تشير دراسة في جامعة ييل إلى أنه يمكن التنبؤ بالتطور

قد يكون التطور عشوائيًا أكثر مما كنا نظن.

لطالما كان يُنظر إلى التطور على أنه عملية عشوائية نسبيًا ، مع سمات الأنواع التي تشكلت من خلال طفرات عشوائية وعوامل بيئية ، وبالتالي لا يمكن التنبؤ بها في كثير من الأحيان.

لكن فريقًا دوليًا من العلماء بقيادة باحثين جامعة ييل و جامعة كولومبيا تم العثور على سلالة نباتية معينة لإنتاج ثلاثة أنواع متطابقة من الأوراق مرارًا وتكرارًا في المناطق الجبلية عبر Neotropics.

وكشف البحث عن الأمثلة الأولى في نباتات “الإشعاع المنعكس” على التطور المستمر لأنماط متشابهة في مناطق مختلفة. يثير هذا الاكتشاف احتمال أن التطور ليس بالضرورة عملية عشوائية ويمكن توقعه.

نُشرت الدراسة مؤخرًا في المجلة علم البيئة الطبيعية والتطور.

تطورت أنواع أوراق مماثلة بشكل مستقل في ثلاثة أنواع من النباتات الموجودة في الغابة السحابية في أواكساكا بالمكسيك ، وفي ثلاثة أنواع من النباتات في بيئة مماثلة في تشياباس بالمكسيك. هذا المثال للتطور الموازي هو أحد الأمثلة العديدة التي اكتشفها العلماء بقيادة جامعة ييل ، ويقترح أن التطور قد يكون متوقعًا. الائتمان: جامعة ييل

قال مايكل دونوجو من جامعة ييل ، الأستاذ الفخري في علم الأحياء التطوري والمؤلف المشارك: “تُظهر هذه النتائج كيف يمكن توقع التطور فعليًا ، حيث يعمل الانتقاء التطوري والطبيعي معًا لإنشاء نفس الأنماط مرارًا وتكرارًا في ظل ظروف معينة”. “ربما تصبح البيولوجيا التطورية علمًا تنبؤيًا أكثر مما كنا نتخيله في الماضي.”

درس فريق البحث علم الوراثة ومورفولوجيا سلالة نبات الويبرنوم ، وهو نوع من النباتات المزهرة التي بدأت بالانتشار من المكسيك إلى أمريكا الوسطى والجنوبية منذ حوالي 10 ملايين سنة. أجرت Donoghue بحثًا حول هذه المجموعة من النباتات للحصول على درجة الدكتوراه. أطروحة في هارفارد قبل 40 عاما. في ذلك الوقت ، أيد نظرية بديلة ، وفقًا لها ، تطورت الأوراق الكبيرة المشعرة والأوراق الصغيرة الملساء في وقت مبكر من تاريخ المجموعة ثم هاجرت بشكل منفصل ، متناثرة بواسطة الطيور عبر سلاسل جبلية مختلفة.

ومع ذلك ، تظهر التحليلات الجينية الجديدة المقدمة في الدراسة أن نوعين مختلفين من الأوراق قد تطورتا بشكل منفصل ومتزامن في كل منطقة من المناطق الجبلية العديدة.

قال دونوجيو: “لقد توصلت إلى نتيجة خاطئة لأنه لم تكن هناك بيانات جينية ذات صلة في السبعينيات”.

وجد الفريق أن تسعة من 11 منطقة تمت دراستها قد طورت أنواعًا متشابهة جدًا من الأوراق. ومع ذلك ، فإن المجموعة الكاملة من أنواع الأوراق لم تتطور بعد في الأماكن التي هاجر فيها الويبرنوم مؤخرًا. على سبيل المثال ، تفتقر الغابات السحابية في المكسيك وأمريكا الوسطى وشمال أمريكا الجنوبية في جبال بوليفيا إلى أنواع الأوراق الكبيرة المشعرة الموجودة في المناطق الرطبة الأخرى مع القليل من ضوء الشمس.

وقال دونوجيو: “وصلت هذه النباتات إلى بوليفيا منذ مليون عام ، لذلك نتوقع أن يتطور شكل الورقة الكبيرة المشعرة في نهاية المطاف في بوليفيا أيضًا”.

تم العثور على العديد من الأمثلة للإشعاع المتماثل في حيوانات مثل سحالي أنوليس في منطقة البحر الكاريبي. على هذا النحو ، فإن أشكال الجسم المتشابهة أو “الأشكال الخارجية” تطورت بشكل مستقل في جزر مختلفة. الآن مع وجود مثال نباتي في متناول اليد ، يحاول علماء الأحياء التطورية إيجاد ظروف عامة يمكن من خلالها عمل تنبؤات قوية حول المسارات التطورية.

قالت إيريكا إدواردز ، أستاذة علم البيئة وعلم الأحياء التطوري بجامعة ييل والمؤلفة المشاركة في البحث: “لقد كشف هذا العمل التعاوني ، على مدى عدة عقود ، عن نظام جديد مثير لدراسة التكيف التطوري”. “الآن بعد أن أنشأنا هذا النمط ، تتمثل تحدياتنا التالية في فهم أفضل للأهمية الوظيفية لأنواع الأوراق هذه والبنية الجينية الأساسية التي تمكنهم من تكرار أنفسهم.”

ملاحظة: مايكل ج. Donoghue ، Teran AR Eaton ، Carlos A. مايا لاسترا ، مايكل ج. لانديس ، باتريك و. سويني ، مارك إي. أولسون ، ن. كاشو ، مورغان ك. “انعكاس شعاع الخضر في أرخبيل غابة سحابة” بقلم إيفالو وآخرون. موغلين ، الأردن ر. جاردنر ، نورا م. هيفي ، ماديس كاستورينا ، علي سيغوفيا ريفاس ، ويندي إل. كليمنت وإريكا ج. إدواردز ، 18 يوليو 2022 ، علم البيئة الطبيعية والتطور.
DOI: 10.1038 / s41559-022-01823-x