02/01/2010 - 03/01/2010 - <center> Fénix Traducción فينيق ترجمة Phoenix Translation </center> Fénix Traducción فينيق ترجمة Phoenix Translation : 02/01/2010 - 03/01/2010

2010-02-27

Trabajo de biología بحث في علم الأحياء Biology work

Indice
1. La pregunta
El ser humano siempre se ha preguntado por el origen de la vida. Es como una malsana curiosidad que nos impele a remontarnos más allá de lo que nuestros abuelos y bisabuelos pueden contar, más de lo que el primero de los historiadores jamás haya testimoniado: ¿Cómo fueron nuestros primeros pasos como seres vivos? ¿De donde viene la vida, el alma?Para conocer un poco más sobre esta pregunta, que tal vez la capacidad humana no llegue nunca a contestar, debemos entender un poco sobre la vida, como es ahora, como la vemos en nuestro presente.
Leer más, aquí
 

 


نقاط البحث

1- السؤال
2- هكذا هي الحياة
3- نظريات كثيرة: لقد كانت هنا منذ 3.800 مليون عام
4- مراجع البحث


1- السؤال


تساءل الكائن البشري دوماً عن أصل الحياة. إنه فضول دافع لمعرفة ما هو أبعد من الآباء والأجداد وقصصهم، شيء لم يشهد أيّ مؤرّخ حدوثه: 
 
كيف كانت الخطوات الاولى، التي جعلتنا كائنات حيّة؟ من أين اتت الحياة، الروح؟
 
لتحقيق معرفة أفضل، كجواب على ذاك السؤال، يجب الإشارة لانه ربما قد لا تصل القدرة البشريّة للتمكّن من الاجابة، لأنه يتوجب علينا فهم الحياة، كما تكون الآن، كما نراها بوقتنا الحاضر.


2- هكذا هي الحياة


يوجد خاصيّة أساسيّة يتقاسمها كلّ من الحوت الازرق، البالغ طوله 33 متر ووزنه 200 طن، والبكتريا الأصغر ككائن حيّ طوله 10 نانومتر، والحبار مصاص الدماء الذي يعيش بعمق المحيطات السحيق على عمق 11000 متر، والكائنات المجهرية التي قد التقطتها وكالة ناسا وهي عائمة على ارتفاع 41 كيلومتر عن سطح الارض: 
 
هي النوعيّة، التي تشكّل الحياة.

  رغم التمييز بين كائن حيّ وقطعة مادة خاملة. فالأمر ليس بسيطاً كما قد يظهر. 
 
على الرغم من إمكان تحقيق فحص الحياة من خلال: دراسة الأحياء، الانتصار على كثير من العوامل المرضية، التحكّم في المادة الوراثية للكائنات، تصميم حيوانات جديدة في المُختبر، خلق حياة صناعية عبر شاشة الكمبيوتر والسفر الى كواكب أخرى بحثاً عن نشاط بيولوجي وصيغ أخرى للحياة؛ يعترف العلماء بأنه، أحياناً، تواجههم صعوبات جديّة للتأكيد بيقين لما يرونه باعتباره مادة حيّة.
 
 ينتج هذا الوضع عن عدم وجود تعريف واحد، من جانب، يمكنه تحديد خصائص ما يمكن اعتباره حيّ، ومن جانب آخر، يحظى على قبول كل علماء الأحياء.
 
مع ذلك، يمكن اعتبار الحياة كنوع من الآليات الموجودة في صيغة طبيعية. ليس صعباً التنبؤ بأن هدف الشيء الحيّ هو البقاء على قيد الحياة والتنافس والتكاثر. 
 
لكن، بعض الملامح، التي نعتبرها خاصة بالكائنات الحيّة، هي حاضرة في عالم الجماد كذلك. 
 
آليّة ما، كمثال، يمكنها الأكل، تنفّس الاوكسجين، استقلاب الوقود وإفراز الزيت والماء والتحرّك. ألا يوجد حياة في تلك الآلية أكثر مما لدى بكتريا لاهوائيّة، لا تتنفّس الاوكسجين؟ 
 
أو من بطيء الخطو أو دبّ الماء، كحيوان لافقاري متناهي في الصغر، قادر على البقاء لعقود عديدة بحالة جفاف وفي حال سُبات؟ 
 
مثال آخر، فيروس غير قادر على التكاثر لوحده ودون تدخل خليّة مُضيفة له كمتطفل عليها، بينما ينمو البلُّور ويصنع نُسخ منه ذاته بطلاقة هائلة. حتى أنّ كثير من الروبوتات لديها من الحيوية أكثر مما لدى كثير من تلك الكائنات المجهرية.

"تبدو الأنظمة البيولوجية كنموذج مُعقّد، نظراً الى العدد الهائل من العناصر التي تكوّنها، ومن التنظيم، عبر الروابط الخاصة التي تخضع لها تلك المكونات"، كما يقول فريديريك موران من مكتب الكيمياء الحيوية وعلم الاحياء الجزيئي، بكلية العلوم الكيميائية بجامعة كومبلوتنسي بمدريد، كان قد ألّف كتابا مع فرانثيسكو مونتيرو، هو كتاب "الفيزياء الحيوية، حوادث التنظيم الذاتي في علم الاحياء". حيث يجري في هذا الكتاب بحث أصل تطور الأنظمة البيولوجية، اعتباراً من وجهة نظر جديدة وثوريّة علمياً، هي الفيزياء الحيوية. 

ما هي الحياة؟ 
 
هل هي مجموعة من الجزيئات المميزة؟ 
 
هل هي استقلاب أو تحويل للمادة؟ 
 
هل هي نظام تجزئة ذو قدرة على الاستجابة للبيئة؟ 
 
هل هي تنظيم ذاتي؟ ه
 
ل هي تطور وانتقاء للمعلومة؟

 يتساءل هذان المختصان بالكيمياء الحيوية.

ربما، يتمثل حلّ اللغز بالاجابة على تلك الاسئلة، منذ أيام أرسطو، اعتبروا أن المادة الحيّة تتصف بالقدرة على التغذية الذاتية والتحلّل الذاتي، وهو تحديد لما هو حيّ في العالم.

لأجل فهم الحياة، ضروري الولوج إلى قلبها ذاتها، ومحاولة كشف كيفيّة ظهورها في الارض منذ 3.800 مليون عام، ولو أنه وكما قال الشاعر والمعلم الفرنسي بليز سيندرار: "الحياة عبارة عن حدث سحري". 
 
وربما، لن نصل لفهم كيفية حدوثها أو ظهورها أبداً.


3- نظريات كثيرة: لقد كانت هنا منذ 3.800 مليون عام


فيما لو يُزوَّد عامل تقني بكل قطع تبديل السيارة، لا شكّ بأنه سيقوم بتجميعها بشكل صحيح وسيجعلها تعمل. 
 
بالمقابل بالنسبة لعالم أحياء، فيما لو يتم وضع جميع العينات من البروتينات، الأحماض النووية، السكريات، الدهون ومواد عضوية أخرى على طاولة، فلن يتمكن من خلق شيء حيّ منها. فهذا يتوقف على أنّ ما هو حيّ لا يمكن انتاجه في مُختبر. يملك العلماء معرفة وافية عن مكونات الحياة، لكن للآن، لم يتمكنوا من توليفها. بالنسبة لديبرا ل روبرتسون وجيرالد ف جويس، من جامعة كاليفورنيا، هذا ليس ملموساً حتى الآن. حقق روبرتسون وجويس تركيب قطعة من الحمض الريبوزي أو RNA - عبارة عن جزيء محوري وراثياً – مجهز بموهبة خاصة، هي محاكاة الحياة.

بمجرد سكبه في انبوب اختبار: يستولي هذا ال RNA على المادة العضوية من الوسط لاجل عمل نُسخ من نفسه. بمرور زمن معين، النُسخ الأبناء، التي غزت الوسط المحيط، تبدأ بالتطور، وبتطوير خصائص كيميائية جديدة غير مُنتظرة. 

هل بدأت الحياة هكذا؟
 
 أين، كيف ومتى قد ظهرت الحياة هي غير معلومة علمياً، حتى اللحظة على الأقلّ.

منذ العام 1981، يراهن كثير من العلماء على أنّ أوائل الخطوات نحو الحياة حدثت في عالم من الـ RNA . 
 
هذا العام، عثر فريق توماس كيش التابع لجامعة كولورادو الأميركية، خلال دراسته المادة الوراثية لنوع من الاوالي يُدعى tetrahymenta thermophila على نوع من الـ RNA ذو نشاط أنزيمي وقدرة هامة مناسبة للبروتينات.

العثور على تلك الجزيئات المعروفة بالريبوزومات أيضاً، يُظهر القدرة على إنهاء الجدل بين الخبراء فيما لو أنّ الاحماض النووية RNA و DNA قد ظهرا قبل ظهور البروتينات. لا يجب نسيان أن هذين الجزيئين يتمتعان بميزات متوافقة مع قوانين الحياة، أي القدرة على الاستنساخ الذاتي، يؤكد هذه المعلومة، إضافة إلى الطفرة والتنوع الوظائفي.

