Las
islas son a la evolución lo que a Homer Simpson un buffet libre, una
locura de actividad desenfrenada. Para los miembros de una especie que
hasta entonces había vivido en un medio continental, pasar a vivir en
una isla combina al mismo tiempo el cambio debido a las imposiciones del
nuevo ecosistema y el debido al aislamiento genético (ya que ahora son
distintas poblaciones separadas por el océano, no se “mezclan” y por lo
tanto, todo cambio ocurre independientemente una de otra). Así, el
estudio de las islas y los seres que habitan en ellas ha concedido a los
biólogos conocer parte del modus operandi de la evolución,
permitiéndoles establecer algunas reglas sobre cómo esta opera. Sin
embargo, en Biología rara vez hay reglas que se cumplen… siempre.
Los continentes tienen una gran cantidad de especies y un todavía mayor número de individuos. Por su parte, de forma general, las islas que suelen tachonar las costas o aquellas perdidas en mitad del océano, no tienden a tener ni tantas especies y tienen números de pobladores mucho más reducidos. Por ello, por simple probabilidad, los biólogos han estimado que es mucho más fácil que las islas sean conquistadas por la fauna y flora del continente, que a la inversa, la conquista del continente por la fauna y flora insular.
Además de la susceptibilidad a recibir y no a dar, el aislamiento que otorga la naturaleza insular, rodeada de mares u océanos por todos lados, implica que sus especies tiendan a no dispersarse desde aquellos perdidos y remotos enclaves. Por ello las especies insulares tienen alta probabilidad de ser únicas y de no hallarse en ningún otro lugar más del planeta. Estos seres que solo viven en un lugar específico reciben el nombre de endemismos. En el archipiélago canario, por ejemplo, se han descrito 19.550 especies de fauna y flora, de la cuáles ¡4.021 son endémicas, un 20.5%! De todas esas especies se han catalogado 693 subespecies, ¡pero 625 son endémicas, un 90.1%! (ref. 2).
Antes de continuar hay una herramienta que me gustaría utilizar. Pero creo que debería explicar cómo se elabora y para qué sirve. Voy a simplificar mucho, espero que ningún experto que llegue a leer esto se tire de los pelos… Se trata de los árboles filogenéticos, que como si fueran árboles genealógicos, describen el parentesco que existe entre distintas especies. Pongamos un ejemplo, tenemos tres especies distintas y queremos saber cómo de emparentadas están entre sí, dichas especies son: Fulanito (A), Menganito (B) y Urist McBrewer (U). A continuación elegimos un gen común a todas esas especies, por ejemplo, uno presente en las centrales energéticas de nuestras células, las mitocondrias, ese gen además será uno muy empleado en este tipo de estudios, la «subunidad I del citocromo c oxidasa» (COI).
Después de extraerle a cada especie su gen COI, secuenciamos cada COI extraído (obtenemos su código) para saber como es el COI de cada especie. El siguiente paso es comparar el COI de todos con todos: el COI de A con el de B, el COI de B con el de U y el COI de A con el de U. Finalmente, si exponemos los resultados en relación a la unidad (de modo que un parecido del 100% equivale a 1; un parecido del 95% equivale a 0.95; etc), podemos obtener una tabla como esta:
Vemos que el COI de Fulanito (A) y el de Menganito (B) son los que más se parecen entre sí (se parecen un 95%), por ello diremos que son los más emparentados entre sí y para reflejarlo, en un árbol filogenético los unimos en un mismo nodo del árbol (los nodos son los puntos de unión entre elementos analizados, ver en la imagen inferior). A continuación tenemos a Urist McBrewer (U), con un parecido del 80 y del 84% respectivamente, por ello, en el árbol filogenético lo pondremos en el siguiente nodo. Y veremos que Urist McBrewer tiene una posición basal, repito, posición basal, ya que se sitúa en la base o cerca de la base del árbol. Y habremos terminado, ya que solo teníamos tres elementos a comparar.
Los científicos hacen algo muy similar, salvo que normalmente comparan muchísimos más elementos, por ello necesitan programas de ordenador para crear los árboles y además, para aplicar la estadística, ya que es fundamental confirmar que los árboles obtenidos son los más fiables de todas las combinaciones posibles, porque con tres elementos las combinaciones no son muchas, pero con veinte o treinta elementos ya es otro cantar.
¿Cómo de útil es esta herramienta? ¿Para qué nos sirve? Para los biólogos, estudiar la genealogía de un grupo animal no solo permite discernir como evolucionó o como podrá evolucionar, también puede contarnos como migran los seres vivos, como sus poblaciones se desplazan en el tiempo y el espacio, como llegan a influir los eventos geológicos sobre la naturaleza de las especies o sobre las poblaciones de una especie… y también como es el fluir de los seres vivos en la colonización de las islas.
