أصل الأنواع بواسطة الانتقاء الطبيعي

والأسئلة التي لا تملك بعد من الطرافة أن نسأل سيكون شاغلا المتزايدة لدور العلم في السنوات ال 50 المقبلة. هذا هو ما يظهر المحضر. النظر في حالة العلم لأكثر من قرن مضى ، في عام 1899. ثم ، كما هو الحال الآن ، مما يعكس شخصا على الإنجازات التي تحققت في السنوات ال 100 الماضية. نجاح واحد متين كان دليلا عن طريق جون دالتون في عام 1808 أن المسألة يتكون من ذرات. وكان آخر هذه المظاهرة (عن طريق جيمس بريسكوت جول في عام 1851) أن الطاقة هي في الواقع الحفظ ونخلص في وقت سابق (قبل الفيزيائي الفرنسي سادي كارنو) أن الكفاءة التي يمكن للمرء أن شكل من أشكال الطاقة يمكن تحويلها إلى آخر هي بطبيعتها محدودة : معا ، تلك التطورات قدم لنا ما يسمى الديناميكا الحرارية ، وفكرة أن معظم القوانين الأساسية للطبيعة إدراج سهم "الزمن".

كان هناك أيضا تشارلز داروين ، والتي أصل الأنواع بواسطة الانتقاء الطبيعي (نشرت في 1859) المزعومة لمراعاة تنوع الحياة على الأرض ولكنها لم تقل شيئا عن آلية من الميراث ، أو حتى عن أسباب مختلفة ولكنها ذات صلة الأنواع وعادة ما تكون متبادلة بالعقم. أخيرا ، في القرن 19th كتالوج الرضا عن النفس ، وكان جيمس كلارك ماكسويل في مظاهرة لكيفية الكهرباء والمغناطيسية يمكن أن تكون موحدة من قبل مجموعة من المعادلات الرياضية على خطوط النيوتونية بدقة وبشكل أعم ، نيوتن'ق القوانين قد تم على ما يرام شحذها من خلال الممارسة التي تقدم حلا لأية مشكلة في العالم الحقيقي التي يمكن أن تكون محددة بدقة. ما قرن رائعة في 1800s يجب أن يكون قد!

إلا أن معظم الناس الادراك تقدير ، في عام 1899 ، وأنه كانت هناك عيوب في هذا الموقف. واحد من هؤلاء كان هندريك أنطون لورنتس ليدنالجامعة في هولنداالذين رأوا أن نظرية ماكسويل ضمنا يجسد التناقض : من الناحية النظرية يفترض أنه يجب أن يكون على الاطلاق السائد الذي اثير خلال الاضطرابات الكهرمغنطيسية يتم نشر ، بل انها أبسط كثيرا لنفترض ان يمر الوقت ببطء أكثر في جسم يتحرك بالنسبة للمراقب . انها خطوة صغيرة من هناك (عن طريق هنري بوانكاريه من الجامعةمن باريس) لألبرت أينشتاين نظرية النسبية الخاصة ، نشرت في عام 1905. نظرية خاصة ، مما يعني أن السرعات النسبية لا يمكن أن تتجاوز سرعة الضوء ، تزيف نيوتن فقط من الناحية الفلسفية : لا مساحة ولا مرة ويمكن أن توفر نوعا من شبكة غير مرئية من خلالها الحكم على موقف لكائن ما ، أو الوقت الذي حصولها على هذا الموقف ، يمكن قياسها. منذ قرن من الزمان قليل من الناس يبدو أن لديها تقدر أن ألف نيكلسون وEW مورلي ، في 1880s ، أجرت تجربة ذات أبسط تفسير هو أن ماكسويل الأثير لا وجود له.