في الكائنات الحاليّة، يحدث القسم الاكبر من العمليات الحيوية بسبب نوع من البروتينات المعروفة بالانزيمات. لا يتمكن الـ DNA من نسخ المعلومة دون تلك البروتينات. والبروتينات لا يمكن توليفها دون اشتراك الـ DNA الذي يمتلك المعلومة الخاصة بتموضع صحيح للحموض الأمينية في سلسلة البروتين. 
 
هو مثال تقليدي عن معضلة البيضة والدجاجة:
 
 أيهما أوّل، البروتينات أو الأحماض النووية؟

تمتلك فكرة عالم بدائي من الـ RNA  قوّة أكبر، إثر ثلاث اكتشافات مثيرة للإهتمام، هي:
 
 الأول، التفاعل الرئيسي لأجل تركيب البروتينات يقوم به نوع من الـ RNA،
 
 الثاني، الأنزيم الأول الذي قد وحّد الحموض الأمينية – مكونات البروتينات – بالـ RNA الناقل – جزيء حيوي في التركيب البروتيني – أيضاً هو RNA، 
 
والثالث، وجود شيفرة جينية مُحتملة بدائيّة في فيروس ارتجاعي – فيروس يمتلك مادة وراثية عبارة عن جزيء RNA بدلاً من DNA - .

جويس وعلماء آخرين على قناعة، بأنه قبل انتهاء العقد الاول من هذه الألفية سيتوصلون الى الجزيء الذي قد كسر القاعده مما هو خامل إنتقالاً إلى الحياة. 
 
عند التمكّن من هذا، على الأرجح سيتم التساؤل فيما لو أنّ معجزة الحياة قد حدثت عبر صدفة محضة، أو على العكس، هي نتيجة عملية كيميائية مشتركة ولا يمكن تفاديها قد أمكن ظهورها في أيّ مكان من الكون.

ما هو واضح لدى علماء الأحياء، بأنّ الحياة قد خطت خطواتها الاولى بسرعة ومن فترة ليست بعيدة. 
 
تشكلت الارض منذ 4.555 مليون عام، فيما ظهرت الحياة فيما بعد.

من المثير للإهتمام أنّ الكائنات المجهرية الأحفورية الأقدم تعود الى ما قبل 3.500 مليون عام، بحسب عالم الاحاثة ج ويليامز سكوف من جامعة كاليفورنيا. 
 
هذه الكائنات عبارة عن بكتريا موجودة بقاياها الأحفورية في صخور ستروماتوليت – عبارة عن بُنى جيرية كلسيّة بشكل جاروري مشكلة لمستعمرات من تلك الكائنات المجهرية – وقد عُثِرَ عليها في القطب الجنوبي (المحاذي لأوستراليا) وفي جنوب أفريقيا.
 
 حتى الطبقات الأقدم للأرض، الواقعة في إيسوا بغرب غرينلاند، والتي تعود الى 3.800 مليون عام، لا يوجد أحفوريات قبل كامبرية فيها، بل هناك إشارات لنشاط بيولوجي. وأمكن تخطي هذا التسجيل عبر تشكيلات غرانيتية، عثروا عليها في شمال شرق كندا، مع قِدَمْ يبلغ 4.000 مليون عام. يشكك علماء أحياء الاحاثة بإمكان العثور على بقايا لأحياء بسبب الضغط ودرجة الحرارة التي تشكّلت وقتها.

لكن، الاستعدادات لاستقبال الحياة، وجب حصولها قبل تلك التواريخ، ربما تصادف ذلك مع تبرّد القشرة الارضية قبل 4.300 مليون عام. في غلاف جوي مكوّن أساساً من بخار الماء وغاز الكربون المجلوب، في الغالب، من كوكب المشتري عبر المذنبات، فنتجت تفاعلات كيميائية عديدة، منها، قد وُلِدتْ مواد جديدة قد تعقدت تدريجياً. تركبت من الكربون، النتروجين، الأوكسجين والهيدروجين، وهي الجزيئات الحاضرة حصرياً في الكائنات الحيّة تقريباً.

بمضي آلاف ملايين السنين، تحت تأثير الحرارة الداخلية الأرضية والإشعاعات الشمسية، ظهرت أوائل الجزيئات ذات القدرة على التكاثر الذاتي وبتفضيل التفاعلات المحفزة بينها. حدث هذا الحدث الجوهريّ منذ 3.800 مليون عام، لكن في أيّة ظروف تمّ طبخ هذا الحساء القبل حيوي؟ 
 
في العام 1953، حقق كيميائي شاب أميركي من شيكاغو اسمه ستانلي ميلر تجربة غير عاديّة صدمت المؤسسة العلمية. ففي قارورة كبيرة، صبّ مزيج من الميتان، الأمونياك، الهيدروجين وبخار الماء، وجرت تسميته حساء بدئي. لقد أراد ستانلي محاكاة الغلاف الجوي البدائي. بعد إغلاق القارورة، تسبّب هذا بحدوث عاصفة كهربائية داخلها. بعد مرور اسبوعين وبحضور الشرر والفقاعات، تغيّر لون السائل. بتحليل السائل الناتج، تحقق ميلر من تكوّن حمضين امينيين على الاقل: ألانين وغليسين.
 
منذ ذاك الحين، جرى تكرار التجربة بمؤالفة أغلفة جويّة مختلفة ومصادر طاقة حتى الاشباع. وظهر 14 من أصل 20 حمض أميني الطبيعية، هيدروكربونات، حوامض الخليك والفورميك، سكريات، ومكونات تقليدية اخرى للكائنات الحيّة.


للأسف، بينت دراسات أحدث أن الغلاف الجوي البدائي، لم يكن بهذا التبسيط كما جرى التفكير سابقاً، بل تأكسد بشكل طفيف واغتنى بثاني اوكسيد الكربون، الآزوت والماء. مع هذا التركيب، تُعتبر محاكاة المختبر لما حصل بالواقع ضئيلة النتائج. لهذا، يجب إضافة الفكرة القديمة القائلة بأن الحساء قبل الحيوي، قد تمّ طبخه في أرض حارة هو أمر خاطيء كلياً. ظهرت الحياة بتأثير جحيم السماء على الكوكب المهدد باندفاعات بركانية وسقوط المذنبات والنيازك.

ليس من قبيل الصدفة، أنه قبل 3.800 مليون عام، قد تعرضت الأرض لضربات وقصف عنيف قادم من خارجها، و قد وصل قطر بعضها الى طول 100 كيلومتر، تسببت بتبخير جزء من المحيطات وأجهضت أيّة معلم للحياة. حيث يُقدّر بأنه خلال الفترة الممتدة بين 3.900 الى 3.800 مليون عام، تعرض كوكبنا لهجمات عنيفة، بلغ عددها من 5 الى 10. لاحقاً، انخفض عددها. كدليل عليها بقايا المذنّب أو النيزك ذو قطر 10 كيلومتر، الذي قد سقط بنهاية العصر الكريتاسي، وبحسب عالم الجيولوجيا وولتر الفاريز من جامعة بيركلي، فإنّه قد قضى على الديناصورات وكائنات أخرى. حتى يومنا هذا، تستقبل الأرض سنويا ما مقداره 100.000 طن من جزيئات النيازك والغبار الصادر من كواكب اخرى. يُشكّل كل نجم يسطع تذكار صغير يشبه ماضينا المُضطرب.

هل أمطرتنا السماء بالحياة؟ 

أمكن لبعض المذنبات وبعض النيازك أن تصير مفتاح التبرير للشرح السابق عن التطور الكيميائي. فنصف كتلة المذنبات، كمثال، مكوّنة من الماء المُتجلّد. حَسَبَ المدافعين عن فرضية التبذُّر الشامل فيما لو أن 10% من الاجسام المصطدمة، في الماضي، قد كانت مذنبات: فستمتليء كل المحيطات  بالمياه حتى الفيضان.

بل أكثر من هذا، عندما واجهت المركبة غيوتو المذنب هالي في عام 1986، تمكّن العلماء من كشف نواته اللامعة المكونة من مركبات مثيرة للإهتمام مثل حمض سانيد الهيدروجين، فرمول وبوليميرات من تلك المكونات.

الكويكبات الصغيرة غير بعيدة. بعضها، كالذي سقط بتاريخ 28 سبتمبر أيلول من العام 1969 في مورشيسون بأوستراليا، عبارة عن مستوعبات أصلية للمواد العضوية. أثبت التحليل لتلك الصخور الفضائية احتوائها على الغرافيت، كربيد السيليكون، 74 حمض أميني و254 هيدروكربونات مختلفة تقريباً، وما هو مُدهش أكثر: 
 
القواعد النتروجينية الخمسة للحمض النووي DNA ما يعني، أدينين، غوانين، سيتوزين، تيمين ويوراسيل.


