الضغط التطوري
يُمارس الضغط التطوري ، أو الضغط الانتقائي ، أو ضغط الاختيار، من خلال عوامل تُقلل أو تزيد من النجاح التناسلي في جزء من الجماعة، مما يدفع عملية الانتقاء الطبيعي . [ 1 ] وهو وصف كمي لمقدار التغير الحاصل في العمليات التي يدرسها علم الأحياء التطوري ، ولكن غالبًا ما يُوسع المفهوم الرسمي ليشمل مجالات بحثية أخرى.
في علم الوراثة السكانية ، يتم التعبير عن الضغط الانتقائي عادةً كمعامل اختيار .
الضغط الانتقائي للأحماض الأمينية
لقد ثبت أن وضع جين مسؤول عن تصنيع الأحماض الأمينية مثل جين HIS4 تحت ضغط انتقائي للأحماض الأمينية في الخميرة يؤدي إلى تعزيز التعبير عن الجينات المجاورة، وهو ما يرجع إلى التنظيم المشترك النسخي لجينين متجاورين في حقيقيات النوى . [ 2 ]
مقاومة المضادات الحيوية
تُعدّ مقاومة البكتيريا للأدوية مثالًا على نتائج الانتقاء الطبيعي . فعند استخدام دواء ما على نوع من البكتيريا، تموت البكتيريا التي لا تستطيع مقاومته ولا تتكاثر، بينما تنقل البكتيريا التي تنجو جين المقاومة إلى الجيل التالي (انتقال الجينات عموديًا). كما يمكن أن ينتقل جين المقاومة من بكتيريا إلى أخرى من نوع مختلف (انتقال الجينات أفقيًا). ونتيجةً لذلك، تزداد مقاومة الأدوية عبر الأجيال. فعلى سبيل المثال، في المستشفيات، تُهيأ بيئات تُساعد مسببات الأمراض، مثل المطثية العسيرة ، على تطوير مقاومة للمضادات الحيوية. [ 3 ] ويتفاقم سوء استخدام المضادات الحيوية، إذ تُشجع هذه المقاومة عند استخدامها لعلاج أمراض غير بكتيرية، وعند عدم استخدامها للمدة أو الجرعة الموصوفة. [ 4 ] وقد تنشأ مقاومة المضادات الحيوية من تنوع جيني موجود في مجتمع ما، أو من طفرات جديدة فيه. وكلا المسارين قد يؤدي إلى مقاومة المضادات الحيوية، والتي قد تُمثل شكلًا من أشكال الإنقاذ التطوري .
العدوى المكتسبة في المستشفيات
تُعدّ بكتيريا كلوستريديوم ديفيسيل ، وهي نوع من البكتيريا موجبة الجرام التي تعيش في أمعاء الثدييات، مثالاً على نوع من البكتيريا التي تُعدّ سبباً رئيسياً للوفاة بسبب العدوى المكتسبة في المستشفيات. [ 3 ]
عندما تختل توازنات البكتيريا المعوية التكافلية (مثلاً، بسبب المضادات الحيوية )، يصبح الكائن الحي أكثر عرضة للإصابة بمسببات الأمراض. ويُشكل التطور السريع لمقاومة المضادات الحيوية ضغطًا انتقائيًا هائلاً على الأليلات المقاومة المفيدة التي تنتقل إلى الأجيال القادمة. تُظهر فرضية الملكة الحمراء أن سباق التسلح التطوري بين البكتيريا الممرضة والبشر هو صراع دائم من أجل التفوق على الآخر. ويتطلب هذا السباق، بين عوامل ضراوة البكتيريا سريعة التطور وممارسات العلاج في الطب الحديث، من علماء الأحياء التطورية فهم آليات المقاومة في هذه البكتيريا الممرضة، لا سيما مع تزايد أعداد المرضى المصابين الذين يتم إدخالهم إلى المستشفيات. تُشكل