مستويات التصنيف

علم التصنيف (Taxonomy) (والذي يعني حرفيًا "قانون الترتيب") هو علم تسمية وتجميع الأنواع لبناء نظام تصنيف مشترك دوليًا. يستخدم نظام التصنيف التصنيفي (الذي يُسمى أيضًا نظام لينيوس نسبة إلى مخترعه، كارل لينيوس، عالم الطبيعة السويدي) نموذجًا هرميًا. يحتوي النظام الهرمي على مستويات، وتتضمن كل مجموعة في أحد المستويات مجموعات في المستوى الأدنى التالي، بحيث ينتمي كل عضو في أدنى مستوى إلى سلسلة من المجموعات المتداخلة. يمكن تشبيه ذلك بسلسلة الدلائل المتداخلة على محرك الأقراص الرئيسي للكمبيوتر. على سبيل المثال، في التجميع الأكثر شمولاً، يقسم العلماء الكائنات الحية إلى ثلاث فوق ممالك (domains): البكتيريا (Bacteria)، العتائق (Archaea)، وحقيقيات النواة (Eukarya). داخل كل فوق مملكة يوجد مستوى ثانٍ يسمى مملكة (kingdom). تحتوي كل فوق مملكة على عدة ممالك. داخل الممالك، الفئات اللاحقة ذات التخصص المتزايد هي: شعبة (phylum)، طائفة (class)، رتبة (order)، فصيلة (family)، جنس (genus)، ونوع (species).

على سبيل المثال، تظهر مستويات التصنيف للكلب الأليف في شكل 12.3. تُسمى المجموعة في كل مستوى أصنوفة (taxon) (الجمع: أصنوفات). بعبارة أخرى، بالنسبة للكلب، Carnivora هي الأصنوفة على مستوى الرتبة، وCanidae هي الأصنوفة على مستوى الفصيلة، وهكذا. تمتلك الكائنات الحية أيضًا اسمًا شائعًا يستخدمه الناس عادةً، مثل الكلب الأليف أو الذئب. يُكتب اسم كل أصنوفة بحرف كبير باستثناء النوع، وتُكتب أسماء الجنس والنوع بخط مائل. يشير العلماء إلى الكائن الحي باسمي جنسه ونوعه معًا، ويُسمى عادةً الاسم العلمي أو الاسم اللاتيني. يُسمى نظام التسمية المزدوج هذا التسمية الثنائية (binomial nomenclature). وبالتالي، فإن الاسم العلمي للذئب هو Canis lupus. تشير دراسة حديثة للحمض النووي في الكلاب الأليفة والذئاب إلى أن الكلب الأليف هو نويع من الذئب، وليس نوعًا بحد ذاته، وبالتالي يُعطى اسمًا إضافيًا للإشارة إلى حالة نويعه، Canis lupus familiaris.

شكل 12.3 أيضًا يوضح كيف تتجه المستويات التصنيفية نحو التخصص. لاحظ كيف نجد الكلب ضمن فوق المملكة مجمعًا مع أوسع تنوع من الكائنات الحية. يشمل ذلك النباتات والكائنات الحية الأخرى غير المصورة، مثل الفطريات والطلائعيات. في كل مستوى فرعي، تصبح الكائنات الحية أكثر تشابهًا لأنها أكثر ارتباطًا ببعضها البعض. قبل تطوير نظرية داروين في التطور، صنف علماء الطبيعة أحيانًا الكائنات الحية باستخدام أوجه تشابه عشوائية، ولكن منذ اقتراح نظرية التطور في القرن التاسع عشر، يعمل علماء الأحياء على جعل نظام التصنيف يعكس العلاقات التطورية. هذا يعني أن جميع أعضاء الأصنوفة يجب أن يكون لديهم سلف مشترك وأن يكونوا أكثر ارتباطًا ببعضهم البعض من أعضاء الأصنوفات الأخرى.