  من الواضح بأنّ اختبار الحياة لم يكن ممكن التحقّق تحت التهديد الدائم للمذنبات والكويكبات، إلا مَنْ بقي في مأمن منها، لكن، أين؟ 

"في أعماق المحيط"، يُجيب المدافعون عن فرضية العالم الحارّ، وخاصة بعيداً عن البراكين التحت بحريّة. تتجذّر تلك الفرضيّة في الاكتشاف، فمنذ 50 مليون عام:
 
 تحوَّلَ إلى نظام بيئي غنيّ، مصحوب بمزيج من الغازات والأبخرة المُنطلقة من البراكين تحت بحرية، سخّانات حقيقية للماء المغلي القادرة على طهي أيّ كائن حيّ.

مع هذا، هناك، ظهر نموذج من البكتريا أسماه دارسو الكائنات المجهريّة باسم نوعيّ هو العتائق. وهي مُجهّزة لتحمّل درجات حرارة تصل حتى 250 درجة مئوية وضغط جوي مقداره 350، وتلك الكائنات المجهرية غير هوائيّة – ما يعني، لا تستهلك الأوكسجين - تنمو بظروف تُشبه تقريبياً ما كان في الغلاف الجوي البدائي: 
 
قليل من الأوكسجين وكثير من ثاني أوكسيد الكربون.
 
من الصعب تخيّل وجود صيغ حياة قادرة على مقاومة تلك الحرارة المرتفعة. في الواقع، تنهدم كل الجزيئات البيولوجية بدرجة قريبة من 150 درجة مئوية. مع ذلك، منعت العتائق حدوث الهدم. هكذا، كمثال، تبدو روابط البروتينات متعززة، وتظهر جزيئات DNA ملتفة باتجاه معاكس، حيث تتشكل بفضل أنزيم منعكس يسمى جيراس، عبارة عن حلزون متفوق إيجابي. هذا النوع من الإنثناء، أمكنه سدّ ثغرات حقيقية تبقّت في باقي الكائنات الحيّة وجعلتهم أقل مقاومة للحرارة.

بالنسبة لعلماء الأحياء، يقول الواقع بأنّ العتائق هي الكائنات الوحيدة المجهزة للبقاء على قيد الحياة في كل البيئات القاسية، حيث أمكنها العيش في بيئات شديدة الحموضة، الحرارة والملوحة، إنها شاهد حيّ على الرغم من كل الظروف المؤلمة التي حكمت الأرض البدائيّة، فقد امتلكت الفرصة للبقاء على قيد الحياة. تبقى القضيّة قيد النقاش: 
 
هل تتأصّل الحياة قرب مزيج الأدخنة الغازية والأبخرة، أو على العكس، وصلت الى هناك هرباً من التهديدات الكونيّة؟

يرى الجيوفيزيائي الأميركي لويس ليرما، من مختبر لورانس بيركلي، حلّ القضية بحصول تلك الفقاعات التي تشكلت في الطبقة السطحية للبحار البدائيّة. فقد أمكنها العمل كما حصل بقارورة ميلر، كمفاعلات بيولوجيّة.

بحسب هذا النموذج، أمسكت تلك الفقاعات التي طفت في المحيط: جزيئات غنيّة بالكربون، حبيبات صلصال ومعادن منثورة في الهواء من البراكين والمذنبات الساقطة.
 
 عند إنفجارها، رمت كل فقاعة محيطها بقطرات صغيرة، والتي بتبخرها حققت تمركزات لمادة عضويّة. ساهمت الاشعة الشمسية والبرق بالجزء الباقي من العمل، بتفضيل تشكيل جزيئات معقدة، كالحمض الاميني، قطع من DNA و RNA وأحماض دهنية.
 
 بالنهاية، الأمطار والثلوج التي استقبلها سطح الأرض، قامت بترسيب تلك المادة الحية السابقة. 
 
بهذا الشكل، صار كل شيء جاهز لإستقبال الحدث الكبير.

سواء وُجدت تلك الفقاعات  في أعماق البحار أو حدثت في الفضاء الخارجي، فالشيء الملموس هو أنّ بعض أوائل المركبات العضوية قد خضعت لعملية تحوّل، لكي تتمكن من الإحتفاظ بالمعلومة الوراثية، وبذات الوقت، تحقق تفاعلات محفزة. 
 
هل كانت الـ RNA الجزيئات الأحسن؟ كيف وصلت لهذا؟ 
 
تُثير تلك القضية معضلة جديدة. فيما لو أن الإنتقاء الطبيعي يمكنه العمل عند وجود نظام إستنساخ ذاتي فقط، دون نسيان أهميته في أحماضه النووية الخاصة، كيف يمكن تفسير تطوُّر الـ RNA لاجل إكتساب قدرتها الوراثيّة؟

بالنسبة للسيِّد غراهام سميث من جامعة غلاسغو، فهو يعتبر أنه قبل ظهور أوائل صيغ الحياة، امكن وجود عالم متشكل من كائنات طينيّة!!
 
 فعلياً، تمتلك بلورات الطين خاصية التضاعف، النمو وبشكل ملموس التطور عبر الإنتقاء الطبيعي. يعود هذا لأن تلك البلورات ليست مثالية، بل فيها تشوهات صغيرة يمكن تكرارها. بهذه الصيغة، أمكن ظهور بلورات تكاثرت بصورة أفضل من بلورات أخرى، وتمتعت بمقاومة أكبر من نظرائها. بلحظة محددة، احتوت تلك الانظمة الطينية في بنيتها على جزيئات عضوية كالـ RNA التي أصبحت سائدة مع الزمن . غير معروفة كيفية سرقة الـ DNA للنجومية من زميله الـ RNA لاحقاً. وغير معروفة طريقة اجتماع المادة العضوية التي أعطت الأصل للحياة لأوائل مظاهر الحياة. 
 
هذه الأسئلة وغيرها الكثير، لم يُجب العلم عنها، للآن، والتي ربما تعود لأنّ "الطبيعة متشكلة بطريقة ما، يستحيل معها تحديد حركاتها المطلقة تجريبياً" (كما قال أينشتاين)، ما يعني: 
 
على الاقل، ما يحدث بشكل عفوي وطبيعي، لا يمكننا، إطلاقاً، ملاحظته عبر مؤشرات "إلهية" في الطبيعه.

2010-02-21

Evolución de las plantas تطور النباتات Evolution of plants

OBJETIVOS GENERALES
· Dar a conocer de la forma más completa posible lo que se refiere tanto al proceso evolutivo como a su relación con las plantas
· Mostrar las diferentes divisiones que tienen en la actualidad las plantas, producto de la evolución
· Crear un material que sirva de investigación y conocimiento para la educación media
INTRODUCCIÓN
A continuación ofreceremos una investigación hecha lo más completa posible, sobre la evolución de las plantas en general, tomando en cuenta todo lo referente a su historia evolutiva, el porqué de su evolución, la comprobación de estos datos y lo que sucede con las plantas en la actualidad. Pero, como las plantas y la evolución no son términos conocidos ampliamente por la mayoría de la gente, incluiremos además al comienzo de este trabajo una explicación sobre las plantas (tanto sus divisiones y características como su ambiente) y sobre la evolución (Darwin, teorías y su comprobación y términos como macroevolución y microevolución).
Este trabajo esta presentado de la forma más simple posible, para que su comprensión y estudio sea más fácil a los lectores y así, queden con una idea clara y precisa del tema.

para leer el resto con las referncias, aquí

 
 



أهداف البحث

1- تقديم المعرفة الأفضل قدر الإمكان، بما يتصل بالواقع التطوري وعلاقته بالنباتات.

2- تبيان التقسيمات المختلفة التي تمتلكها النباتات، راهناً، بوصفها مُنتج تطوريّ.

3- خلق مادة تخدم البحث والمعرفة لمرحلة التعليم المتوسط.

مدخل

سنحاول توفير بحث شامل حول تطوُّر النبات عموماً، سنتناول كل ما يتعلق بتاريخها التطوري، لماذا تطورت، المقارنة بين تلك التفاصيل وما يحدث مع النباتات بوقتنا الراهن. لكن، باعتبار أن النباتات والتطور مصطلحان غير معروفين على نطاق واسع من قبل أغلبية الناس، لذلك، سنتكلم ببداية البحث حول النباتات وحول التطور.

يسعى هذا البحث نحو تبسيط محتواه، ليصير فهمه سهلاً على القاريء، بحيث يتشكّل لديه فكرة واضحة ودقيقة حول الموضوع.


شرح يتعلق بالتطور

  التطوُّر، ذاك الفرع من علم الأحياء، الذي يدرس التغيرات الحاصلة في الكائنات الحيّة بطول الزمن، والتي أنتجت أنواعاً مختلفةً انطلاقاً من سلف مُشترك. تجب الإشارة لأن التطور لم يحظَ على القبول دوماً، فهو للآن، يُعتبر نظرية علمية جديدة؛ اعتُقِدَ، سابقاً، بثبات الأنواع، ما قوله بأن الأنواع الحيّة لم يحصل لها ايّ تغيرات ولا احتاجت للتكيّف حتى! وهذا الكلام، في وقتنا الحاضر، خاطيء كلياً. 
 