Como ya hemos dicho, una idea bien asentada en las ciencias biológicas es que los continentes son el punto desde el cuál se invaden las islas. Yendo un poco más lejos, si contamos con un archipiélago de naturaleza linear, es decir, donde las islas se sitúan en fila india frente al continente, es de suponer que las islas más cercanas serán las primeras en ser invadidas, por lo que serán las primeras en originar nuevas especies y pasado el tiempo, sus especies serán las más antiguas. En el lado opuesto, las islas más lejanas serán las últimas en ser invadidas, por ello las últimas en originar nuevas especies y pasado el tiempo, sus especies serán las más nuevas.
La edad de las especies en un archipiélago “linear” como el comentado, se traduce a nivel genético en que las especies tendrán sus genes más o menos parecidos entre sí dependiendo de cuando hayan aparecido dichas especies. Dos especies recientes se parecerán genéticamente mucho entre sí; por el contrario, una especie nueva y otra antigua guardarán bastantes diferencias. Ahora bien, si todo esto es verdad, en un árbol filogenético esperaríamos una ordenación de las especies según la isla que ocupan: las especies que viven en las islas más cercanas al continente se conectarán a la base del árbol (por ser las primeras en aparecer), las de las islas más lejanas se conectarán al otro extremo del árbol (por ser las últimas en aparecer) y el resto tendrá conexiones en posiciones intermedias dependiendo de la situación geográfica de su isla.
Bien. Pues esto es lo que vemos exactamente en un estudio realizado sobre los saltamontes ápteros (sin alas) del género Arminda, un grupo de saltamontes endémico de Las Canarias, ya que solo aparecen allí y en ningún otro lugar más del mundo (ref. 1). Emplearon genes presentes en el núcleo celular y en la mitocondria y como pueden ver en la siguiente imagen, las especies se ordenan en el árbol filogenético según la posición de sus islas, corroborando la idea que hemos ido manejando hasta ahora (ref. 1).
Pero el objetivo de esta entrada no era solamente hablar de lo que ya se sabía… sino de las sorpresas que puede dar la naturaleza de vez en cuando. Ojear de nuevo el árbol filogenético anterior de los saltamontes Arminda de Las Canarias. Ahora comparadlo con el árbol filogenético de aquí abajo, el de los caracoles del género Theba, también de Las Canarias (y de otras zonas del mundo) ¿Notáis alguna sutil diferencia? (Pista: mirad los territorios que son ocupados conforme aumenta la modernidad de los linajes).
Bueno, no es algo que salte de un golpe de vista. Pero sí, el árbol filogenético de los caracoles del género Theba… ¡está invertido! Dicho estudio fue encabezado por la guapísima especialista en invertebrados y bióloga evolutiva Carola Greve, del Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, en Alemania. Ella y su equipo eligieron como elementos dignos de estudio a los caracoles terrestres del género Theba, muy abundantes en Las Canarias y en la Península Ibérica. Como elementos genéticos emplearon la ya mencionada «subunidad I del citocromo c oxidasa» y el «espaciador transcrito interno 1», este último del núcleo celular. Y tras ordenar los resultados, lo que obtuvieron fue la imagen anterior… y la que ponemos (muy simplificada) a continuación:
¿Qué había pasado? Según dicho estudio, el primer caracol colonizador de Las Canarias sería el caracol pintado de Gran Canaria, Theba grasseti, actualmente en «Peligro de Extinción» (ref. 3). Esta conquista sucedería en los últimos 39 – 17 millones de años. En aquel entonces no existía la única isla donde se halla esta especie, Gran Canaria, ya que tan solo es una mocita geológica de solo 15 millones de años de edad. Se que no es de buena educación hablar de la edad del sexo femenino, pero debo añadir que en aquel entonces ya había nacido Fuerteventura (que hoy es una hermosa moza de 24 millones de años de edad) y esta sería la isla colonizada por Theba grasseti (o sus antepasados más directos) en aquella época. Más tarde colonizaría otras islas cuando estas apareciesen y fuesen habitables. De acuerdo con este planteamiento, en Fuerteventura se han hallado fósiles que pueden ser asociados a Theba grasseti, hoy extinta en aquella isla.
Según las fechas calculadas a partir de los “relojes moleculares” (basados a su vez en las tasas de mutación), durante los siguientes diez millones de años, en el periodo conocido como Mioceno, el género Theba no solo conquistaría y reconquistaría el resto de Las Canarias, sino que volvería a colonizar el continente africano; estas fechas coinciden con la paleoclimatología (la ciencia que estudia el clima en las eras pasadas), que asevera que en aquel entonces hubo un aumento global de las temperaturas y de la humedad ambiental, un clima muy ventajoso para los gasterópodos terrestres. Y estos datos también coinciden con el registro fósil del género Theba en estratos del Mioceno.
Y los recolonizadores de Marruecos generarían la especie Theba pisana. En poco tiempo esta especie viviría una expansión tremendamente brutal que le permitiría gobernar toda la costa del Mediterráneo y las costas del Atlántico de Gran Bretaña. Asimismo, por causa humana, también ha sido introducida en Estados Unidos, Sudáfrica y Australia. Aunque ha colonizado medio mundo, este estudio demuestra el origen marroquí de Theba pisana, donde sus ancestros de Marruecos descienden a su vez de las poblaciones canarias de Theba.