بالنسبة لأولئك الذين يشعرون بالاستياء من ، أو حتى للاساءة من قبل ، والرضا عن الذات السائدة في عام 1899 ، وافرة أدلة أخرى ينبغي أن يكون المح الى ان قبلت العلوم الأساسية كانت متجهة إلى المتاعب. ذرات كان من المفترض أن تكون قابلة للتجزئة ، وبالتالي كيف يمكن للمرء أن يفسر ما بدا وكأنه شظايا من الذرات والإلكترونات وأشعة "" المنبعثة من الذرات المشعة ، اكتشف في عام 1897؟ وبالمثل ، على الرغم من أن داروين كان من المفترض أن توريث (لكنا الآن ويقول "الوراثية") تغييرات في الدستور للأفراد هي دائما صغيرة منها ، وإعادة اكتشاف جريجور مندل عمل في 1850s (بصورة رئيسية من قبل هوغو دي فريس في هولندا) : اقترح أن عفوية التغيرات الجينية هي ، بالأحرى ، منفصلة وكبيرة. أدى هذا التطور ، في ظل قيادة توماس هانت مورجان ، إلى ظهور جامعة كولومبيا في مدينة نيويورك حيث وقلعة ما يسمى الآن علم الوراثة الكلاسيكي (العبارة التي صيغت في عام 1906 فقط) ، وإلى الاعتراف في 1930s ان التناقض وبين الداروينية "مندل - Morganism" (كما السوفيات في 1950s جاءت الدعوة كولومبيا عمل) ليست حادة كما يبدو لأول مرة.

الآن نحن نتعجب كيف ان هذه التناقضات قد تم حلها ، وعلى أشياء أخرى كثيرة. لدينا القناعة الخاصة بها مع شركائنا في القرن الخاصة التي تفوق لعام 1899. لا يقل أهمية هو معنى الحرية الشخصية التي نتمتع بها والتي تنبع من تطبيقات علوم في السنوات الأولى من centuryMarconi 20th في سد المحيط الأطلسي مع موجات الراديو وللأخوين رايت 'قياس ميل من الطيران في أثقل من الهواء آلة. (ويلبر وأورفيل قامت ببناء نفق الرياح البدائية في قاعدتهم في أوهايوقبل أن يجازف أنفسهم عاليا.) والاتصالات وصناعات الطيران قد زاد من تلك البدايات. مكاتبنا هي تشوش مع آلات حوسبة قوية بأن لا أحد يتوقع في عام 1900. ونحن ايضا الكثير من الصحة : أعتقد من البنسلين!

فهرس للالقناعة

في مجال العلوم الأساسية ، لدينا بقدر أو أكثر للتفاخر به عما كان عليه في القرن 19th. نظرية النسبية الخاصة ، لم يعد مجرد نيوتنأدلى فلسفيا محترمة. من خلال الايحاء بأن المكان والزمان يجب التعامل معها على قدم المساواة ، فقد أصبح المحك الحاسم للصحة النظريات الأساسية في الفيزياء.

المعالم الثلاثة الأخرى في مجال العلوم الأساسية في هذا القرن كانت بالكاد كان متوقعا. أينشتاين نظرية النسبية العامة في عام 1915 ، والتي كان من الأفضل له يسمى "نظرية النسبية الخاصة بالجاذبية ، من شأنه أن" لقد كانت مفاجأة لجميع القراء ولكنها قريبة من ارنست ماخ ، والفيزيائي والفيلسوف فيينا الوضعية. عبر القول إن قوى الجاذبية في كل مكان هي نتيجة لحقل الجاذبية التي تصل إلى أقاصي الكون ، آينشتاين أطلقت الفكرة القائلة بأن بنية وتطور الكون هي مرتبطة لا محالة. لكنه فاجأ حتى اينشتاين عندما إدوين هابل اكتشف في عام 1929 أن الكون آخذ في التوسع.

ميكانيكا الكم كان آخر بالانسحاب من الأزرق ، حتى وإن كان الناس القلق بشأن خصائص الاشعاع الصادر عن الأجسام الساخنة لنصف قرن تقريبا. المشكلة هي أن تشرح كيف تنشأ الى ان الاشعاع من كائن يتوقف بشكل حاسم على درجة حرارته تلك التي تردد الأبرز في الانبعاثات يتناسب طرديا مع درجة الحرارة ، على الأقل عندما يتم قياس درجة الحرارة من الصفر المطلق (والذي هو 273 درجة مئوية أقل من درجة التجمد في الماء ، أو -459 درجة فهرنهايت ، والتي كانت في حد ذاتها التي حددتها 19th - الديناميكا الحرارية القرن). والحل الذي تقدمه شركة ماكس بلانك في عام 1900 هو أن يتم نقل الطاقة بين كائن الساخنة والمناطق المحيطة بها فقط في محدودة (ولكن صغيرة جدا) المبالغ ، ودعا كمات. المبلغ الفعلي للطاقة في الكم يعتمد على تواتر الإشعاع ، بل ويتناسب مع ذلك. بلانك اعترف في ذلك الوقت انه لا يعرف ماذا تعني هذه النتيجة ، ورجح أن معاصريه من شأنه أيضا أن يكون في حيرة.