لقد وجدت التحليلات الجينية الحديثة والتطورات الأخرى أن بعض التصنيفات التصنيفية السابقة لا تعكس العلاقات التطورية الفعلية، وبالتالي، يجب إجراء تغييرات وتحديثات مع حدوث اكتشافات جديدة. أحد الأمثلة الدرامية والحديثة كان تقسيم الأنواع بدائية النواة، والتي كانت حتى السبعينيات مصنفة جميعها على أنها بكتيريا. جاء تقسيمها إلى العتائق (Archaea) والبكتيريا (Bacteria) بعد إدراك أن اختلافاتهم الجينية الكبيرة تستدعي فصلهم إلى فرعين من الفروع الأساسية الثلاثة للحياة.

ربط بصري

شكل 12.3 في كل مستوى فرعي من نظام التصنيف التصنيفي، تصبح الكائنات الحية أكثر تشابهًا. الكلاب والذئاب من نفس النوع لأنهما يمكن أن تتزاوجا وتنتجا نسلًا حيًا، لكنهما مختلفتان بما يكفي لتصنيفهما كنويعات مختلفة. (المصدر "نبات": تعديل لعمل "berduchwal"/Flickr؛ المصدر "حشرة": تعديل لعمل جون سوليفان؛ المصدر "سمكة": تعديل لعمل كريستيان ميلفوهلر؛ المصدر "أرنب": تعديل لعمل أيدان ووجتاس؛ المصدر "قطة": تعديل لعمل جوناثان ليدبيك؛ المصدر "ثعلب": تعديل لعمل كيفن باتشر، NPS؛ المصدر "ابن آوى": تعديل لعمل توماس أ. هيرمان، NBII، USGS؛ المصدر "ذئب": تعديل لعمل روبرت ديوار؛ المصدر "كلب": تعديل لعمل "digital_image_fan"/Flickr)

في أي المستويات تُعتبر القطط والكلاب جزءًا من نفس المجموعة؟

التصنيف وعلم النشوء والتطور

يستخدم العلماء أداة تسمى شجرة النشوء والتطور لإظهار المسارات التطورية والعلاقات بين الكائنات الحية. شجرة النشوء والتطور (phylogenetic tree) هي رسم بياني يستخدم ليعكس العلاقات التطورية بين الكائنات الحية أو مجموعات الكائنات الحية. ينعكس التصنيف الهرمي للمجموعات المتداخلة ضمن مجموعات أكثر شمولاً في الرسوم البيانية. يعتبر العلماء أشجار النشوء والتطور فرضية للماضي التطوري لأنه لا يمكن العودة بالزمن لتأكيد العلاقات المقترحة.

على عكس التصنيف التصنيفي، يمكن قراءة شجرة النشوء والتطور كخريطة للتاريخ التطوري، كما هو موضح في شكل 12.4. تُستخدم الخصائص المشتركة لبناء أشجار النشوء والتطور. تمثل النقطة التي يحدث فيها الانقسام في الشجرة، والتي تسمى نقطة التفرع (branch point)، المكان الذي تطور فيه سلالة واحدة إلى سلالات جديدة متميزة. تحتوي العديد من أشجار النشوء والتطور على نقطة تفرع واحدة في القاعدة تمثل سلفًا مشتركًا لجميع الفروع في الشجرة. يسمي العلماء هذه الأشجار متجذرة (rooted)، مما يعني وجود أصنوفة سلفية واحدة في قاعدة شجرة النشوء والتطور تنحدر منها جميع الكائنات الحية الممثلة في الرسم البياني. عندما تنبع سلالتان من نفس نقطة التفرع، تُسمى أصنوفات شقيقة (sister taxa)، على سبيل المثال نوعا إنسان الغاب. توضح نقطة التفرع التي تحتوي على أكثر من مجموعتين حالة لم يحدد العلماء علاقاتها بشكل قاطع بعد. يوضح مثال ذلك الفروع الثلاثة المؤدية إلى نويعات الغوريلا؛ علاقاتها الدقيقة لم تُفهم بعد. من المهم ملاحظة أن الأصنوفات الشقيقة تشترك في سلف، مما لا يعني أن إحدى الأصنوفات تطورت من الأخرى. تمثل نقطة التفرع، أو الانقسام، سلفًا مشتركًا كان موجودًا في الماضي، ولكنه لم يعد موجودًا. لم يتطور البشر من الشمبانزي (ولم يتطور الشمبانزي من البشر) على الرغم من أنهم أقرب أقربائنا الأحياء. تطور كل من البشر والشمبانزي من سلف مشترك عاش، كما يعتقد العلماء، قبل ستة ملايين سنة وبدا مختلفًا عن كل من الشمبانزي الحديث والبشر الحديثين.