فنظرية التطور، حالياً، مقبولة علمياً على مستوى عالميّ. يعود هذ لوجود أنظمة عديدة، قد ساهمت بصياغة أدلة علمية: 
 
علم الإحاثة (علم يدرس الأحفوريات)، علم التشكّل (علم يدرس التغيرات البنيوية للكائنات الحيّة مثل الذيل، الأذرع ..الخ) وعلم الأجنّة (دراسة التطور الجنينيّ، مرحلة العملية التكاثريّة للكائنات الحية التي تحدث فيها أغلب التغيرات التشكلية)، إضافة للأدلة المعطية بفضل علم الأحياء الجغرافي (الذي يدرس تموضع الكائنات الحيّة في كوكب الأرض)، أدلة مناعيّة (قدرة الكائنات في الدفاع عن نفسها بمواجهة عوامل مُهدّدة في البيئة المحيطة) وأدلة كيميائية حيوية (الأصل المُشترك للوحدات الكميائية الحيوية مثل أدينوسين ثلاثي الفوسفات، أدينوسين ثنائي الفوسفات .. الخ.
 
بدأت نظرية التطور مع والاس وداروين، حيث وضعا 5 مباديء، تشكّل المباديء الرئيسية للتطور، وهي:

1- يُعتبر التطور ظاهرة حيوية متصلة بالجماعة لا بالفرد.

2- لا يحدث التطور دوماّ بذات السرعة. فقد حدث في حقب محددة بكثافة أكبر من حقب أخرى.

3- تتغير سرعة حدوث التطور بحسب نوع الكائنات الحيّة (لدى البكتريا سرعة تطور هائلة، على سبيل المثال .. فينيق ترجمة).

4- يحضر التطور في صيغة متشعبّة، لهذا، بالإمكان تخطيط التطور عبر اشجار نَسَبْ.

5- التطور، عملية غير قابلة للإنعكاس، فكل ميزة تُفقَد لا تعود للحضور في الغالب.


آليات التطور
 
إضافة لتلك المباديء الخمسة التطورية، تحدث داروين عن الآليات التي تعطيها في الطبيعه، فنجد بينها:

1- ضمن النوع ذاته، يوجد تنوّع بين أفراده يتصل بالقدرة على البقاء على قيد الحياة (امتلاك القدرة على التكاثر .. بتعبير أوضح) ما معناه وجود أفراد من ذات النوع لديها القدرة على الاستمرار بالبقاء على قيد الحياة أكثر من أفراد آخرين.

2- يموت الكثير من الأفراد المولودين دون إسهامهم بعملية التكاثر (لدى أيّ كائن حيّ).

3- تقود خلاصة هذين الواقعين السالفين لأنه ضمن النوع ذاته، سيبقى على قيد الحياة الأفراد المتكيفين مع البيئة بشكل أفضل، مما يمكنهم من التكاثر ونقل ميزاتهم للمتحدرين. هذا عملياً، هو ما يسمى الإنتقاء الطبيعي.


الآن، سنرى الآليات التي تحقق تحطيم التوازن الوراثي في جماعة لإنتاج التطور، على الشكل التالي:

الطفرات

تُشكّل التغيّر الأساسي في التطور، الذي يتغيّر عبره جين متبدّل A  الى جين متبدّل a أو العكس بالعكس. هكذا ستتعاقب نسبها في الجماعة الحيّة إلى أن يختفي الجين القديم (عبر التكاثر) ويبقى الجين المُتطفّر.

شُوهِدَ امتلاك أغلبية تلك الطفرات لنتائج سلبيّة عند الأفراد الذين تحضر الطفرات فيهم، لكن، كما هو معروف، فالتطور يحدث على يد الإنتقاء الطبيعي الذي يقوم بمقاومة ذاك الأثر السلبي للطفرات.

الإنتقاء الطبيعي

يُعطى في جماعة يحصل فيها طفرات سلبيّة، حيث تُلغي البيئة الأفراد الذين تحضر فيهم تلك الطفرات السلبيّة لعدم قدرتهم على تحمّل ظروفها. بالمقابل، تستمر الطفرات القليلة المُفضّلة باستمرار أفرادها بالبقاء على قيد الحياة. بهذه الطريقة ستستمر الطفرات الاكثر تكيّفاً مع الوسط البيئي بالبقاء على قيد الحياة.
تظهر مزايا جديدة في الجماعات بفضل دخول أفراد، يأتون من جماعات أخرى، ما يعني إسهامهم بحمل جينات جديدة إلى حوض الجماعة الجيني، الأمر الذي يُمكّن من انتاج انماط وراثية جديدة وتشكيل ذريّة جديدة.
 
الإنحراف الوراثي 
 

يتصل بالتغيرات الحاصلة في قطاعات صغيرة في الجماعة، حيث يحدث تفريق لجماعات منعزلة بطول الزمن، تُحدث تغيرات مثل انتشار مرضي يمكنه أن يقود لإلغاء جين متبدل (A أو a).
 


إضافة لتلك الآليات الثلاثة للتطور، يمكننا اعتبار الهجرات صيغة تطور أخرى، حيث أن الإنتقال من بيئة الى بيئة أخرى، يُوجب حدوث تكيّف الكائن الحيّ (كما سنرى مع النباتات عند الانتقال من الماء الى اليابسة).

الماكروتطور (تطور كبروي) والميكروتطور (تطور صغروي)

  تقسيمان ضروريان في التطور كعلم، لتسهيل البحث:


الميكروتطور، مسؤول عن تشكيل الذريّات، الأنواع والأجناس، ويجري تفسيره عبر مفاهيم كالطفرات والإنتقاء الطبيعي.

الماكروتطور، يحاول تفسير تشكّل الجماعات الكبرى للكائنات الحيّة كالنماذج، الطوائف، الأنظمة ... الخ. 


تنقسم النظريات الى 2: البعض يقول بأن الماكروتطور قد حدث بسبب طفرات أو ماكروطفرات، فيما يقول آخرون بأنه حصل بسبب تراكم طفرات صغيرة قد نتجت "واحدة إثر أخرى" (مع الإنتباه لأن التطور يستغرق آلاف وآلاف آلاف الأعوام).

الأدلة على حدوث التطور

  أحد الأدلة أو الصيغ للتحقّق من التطور، من خلال متوسط معدل حياة نظائر العناصر الكيميائية، حيث أن هذه النظائر عبارة عن ذرّات من ذات العنصر تمتلك كتلة ذريّة مختلفة.

كيف يتم التعرّف على أعمار الأحفوريات؟ 


بسيط جداً، في الأرض طبقات رسوبية مختلفة، فبحسب الطبقة التي يتواجد الأحفور فيها، يمكن معرفة عمره التقريبي (في الطبقات الأعمق، بالعموم، الأحفوريات الأقدم). لكن، لأجل معرفة عمر الأحفور الحقيقي، يُستعمل مواد مشعّة، وهذا يتوقف على بعض العناصر التي تكوّن الأحفور أو على إشعاعات حاضرة في الطبقة، والتي ستتحلّل لعناصر غير إشعاعية، يجري حسابها بسرعة.

يسمى الزمن الذي تستغرقه نصف الذرات المشعة بطبقة محددة أو في الأحفور، في التحلّل لذرات عنصر آخر، متوسط معدّل الحياة.

كمثال، سنتناول النظير المشع كاربون 14 وكاربون 12 الغير إشعاعي. هكذا نقول بأن الكائنات الحية دوماً تأخذ صيغتي الكاربون ويتواجدان بنسبة مئوية ثابتة، لكن، عندما يموت الكائن يتوقف عن امتصاص الكاربون. هو هكذا، حيث تضمحل نسبة تركيز الكاربون 14، تتغير النسبة المئوية بين الكاربونين. يملك الكربون 14  متوسط معدل حياة قدره: 5710 عام. بهذه الطريقة، يدرس العلماء  تقدير العمر الحقيقي للأحفور بين الكاربونين 14 و 12 ليصل الى عمر قدره: 75000 عام. أيضاً، يوجد نظائر مشعة يمكن بواسطتها قياس أعمار أكبر، مثل نظير اليورانيوم 235 الذي يمكنه تحديد متوسط عمر قدره: 713 ضرب 106 أعوام.

أحفوريات حيّة 
 
(يوجد تحفظات علمية على هذا التعبير .. فالأحفور هو بقايا لكائن قد مات وانتهى .. فينيق ترجمة)

هي صيغ حياة، تحتفظ ببُنى تشريحية وبحياة بدائيّة جداً قياسا بالوسط الذي تعيش فيه أغلبية الكائنات الحيّة.
مثال مميّز جداً، هو سمك ينتمي إلى شوكيات الجوف الذي عُثِرَ على نموذجين أو ثلاثة نماذج منه خلال السنوات الاخيرة، المثير هو احتفاظ هذا السمك بميزات شبيهة جداً بميزات حضرت لدى أسماك عاشت منذ 100 مليون عام.