كما نعلم ، لقد أخذت الكثير من ربع قرن لبلانك صعوبة في حلها ، وذلك بفضل الجهود التي تبذلها نيلز بور ، فيرنر هايزنبرغ ، شرودنغر وبول ديراك ، جنبا إلى جنب مع جيش صغير من هذا القرن ألمع وأفضل. الذي من شأنه أن يخطر على باله ، في عام 1900 ، أن نتائج بلانك المؤسسة بدأت سيكون نظاما جديدا للميكانيكيين وشاملة على النحو نيوتن بمعنى أنها تنطبق على جميع المشاكل المطروحة بشكل جيد ولكن لا ينطبق إلا على الذرات والجزيئات و أجزاء thereofelectrons وهلم جرا؟

حتى الآن هناك أشخاص الذين يدعون أن ميكانيكا الكم مليئة بالمفارقات ، ولكن هذا هو متعمد (وغالبا ما تكون مؤذية) قراءة ما حدث في الربع الأول من هذا القرن. فهمنا لكيفية بديهية الأشياء في العالم تتصرف العيانية (المجسدة في نيوتن'ق القوانين) يستند إلى تصورات الحواس ، والتي هي في حد ذاتها على المنتجات التطوري للانتقاء الطبيعي في العالم الذي تجنب الأشياء العيانية (الحيوانات المفترسة) أو أسرهم (المواد الغذائية) من شأنه أن يفضل بقاء الأنواع. فمن الصعب أن نتخيل ماذا ميزة انتقائية أسلافنا قد اكتسبوا من القدرة على الشعور والسلوك من جسيمات تحت ذرية. ميكانيكا الكم وبالتالي فهي ليست مفارقة بل هو اكتشاف حول طبيعة الواقع على نطاقات (الزمن والمسافة) التي هي صغيرة جدا. من ان الوحي قد تدفقت فهمنا الحالي للكيفية جزيئات من المسألة النووية قد تعقد تتألف من الكواركات وlikean المعلقة الإنجاز الفكري ، ولكن قد يكون مؤقتا.

المفاجأة الثالثة في هذا القرن وقد تابعت من اكتشاف تركيبة الحمض النووي عن طريق جيمس واطسون وفرانسيس كريك في عام 1953. هذا لا يعني أن واطسون وكريك لم يكونوا مدركين لأهمية هذا الاكتشاف. من أوائل 1950s أنه أصبح مصدر إحراج أن الجينات ، والتي كولومبيامدرسة علم الوراثة قد أظهرت مرتبة بأسلوب خطي طول الصبغيات ، لم يتم تعيين التركيبة الكيميائية من نوع ما. كانت المفاجأة أن بنية الحمض النووي تمثل ليس فقط لكيفية ذرية ترث خصائصها المادية من والديهم ولكن أيضا لكيفية الخلايا الفردية في جميع الكائنات الحية من البقاء على قيد الحياة لمللي مللي في الطريقة التي شكلت الانتقاء الطبيعي لهم. سر الحياة لم تعد خفية.

فهرس للالجهل

كلا ميكانيكا الكم وبنية الحمض النووي لتوسيع فهمنا للعالم لدرجة أن المنشئون لم يكن لديك ويمكن التنبؤ به. لا توجد وسيلة للقول الذي الحجارة الصغيرة التي كانت تقلهم في السنوات ال 50 المقبلة سوف يؤدي إلى عالم جديد كليا من العلوم. أفضل ما يمكن للمرء القيام به هو جعل فهرسا لدينا ignoranceof الحالية التي يوجد فيها dealand كبيرة ثم استقراء الاتجاهات الحالية في المستقبل في مجال البحوث. ولكن حتى هذا الإجراء يدل على وجود جدول أعمال للعلوم في نصف قرن المقبل الذي يطابق في مصلحتها والإثارة في كل ما حدث في القرن صلت الآن إلى نهايتها. أطفالنا وأحفادنا سوف مدوخ.

