تطور الحيوانات وشجرة الحياة

يعيد علم تطور الحيوانات بناء نمط التفرع للنسب الذي يربط جميع شعب الحيوانات، ويتم حله بشكل متزايد من خلال مقارنة البيانات الجزيئية على مستوى الجينوم عبر العديد من السلالات.

Definition

تطور الحيوانات هو التاريخ التطوري المعاد بناؤه للمملكة الحيوانية، ويُعبر عنه كشجرة متفرعة تُستنتج فيها الأصول المشتركة بين الشعب من السمات المورفولوجية والجزيئية.

Scope

يشرح هذا الموضوع كيفية استنتاج العلاقات التطورية بين شعب الحيوانات وتصويرها كشجرة للحياة. ويغطي استخدام السمات المورفولوجية، وخاصة بيانات التسلسل الجزيئي، لتجميع الحيوانات ثنائية التناظر (bilaterians) في ثانويات الفم (Deuterostomia) وفوق شعبة أوليات الفم (protostome superclades) التي تشمل الانسلاخيات (Ecdysozoa) واللوفوتريكوزوا (Lophotrochozoa)، وتحديد موضع الشعب غير ثنائية التناظر التي تفرعت مبكرًا. كما يتناول كيفية قراءة الأشجار التطورية ولماذا لا تزال بعض الفروع العميقة غير مؤكدة.

Core questions

• كيف تُستنتج العلاقات التطورية بين شعب الحيوانات من المورفولوجيا والبيانات الجزيئية؟
• ما هي الفروع الرئيسية للحيوانات ثنائية التناظر؟
• أي سلالة تتفرع مبكرًا بين الحيوانات، ولماذا هذا محل نزاع؟
• كيف يجب قراءة شجرة تطور الحيوانات؟

Key theories

ثلاثة فروع رئيسية للحيوانات ثنائية التناظر

يصنف علم الوراثة الجزيئي الحيوانات ثنائية التناظر إلى ثانويات الفم (Deuterostomia) وفوق شعبتي أوليات الفم (protostome superclades) الانسلاخيات (Ecdysozoa)، وهي الحيوانات التي تنسلخ، واللوفوتريكوزوا (Lophotrochozoa)، وهي الحيوانات الحلزونية وحاملة اللوفوفور، لتحل محل المخططات القديمة القائمة على نوع الجوف الجسمي (coelom).

الدقة الجينومية التطورية

يؤدي أخذ عينات من العديد من الجينات عبر العديد من الأصناف إلى تحسين دقة شجرة الحيوانات، واستعادة الفروع المدعومة جيدًا مع الكشف عن الأماكن التي تترك فيها البيانات المحدودة أو التباعدات القديمة السريعة الفروع غير محلولة.

Mechanisms

تُستنتج الأشجار التطورية بمقارنة السمات التي يُتوقع أن تعكس سلفًا مشتركًا. تُحلل السمات المشتقة المشتركة، سواء كانت تشريحية أو، بشكل أكثر قوة، تسلسلات النيوكليوتيدات والأحماض الأمينية، باستخدام طرق مثل الاحتمالية القصوى والاستدلال البايزي لإيجاد الشجرة التي تفسر البيانات على أفضل وجه. تجمع الدراسات الجينومية التطورية (Phylogenomic studies) أو تُنمذج بشكل مشترك مئات الجينات من العديد من الأنواع، مما يزيد من الدعم الإحصائي للفروع (clades) ولكنه قد يكشف أيضًا عن تعارض عندما تباعدت السلالات القديمة بتتابع سريع أو عندما تطورت التسلسلات بشكل غير متساوٍ.

Clinical relevance

تتيح شجرة الحيوانات المحلولة للبيولوجيين التنبؤ بخصائص الحيوانات التي لم تُدرس جيدًا من أقاربها، واختيار الكائنات النموذجية التي يمكن تعميم نتائجها بشكل مناسب، وتفسير توزيع الجينات والطفيليات وآليات التطور عبر المملكة الحيوانية. هذا سياق تعليمي، وليس نصيحة سريرية.

History

رسم هايكل (Haeckel) أولى أشجار الحياة الحيوانية في القرن التاسع عشر. وضعت طريقة هينيغ (Hennig) التصنيفية (cladistic method) في القرن العشرين إعادة بناء الأشجار على أساس صارم يعتمد على السمات المشتقة المشتركة. منذ التسعينيات، أعادت تسلسلات الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (ribosomal RNA) تنظيم الحيوانات ثنائية التناظر إلى الانسلاخيات (Ecdysozoa) واللوفوتريكوزوا (Lophotrochozoa)، وقد أدت الدراسات الجينومية التطورية الواسعة في الألفينيات، مثل دراسة دن وزملاؤه، إلى تحسين الدقة عبر الشجرة.

Debates

المجموعة الشقيقة لجميع الحيوانات الأخرى

لا يزال الجدل قائمًا حول ما إذا كانت الإسفنجيات أو المشطيات تتفرع مبكرًا بين الحيوانات، لأن مجموعات البيانات والنماذج المختلفة لتطور التسلسل تقدم إجابات متضاربة ذات آثار كبيرة على تطور الأنسجة والجهاز العصبي.

Key figures

• Ernst Haeckel
• Willi Hennig
• Carl Woese
• Gonzalo Giribet

Seminal works

• dunn2008
• hickman2020

Frequently asked questions

ما هي الانسلاخيات (Ecdysozoa) واللوفوتريكوزوا (Lophotrochozoa)؟

هما الفروع الرئيسية للحيوانات أوليات الفم: الانسلاخيات هي الحيوانات التي تنسلخ مثل المفصليات والديدان الأسطوانية، وتشمل اللوفوتريكوزوا الرخويات والديدان الحلقية وغيرها من الشعب الحلزونية وحاملة اللوفوفور.

لماذا تستمر أشجار الحيوانات في التغير؟

مع توفر مجموعات بيانات جزيئية أكبر وأفضل ونماذج تحليلية محسنة، يتم تأكيد بعض العلاقات بينما يتم مراجعة البعض الآخر، خاصة التباعدات القديمة العميقة والسريعة.