عوامل الضراوة المتطورة خطرًا على المرضى في المستشفيات، الذين يعانون من ضعف المناعة نتيجة المرض أو العلاج بالمضادات الحيوية. عوامل الضراوة هي الخصائص التي طورتها البكتيريا لزيادة قدرتها على إحداث المرض. ومن عوامل ضراوة المطثية العسيرة ، التي تُشكل إلى حد كبير مقاومتها للمضادات الحيوية، سمومها: السم المعوي TcdA والسم الخلوي TcdB. [ 5 ] تُنتج السموم أبواغًا يصعب تعطيلها وإزالتها من البيئة. ويصدق هذا بشكل خاص في المستشفيات، حيث قد تحتوي غرفة المريض المصاب على الأبواغ لمدة تصل إلى 20 أسبوعًا. [ 6 ] لذا، فإن مكافحة خطر الانتشار السريع لعدوى المطثية العسيرة تعتمد على ممارسات النظافة في المستشفيات التي تُزيل الأبواغ من البيئة. وقد وجدت دراسة نُشرت في المجلة الأمريكية لأمراض الجهاز الهضمي أن استخدام القفازات، ونظافة اليدين، ومقاييس الحرارة التي تُستخدم لمرة واحدة، وتطهير البيئة، كلها ممارسات ضرورية في المرافق الصحية للسيطرة على انتشار عدوى المطثية العسيرة. [ 7 ] إن ضراوة هذا العامل الممرض لافتة للنظر، وقد يتطلب الأمر تغييرًا جذريًا في أساليب النظافة المُستخدمة في المستشفيات للسيطرة على تفشي عدوى المطثية العسيرة.
الانتقاء الطبيعي عند البشر
يمكن أن يمارس طفيل الملاريا ضغطًا انتقائيًا على التجمعات البشرية. وقد أدى هذا الضغط إلى الانتقاء الطبيعي لكريات الدم الحمراء الحاملة لطفرة جين الهيموجلوبين المنجلي ( Hb S) - المسببة لفقر الدم المنجلي - في المناطق التي تُعد فيها الملاريا مصدر قلق صحي كبير، لأن هذه الحالة تمنح بعض المقاومة لهذا المرض المعدي. [ 8 ]
مقاومة مبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية
كما هو الحال مع تطور مقاومة المضادات الحيوية لدى البكتيريا، بدأت تظهر مقاومة للمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب مع المواد الكيميائية الزراعية شائعة الاستخدام . على سبيل المثال:
- في الولايات المتحدة، أظهرت الدراسات أن ذباب الفاكهة الذي يصيب بساتين البرتقال أصبح مقاومًا للمالاثيون ، وهو مبيد حشري يستخدم لقتله.
- في هاواي واليابان، طورت عثة الظهر الماسية مقاومة لبكتيريا Bacillus thuringiensis ، والتي تستخدم في العديد من المحاصيل التجارية بما في ذلك الذرة المعدلة وراثيًا ، وذلك بعد حوالي ثلاث سنوات من بدء استخدامها بكثافة.
- في إنجلترا، طورت الفئران في مناطق معينة مقاومة قوية لسم الفئران لدرجة أنها تستطيع استهلاك ما يصل إلى خمسة أضعاف الكمية التي تستهلكها الفئران العادية دون أن تموت.
- لم يعد مبيد DDT فعالاً في مكافحة البعوض الذي ينقل الملاريا في بعض الأماكن، وهو أمر ساهم في عودة ظهور المرض.
- في جنوب الولايات المتحدة، طورت الأعشاب الضارة Amaranthus palmeri ، التي تتداخل مع إنتاج القطن، مقاومة واسعة النطاق لمبيد الأعشاب غليفوسات .