جائزة واحدة تقريبا الآن على استعداد لاتخاذ هو إعادة بناء التاريخ الوراثي للجنس هومو العاقل ، وطي العاقل. انتصارا للالعقد الماضي قد كشف ملابسات وعلم الوراثة من تطور الجنين ، والتحول من مرحلة الجنين المخصب الى الكبار في أثناء الحمل والرضاعة. الجسم خطط للحيوانات والنباتات تظهر في البداية أن تشكله من الجينات المشتركة الأسرة (تسمى Hox الجينات) وذلك عن طريق أنواع معينة الجينات التطورية. على الرغم من أن علماء البيولوجيا الجزيئية لا تزال تكافح من أجل فهم كيفية تسلسل هرمي للجينات التنموي ينظم وكيف يمكن للجينات التي فعلت عملهم ثم جعلها غير فعالة ، ليست سوى مسألة وقت قبل أن الجينات المسؤولة في المراحل المتعاقبة من هومو العاقل والتنمية المدرجة في الترتيب حيث أنها تدخل في الاعتبار.

ثم سيكون من الممكن أن نقول ذلك من المقارنة بين الإنسان العاقل ، وأقول ، عندما جينات الشمبانزي وبأي طريقة الفروق الجوهرية بين sapienss اللوطي والقردة العليا ، وخرجت الى حيز الوجود. جوهر الحكاية هو معروف من سجلات الحفريات : القشرة الدماغية الأدمية زيادة مطردة في حجم أكثر من 4.5 مليون في السنوات الماضية ؛ شبيه الانسان كان قادرا على المشي منتصب مع الانسان المنتصب 2.1 مليون سنة مضت ، وأعضاء هيئة التدريس من الكلام ربما يبدو مع حواء الميتوكوندريا ربما حتى وقت قريب كما 125،000 سنة مضت. معرفة الأساس الجيني لهذه التغييرات سوف يعطينا المزيد من الحجية تاريخ جنسنا البشري وفهم أعمق لمكاننا في الطبيعة.

هذا الفهم سيجلب الهائلة من المنتجات. قد يكون من الممكن أن نستنتج السبب في أن بعض الأنواع من شبيه الانسان ، والتي من البشر البدائيون واحد فقط ، وفشلت في البقاء على قيد الحياة إلى العصر الحديث. الأهم من ذلك هو أن التاريخ الوراثي لل H. العاقل ومن المرجح أن يكون اختبارا للآلية speciation. على الرغم من أن عبارة "أصل الأنواع" في عنوان داروين'ق المادة كبيرة ، والكاتب ليس لديه ما يقوله عن السبب أعضاء من الأنواع المختلفة وعادة ما تكون متبادلة بالعقم. ومع ذلك فإن الفرق الأكثر لفتا الجينية بين sapienss اللوطي والقردة العليا هو أن sapienss اللوطي لديه 46 صبغي (23 زوجا) ، في حين أن لدينا 48 لأقرب الأقارب. (الكثير من الصبغي الناقص القرد يبدو أن في نهاية فترة طويلة من هومو العاقل كروموسوم 2 ، ولكن شظايا أخرى تظهر في أماكن أخرى من هومو الجينوم العاقل ، ولا سيما على الكروموزوم (اكس) وسيكون من المهم للبيولوجيا عامة لمعرفة ما إذا كان هذا ترتيب من الكروموسومات هو السبب الرئيسي للتطور هومو العاقل أم أنه مجرد نتيجة ثانوية من الطفرات الوراثية.

في السنوات ال 50 المقبلة ستشهد أيضا إلى تكثيف الجهود الحالية لتحديد الجينية يرتبط تطور بشكل أعم. المقارنة بين سلاسل الأحماض الأمينية للبروتينات مماثلة من الأنواع ذات الصلة أو من سلاسل من النيوكليوتيدات المتصلة النووي في جزيئات الرنا acidsthe في ريبوسوم favoriteis هي من حيث المبدأ وسيلة لإخبار عصر السلف المشترك لهذين النوعين. هو ببساطة اللازمة لمعرفة معدل في الطفرات التي تحدث بصورة طبيعية في الجزيئات المعنية.