Quien lo diría, desde unas pequeñas islas hacia todo un continente y más allá. Pero este fenómeno, la colonización del continente desde las islas… ¿Es una excepción? ¿Es más habitual de lo esperado? Sin ninguna duda… ¡Se requieren más estudios!
http://lacienciaysusdemonios.com/2012/06/28/evolucion-en-islas-caracoles-insulares-y-la-conquista-del-continente
Los continentes tienen una gran cantidad de especies y un todavía mayor número de individuos. Por su parte, de forma general, las islas que suelen tachonar las costas o aquellas perdidas en mitad del océano, no tienden a tener ni tantas especies y tienen números de pobladores mucho más reducidos. Por ello, por simple probabilidad, los biólogos han estimado que es mucho más fácil que las islas sean conquistadas por la fauna y flora del continente, que a la inversa, la conquista del continente por la fauna y flora insular.
Además de la susceptibilidad a recibir y no a dar, el aislamiento que otorga la naturaleza insular, rodeada de mares u océanos por todos lados, implica que sus especies tiendan a no dispersarse desde aquellos perdidos y remotos enclaves. Por ello las especies insulares tienen alta probabilidad de ser únicas y de no hallarse en ningún otro lugar más del planeta. Estos seres que solo viven en un lugar específico reciben el nombre de endemismos. En el archipiélago canario, por ejemplo, se han descrito 19.550 especies de fauna y flora, de la cuáles ¡4.021 son endémicas, un 20.5%! De todas esas especies se han catalogado 693 subespecies, ¡pero 625 son endémicas, un 90.1%! (ref. 2).
Antes de continuar hay una herramienta que me gustaría utilizar. Pero creo que debería explicar cómo se elabora y para qué sirve. Voy a simplificar mucho, espero que ningún experto que llegue a leer esto se tire de los pelos… Se trata de los árboles filogenéticos, que como si fueran árboles genealógicos, describen el parentesco que existe entre distintas especies. Pongamos un ejemplo, tenemos tres especies distintas y queremos saber cómo de emparentadas están entre sí, dichas especies son: Fulanito (A), Menganito (B) y Urist McBrewer (U). A continuación elegimos un gen común a todas esas especies, por ejemplo, uno presente en las centrales energéticas de nuestras células, las mitocondrias, ese gen además será uno muy empleado en este tipo de estudios, la «subunidad I del citocromo c oxidasa» (COI).
Después de extraerle a cada especie su gen COI, secuenciamos cada COI extraído (obtenemos su código) para saber como es el COI de cada especie. El siguiente paso es comparar el COI de todos con todos: el COI de A con el de B, el COI de B con el de U y el COI de A con el de U. Finalmente, si exponemos los resultados en relación a la unidad (de modo que un parecido del 100% equivale a 1; un parecido del 95% equivale a 0.95; etc), podemos obtener una tabla como esta:
Vemos que el COI de Fulanito (A) y el de Menganito (B) son los que más se parecen entre sí (se parecen un 95%), por ello diremos que son los más emparentados entre sí y para reflejarlo, en un árbol filogenético los unimos en un mismo nodo del árbol (los nodos son los puntos de unión entre elementos analizados, ver en la imagen inferior). A continuación tenemos a Urist McBrewer (U), con un parecido del 80 y del 84% respectivamente, por ello, en el árbol filogenético lo pondremos en el siguiente nodo. Y veremos que Urist McBrewer tiene una posición basal, repito, posición basal, ya que se sitúa en la base o cerca de la base del árbol. Y habremos terminado, ya que solo teníamos tres elementos a comparar.
Los científicos hacen algo muy similar, salvo que normalmente comparan muchísimos más elementos, por ello necesitan programas de ordenador para crear los árboles y además, para aplicar la estadística, ya que es fundamental confirmar que los árboles obtenidos son los más fiables de todas las combinaciones posibles, porque con tres elementos las combinaciones no son muchas, pero con veinte o treinta elementos ya es otro cantar.
¿Cómo de útil es esta herramienta? ¿Para qué nos sirve? Para los biólogos, estudiar la genealogía de un grupo animal no solo permite discernir como evolucionó o como podrá evolucionar, también puede contarnos como migran los seres vivos, como sus poblaciones se desplazan en el tiempo y el espacio, como llegan a influir los eventos geológicos sobre la naturaleza de las especies o sobre las poblaciones de una especie… y también como es el fluir de los seres vivos en la colonización de las islas.
Como ya hemos dicho, una idea bien asentada en las ciencias biológicas es que los continentes son el punto desde el cuál se invaden las islas. Yendo un poco más lejos, si contamos con un archipiélago de naturaleza linear, es decir, donde las islas se sitúan en fila india frente al continente, es de suponer que las islas más cercanas serán las primeras en ser invadidas, por lo que serán las primeras en originar nuevas especies y pasado el tiempo, sus especies serán las más antiguas. En el lado opuesto, las islas más lejanas serán las últimas en ser invadidas, por ello las últimas en originar nuevas especies y pasado el tiempo, sus especies serán las más nuevas.