- في بحر البلطيق ، شجع انخفاض الملوحة على ظهور نوع جديد من الطحالب البنية، Fucus radicans . [ 9 ]
البشر يمارسون ضغطًا تطوريًا
قد يؤدي النشاط البشري إلى تغييرات غير مقصودة في البيئة. وقد يكون لهذا النشاط تأثير سلبي على فئة معينة من الكائنات الحية، مما يتسبب في نفوق العديد من أفرادها لعدم قدرتهم على التكيف مع هذا الضغط الجديد. أما الأفراد الأكثر تكيفًا مع هذا الضغط، فسيبقون على قيد الحياة ويتكاثرون بمعدل أعلى من أولئك الأقل تكيفًا. ويستمر هذا الوضع لأجيال عديدة حتى تصبح الفئة ككل أكثر تكيفًا مع الضغط. [ 1 ] هذا هو الانتقاء الطبيعي، ولكن الضغط ناتج عن أنشطة بشرية مثل بناء الطرق أو الصيد. [ 10 ] ويتضح ذلك في الأمثلة التالية لطيور السنونو الصخرية والأيائل. مع ذلك، لا يحدث كل نشاط بشري يُسبب ضغطًا تطوريًا بشكل غير مقصود. ويتجلى ذلك في تدجين الكلاب وما تلاه من تربية انتقائية أدت إلى ظهور السلالات المختلفة المعروفة اليوم.
الأفاعي الجرسية
في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية وحركة المرور الكثيفة، تتزايد التقارير عن وجود أفاعي الجرس التي لا تُصدر صوت الجرس. تُعزى هذه الظاهرة عادةً إلى الضغط الانتقائي من قِبل البشر، الذين غالبًا ما يقتلون الأفاعي عند اكتشافها. [ 11 ] من المرجح أن تمر الأفاعي التي لا تُصدر صوت الجرس دون أن يلاحظها أحد، وبالتالي تبقى على قيد الحياة لتتكاثر، وتبقى ذريتها، مثلها، أقل عرضة لإصدار صوت الجرس.
طيور السنونو الصخرية
أظهرت مجموعات طيور السنونو الصخرية في نبراسكا تغيراتٍ شكلية في أجنحتها بعد سنواتٍ طويلة من العيش بجوار الطرق. [ 10 ] وبجمع البيانات لأكثر من 30 عامًا، لاحظ الباحثون انخفاضًا في طول أجنحة مجموعات السنونو الحية، مع ملاحظة انخفاضٍ أيضًا في عدد طيور السنونو الصخرية التي صدمتها السيارات المارة. وقد أظهرت طيور السنونو الصخرية التي صدمتها السيارات المارة طول أجنحة أكبر من متوسط طول أجنحة المجموعة ككل. وتبين أن العوامل المؤثرة الأخرى، مثل استخدام الطرق وحجم السيارات وحجم المجموعة، لم يكن لها أي تأثير على الدراسة.
الأيل
يُلاحظ الضغط التطوري الذي يفرضه البشر أيضًا على جماعات الأيائل . [ 12 ] لا تُركز هذه الدراسات على الاختلافات المورفولوجية، بل على الاختلافات السلوكية. فقد تبين أن ذكور الأيائل الأسرع والأكثر حركةً أكثر عرضةً للافتراس. يخلق الصيادون بيئةً تكون فيها الحيوانات الأكثر نشاطًا أكثر عرضةً للافتراس من الحيوانات الأقل نشاطًا. [ 4 ] أما إناث الأيائل التي تعيش لأكثر من عامين، فتُقلل من نشاطها مع مرور كل عام، مما يُبقي على إناث أكثر خجلًا وأكثر عرضةً للبقاء على قيد الحياة. [ 12 ] كما أظهرت إناث الأيائل في دراسة منفصلة اختلافات سلوكية، حيث أبدت الإناث الأكبر سنًا سلوكًا خجولًا يُتوقع حدوثه نتيجةً لهذا الانتقاء. [ 13 ]
تدجين الكلاب