نشوء الأنواع

يتعلق هذا المُصطلح بتشكّل أنواع جديدة اعتباراً من نوع قديم سلف. ترى غالبيّة العلماء بأن هذا يمكن حدوثه فيما لو أنّ الجماعات التي تشكّله، قد انفصلت عن الباقين (منتجة ظاهرة تسمى انعزال جغرافي) عبر حاجز بيئي كالجبال، البحار ... الخ. عند العثور على ذات الأنواع في بيئات مختلفة، قد طوّرت فروقات بينها بناء على أنه في بيئات مختلفة يتم تفضيل تكيفات مختلفة. هكذا بمرور الزمن، تمتلك تلك الجماعات فروقات لا تسمح بحصول التكاثر بينها، حتى عندما تختفي حالة الإنعزال الجغرافي؛ بسبب حدوث إنعزال تكاثري، قد خلق نوعاً جديداً.


تصنيف عالم النبات في الوقت الراهن

يتوجب علينا معرفة ما هو نباتيّ، حيث يمكننا تعريفه بوصفه كائن حيّ قادر على تركيب المادة الحيّة اعتباراً من المواد المعدنية الموجودة في البيئة التي يعيش فيها.

يُفترض بأنّ المملكة النباتيّة تضمّ في ثناياها تقريباً: 400000 نوع. لهذا، وُضِعَ تصنيف لكل تلك الأنواع التي تمتلك خصائص مشتركة، وجرت جدولتها وفقه.


مبدئياً، تُصنَّف النباتات عبر استخداماتها (نباتات مفيدة وضارة) وعبر مظهرها. لكن، هذا التصنيف غير كافٍ لمعرفة النباتات، لهذا، توجّب تطويره حتى الوصول الى التصنيف الراهن الذي سنقوم بشرحه.



تقنيات راهنة للتصنيف


في التصنيف الراهن، يؤخذ بالحسبان علم تشكّل النباتات (أشكال وأعضاء لديها) ودورة حيويتها، بالاتفاق مع هذين العاملين (الدورة الحيوية وعلم تشكّل النبات)، تنفصل الأنواع النباتيّة لنوع، يشكّل الوحدة الأساسية للتصنيف. الآن، وفيما لو أنّ أنواعاً مختلفة ذات ميزات أساسية مشتركة، فتُجمَع في مرتبة أخرى تسمى جنس. بذات الطريقة، تجتمع الأجناس المتساوية في عائلات. ويجري تجميع العائلات في رُتَبْ. ويتم تجميع الرُتبْ في طوائف، وبالنهاية، يجمعها كثير من العلماء في 12 مملكة، وهي التقسيم الذي سيغطي أكبر عدد من الأفراد.

يُستعمل هذا التصنيف كقاعدة المبدأ ذاته للتطور، الذي سيفتح مع الزمن الطريق لظهور أنواع جديدة، أجناس، رُتب... الخ، بسبب قلّة الأحفوريات النباتية، وهذا بدوره يجعل من الصعب تقييم النبات الأكثر تطوراً من نبات آخر، بناءاً على هذا، فالتفاصيل المتصلة بالنباتات موجودة تحت التدقيق والفحص الدائم وتُصحَّحُ باستمرار وثبات.

يتم التفريق بين مجموعتين نباتيتين كبيرتين في الوقت الراهن، هما:


1- نباتات لا زهرية، المسماة أيضاً "النباتات الدنيا" التي تضمّ الطحالب، البكتريا، الفطور، الاشنيات، السراخس وغيرها. يوجد في هذه المجموعة ما بين 160000 الى 200000 نوع.

2- نباتات المُزهرة، تسمى أيضاً "النباتات العليا" التي تنقسم إلى عاريات البذور وكاسيات البذور. يوجد في هذه المجموعة ما بين 200000 و250000 نوع.
 
 

  تتكاثر النباتات الزهرية بواسطة البذور؛ فيما تتكاثر النباتات الغير زهرية بواسطة الأبواغ.

يجب التنويه لأن هذا التصنيف لم يكن قائماً منذ زمن بعيد، بل إنه قد ظهر نتيجة التطور. بالتالي، لن نتفاجأ بأنه انطلاقاً من اللحظة الحاضرة وإلى الأمام خلال آلاف الاعوام فستظهر أنواع أكثر وتصنيفات جديدة.
 
 
النباتات اللازهرية

تضمّ هذه المجموعة كل النباتات المسماة دنيا، وبينها أنواع مجهريّة. علم النباتات اللازهرية، هو فرع علم النبات، الذي يدرس هذه المجموعة. سنقوم بابراز أهم النباتات الغير زهرية المرتبّة من الأكثر بدائيّة الى الأكثر تطوراً، على الرغم من أننا سنرى هذا الأمر بوضوح أكبر في قسم تطور تلك النباتات ذاتها:

1- الزُراقِم: كائنات وحيدة الخليّة (من بدائيات النوى)، تمتلك أصباغ مختلفة تسمح لها بالتقاط الضوء واستخدامه لتحقيق عملية التمثيل الضوئي. تعيش في المياه العذبة والمالحة وفي التربة.

2- البكتريا: عبارة عن كائنات وحيدة الخليّة كسابقتها، لكن تنتمي لمملكة اخرى (الطلائعيات بدائيات النوى). تتغذى أغلبيتها بمواد عضوية وتتكاثر بالانقسام اللاجنسي إضافة لحضورها بصيغ مختلفة مثل: العصيات، المكورات وغيرها والتي تتواجد بكل الأوساط.

3- إشنيات حقيقية النوى: في جُلّها عديدة الخلايا وتتكاثر عن طريق الأبواغ وتفتقر لأنسجة متخصصة لنقل النسغ. تعيش في المياه العذبة والمالحة (والبحرية) وكذلك على جذوع الأشجار وفي التربة.


4- فطور دنيا: عبارة عن طفيليات مجهرية تتغذى بمادة عضوية متحللة. تمتلك صيغ قليلة التحديد تشبه الاميبيا. تتكاثر بالأبواغ وتعيش في التربة والمادة العضوية. هي طفيليات نباتية، حيوانية وحتى بكتريا.


5-فطور عليا: هو الفريق النباتي الأكثر انتشاراً إضافة لتعقيده الكبير. يُرى في الوقت الراهن بأن تلك الفطور تشكّل مملكة خارج النبات والحيوان كونها أتت من نوع وحيد. عش الغراب من تلك الفطور (الذي تُنتج مولدات أبواغه الأبواغ التي سَتَخْدُمُ عملية التكاثر، وهي التي تؤكد البقاء على قيد الحياة لهذا الكائن)، تعيش الفطور العليا عموماً في مناطق رطبة، حيث تتوفر المادة العضوية بكثرة.

6- الشيبيات:  ناتج مزج أو اتحاد فطر مع إشنية. تمتلك مظهر كثير التنوع وتتكاثر بطريق لاجنسي، حيث تقوم الرياح بنثر شظايا منها، التي بدورها تنبت مشكلة مستعمرات جديدة منها. معروف ما يقرب من 8000 نوع تعيش بكل الارجاء (من المناطق القاحلة الى المناطق الحارة والرطبة).

7- الطحالب: تضم أكثر من 13000 نوع. جهازها اليخضوري أعقد من نظيره لدى أسلافها، مع أوراق وساق وجذور. تتكاثر بواسطة أبواغ وتمتلك نسيج ناقل في القسم المركزي للساق. تعيش في مناطق رطبة، في التربة والأحراش، على جذوع الاشجار ... الخ.


8- هيباتيكا: قريبة جداً من الطحالب، لكن لا تمتلك أجهزة متباينة، ولو أنها أحيانا تمتلك شيء يشبه الأوراق. تعيش في المناطق الرطبة في البلدان الإستوائية.


9- السراخس: تلك النباتات تدخل بإطار النباتات اللازهرية الوعائيّة. تتباين أعضاؤها عن بعضها البعض جيداً وتمتلك نواقل النسغ. تتكاثر عن طريق أبواغ موجودة ضمن مولدات أبواغ. تعيش في الأحراش، الحدائق، الخرائب، تربة حمضية ... الخ.

10- الكنثاب (أو ذيل الخيل): تغيّره الأكبر في الساق، يحمل أوراق متعامدة معه. يعيش في كل أنحاء العالم ما عدا أوستراليا.

11- رِجْلْ الذئب: نوع خاص من النباتات ذو "جذور حقيقية" وأوراق حرشفيّة. تضمّ هذه المجموعة  العديد من الأنواع القديمة المستمرة للآن. يعيش في مناطق استوائية وتربة غابيّة.