La edad de las especies en un archipiélago “linear” como el comentado, se traduce a nivel genético en que las especies tendrán sus genes más o menos parecidos entre sí dependiendo de cuando hayan aparecido dichas especies. Dos especies recientes se parecerán genéticamente mucho entre sí; por el contrario, una especie nueva y otra antigua guardarán bastantes diferencias. Ahora bien, si todo esto es verdad, en un árbol filogenético esperaríamos una ordenación de las especies según la isla que ocupan: las especies que viven en las islas más cercanas al continente se conectarán a la base del árbol (por ser las primeras en aparecer), las de las islas más lejanas se conectarán al otro extremo del árbol (por ser las últimas en aparecer) y el resto tendrá conexiones en posiciones intermedias dependiendo de la situación geográfica de su isla.
Bien. Pues esto es lo que vemos exactamente en un estudio realizado sobre los saltamontes ápteros (sin alas) del género Arminda, un grupo de saltamontes endémico de Las Canarias, ya que solo aparecen allí y en ningún otro lugar más del mundo (ref. 1). Emplearon genes presentes en el núcleo celular y en la mitocondria y como pueden ver en la siguiente imagen, las especies se ordenan en el árbol filogenético según la posición de sus islas, corroborando la idea que hemos ido manejando hasta ahora (ref. 1).
Pero el objetivo de esta entrada no era solamente hablar de lo que ya se sabía… sino de las sorpresas que puede dar la naturaleza de vez en cuando. Ojear de nuevo el árbol filogenético anterior de los saltamontes Arminda de Las Canarias. Ahora comparadlo con el árbol filogenético de aquí abajo, el de los caracoles del género Theba, también de Las Canarias (y de otras zonas del mundo) ¿Notáis alguna sutil diferencia? (Pista: mirad los territorios que son ocupados conforme aumenta la modernidad de los linajes).
Bueno, no es algo que salte de un golpe de vista. Pero sí, el árbol filogenético de los caracoles del género Theba… ¡está invertido! Dicho estudio fue encabezado por la guapísima especialista en invertebrados y bióloga evolutiva Carola Greve, del Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, en Alemania. Ella y su equipo eligieron como elementos dignos de estudio a los caracoles terrestres del género Theba, muy abundantes en Las Canarias y en la Península Ibérica. Como elementos genéticos emplearon la ya mencionada «subunidad I del citocromo c oxidasa» y el «espaciador transcrito interno 1», este último del núcleo celular. Y tras ordenar los resultados, lo que obtuvieron fue la imagen anterior… y la que ponemos (muy simplificada) a continuación:
¿Qué había pasado? Según dicho estudio, el primer caracol colonizador de Las Canarias sería el caracol pintado de Gran Canaria, Theba grasseti, actualmente en «Peligro de Extinción» (ref. 3). Esta conquista sucedería en los últimos 39 – 17 millones de años. En aquel entonces no existía la única isla donde se halla esta especie, Gran Canaria, ya que tan solo es una mocita geológica de solo 15 millones de años de edad. Se que no es de buena educación hablar de la edad del sexo femenino, pero debo añadir que en aquel entonces ya había nacido Fuerteventura (que hoy es una hermosa moza de 24 millones de años de edad) y esta sería la isla colonizada por Theba grasseti (o sus antepasados más directos) en aquella época. Más tarde colonizaría otras islas cuando estas apareciesen y fuesen habitables. De acuerdo con este planteamiento, en Fuerteventura se han hallado fósiles que pueden ser asociados a Theba grasseti, hoy extinta en aquella isla.
Según las fechas calculadas a partir de los “relojes moleculares” (basados a su vez en las tasas de mutación), durante los siguientes diez millones de años, en el periodo conocido como Mioceno, el género Theba no solo conquistaría y reconquistaría el resto de Las Canarias, sino que volvería a colonizar el continente africano; estas fechas coinciden con la paleoclimatología (la ciencia que estudia el clima en las eras pasadas), que asevera que en aquel entonces hubo un aumento global de las temperaturas y de la humedad ambiental, un clima muy ventajoso para los gasterópodos terrestres. Y estos datos también coinciden con el registro fósil del género Theba en estratos del Mioceno.
Y los recolonizadores de Marruecos generarían la especie Theba pisana. En poco tiempo esta especie viviría una expansión tremendamente brutal que le permitiría gobernar toda la costa del Mediterráneo y las costas del Atlántico de Gran Bretaña. Asimismo, por causa humana, también ha sido introducida en Estados Unidos, Sudáfrica y Australia. Aunque ha colonizado medio mundo, este estudio demuestra el origen marroquí de Theba pisana, donde sus ancestros de Marruecos descienden a su vez de las poblaciones canarias de Theba.