إلا أن المسألة ليست بسيطة. معدلات الطفرة تختلف من واحد من البروتين جزيء الحمض النووي أو لآخر ، وتختلف من مكان إلى آخر على امتدادها. بناء على مدار الساعة أكثر موثوقية "الجزيئي" يجب أن يكون الهدف في المستقبل القريب. (وهذه مهمة مشابهة ، ولكن إذا كان أي شيء أكثر صعوبة بكثير ، علماء الكون 'الجهود المبذولة لبناء مسافة موثوقة النطاق لهذا الكون.) ثم فإننا يجب أن يكون قادرا على تخمين في الأسباب التي أدت إلى نقطة تحول كبيرة في تطور الحياة على Earththe تطور دورة كريبس الذي يتعين على جميع الخلايا البكتيرية ولكن تحويل المواد الكيميائية إلى طاقة ، وأصل التمثيل الضوئي ، ومظهر من الكائنات متعددة الخلايا الأولى (وضعت الآن بقوة أكثر من 2،500 مليون سنة مضت).

مع الحظ ، فإن الجهد نفسه أيضا تقول لنا شيئا عن دور وكلاء viruslike في المراحل الأولى لتطور الحياة. وهومو الجينوم العاقل هو حشر مع تسلسل الحمض النووي التي تبدو وكأنها حفريات الحمض النووي من وقت كانت فيه المعلومات الجينية كانت تنقل بسهولة بين الأنواع المختلفة بقدر البكتيريا في العالم الحديث اكتساب صفات معينة (مثل مقاومة للمضادات الحيوية) من خلال تبادل هياكل الحمض النووي ودعا البلازميدات. نحن لا نعرف مكاننا الحقيقي في الطبيعة حتى نفهم كيف أن الحمض النووي يبدو عديم الفائدة في اللوطي الجينوم العاقل (كريك الذي كان أول من دعا "خردة") ساهم في تطورنا.

فهم جميع العوامل الوراثية التي الهيكل الكامل لن يعرف ، في حد ذاتها ، تشير الى أصل الحياة على هذا النحو. وينبغي ، مع ذلك ، إلقاء المزيد من الضوء على طبيعة الأشياء الحية في ما يسمى الرنا العالم التي من المفترض أن يكون مسبوقا في الغالب الحمض النووي الحياة التي تحيط بنا. ومن الملفت للنظر ، وبالتأكيد شيء كبير من الخلايا الحديثة التي لا تزال تستخدم جزيئات الرنا functionsas الأساسية لبعض المحررين من الحمض النووي في نواة ، على سبيل المثال ، وكما في قوالب لصنع هياكل تسمى تيلوميرز والتي تستقر في نهايات الكروموسومات.

في مرحلة ما ، ولكن ربما أكثر من نصف قرن من الآن ، ما سوف نبذل محاولة جادة لبناء كائن حي على أساس الجيش الملكي النيبالي في المختبر. ولكن المشكلة من أصل الحياة من المواد الكيميائية غير العضوية يحتاج الى فهم الآن lackingnot الأقل فهم كيفية تدفق مثل هذا الإشعاع من الشمس يمكن ، بمرور الوقت ، على تشكيل قوة المعقدة من أبسط المواد الكيميائية. شيء من هذا النوع هو معروف أن يحدث في السحب الجزيئية العملاقة داخل مجرتنا ، حيث radioastronomers وقد تم العثور على مواد كيميائية معقدة على نحو متزايد ، وكان آخرها الفوليرين (المعروفة باسم "بكي كرات") مثل C60. هو الحاجة لفهم العلاقة بين التعقيد والتمويه من الاشعاع. هذه هي مشكلة في الديناميكا الحرارية التي لا رجعة فيها إلى القليل جدا من الاهتمام قد سددت.