نباتات بذريّة أو نباتات مزهرة

تتكاثر تلك النباتات بواسطة البذور وتنقسم الى مجموعتين: عاريات البذور وكاسيات البذور. البذريات هي أغلبيّة الأنواع التي تُزرع اليوم.

نعرف من عاريات البذور  10 رُتب، فيما تنقسم كاسيات البذور الى أحادية الفلقة (بذور فيها فلقة واحدة، الفلقة عبارة عن كل جزء من الورقة او الزهرة) و ثنائيّة الفلقة (بذور مع فلقتين).


1- عاريات البذور: في الوقت الراهن، هي عبارة عن أشجار بشكل رئيسي. يجري النسغ عبر الأوعية الخشبية والأوراق ثابتة، تأخذ شكل أشواك في بعض الأحوال، كما أنها تمتلك نماذج تلقيح متنوعة كثيراً.


2- السيكادية: عبارة عن نبات بصيغة متوسطة بين السراخس والنباتات العليا. هي نباتات زينة كثيرة التنوّع بمظهر يشبه أشجار النخيل، التي تمتلك بذورها لشكل مخروطي. يوجد 85 نوع تعيش في المناطق الأستوائية وشبه القاحلة.

3- جينكوسيا: عبارة عن عائلة تضم نوع واحد فقط. فهي شجرة ذات أوراق على شكل مراوح. تعيش في الصين وجرى تكييفها في أوروبا.

4- المخروطيات: تضم اكثر من 630 نوع. عبارة عن أشجار أو شجيرات تتميّز بشكل مخروطي. بخلاف أنواع أخرى من عاريات البذور، باعتبارها نباتات متوسطة كونها لا تُنتج بذوراً حقيقية، تقوم المخروطيات بتطوير بذورها. تعيش في الأحراش والحدائق في العالم كلّه.


5- كاسيات البذور: مُشكّلة من 5 مجموعات وبدورها تنقسم الى أحاديّة وثُنائيّة الفلقة. 
 
حيث ان الاُوَلْ تُعتبر الاكثر تطوراً:

المجموعة الاولى: مُشكّلة من نباتات تنتمي لعائلة "كازارينا"، جنس واحد و50 نوع. لديها مظهر عام شبيه بالصنوبريات وتعيش في المناطق الساحليّة للمناطق الاستوائية.

المجموعة الثانية: عبارة عن ثنائيّة فلقة دون بتلات، تنقسم الى 3 رُتبْ: أولاكسية (حوالي 260 نوع، عبارة عن نباتات خشبية بأوراق بسيطة)، صندليات (مكونة من 7 عائلات، 90 جنس وأكثر من 2000 نوع ) عبارة عن نباتات طفيلية، بروطيات (عائلة واحدة، 55 جنس، 1200 نوع).


المجموعة الثالثة: عبارة عن ثنائية فلقة دون او مع بتلات منضمّة. تتكوّن من 14 رتبة، 35 عائلة، 760 جنس و 14400 نوع. نظراً لتنوعها الهائل فنجدها على امتداد العالم.


المجموعة الرابعة: عبارة عن مجموعة معقدة تمتلك 7 مجموعات تنقسم الى 16 رتبة تتضمّن أغلبية نباتات ثنائية الفلقة. تشكّلها 110 عائلات، 4260 جنس و 73000 نوع. تعيش في العالم كلّه كما تعيش في كل الأنظمة البيئية.
 

المجموعة الخامسة: فيها 7 مجموعات منقسمة الى 29 رتبة، 223 عائلة من النباتات وحيدة الفلقة وثنائية الفلقة، 5900 جنس وأكثر من 127000 نوع تعيش في أرجاء العالم.

التاريخ التطوري للنباتات

الآن سنرى كيف تطوّرت النباتات، وفق الآتي:

لم يكن سطح الأرض مسكوناً خلال 4000 مليون عام. لكن لاحقاً، حدثت تغيّرات بالغة الاهميّة لتطور الحياة. فقد حدث التغيّر الاول المؤدي لظهور الحياة عبر خلايا أو وحدات تتكاثر ذاتياً. ليس معروفاً كيف، على وجه الدقّة، قد حدث هذا، لكن، حدثت واقعتان مهمتان جداً حافظتا على كل الكائنات الحيّة التي ارتبطت ببعضها البعض، إضافة لارتباطها بالخلايا البدائيّة الأصليّة.

تمثلت الخطوة الأكبر التالية في تاريخ الأحياء: بظهور نظام الخضاب الذي مكّنها من التقاط اشعة الشمس، لتتحول من طاقة إشعاعية شمسية إلى طاقة كيميائية (التمثيل الضوئي). الكائنات التي تعرضت لهذا التطور تسمى بدائيّات النوى التي حقّقت نجاحاً ببقائها على قيد الحياة في تلك الأزمنة، والمستمرة حتى وقتنا الراهن.

ففي عملية التمثيل الضوئي، يتم حرق الماء وتحرير الأوكسجين. غيّر هذا الأوكسجين المتحرّر الغلاف الجوي لكوكب الأرض وصيغ الحياة القائمة فيه. فمنذ 450 مليون عام، تشكّلت طبقة أوزون بفعل الأشعة فوق البنفسجية من الأوكسجين المتراكم، تقوم تلك الطبقة بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية موفرّة الحماية بذاك الزمن للأرض وأنواعها الحيّة، وتواصل القيام بهذه المهمة للآن.

كما نرى فيمكننا القول، دون خوف من الوقوع بالخطأ، بأن النباتات هي أوائل ساكني الارض (ولو بصيغة مجهرية). هكذا، يمكن القول بأن النباتات بدأت بالتواجد منذ 430 مليون عام (تاريخ قريب جداً من فترة ظهور طبقة الأوزون) على شكل نباتية وعائيّة (ليست مجهرية كأوائل الكائنات الحيّة). معروف أيضاً أنه منذ 400 مليون عام، قد ظهر أول نبات مع أوراق. ومنذ 350 مليون عام، تأكّد تكاثر النبات بظهور البويضة وغبار الطلع، وسميت تلك النباتات عاريات البذور وسيطرت على كوكب الأرض، إلى أن ظهرت كاسيات البذور منذ 100 مليون عام.

تكمن الصعوبة بتقدير تطور النباتات لعدم امتلاكها لأجزاء صلبة مثل الهيكل العظمي الحيواني، كي يتحجّر ويتحول لأحفور.

الآن سنبدأ مع تاريخ النباتات، من أقلها تطوراً الى أكثرها تطوراً (زمنياً فقط وليس نوعياً فكل الأحياء هم أحياء .. فينيق ترجمة)، سنتناول اوائل الكائنات (بدائيات النوى وحقيقيات النوى)، أيضاً، بتناول تشكيل النبات بذاته، الإشنيات السلف، انتقال النباتات الى اليابسة، النباتات الوعائية، التطور الى خلق البذرة كوسيلة تكاثر (عاريات وكاسيات البذور)، انتشار الأنواع وتطور حلقات حيويتها واتجاهاتها.

بدائيّات النوى

  هي الكائنات الأقدم في كوكب الارض، وفق مصطلحات علم التطور، إضافة لكونها الأكثر وفرة. على الرغم من وجود صعوبات كثيرة لأجل تعريف أنواع البدائيات تلك، يُخمّن وجود 2700 نوع مختلف تقريباً. هي كذلك الكائنات الوحيدة الخليّة الأصغر (2500 مليون فرد منها يمكنه التواجد في غرام واحد من الأرض الخصبة). يتوقف بقاؤها على قيد الحياة على سرعة تضاعفها، استقلابها (يمكنها مضاعفة حجمها خلال 20 دقيقة) وتكيّفها يُمَكِّنَاها من البقاء على قيد الحياة في بيئات لا يمكن لكائنات حيّة أخرى العيش فيها.

حتى وقت قريب، اعتُبِرَ بأن بدائيات النوى لا يمكن تصنيفها وفق معيار تطوري، حيث أن أغلب الميزات التي امتلكتها حقيقيات النوى وساعدت في تصنيفها، لم تحضر لدى بدائيات النوى. لكن في السنوات الاخيرة للبحث العلمي، ومع دراسات تفصيلية متصلة بالبنية الحيوية وبالكيمياء الحيوية، قد أمكن إبراز بعض الصلات التطورية ببدائيات النوى، وأحد الإكتشافات المفاجئة في هذا الحقل هو وجود مجموعة من بدائيات النوى التي تتميّز عن البدائيات الأخرى بمسألة الأوعية الإستقلابية. يعيش بعضها في بيئات مالحة كثيراً، ويعيش آخرون في بيئات حمضية وبدرجات حرارة عالية جداً، ما يجعلنا نستنتج أن تغيرات اوعية الاستقلاب قد حدثت نتيجة تطور هذا الكائن كي يتحمّل هذه البيئة.