Quien lo diría, desde unas pequeñas islas hacia todo un continente y más allá. Pero este fenómeno, la colonización del continente desde las islas… ¿Es una excepción? ¿Es más habitual de lo esperado? Sin ninguna duda… ¡Se requieren más estudios!
http://lacienciaysusdemonios.com/2012/06/28/evolucion-en-islas-caracoles-insulares-y-la-conquista-del-continente
الجُزُر،
بالنسبة للتطوّر، موقع نشاط دائب لا
يتوقّف.
بالنسبة لأعضاء نوع حيّ قد عاش في بيئة قاريّة، ثمّ يمضي ليعيش في
جزيرة، سيجمعون، بذات الوقت، التغيُّر المتسبِّب بإملاءات النظام
البيئيّ الجديد + التغيُّر الناتج عن الإنعزال الوراثيّ الجينيّ (هم، الآن، جماعات مختلفة منفصلة بسبب المحيط، لا "اختلاط بينهم"، وبالتالي، يحدث كل
تغيُّر بشكل مستقلّ بجماعة عن الأخرى). هكذا، تشكّل دراسة الجُزُر
والكائنات التي تعيش فيها مُنحة لعلماء الأحياء لمعرفة جزء من كيفية عمل
التطوّر، ما يسمح لهم بإقرار بعض القواعد حول هذا العمل. مع هذا، نادراً ما يجري إكمال قواعد في علم الأحياء .. فالبحث دائب ودائم!!
يوجد كمّ هائل من الأنواع الحيّة وكمّ أكبر من الأفراد في القارات. من جانبها ، وبصيغة عامّة، لا تحوي الجُزُر، القريبة من السواحل أو تلك البعيدة في منتصف المحيط، الكثير من الأنواع الحيّة، ويوجد فيها عدد محدود من القاطنين مقارنة بالبرّ القاريّ. لهذا، ولأرجحيّة بسيطة، قدّر علماء الأحياء بأنه من السهولة بمكان أن يحصل غزو للجزر من قبل حيوانات ونباتات القارّة، ولا يحدث العكس بغزو القارّة من قبل حيوانات ونباتات الجُزُرْ.
إضافة لهذه القابليّة للإستقبال لا الإرسال، يقضي الفعل، الذي تفرضه طبيعة الجُزُر المُحاطة بالبحار أو المحيطات من كل الجوانب، بعدم ميل أنواعها الحيّة للإنتشار، بل تعمل على الإستقرار فيها. لهذا، تميل الأنواع الحيّة في الجزر للتميُّز والتمتُّع بالفرادة، بحيث لا يُعثر عليها بمكان آخر من الكوكب. تُدعى تلك الكائنات التي تعيش فقط في مكان محدّد مُتَوطِّنة.
يوجد كمّ هائل من الأنواع الحيّة وكمّ أكبر من الأفراد في القارات. من جانبها ، وبصيغة عامّة، لا تحوي الجُزُر، القريبة من السواحل أو تلك البعيدة في منتصف المحيط، الكثير من الأنواع الحيّة، ويوجد فيها عدد محدود من القاطنين مقارنة بالبرّ القاريّ. لهذا، ولأرجحيّة بسيطة، قدّر علماء الأحياء بأنه من السهولة بمكان أن يحصل غزو للجزر من قبل حيوانات ونباتات القارّة، ولا يحدث العكس بغزو القارّة من قبل حيوانات ونباتات الجُزُرْ.
إضافة لهذه القابليّة للإستقبال لا الإرسال، يقضي الفعل، الذي تفرضه طبيعة الجُزُر المُحاطة بالبحار أو المحيطات من كل الجوانب، بعدم ميل أنواعها الحيّة للإنتشار، بل تعمل على الإستقرار فيها. لهذا، تميل الأنواع الحيّة في الجزر للتميُّز والتمتُّع بالفرادة، بحيث لا يُعثر عليها بمكان آخر من الكوكب. تُدعى تلك الكائنات التي تعيش فقط في مكان محدّد مُتَوطِّنة.
في أرخبيل جزر الكناري أو الجزر الخالدات، على سبيل المثال، جرى توصيف 19550 نوع حيّ حيوانيّ ونباتيّ، بينها 4021 نوع مُتوطِّن، أيّ ما نسبته 20.5%. من بين كل تلك الأنواع جرى تصنيف 693 نوع فرعيّ ومنهم 625 نوع مُتوطِّن أيّ ما نسبته
90.1% منها!!!
قبل
المتابعة، توجد آليّة أرغب باستخدامها. لكن يتوجب عليّ شرح كيفية تحضيرها
وبماذا تفيد.
سأحاول تبسيط الأمر كثيراً، وآمل أن لا يضطر مَنْ يقرأ هذا لشدّ شعره!!!
سيجري الحديث عن الأشجار التطوريّة (شجرة تطور السلالات phylogenetic tree) كما لو أنها أشجار وراثيّة (شجرة العائلة Family tree) تصف القرابة القائمة بين أنواع حيّة مختلفة.
سأحاول تبسيط الأمر كثيراً، وآمل أن لا يضطر مَنْ يقرأ هذا لشدّ شعره!!!
