نظرية التطور ببساطة

   

   في اليونان القديمة، وقبل سقراط كان الفيلسوف انكسماندر Anaximander  يؤمن بمفهومه الخاص عن التطور؛ الحيوانات جاءت من أصل واحد كان يعيش في الماء و بعد خروجها للبر ظهرت الحيوانات وظهر الإنسان للوجود.

حاول انكسماندر أن يعطي حلا للتساؤل حول أصل الحيوانات فقدم حلّا قد يبدو أسطوريا بعض الشيء ولكنه و بعد قرابة الألفي عام صار مقبولا في الأوساط العلمية أن الحياة البحرية كانت الأصل للتنوع الموجود بين الكائنات على وجه الأرض.. فكيف إذن حدث ذلك؟

اندثرت نظرية انكسماندر مع القرون الوسطى وتوقفت أفكار التطور ولم يتبنها إلا مجموعات قليلة متفرقة في العالمين الإسلامي والمسيحي. ولكن مع النهضة والتنوير، عادت التساؤلات الفلسفية القديمة إلى الظهور في المجتمع الأوربي بشكل جديد أكثر علمية، وعادت معها أفكار التطور لتظهر في مؤلفات كل من العالم الفرنسي الكبير لامارك Lamarck الذي قدم تصورا حول تطور الحياة من أصل واحد و ترقيها لتكون هذا التنوع الكبير بين الكائنات. تابعه في ذلك إراسموز دارون Erasmus Darwin، وهو جد العالم الإنجليزي الكبير تشارلز دارون Charles Darwin. إلى أن قام تشارلز برحلته الشهيرة على متن البيجل the Beagle ليجمع خلالها سجلا كبيرا من الأدلة المادية حول التطور ويصيغها في نظرية هي الأكثر إثارة للجدل في تاريخ العلم الحديث.

أما عقب دارون فقد امتزجت النظرية بشكل كبير جدا مع حقل آخر في علم الأحياء هو علم الوراثة Genetics، ووجدت النظرية أرضا صلبة مع المعطيات الجديدة لتفسر كيفية ظهور الأنواع الجديدة Speciation إلى الوجود.

  

كيف إذن يعمل التطور؟

على عكس المشهور فإن التطور لا يعني بالضرورة صعود الكائنات على سلم من الأدنى إلى الأعلى، بل إن كلمة السر تكمن في القدرة على التأقلم. فليس الأفضل هو من يكتب له البقاء، بل الأنسب والأكثر توافقا مع الظروف الطبيعية التي وُجد فيها. وهذا الشكل من العلاقة بين الكائنات والطبيعة حولها يتم تمثيله على شكل شجرة تبدأ بجزع يمثل السلف المشترك الأول Common ancestor والذي تشترك فيه الكائنات كلها ثم يتفرع الجزع لمجموعة من الفروع التي تتفرع بدورها لفروع أخرى تمثل العائلات والفصائل والأجناس المختلفة من الكائنات الحية.

ما تهتم به نظرية التطور في الأساس هو كيفية تحول ذلك السلف المشترك وحيد الخلية إلى الأنواع الأخرى الأكثر تعقيدا، وبعد ذلك تأتي دور الحقول الأخرى في علم الأحياء لتبني الكثير من أبحاثها على أطروحات نظرية التطور، ولذلك فسوف نركز على ألية ظهور هذا الكم الكبير من التنوع بين الأحياء على كوكب الأرض.

يتم تعريف نظرية التطور بعدة تعريفات فالبعض يذهب الى أن التطور هو التغيرات الجينية المتوارثة عبر الأجيال، والبعض الأخر يذهب لتعريف أكثر شمولية فيقول بأن التطور هو نمط وقدرة الكائن على تحقيق النجاح في تمرير جيناته بشكل عام reproductive success.

وبالتالي فالتطور لا يهتم بالكائن غير القادر على تمرير جيناته لأجيال لاحقة لأن صفاته سوف تنتهي مع انتهاء حياته، فعامل الوراثة مهم جدا لبقاء الفصائل.

