارات المارة. أظهرت تلك السنونو المنحدرة التي قتلتها السيارات المارة طول جناحيها أكبر من مجموع السكان ككل. وقد ثبت أن التأثيرات المربكة مثل استخدام الطرق وحجم السيارة وحجم السكان ليس لها تأثير على الدراسة.

كما يُرى الضغط التطوري الذي يفرضه البشر في مجموعات الأيائل . ^[12] لا تبحث هذه الدراسات في الاختلافات المورفولوجية، بل في الاختلافات السلوكية. فقد تبين أن الأيائل الذكور الأسرع والأكثر حركة أكثر عرضة للوقوع فريسة للصيادين. حيث يخلق الصيادون بيئة حيث تكون الحيوانات الأكثر نشاطًا أكثر عرضة للاستسلام للافتراس من الحيوانات الأقل نشاطًا. ^[4] أما الأيائل الإناث التي نجت بعد العامين الماضيين، فستقلل من نشاطها مع مرور كل عام، مما يترك المزيد من الأيائل الإناث الخجولة التي كانت أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة. ^[12] كما أظهرت الأيائل الإناث في دراسة منفصلة اختلافات سلوكية، حيث أظهرت الإناث الأكبر سنًا السلوك الخجول الذي يتوقعه المرء من هذا الاختيار. ^[13]

منذ تدجين الكلاب ، تطورت جنبًا إلى جنب مع البشر بسبب الضغط من البشر والبيئة. ^[6] بدأ هذا بمشاركة البشر والذئاب في نفس المنطقة، مع الضغط للتعايش مما أدى في النهاية إلى تدجينهم. أدى الضغط التطوري من البشر إلى ظهور العديد من السلالات المختلفة التي توازي احتياجات الوقت، سواء كانت الحاجة إلى حماية الماشية أو المساعدة في الصيد. ^[7] كان الصيد ورعي الماشية من الأسباب الأولى لاختيار البشر بشكل مصطنع للصفات التي اعتبروها مفيدة. ^[8] لا يتوقف هذا التكاثر الانتقائي عند هذا الحد، بل يمتد إلى اختيار البشر لصفات معينة تعتبر مرغوبة في كلابهم المستأنسة، مثل الحجم واللون، حتى لو لم تكن مفيدة للإنسان بالضرورة بطريقة ملموسة. ^[9] إحدى العواقب غير المقصودة لهذا الاختيار هي أن الكلاب المستأنسة تميل أيضًا إلى الإصابة بأمراض وراثية اعتمادًا على السلالة المحددة التي تنتمي إليها. ^[14]

• اللياقة البدنية (علم الأحياء)  - النجاح الإنجابي المتوقع
• البقاء للأصلح  – عبارة تصف آلية الانتقاء الطبيعي
• التسلسل المحفوظ  - تسلسلات DNA أو RNA أو البروتين المتشابهة داخل الجينومات أو بين الأنواع