أصل وتطور حقيقيات النوى

 الإنتقال من بدائيات النوى إلى أوائل حقيقيات النوى، هو حادث يُعتبر من أهمّ الحوادث في التطور (مقارنة مع أصل الحياة وتطور خلايا التمثيل الضوئي). لا يُعرف بشكل كليّ كيف حصلت هذه الخطوة، لكن يُرى بأنه قد حدثت من ارتباط بدائيات نوى داخل خلايا أخرى.

الأمر المعروف، أنه منذ 2500 مليون عام، بدأ الأوكسجين بالتراكم في الغلاف الجوي، الأمر الذي أنتج نشاط التمثيل الضوئي. بدائيات النوى التي تمكنت من استخدام الأوكسجين لإنتاج أدينوزين الفوسفات الثلاثي، التي بقيت بمثابة فائدة مقارنة مع الآخرين وبدأت بالانتشار بسرعه (تطوّر بعضها كبكتريا جويّة، وتكاثر بعضها الآخر لخلايا أكبر وخلق الميتاكوندريا أو المُتقدِّرة).
لو نقم بتحليل تلك المعطيات، يمكننا القول بأن حقيقيات النوى عبارة عن بدائيات نوى متطورة، على الرغم من أنها للآن فرضيّة قيد النقاش بوقتنا الراهن.
اعتباراً منها، ننطلق الى النباتات عديدة الخلايا، التي يُعتبر سبب ظهورها غير معروف حتى الآن.

الإشنيات السلف

يُعتقد بانّ النباتات التي نعرفها في الوقت الراهن، تمتلك صلة قرابة تطورية مع نوع من الإشنيات الخضراء. كما هو معروف، فالإشنيات عبارة عن كائنات نباتيّة تسكن الماء بشكل أساسيّ.

جرى انتقاء الاشنيات الخضراء بسبب وجه الشبه مع النباتات الارضية التي تبيّن أنّ كليهما يمتلكان كلوروفيل a و b وكاروتينات كأصباغ التمثيل الضوئي، إضافة لأن كليهما يراكم احتياطاته من الطاقة على شكل نشاء. الآن، تمتلك الاشنيات الخضراء جملة من الخصائص الاخرى، بعضها يمتلكها النبات وبعضها لا، لاجل هذا يُفكّر بأن النباتات هي نتاج تطور مجموعة من الاشنيات الخضراء التي تنتمي الى جنس شبيه بالنباتات الكارياتية، هذا يجعلنا نفكر بأنّ الاشنيات الخضراء باعتبارها "والد الجدّ" للنباتات، ووجدت كائنات اخرى ارتبطت مع هذا الجنس والتي ربما "أبُ" النباتات منها.

غزو النباتات للأرض

يُرى بان الحياة قد بدأت في المياه، ولم تخرج منها إلا بعد مرور زمن طويل.

لا تحتاج النباتات المائيّة كثير من الأعضاء المتخصصة لاجل البقاء على قيد الحياة، فالمياه لوحدها تقوم بوظائف التغذية، الدعم وتفادي الجفاف، من هنا، يُرى بأنها أكثر بدائيّة من النباتات التي تعيش على الأرض اليابسة، والتي تحتاج لأعضاء متخصصة.
في الوقت الراهن، يُعرف بأن النباتات قد "صارعت" للوصول إلى اليابسة. نتج هذا "الصراع" بسبب توفير الأرض لمسألة التمثيل الضوئي. حدث خلال هذا الصراع عوائق، لكن حققت النباتات في النهاية "الوصول" الى اليابسة وتوجّب عليها خلق أعضاء متخصصة لاجل تفادي الجفاف والاستفادة القصوى من الماء، وهذا يتضح في بنيتها التي تتجلى بالساق، الأوراق والجذور التي قد ظهرت. ويُرى بأن هذه الخطوة من المياه الى البرّ قد حدثت منذ أكثر من 400 مليون عام.


الإنتقال من المياه الى الأرض اليابسة


على الأرجح، أصل النبات هو الإشنيات الخضراء التي عاشت في المياه العذبة، يُرى بأن هذا التنوع قد حدث نتيجة تطور ميزات متنوعة قد وفّرت الشروط للعيش في اليابسة. كمثال، المستنقع عبارة عن منطقة يحصل فيها الجفاف بشكل دوريّ، وهذا قد عرّض الإشنيات الخضراء للجفاف، وهكذا جرّاء حاجتها للبقاء على قيد الحياة، قد تطورت لتحتمل الجفاف على الأرض اليابسة. على الرغم من هذا، فإن المشكلة الأكبر التي اختبرتها النباتات هي التكيّف مع المحيط الجاف، حيث انه استلزم امتلاكها لنسيج خارجي للعزل وإعادة التغطية بطبقة اسمها قُشيرة، والتي تمنع نفوذ الماء وفيها مسام (فتحات) قد سمحت بتفاعل الغازات مع النبات.
شكّل امتلاك الجذور شأن حيوي للنباتات في البيئة الجديدة، والتي عبرها يحصل امتصاص المواد الغذائية مع تثبيتها بمكان معين للنبات.
 تمثلَّ التطور الهام الآخر بترسيخ الإستقرار الميكانيكي، عبر المياه وتخضع له النباتات، لكن، الآن، في اليابسة، توجّب عليها خلق عُقد وعناصر شدّ نوعيّة كالألياف.

على صعيد التكاثر، توجّب عليها عمل تكيفات، مثل عمل أبواغ ذات جدران خشنة كي لا تجف وهي قابلة للنقل عن طريق الرياح.
يُرى بأنّ الخطوة الحاسمة قد كانت منذ 420 مليون عام (على الرغم من احتمال وجود نباتات أرضية منذ 450 مليون عام).
في هذا السياق، توجد اشارة استفهام حول إمكان استعمار النباتات للأرض عبر خطّ تطوري واحد، أو عبر مراحل مختلفة، ما قوله، فيما لو أنه وُجِدَ نوع واحد قد خرج من الماء الى البرّ، ومنه خرجت أنواع أخرى سكنت الأرض، أو وُجِدَ عدّة أنواع قد خرجت من الماء الى البرّ.

أوائل النباتات البريّة

بعد انتقال النباتات من المياه الى البرّ، تظهر وتتطور تكيفات جديدة. حسمت تلك التكيفات  نجاح النباتات الأرضيّة، ويُرى بأن ما حصل قد حدث وفق ما جرى بتاريخ التطور، بحسب ما تمتلكه أغلبية النباتات منها.

واحدة من أهم التطورات الحاصلة بعد الانتقال، تطوير أعضاء التناسل (التكاثر) متعددة الخلايا والبوغية. هكذا، كالتكيف المعمول لأجل حجز البويضة الملقحة ضمن المشيجة الأنثوية ونمو الجنين، بهذه الطريقة، يُحمى هذا الجنين بواسطة أنسجة مشيجة الجنين الأنثوية.

بعد مضي زمن قليل بعد الانتقال الى البرّ، انقسمت النباتات الى خطين تطوريين. أعطى احد الخطين الاصل للنباتات المسماة نباتات طحلبية عبارة عن مجموعة تنتمي لها الطحالب والهيباتيكا، فيما أعطى الخط الآخر الاصل لمجموعة تنتمي لها النباتات الوعائية، حيث تتضمن كل الأنواع الأرضية الكبيرة من النباتات.


  الفارق الرئيسي بين النباتات الطحلبية والنباتات الوعائيّة، هو أنه في هذه الاخيرة نظام وعائي متطور جيداً، تُنقَلُ الأغذية عبره الى كل أقسام جسم النبات، وهو نظام لا يحضر لدى النباتات الطحلبية. نجدُ فارقاً آخر بالبعد الزمني اي الأقدميّة من خلال الأحفوريات الأقدم. فقد عثروا على أحفور من النباتات الطحلبية بعمر 370 مليون عام، أما النباتات الوعائية، فأقدم أحفور لها، حتى اللحظة، بعمر 430 مليون عام.

النباتات الطحلبية

  كائنات بسيطة جداً وصغيرة، ليس لها جذور لكنها تلتصق بالوسط بوسطة شعيرات. لدى غالبيتها بُنى صغيرة متخصصة بتنفيذ التمثيل الضوئي.

نتيجة عدم وجود جذور ونظام وعائي ينقل الأغذية، يتوجب عليها امتصاص الماء من الجو، لهذا تنمو بشكل أفضل في أماكن رطبة ومناطق المستنقعات.
عموماً، تتكاثر النباتات الطحلبية عبر الإنقسام (تكاثر لاجنسي).

النباتات الوعائيّة

تتميّز بامتلاكها لنظام نقل للماء والأغذية (كما قلنا سابقاً)، لكن، تتميز بحضور الليغنين (عجينة خشبية) وجهاز متميز للأبواغ.
يجري تصنيف النباتات الوعائية الراهنة وفق 9 تقسيمات، ويمثل كل تقسيم منها خط تطوري مختلف (بينها يوجد رجل الذئب، أذناب الخيل و السراخس).