سيجري الحديث عن الأشجار التطوريّة (شجرة تطور السلالات phylogenetic tree) كما لو أنها أشجار وراثيّة (شجرة العائلة Family tree) تصف القرابة القائمة بين أنواع حيّة مختلفة.
سنضع مثال عن هذا، لدينا 3 أنواع حيّة مختلفة ونريد
معرفة كيفية إرتباطها كقرابة فيما بينها، الأنواع الثلاثة، هي:
فلان (أ) وعلّان (ب) وعلتان (ت)
لاحقاً، نختار عُنصر
مُشترك لدى الأنواع الثلاثة، على سبيل المثال، عنصر واحد حاضر في المراكز
الطاقيّة في خلايانا، أي في الميتوكوندريا، سيُوظَّفْ هذا العنصر بشكل جيّد في
هذا النمط من الدراسات، إسم العنصر سيتوكروم سي أكسيداز.
إثر إستخراج هذا العنصر (سيتوكروم سي أكسيداز) من كل نوع حيّ، نقوم بسَلْسَلة كل جين مُستخرج (لنحصل على شيفرته) لمعرفة وضع كل عنصر (سيتوكروم سي أكسيداز) لدى كل نوع.
الخطوة التالية، إجراء مقارنة الجين (سيتوكروم سي أكسيداز) للجميع مع الجميع:
أي (سيتوكروم سي أكسيداز) لـ أ مع (سيتوكروم سي أكسيداز) لـ ب؛ (سيتوكروم سي أكسيداز) لـ ب مع (سيتوكروم سي أكسيداز) لـ ت؛ (سيتوكروم سي أكسيداز) لـ أ مع (سيتوكروم سي أكسيداز) لـ ت.
بالنهاية، لدى عرض النتائج المرتبطة بالوحدة (حيث تشابه 100% = 1؛ تشابه 95% = 0.95؛ ....إلخ).
نجد بأنّ العنصر (سيتوكروم سي أكسيداز) لـ فلان (أ) ولـ علّان (ب) هو الأكثر شبهاً فيما بينهما (يتشابهان بنسبة 95%)، فهما أكثر قرابة، ولكي نُمثِّل هذه القرابة ضمن شجرة تطورية، نوحدهما في عقدة واحدة على الشجرة (العُقَد هي نقاط إتحاد بين عناصر قد دُرِسَت وحُلِّلَت، كما يُرى في الصورة أدناه).
لدينا، تالياً، علتان (ت) مع شبه بنسبة 80% و84% على التوالي، لهذا،
سنضعه في العقدة التالية في الشجرة التطوريّة. وسنرى بأنّ علتان (ت) ذو وضع قاعدي، أكرّر، وضع قاعديّ حيث يقع في القاعدة أو
بالقرب من قاعدة الشجرة. وانتهينا حيث قارنا بين 3 عناصر فقط.
يقوم العلماء بعمل شبيه، ما خلا أنهم
يقارنون عادة عناصر أكثر عدداً بكثير، لذلك، هم بحاجة إلى برامج حاسوبيّة لخلق
الشجرات وكذلك لتطبيق الإحصائيات، ويُعتبر هذا شأن أساسيّ لتأكيد وثوقيّة
الأشجار المُتحصِّلة بين كل التكوينات الممكنة، لأنّ 3 عناصر لا تعطي كثير
من التكوينات، لكن مع 20 أو 30 عنصر، فالأمر مختلف.
ما فائدة هذه الآليّة؟ بماذا تخدمنا؟
بالنسبة لعلماء الأحياء، لا تسمح دراسة الشجرة الوراثيّة / الجينيّة لجماعة حيوانية باستنتاج كيف تطوَّرت أو كيف يمكن أن تتطوّر فقط، بل، كذلك، يمكن أن تُخبرنا بكيفية هجرة الكائنات الحيّة، كيف تنتقل جماعاتها بالزمكان، كيف تصل لتؤثر الحوادث الجيولوجيّة على طبيعة الأنواع الحيّة أو على جماعات النوع الحيّ. وكذلك، كيفية تدفُُّق الكائنات الحيّة لإستيطان الجُزُرْ.
كما قلنا سابقاً، توجد معلومة راسخة في علم الأحياء، تقول: تشكّل القارات النقطة التي تُغزى الجُزُر منها. وبالذهاب أبعد من هذا، فيما لو نتحدث عن أرخبيل ذو طبيعة خطيّة، حيث تنتظم جزره على شكل مصفوفة مواجهة للقارّة، سيُفترَضْ بأنّ الجزء الأقرب سيتمثل بأوائل الجزر المغزيّة، وبالتالي، هي أوائل الأمكنة التي تعطي الأصل للأنواع الحيّة الجديدة، وبمرور الزمن، ستصير أنواعها الحيّة الأقدم. من جانب آخر، الجزر الأبعد هي آخرها بالتعرُّض للغزو، ولهذا، فهي الأخيرة بإعطاء الأصول لأنواع حيّة جديدة، وبمرور الزمن، ستصبح أنواعها الحيّة الأحدث.