آليات التطور:

 (1) الطفرات الجينيةMutations 

  

الجينات الوراثيةGenes  هي العامل الرئيسي الذي يُكسب كل كائن جميع صفاته التي يحملها. وتنتظم الجينات على شكل كروموسومات Chromosomes على الدنا DNA. أما الطفرة الجينية فهي تغير يحدث في هذه الجينات الوراثية، وتعمل على تغير في تركيبها لينعكس هذا التغير على صفات الكائن.

يتم اعتبار الطفرات نافعة أو ضارة أو محايدة على حسب تأثيرها على الكائن، فالنافعة تقدم صفة جديدة تساعد الكائن الحي، كمقاومة المضادات الحيوية في حالة البكتيريا مثلا، والضارة تؤدي لاختفاء صفة ضرورية لحياة الكائن. فعلى سبيل المثال، في دراسة تمت على حشرة الدروسوفيلا Drosophila Melanogaster كانت مجموعة الطفرات الضارة تقارب 70 % من مجمل الطفرات، أما الباقية فبين المحايدة والنافعة.

 (2) الهجرة الجينية Gene flow – Migration: 

بعض المجموعات populations تعيش منفصلة وتمتلك صفات مختلفة، ولكن عندما يهاجر بعض الأفراد من مجموعة أ إلى مجموعة أخرى ب، تبدأ الصفات المهاجرة في الظهور في المجموعة ب، وهو ما يمثل شكلا من أشكال التطور، حيث يتم توارث الصفات الجديدة لتمثل جزءا من الصفات الأساسية للمجموعة ب.

الهجرة لا تتم عن طريق الكائنات الواعية فقط بل من الممكن أن تتم عن طريق حركة الجينات نفسها بين الفصائل المختلفة من البكتيريا لتكتسب مقاومة ضد بعض أنواع المضادات الحيوية.

 (3) الانحراف الجيني Genetic drift:

تتغير الجينات السائدة في مجموعة ما حسب هذه الآلية عن طريق عشوائي تماما بدون أي طفرات. فمن الممكن أن تفقد فصيلة معينة بعض الجينات أو الصفات بمحض صدفة تقع عند التزاوج. ففي المثال الآتي نجد أن نسبة اللون الأخضر في جيل الآباء تبلغ 75 % واللون البني 25 % وبشكل عشوائي بحت قلت النسبة في جيل الأبناء لـ 71 % في مقابل 29 % للون البني.

الصف الأول يمثل تزاوج خنفسة تحمل جينات اللون الأخضر ولا تحمل اللون البني، مع أخرى تحمل جينات اللون البني بشكل سائد ولذلك فهي بنية اللون، وجينات اللون الأخضر بشكل متنح ولذلك لا يظهر عليها اللون. وعند التزاوج بمحض الصدفة تنتج خنافس ثلاثة بنية وواحدة خضراء.

الصف الأوسط يعبر عن تزاوج خنفستين تحملان اللون الأخضر بشكل سائد ولا تحملان أي جينات للون البني، وبالتالي فجيل الأبناء أيضا لن يرث أي جين يمثل اللون البني.

أما الصف الأخير ففيه تزاوج خنفستين بنيتين تحملان صفة اللون الأخضر بشكل متنح وينتج ثلاثة خنافس بنية في جيل الأبناء في مقابل واحدة خضراء اللون.

 (4) الاصطفاء الطبيعي Natural selection:

المايسترو في عملية التطور، وهو أبرز الآليات التي ظهرت مع ثورة دارون في كتاب أصل الأنواع. فالتنوع الناتج عن كل التغيرات التي تحدث في الجينات بالآليات التي تناولناها ليست هي المحدد النهائي للتطور الحادث، بل كما قلنا من قبل لا بد من أن يكون الكائن الجديد مناسبا للبيئة وقادرا على التغلب على الظروف التي تشكل خطرا عليه لأنه يكون جزءا من النظام البيئي Ecosystem