منذ تدجين الكلاب ، تطورت جنبًا إلى جنب مع البشر نتيجةً لضغوط بشرية وبيئية. [ 6 ] بدأ هذا بتعايش البشر والذئاب في نفس المنطقة، مما أدى في النهاية إلى تدجينها. وأدى الضغط التطوري من البشر إلى ظهور سلالات عديدة تلبي احتياجات العصر، سواءً كانت لحماية الماشية أو للمساعدة في الصيد. [ 7 ] وكان الصيد والرعي من أوائل الأسباب التي دفعت البشر إلى الانتقاء الاصطناعي لصفات اعتبروها مفيدة. [ 8 ] ولا يتوقف هذا التكاثر الانتقائي عند هذا الحد، بل يمتد ليشمل اختيار البشر لصفات معينة يعتبرونها مرغوبة في كلابهم المدجنة، مثل الحجم واللون، حتى وإن لم تكن هذه الصفات مفيدة للإنسان بشكل ملموس. [ 9 ] ومن النتائج غير المقصودة لهذا الانتقاء أن الكلاب المدجنة تميل أيضًا إلى الإصابة بأمراض وراثية ، وذلك بحسب السلالة التي تنتمي إليها. [ 14 ]
انظر أيضاً
- اللياقة (علم الأحياء) - النجاح التناسلي المتوقع
- البقاء للأصلح – عبارة تصف آلية الانتقاء الطبيعي
- التسلسل المحفوظ – تسلسلات الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي أو البروتين المتشابهة داخل الجينومات أو بين الأنواع
ملحوظات
- 1 2 "الانتخاب الطبيعي" . evolution.berkeley.edu . مؤرشف من الأصل بتاريخ 30-10-2019 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-11-2017 .
- ↑ علي رزاقي؛ روجر هورليمان؛ لي أوينز؛ كيرستن هايمان (2015). "زيادة التعبير عن الإنترفيرون غاما البشري المؤتلف وإفرازه من خلال الضغط الانتقائي الناجم عن نقص الأحماض الأمينية على جين HIS4 المجاور في خميرة بيكيا باستوريس" (ملف PDF) . المجلة الصيدلانية الأوروبية . 62 (2): 43-50 . doi : 10.1515/afpuc-2015-0031 .
- 1 2 داوسون إل إف، فالينتي إي، ورين بي دبليو (2009). " كلوستريديوم ديفيسيل - ممرض متطور باستمرار ومثير للمشاكل. العدوى". علم الوراثة والتطور . 9 (6): 1410-1417 . doi : 10.1016/j.meegid.2009.06.005 . PMID 19539054 .
{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط ) - براون ، جويل س.؛ لوندري، جون و.؛ غورونغ، ماهيش (1999). " بيئة الخوف: البحث الأمثل عن الطعام، ونظرية الألعاب، والتفاعلات الغذائية" . مجلة علم الثدييات . 80 (2): 385-399 . doi : 10.2307/1383287 . JSTOR 1383287 .
- ↑ تيرييه إم سي زد، سيمونيه إم إل، بيشارد بي، فروسارد جيه إل (2014). "عدوى المطثية العسيرة المتكررة : أهمية الميكروبات المعوية" . المجلة العالمية لأمراض الجهاز الهضمي . 20 (23): 7416-7423 . doi : 10.3748/wjg.v20.i23.7416 . PMC 4064086. PMID 24966611 .
{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط ) - وانغ ، غو دونغ؛ تشاي، وي وي؛ يانغ، هي تشوان؛ فان، رو شي؛ تساو، شيويه؛ تشونغ، لي؛ وانغ، لو؛ ليو، فاي؛ وو، هونغ (14 مايو 2013). "علم جينوم الانتقاء في الكلاب والتطور المتوازي بين الكلاب والبشر" . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز . 4 : 1860. Bibcode : 2013NatCo...4.1860W . doi : 10.1038/ncomms2814 . PMID 23673645 .