ما فائدة هذه الآليّة؟ بماذا تخدمنا؟
بالنسبة لعلماء الأحياء، لا تسمح دراسة الشجرة الوراثيّة / الجينيّة لجماعة حيوانية باستنتاج كيف تطوَّرت أو كيف يمكن أن تتطوّر فقط، بل، كذلك، يمكن أن تُخبرنا بكيفية هجرة الكائنات الحيّة، كيف تنتقل جماعاتها بالزمكان، كيف تصل لتؤثر الحوادث الجيولوجيّة على طبيعة الأنواع الحيّة أو على جماعات النوع الحيّ. وكذلك، كيفية تدفُُّق الكائنات الحيّة لإستيطان الجُزُرْ.
كما قلنا سابقاً، توجد معلومة راسخة في علم الأحياء، تقول: تشكّل القارات النقطة التي تُغزى الجُزُر منها. وبالذهاب أبعد من هذا، فيما لو نتحدث عن أرخبيل ذو طبيعة خطيّة، حيث تنتظم جزره على شكل مصفوفة مواجهة للقارّة، سيُفترَضْ بأنّ الجزء الأقرب سيتمثل بأوائل الجزر المغزيّة، وبالتالي، هي أوائل الأمكنة التي تعطي الأصل للأنواع الحيّة الجديدة، وبمرور الزمن، ستصير أنواعها الحيّة الأقدم. من جانب آخر، الجزر الأبعد هي آخرها بالتعرُّض للغزو، ولهذا، فهي الأخيرة بإعطاء الأصول لأنواع حيّة جديدة، وبمرور الزمن، ستصبح أنواعها الحيّة الأحدث.
يُترجم عُمر الأنواع الحيّة في أرخبيل "خطّي"، كالذي أشرنا إليه، بمستوى
جينيّ، بحيث ستمتلك الأنواع الحيّة جيناتها المتشابهة، بشكل يقلّ أو يكبر، وهذا بحسب تاريخ ظهور تلك الأنواع الحيّة ذاتها.
يتشابه نوعان حيان
حديثان جينياً بشكل كبير، وبشكل معاكس، سيحتفظ كلّ من نوع حيّ
جديد وآخر قديم بفروقات كافية. حسناً، فيما لو يكن كل هذا صحيح، سنتأمّل
وجود ترتيب للأنواع الحيّة بشجرة تطوريّة، وفق الجزيرة التي يقطنونها، حيث
ستتصل الأنواع الحيّة التي تعيش بالجزر الأقرب للقارّة بقاعدة الشجرة (لانها الأنواع الأوَلْ بالظهور)، بينما ستتصل الأنواع التي تعيش بالجزر
الأبعد بالطرف الآخر من الشجرة (لأنها الأنواع الأخيرة بالظهور) وسيتصل باقي
الأنواع بمواضع وسيطة وذلك وفق الموقع الجغرافيّ لجُزُرِها.
وهذا ما نلحظه في دراسة محقّقة حول الجراد الأبتر (دون أجنحة)، وهو نوع من الجراد المستوطن في جزر الكانارياس، حيث تظهر هناك فقط ولا تظهر بأيّ مكان آخر من العالم. استخدموا جينات حاضرة في النواة الخليوية والميتوكوندريا، وتُرتّب الأنواع الحيّة في الشجرة التطوريّة بحسب موقع جزرها، فتوافق الفكرة التي استخدمناها حتى الآن.
وهذا ما نلحظه في دراسة محقّقة حول الجراد الأبتر (دون أجنحة)، وهو نوع من الجراد المستوطن في جزر الكانارياس، حيث تظهر هناك فقط ولا تظهر بأيّ مكان آخر من العالم. استخدموا جينات حاضرة في النواة الخليوية والميتوكوندريا، وتُرتّب الأنواع الحيّة في الشجرة التطوريّة بحسب موقع جزرها، فتوافق الفكرة التي استخدمناها حتى الآن.
لكن
الهدف من هذا المقال، ليس الحديث عمّا عُرِفَ فقط، بل عن
المفاجآت التي يمكن للطبيعه تقديمها من حين لآخر.
بمراجعة جديدة للشجرة
التطوريّة للجراد الأبتر بجزر الكنارياس وبالمقارنة مع الشجرة
التطورية للقواقع جنس تيبا Theba بجزر كنارياس (وبمناطق أخرى من
العالم)، حسناً،
لا يبدو شيئاً قد حدث بلمح البصر. لكن، فعلياً، الشجرة التطوريّة لهذه القواقع مُنقلبة (مُنعكسة)!!
قاد فريق الدراسة الأخصائيّة في الفقاريات
وعلم الأحياء التطوريّ كارولا غريف العاملة في متحف كوينج للعلوم الطبيعية في ألمانيا. لقد اختارت وفريقها القواقع
البريّة من جنس تيبا كعناصر أصيلة في الدراسة والمتوفرة بكثرة في جزر
كنارياس وبشبه الجزيرة الإيبيريّة بالعموم. استخدموا
العنصر المُشار له سابقاً، أي (سيتوكروم سي أكسيداز)، وعُنصر في النواة الخليوية إسمه فاصل داخلي منسوخ 1.