فكل الضغوط الطبيعية من الكوارث والأمراض والحيوانات المفترسة وغيرها تشكل عقبات هامة أمام المنتج الجديد الذي تكونه الجينات الجديدة، فلا نفع على سبيل المثال لطفرة وراثية تنتج حيوانا ملفتا لنظر الحيوانات المفترسة حتى وإن كانت تكسبه جمالا خاصا، فالكائن الأنسب هنا يحتاج لأن يكون قادرا على الإفلات من المفترسين وبالتالي فالاصطفاء الطبيعي سيعمل ضد الحيوان الملفت لنظر الحيوانات المفترسة، وفي صالح الحيوان القادر على المناورة و الهرب.

ينقسم الاصطفاء الطبيعي إلى العديد من الأنواع، منها ما تعمل فيه المتطلبات الطبيعية على تفضيل صفة معينة كالطول مثلا على مر الوقت، وتندثر الحيوانات المتوسطة والقصيرة، ومنها ما تعمل فيه المتطلبات على تفضيل الأوضاع المتعاكسة كأن يفضل الحيوانات الطويلة والقصيرة وتندثر المتوسطة، ومنها ما يعمل على القضاء على الصفات المتضادة فيقضي على الحيوانات الطويلة والقصيرة ويعمل في صالح المتوسطة الطول، وكل هذا حسب طبيعة البيئة.

هناك نوع هام آخر من أنواع الاصطفاء الطبيعي وهو الاصطفاء الجنسي Sexual selection، ويلعب دورا هاما في ظهور صفات جديدة و لكنها ملفتة للجنس الآخر هذه المرة.

المثال الأشهر على الاصطفاء الجنسي هو المثال الذي طرحه دارون نفسه في كتاب أصل الأنواع عن ذيل الطاووس، فالذيل يبدو جميلا وأنيقا جدا وهو شيء ملفت للحيوانات المفترسة، ولكن الطاووس بقي و تم اصطفاؤه طبيعيا، وهو ما جعل دارون يذهب لفكرة الاصطفاء الجنسي حيث قامت إناث الطاووس بتفضيل الذكور الأكثر إثارة وجمالا من أجل التزاوج، فحتى لو تعرضت الذكور للخطر فنسبة لا بأس منها ستتمكن من جذب الإناث والتزاوج والحفاظ على النوع.

يذهب بعض الباحثين لفرضية تسمى فرضية الابن الجذّاب Sexy son hypothesis، وفيها يفترض الباحثون أن الأنثى تبحث عن الجمال وهو ما ينتج عنه نسل أجمل، وبعض الفرضيات الأخرى تفترض بحث الأنثى عن الجمال لأنه عكس المرض، وغيرها من الأسباب. لكن يبقى في النهاية دور العامل الجنسي مؤثرا في اصطفاء الكثير من الصفات الجمالية في الكائنات الحية.

ماذا ينتج من التطور؟

 (1) التكيف:

أبرز نتائج عملية التطور هو ظهور كائنات أكثر قدرة على التأقلم مع البيئة المحيطة بها، فـ بكتيريا E.coli تطور مثلا قدرة على التكيف مع حمض الستريك Citric acid، أو أسنان الحصان المتكيفة مع أكل الأعشاب.

  

 (2) التطور المتبادل Co evolution:

الصراع والتطور وجهان لعملة واحدة في هذا النوع من نتائج التطور، فالعلاقة بين الحيوان المفترس وفريسته أكثر تعقيدا مما

نتصور. فيكفي أن تتطور صفات أحدهما حتى يتطور الآخر لمحاولة مجاراته أو الهروب منه. فعيون الصقر الحادة وجناحه القوي تطورا ليستطيع الإمساك بالأرنب على سبيل المثال. ولكن الأرنب بدوره طوّر عينا تقع على جانب الرأس وليس المنتصف ليتثنى له رؤية أوضح بزوايا أكبر ليستطيع تفادي الافتراس.