- 1 2 أوستراندر، إيلين أ؛ غاليبير، فرانسيس؛ باترسون، دونالد ف (2000-03-01). "علم الوراثة الكلبي يبلغ مرحلة النضج". اتجاهات في علم الوراثة . 16 (3): 117-124 . doi : 10.1016/S0168-9525(99)01958-7 . PMID 10689352 .
- 1 2 باركر، هايدي ج.؛ دريجر، داينا ل.؛ ريمبو، مود؛ ديفيس، برايان و.؛ مولين، ألكسندرا ب.؛ كاربينتيرو-راميريز، جريتشن؛ أوستراندر، إيلين أ. (25-04-2017). "تحليلات جينومية تكشف تأثير الأصل الجغرافي والهجرة والتهجين على تطور سلالات الكلاب الحديثة" . تقارير الخلية . 19 (4): 697-708 . doi : 10.1016/j.celrep.2017.03.079 . ISSN 2211-1247 . PMC 5492993. PMID 28445722 .
- ليندبلاد -توه، كيرستين؛ أعضاء، منصة التسلسل الواسع؛ ويد، كلير م.؛ ميكلسن، تارجي س.؛ كارلسون، إلينور ك.؛ جافي، ديفيد ب.؛ كمال، مايكل؛ كلامب، ميشيل؛ تشانغ، جان ل. (ديسمبر 2005). " تسلسل الجينوم، والتحليل المقارن، وبنية النمط الفرداني للكلب المنزلي" . مجلة نيتشر . 438 (7069): 803-819 . Bibcode : 2005Natur.438..803L . doi : 10.1038/nature04338 . ISSN 1476-4687 . PMID 16341006 .
- براون ، تشارلز ر.؛ بومبرجر براون، ماري (18 مارس 2013). "أين اختفت جميع الحيوانات النافقة على الطرق؟" . علم الأحياء الحالي . 23 (6): R233– R234. رمز Bibcode : 2013CBio...23.R233B . doi : 10.1016/j.cub.2013.02.023 . PMID 23518051 .
- ↑ جيم هيرون زامورا (24 يونيو 2011). "خطر الأفاعي الجرسية يتزايد مع ازدياد عدد الأفاعي التي تهاجم دون سابق إنذار" . صحيفة سان فرانسيسكو كرونيكل . مؤرشف من الأصل بتاريخ 10 يونيو 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مايو 2019 .
- 1 2 سيوتي، سيمون؛ موهلي، تايلر ب.؛ باتون، ديل ج.؛ ماكديفيت، آلان د.؛ موسياني، ماركو؛ بويس، مارك س. (2012-11-07). "الاختيار البشري لسمات سلوك الأيائل في بيئة يسودها الخوف" . وقائع الجمعية الملكية في لندن، السلسلة ب: العلوم البيولوجية . 279 ( 1746): 4407-4416 . doi : 10.1098/rspb.2012.1483 . ISSN 0962-8452 . PMC 3479801. PMID 22951744 .
- ↑ ثورفجيل، هنريك؛ سيوتي، سيمون؛ بويس، مارك س. (14 يونيو 2017). "التعلم من أخطاء الآخرين: كيف تُعدّل أنثى الأيل (Cervus elaphus) سلوكها مع التقدم في العمر لتجنب الصيادين" . PLOS ONE . 12 (6) e0178082. Bibcode : 2017PLoSO..1278082T . doi : 10.1371/journal.pone.0178082 . ISSN 1932-6203 . PMC 5470680. PMID 28614406 .
- ↑ سارجان، ديفيد ر. (2004-06-01). "IDID: الأمراض الوراثية في الكلاب: معلومات عبر الإنترنت حول علم الوراثة للأمراض الوراثية في الكلاب". جينوم الثدييات . 15 (6): 503-506 . doi : 10.1007/s00335-004-3047-z . ISSN 0938-8990 . PMID 15181542. S2CID 19306779 .
- علم الأحياء التطوري