في الواقع ، وعلماء الأحياء في عام دفعت القليل جدا من الاهتمام إلى الجوانب الكمية من عملها في العقود القليلة الماضية المحمومة. هذا هو المفهوم عندما يكون هناك الكثير من اهتمام (والمهم) البيانات التي سيتم جمعها. ولكن نحن بالفعل في النقطة حيث فهم أعمق لكيفية ، كما يقول ، هو وظيفة الخلايا يعوقه تبسيط الواقع الآن شائعا في بيولوجيا الخلايا وgeneticsand سيل من البيانات المتراكمة في كل مكان. التبسيط؟ في علم الوراثة ، ومن المعتاد للبحث عن (والكلام عن (وظيفة "" من الجينات المكتشفة حديثا. لكن ماذا لو كان أكثر من الجينات في الجينوم هومو العاقل ، أو على الأقل منتجاتهم البروتين ، ولها أكثر من وظيفة واحدة ، وربما حتى المتصارعة منها؟ سهل حسابات لغة الاحداث الخلوية ثم يحتمل أن تكون مضللة أو لا معنى لها ما لم تدعمه النماذج الكمية من نوع ما.

ومن الأمثلة المروعة هو تقسيم دورة الخلية ، التي في عدد من الإنزيمات المعروف أن تشارك يبدو انه قد تزايد خلال السنوات القليلة الماضية بمعدل واحدة في الأسبوع الانزيم. فهو يعتبر نجاحا كبيرا أن مجموعة معقدة من البروتينات التي يعمل بمثابة المحفز لانقسام الخلايا (على الأقل في الخميرة) قد تم تحديدها ، ولكن لماذا هذا مهام معقدة مثل الزناد ، وكيف يؤدي في حد ذاته هو بسبب التأثيرات داخل وخارج الخلية هي أسئلة لا تزال بلا إجابة. وسوف تظل كذلك حتى بنى الباحثون نماذج عددية من الخلايا في مجملها. هذا البيان ليس كثيرا توقعات بأنه يرغب.

على الرغم من الوهم التي نتمتع بها أن وتيرة اكتشاف آخذ في التسارع ، فمن الأهمية بمكان ، في بعض مجالات العلوم ، ويبدو أن العديد من الأهداف يمكن تحقيقه إلا ببطء وضخمة من الجهد الجماعي. ومن المؤكد أن مركباتهم الفضائية الآن استكشاف النظام الشمسي عادة ما تكون مصممة من عقد من الزمان أو نحو ذلك قبل عملية الاطلاق. بعد قرن من الزلازل ، بدأت الآن فقط في القياس وتقنيات تحليلية حساسة بما يكفي لوعد بأننا سوف يكون قريبا صورة من داخل الكوكب الذي نعيش عليه ، واحدة أن يظهر ارتفاع أعمدة من الصخور عباءة الحراري التي تحرك الصفائح التكتونية عبر سطح الأرض. منذ 1960s ، البيولوجيا الجزيئية كان الهدف من فهم الطريقة التي جينات الكائنات الحية وتنظم ، ولكن ليس حتى أبسط بكتيريا حتى الآن على نحو شامل استأثرت. وسنكون محظوظين إذا ما يرتبط العصبية من التفكير يتم تحديدها في نصف القرن المقبل. تطبيق ما نعرفه بالفعل سوف لبث الحيوية في العقود المقبلة مباشرة ، ولكن هناك العديد من المسائل المهمة التي سيتم الرد عليها إلا بصعوبة بالغة.

وسوف تكون مفاجأة. اكتشاف الأشياء الحية من نوع ما في أماكن أخرى في المجرة من شأنه أن يحدث تغييرا جذريا في الرأي العام لدينا مكان في الطبيعة ، ولكن سيكون هناك المزيد من المفاجآت الخفية ، والتي يمكنها من الضروريات ، ولا يمكن التنبؤ بها. فهي الوسيلة التي سجل في السنوات الماضية 500 العلم مرارا المفعمة بالحيوية. بل هي أيضا الوسائل التي يمكن بها لنصف القرن المقبل سوف فتن والممارسين وتغيير حياة من تبقى منا.

مقال مقدم من دونيس F.

تنويه :موقعنا على الانترنت ليست مسؤولة عن محتوى هذه المادة. Webarticles هو حر للمعلومات.
المهم : هذه المادة "أصل الأنواع من خلال الانتقاء الطبيعي" وقد ترجم من قبل البرمجيات التلقائي. نشعر بالاسف من اجل أي الأخطاء الإملائية التي قد حدث. شكرا لتفهمكم.