 (3) ظهور فصائل جديدة speciation والانقراض Extinction:

تظهر العديد من الفصائل في الطبيعة نتيجة التطور مما يزيد من التنوع والاختلاف في النظام البيئي، في حين تنقرض فصائل أخرى بالكامل حينما تفشل في مواجهة الضغوط الطبيعية الموجهة ضدها

LES METEORITES, CES PIERRES QUI NOUS TOMBENT DU CIEL

    Les chutes de météorites ont marqué le sol terrestre, mais elles ont aussi laissé une empreinte dans les esprits et nourri l'imaginaire, suscité maintes hypothèses quant à la provenance de ces mystérieux cailloux venus du ciel. De par leur origine, les météorites sont riches en informations sur la structure interne et l'évolution des planètes. Elles pourraient être la cause d'extinctions massives d'espèces anciennes, la plus célèbre étant celle des dinosaures, expliquer la formation de la Lune, ou encore l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre...

Quand et comment se sont formées les météorites ?

    Comme tous les corps du système solaire, des météoroïdes ont commencé à se former dans la nébuleuse primitive en même temps que le Soleil et les planètes, il y a 4,56 milliards d'années. Elles se sont agglomérées, formant des astéroïdes. Certains astéroïdes massifs ont connu une température suffisante pour fondre, ce qui a entraîné un processus de différenciation : le fer et le nickel, plus lourds, se sont rassemblés au cœur pour former le noyau, alors que les silicates se concentraient dans le manteau et la croûte de ces " petites planètes ". Leur faible masse ne retient pas les débris issus des chocs. De la matière est éjectée. Elle provient souvent des zones superficielles, mais des impacts violents ont pu casser l'astéroïde, mettre à nu le noyau, ce qui allait devenir des météorites métalliques. Par ailleurs, certaines météorites ont la même composition que le sol lunaire ou martien ; et au début de l'année 1999, on avait recensé 13 météorites originaires de notre satellite et 13 probablement issues de la "Planète Rouge" (Mars).

La classification

    

On distingue deux grands groupes de météorites : les Aérolites ou météorites pierreuses les Sidérites ou météorites ferreuses les Sidérolites ou météorites intermédiaires. 

Les Aérolites

Les aérolites sont des météorites composées exclusivement ou en grande partie de silicates. Numériquement, c'est le groupe de météorites le plus important. On distingue deux classes : les chondrites et les achondrites. Elles sont formées de chondres (d'où leur nom de chondrites) et de grains métalliques. Le reste des pierres ne contient pas de chondres et sont appelées pour cette raison achondrites. Elles sont pauvres en métal. Leurs formes sont variées et la roche est toujours recouverte d'une fine pellicule (< 1cm) de verre noir dû à l'échauffement pendant la traversée de l'atmosphère.

Les Sidérites

    

    Elles représentent 6 % des chutes et sont constituées de fer et d'un pourcentage assez faible de nickel, accompagnés d'iridium, de chrome, de gallium, de carbone, de phosphore, ... Dans ce groupe, la classification est basée sur la teneur en nickel des minéraux. On distingue essentiellement : les Hexaédrites contenant 5 à 6 % de Ni et formées d'hexaèdres de kamacites, les Octaédrites, de 7 à 15 % de Ni et formées de kapacite et de taénite, les Ataxites, à plus de 16 % de Ni.

Les Octaédrites

    Ce sont les sidérites les plus nombreuses. La structure des sidérites comprenant en moyenne plus de 6 % de nickel est : l'octaèdre. Lorsqu'on attaque une tranche polie d'octaédrite à l'acide on fait apparaître quatre systèmes de bandes de kamacite développées parallèlement aux faces de l'octaèdre et bordées par la taénite. Cette texture particulière des octaédrites, appelée figure de Widmanstatten, s'explique bien par l'étude du refroidissement du système fer-nickel. Les figures de Widmanstatten sont donc des bandes qui se croisent suivant deux, trois ou plusieurs directions. 