النمو التطوري للنباتات الوعائيّة

1- تحسّن أنظمة النقل: بالتساوي مع ظهور الأوراق باعتباره تطور للتمثيل الضوئي، والجذور كبُنى متخصصة بجلب الغذاء للنبات، فإنّ القدرة على نقل الأغذية الى كامل النبات قد تطوّر وتحسّن بشكل ملحوظ. يوجد نظامان في الوقت الراهن: النظام الاول النسيج الوعائي الخشبي الذي ينقل الماء والأيونات من الجذور إلى الأوراق، والنظام الثاني النسيج الوعائي اللحائي الذي ينقل السكروز الذائب ومنتجات أخرى تمثيلية ضوئية من الأوراق إلى خلايا لا يمكنها القيام بالتمثيل الضوئي.

2- اختصار المشيجة الجنينية: حدث تغيّر آخر تمثل باختصار حجم المشيجة الجنينية، ففي كل النباتات الوعائية الراهنة، المشيجة الجنينية أصغر من جهاز الأبواغ. ففي نباتات بذرية مثل عاريات البذور وكاسيات البذور، قد انخفض حجم المشيمة الجنينية إلى حجم مجهري (إضافة لامتلاك مشيجة جنينية ذكرية وواحدة أنثوية).


3- البذور: يمكن القول بأنها الإبتكار الأهمّ للنباتات الوعائية (هامة بسبب النجاح الذي حققته عبر استمراريتها حتى وقتنا الراهن). فالبذور عبارة بنية يظهر ضمنها جنين النبات، هي بنية متكونة من أنسجة جهاز الأبواغ الهادف لحماية الجنين حتى تُناسب الظروف إنباته. تعود أوائل البذور المعروفة الى ما قبل  360 مليون عام.

النباتات البذرية

البذور، هي الخيار التطوري الجديد الدقيق في شعبة البذريات، من خلال تشكيل تلك البُنى للتموضع والنثر.
يمكن القول بأن التطور اللاحق لتلك البذريات هو ظهور الأوراق، التي حملت أجهزة الأبواغ للإتحاد عبر أزهار في الساق الصغيرة.
بنهاية العصر الكربوني الحديدي (منذ 286 مليون عام) وفي عصر البيرمي (منذ 248 الى 286 مليون عام)، حدثت تغيرات مُناخية كبيرة في العالم، حدث جفاف وتشكلت أنهار جليدية في أنحاء مختلفة من العالم، وبناءاً على هذه التغيرات في ذاك الزمن، حصل ضغط هائل في الكائنات الحية عبر الإنتقاء الطبيعي، على الحيوانات كما على النبات. وهو ما قد رسّخ التطورات وتوجّب بقاء الضروريّ منها، حقّق تطور البذور نجاحاً باهراً، وهكذا انتشرت النباتات البذرية في كل أرجاء العالم.

عاريات البذور

حققت النباتات "ذات البذور العارية" تنوعاً خلال العصر البيرمي. توجد 4 مجموعات منها: 3 تقسيمات صغيرة وتقسيم كبير المخروطيات. وفيها، نجد الصنوبريات، التنوب، الأرزية، السرو وسيكويا عملاقة.

يعود أصلها الى العصر الديفوني لمجموعة من النباتات اسمها عاريات البذور البدائية. وتلك كانت النوع الأكثر شبهاً بالسراخس، وربما لدى بعضها بذور.

كاسيات البذور

يُرى بأنها كنباتات ببذور مغلفة، تنحدر من مجموعة من عاريات بذور منقرضة في وقتنا الراهن. تؤرّخ أحفورياتها لفترة تعود الى ما قبل  120 مليون عام.
يوجد، بوقتنا الراهن، حوالي 250000 نوع منها، مقارنة مع 800 نوع من عاريات البذور، 16000 نوع من النباتات اللازهرية الوعائية و26000 نوع من النباتات الطحلبية. يعكس هذا نجاحاً لكاسيات البذور عبر التطور.

على الأرجح فإنّ نجاح كاسيات البذور قد حصل نتيجة الكمّ الكبير من المستجدات التطورية الحاضرة فيها، مثل المبيض المُتكوِّن من واحدة أو من عدّة وريقات معدّلة لتشكيل الجهاز التناسلي الأنثوي، والتي تحيط بالكامل بالجنين فتحميه من المحيط الخارجي. لكن، هذا ليس السبب الكافي لتفسير النجاح في تطور كاسيات البذور، فما يفسر النجاح التطوري لها، هو نظام التلقيح (الإخصاب)، وبواسطته حدث أو تحقَّقَ بصيغ عديدة (بجمع المشيجة الأنثوية مع الذكرية لنباتين، أو عبر التلقيح الذاتي الذي يتحقق بامتلاك النبات لجهازين أنثوي وذكري) أو عبر نواقل متنوعة (الهواء، الحشرات، الماء، ..الخ )، بالإضافة لحضور جهازين يفرقان كاسيات البذور عن باقي النباتات، يوجد الآتي: تشكِّل الثمرة والزهرة مسار إخصاب (الثمرة، يلتهمها حيوان فتُنثَر بذورها؛ الزهرة، تجذب الحشرات التي تنقل غبار الطلع بفضل انجذابها لاستهلاك الرحيق).

تنتشر تلك النباتات في المناطق المعتدلة والإستوائية في العالم، تشغل ما نسبته 90% من الغطاء النباتي البرّي. يمكن القول بأن هذه النسبة 90% تضم اضافة للنباتات الزهرية، الأشجار الكبيرة، الخضروات، الفواكه، العلفيات والحبوب التي تشكل أساس التغذية البشرية وأساس الإقتصاد العالمي.
 
 

إتجاهات تطوريّة

لدراسة إتجاهات تطور المملكة النباتية، يجب اللجوء الى دورات حيويتها وإلى تاريخ التطور، ما يعني أنّه لأجل معرفة اتجاه واحد، يتوجب مقارنة الدورات الحيوية منذ النباتات البدائية الى الأكثر تطوراً، مروراً بالترتيب التالي للتطور (من الأكثر بدائية الى الأكثر تطوراً):

1- بدائيات النوى
2- حقيقيات النوى
3- الاشنيات
4- الطحالب
5- النباتات الوعائية 
 6- عاريات البذور
7- كاسيات البذور (أحاديات الفلقة)
 8- كاسيات البذور (ثنائيات الفلقة)


بين الإتجاهات التطورية الأوضح هو أنّ اغلبية الجماعة البدائية كانت من صنف فرداني والجماعة الراهنة باغلبيتها من نوع ذو صيغة صبغية. الخلاصة التي توصلت لإعطاء خطوة نحو التضاعف عبر اختصار حجم المشيجة الجنينية. ولا يشكل هذا اتجاه تطوري وحيد، بل هو واحد من الإتجاهات الأهمّ مما ذكرناه سابقاً.

العلم الحديث والنباتات

في الوقت الراهن، يتحمل العلم مسؤولية عمل الإكتشافات في العالم النباتي، وهكذا، يُحاول استعمال هذه المملكة لصالحه أي لصالح البشر إلى الحدّ الأقصى.
 

التهجين
 

ساهم بتحصيل عائدات هائلة، حيث أنتج التهجين تنوعا كبيرا في النباتات، عبر تحقيق تكاثر تهجيني للنباتات (مزيج من انواع) تعكس بجيلها الأول حضور حيوية وزيادة إنتاجية بنسبة 25% (كمثال، في بعض أنواع الذرة)، تسمى هذه الظاهرة قوّة الهجين.

النباتات في المختبر

عبر تقنية متقدمة جداً، تمّ تحقيق نظام اسمه عمليات في المختبر يسمح بالحصول من نبات أم على مليون من الأبناء المتساوين.
 كذلك، طوروا نظاماً يسمح بالحصول على نبات من خلايا غير متمايزة.
 

تصنيع النباتات

يتصل بتحضير أنواع جديدة من الخضار من قبل بعض العلماء، مثل ما يسمى "البطاطا البندورية" والتي تنتج من مزج البندورة مع البطاطا لأجل الحصول على درنات وخضروات بذات الوقت.


هل يمكنكم تخيّل تلك الإستخدامات، وما يمكن أن تنتجه تلك التقنيات، فيما لو يتم استعمالها بشكل صحيح دوماً؟!
 
تعليق فينيق ترجمة 

موضوع علمي مخصص للطلبة وقد دخل إليه آلاف الأشخاص، رغم إحتوائه على بعض الأخطاء؛ جرى التنقيح على أمل إختفاء تلك الأخطاء منه لتصبح فائدته أكبر. 
 
ستلاحظون تكرار أفكار التطوُّر الأساسيّة في هذا الموضوع، وفي كثير من مواضيع فينيق ترجمة، فتكرار الأفكار الصحيحة  أو التصويبية في مواجهة الشعوذة العلمية الطاغية:
 
 ضرورة أخلاقية وإنسانية.
 
ومن يرى غير هذا، فيما يُطرَح هنا، بإمكانه التعليق والردّ.

وشكراً جزيلاً
 
 
قد يهمكم الإطلاع على مواضيع ذات صلة