ما
الذي قد حدث؟
وفق تلك الدراسة، ستكون القوقعة الأولى التي استوطنت جزر
الكنارياس، قد سكنت بجزيرة كناريا الكبرى ومن جنس تيبا غراسيتي Theba grasseti (Mousson, 1872) وهي
حاليا عرضة "لخطر الإنقراض".
لقد حدث هذا الغزو في أواخر الفترة التي
تعود لما قبل 39-17 مليون عام. في ذاك الزمن لم تكن موجودة تلك الجزيرة
الوحيدة التي يُعثر فيها على هذا النوع الحيّ أي جزيرة كناريا الكبرى، فقد
كانت عبارة عن حادث جيولوجي بعمر 15 مليون عام. وفي الواقع، ظهرت جزيرة فويرتيفنتورا (والتي يبلغ عمرها حتى اليوم 24 مليون عام) والتي ستشكّل
الجزيرة التي استوطنتها قواقع جنس تيبا غراسيتي (أو أسلافهم الأقرب) بتلك الحقبة. وبوقت لاحق، استوطنت جزر أخرى، بعدما ظهرت وأضحت
مسكونة. وفقاً لهذا الطرح، عثروا على أحفوريات في فويرتيفنتورا والتي
يمكن أن تشكل إشارات إلى قواقع جنس تيبا غراسيتي والمُنقرضة
بيومنا هذا في تلك الجزيرة.
بحسب التواريخ المحسوبة اعتباراً من "الساعات الجزيئيّة" (المؤسّسة بدورها على معدلات الطفرة) خلال العشرة ملايين عام التالية، في العصر المعروف باسم العصر الميوسيني، فالجنس تيبا لم يغزو ويُعيد الغزو لباقي جزر كنارياس، بل، كذلك، سيعود للإستيطان في القارة الأفريقية، تتصادف تلك التواريخ مع وقائع علم المناخ الأحفوريّ (العلم الذي يدرس المناخ بحقب قديمة)، والتي تُشير لحصول ارتفاع عالميّ بدرجات الحرارة والرطوبة البيئيّة، وهو مناخ مفيد جداً لبطنيات القدم البريَّة. وكذلك تلتقي هذه التفاصيل مع معطيات السجّل الأحفوريّ حول القواقع جنس تيبا بطبقات العصر الميوسينيّ.
بحسب التواريخ المحسوبة اعتباراً من "الساعات الجزيئيّة" (المؤسّسة بدورها على معدلات الطفرة) خلال العشرة ملايين عام التالية، في العصر المعروف باسم العصر الميوسيني، فالجنس تيبا لم يغزو ويُعيد الغزو لباقي جزر كنارياس، بل، كذلك، سيعود للإستيطان في القارة الأفريقية، تتصادف تلك التواريخ مع وقائع علم المناخ الأحفوريّ (العلم الذي يدرس المناخ بحقب قديمة)، والتي تُشير لحصول ارتفاع عالميّ بدرجات الحرارة والرطوبة البيئيّة، وهو مناخ مفيد جداً لبطنيات القدم البريَّة. وكذلك تلتقي هذه التفاصيل مع معطيات السجّل الأحفوريّ حول القواقع جنس تيبا بطبقات العصر الميوسينيّ.
والذين استوطنوا من جديد في المغرب، سيساهمون بظهور النوع تيبا بيسانا Theba pisana. وبزمن قليل،
سيعيش هذا النوع عملية إنتشار هائلة ستسمح بالوصول لكامل شاطيء المتوسط
وشواطيء المحيط الاطلسيّ في بريطانية. هكذا، وبسبب عامل بشريّ، قد جرى
إدخاله إلى الولايات المتحدة الاميركية، جنوب أفريقيا واوستراليا. على الرغم من
أنّه قد استوطن نصف العالم، تُثبت تلك الدراسة أصل تيبا بايسانا المغربيّ،
حيث ينحدر أسلافه المغاربة بدورهم من جماعات جزر كنارياس من قواقع جنس تيبا.
اذاً، وانطلاقاً من مجموعة جزر صغيرة بإتجاه قارّة كاملة وأبعد منها لأماكن أخرى من العالم. لكن، هذه الظاهرة المتمثلة باستيطان القارة اعتباراً من الإنتقال من جزيرة .. هل هي إستثناء؟ هل هذا أكثر انتشاراً مما هو متوقّع؟ دون أدنى شكّ، هذا يحتاج دراسات أكثر .. لا ولن تتوقّف!!!
اذاً، وانطلاقاً من مجموعة جزر صغيرة بإتجاه قارّة كاملة وأبعد منها لأماكن أخرى من العالم. لكن، هذه الظاهرة المتمثلة باستيطان القارة اعتباراً من الإنتقال من جزيرة .. هل هي إستثناء؟ هل هذا أكثر انتشاراً مما هو متوقّع؟ دون أدنى شكّ، هذا يحتاج دراسات أكثر .. لا ولن تتوقّف!!!
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