Les Sidérolites 

    

    Météorites différenciées, les sidérolithes représentent 2 % des chutes totales. Elles sont riches en métal (ferro-nickel) et silicates (olivine).

Pourquoi les météorites tombent-elles ?

     

     La vitesse maximale d'un météoroïde dans l'espace est de 42 km/s. Sa trajectoire est une parabole dont le sommet peut être sur l'orbite de la Terre ! Les météoroïdes tombent car leur trajectoire au sein du système solaire les amène à proximité de la Terre dont ils subissent l'attraction. L'attraction terrestre agit sur la trajectoire du météoroïde, qui peut dès lors être seulement dévié ou encore traverser l'atmosphère terrestre si sa grosseur est suffisante (c'est alors seulement qu'on l'appellera météorite) ; sinon elle brûlera (on l'appellera météore ou plus couramment " étoile filante "). 

Chutes 

     Environ 100 tonnes de matière extraterrestre frappent la Terre chaque jour au sommet de l'atmosphère. La plupart sont vaporisées entre 100 et 20 km d'altitude. Quelques tonnes atteignent tout de même le sol. Les deux tiers plongent dans les océans, le reste est le plus souvent perdu. Depuis le début des années 1980, on ramasse aussi les micrométéorites, des grains de moins d'un millimètre de diamètre, dont le nombre est évalué à 10 millions de milliards par an.

La surveillance spatiale

   D'après les estimations actuelles, il y aurait près de 3 000 astéroïdes et météoroïdes d'une taille comprise entre 1 et 10 km de diamètre qui croisent systématiquement notre orbite. Avec environ 200 corps recensés, le taux de découverte n'est seulement que de 7 % ! L'Association SpaceGuard s'étend peu à peu à travers le monde. Sa mission est de coordonner au niveau international les travaux effectués sur la recherche d'astéroïdes et de météoroïdes pouvant menacer notre civilisation.

Une météorite géante a-t-elle fait disparaître les dinosaures ? 

    

    L'hypothèse émise, est alors qu'une série d'importantes météoroïdes ou astéroïdes se serait écrasée sur la Terre à l'époque du Jurassique et aurait détruit en majeure partie les dinosaures. Il est difficile d'imaginer aujourd'hui les conséquences cataclysmiques de cette chaîne de météorites. En quelques minutes, un nuage de poussières s'est soulevé dans l'atmosphère. Pendant plusieurs mois, les rayons du Soleil ont été arrêtés, plongeant la Terre dans l'obscurité. L'air est devenu quasi irrespirable et la vie impossible pour un grand nombre d'animaux. Ce sont les perturbations de l'écosystème qui ont entraîné la disparition d'une grande partie des dinosaures. Dans les météorites, la concentration d'iridium est environ 50 000 fois plus forte que dans la croûte terrestre. D'où l'hypothèse qu'une de celles-ci aurait heurté la Terre, il y a 65 millions d'années. C'est le dernier grand cataclysme en date. L'extinction massive serait le résultat de l'impact d'une météorite de 10 kilomètres de diamètre situé dans la péninsule du Yucatàn au Mexique. Volatilisée dans les airs sous forme de poussière, en même temps qu'une masse beaucoup plus importante de roches terrestres pulvérisées. Cette poussière aurait formé une sorte d'enveloppe autour de la Terre, avant de retomber pour donner la couche enrichie en iridium. La chute de cette météorite géante aurait provoqué une série de catastrophes écologiques sur la Terre entière. On en a démontré une douzaine allant de gigantesques raz de marée et de vents atteignant 500 kilomètres/heure, à l'obscurcissement complet du ciel, en passant par un froid polaire généralisé, des pluies acides, la destructions de la couche d'ozone et la disparition quasi totale des forêts dans d'immenses incendies. L'évocation de cet enfer nous fait nous demander, non pas pourquoi tant d'espèces ont disparu, mais comment certaines ont réussi à survivre !

Source : par Florence STIERMANN et Jérôme SCHWAB,

Élèves de Premières du Lycée Lambert de Mulhouse (Haut-Rhin)