شكل 12.4 شجرة نشوء وتطور متجذرة وتوضح كيف تطورت الكائنات الحية المختلفة، وفي هذه الحالة أنواع ونويعات القردة العليا الحية، من سلف مشترك.

تُشير نقاط التفرع والفروع في بنية شجرة النشوء والتطور أيضًا إلى التغير التطوري. في بعض الأحيان، تُحدد التغيرات الهامة في الصفات على فرع أو نقطة تفرع. على سبيل المثال، في شكل 12.5، تُظهر نقطة التفرع التي تؤدي إلى سلالة الثدييات والزواحف من سلالة الضفادع أصل صفة البيضة السلوية. كما تُشار نقطة التفرع التي تؤدي إلى الكائنات الحية ذات الأرجل عند السلف المشترك للثدييات والزواحف والبرمائيات والأسماك الفكية.

شكل 12.5 هذه الشجرة التطورية متجذرة بكائن حي يفتقر إلى العمود الفقري. عند كل نقطة تفرع، توضع الكائنات الحية ذات الصفات المختلفة في مجموعات مختلفة.

محددات أشجار النشوء والتطور

من السهل افتراض أن الكائنات الحية الأكثر ارتباطًا تبدو أكثر تشابهًا، وبينما يكون هذا هو الحال غالبًا، إلا أنه ليس صحيحًا دائمًا. إذا تطورت سلالتان قريبتان تحت ظروف بيئية مختلفة بشكل كبير أو بعد تطور تكيف رئيسي جديد، فقد تبدوان مختلفتين تمامًا عن بعضهما البعض، بل أكثر من مجموعات أخرى ليست مرتبطة ارتباطًا وثيقًا. على سبيل المثال، تُظهر شجرة النشوء والتطور في شكل 12.5 أن السحالي والأرانب كلاهما يمتلك بيضًا سلوياً، بينما لا يمتلك السلمندر (ضمن سلالة الضفادع) ذلك؛ ومع ذلك، على السطح، تبدو السحالي والسلمندر أكثر تشابهًا من السحالي والأرانب.

جانب آخر من أشجار النشوء والتطور هو أنه، ما لم يُشار إلى خلاف ذلك، لا تُظهر الفروع طول المدة الزمنية، بل تُظهر فقط الترتيب الزمني للأحداث التطورية. بعبارة أخرى، لا يعني الفرع الطويل بالضرورة مرور وقت أطول، ولا يعني الفرع القصير مرور وقت أقل—ما لم يُحدد ذلك في الرسم البياني. على سبيل المثال، في شكل 12.5، لا تُشير الشجرة إلى مقدار الوقت الذي مر بين تطور البيض السلوي والشعر. ما تُظهره الشجرة هو الترتيب الذي حدثت به الأشياء. ومرة أخرى باستخدام شكل 12.5، تُظهر الشجرة أن أقدم صفة هي العمود الفقري، تليها الفكوك المفصلية، وهكذا. تذكر أن أي شجرة نشوء وتطور هي جزء من كل أكبر، ومثل الشجرة الحقيقية، لا تنمو في اتجاه واحد فقط بعد تطور فرع جديد. لذا، بالنسبة للكائنات الحية في شكل 12.5، مجرد تطور العمود الفقري لا يعني توقف تطور اللافقاريات، بل يعني فقط تشكل فرع جديد. كما أن المجموعات غير المرتبطة ارتباطًا وثيقًا، ولكنها تتطور في ظروف مماثلة، قد تبدو أكثر تشابهًا مع بعضها البعض من قريب وثيق.