تصور کنید ۳۵۰ میلیون سال در زمان به عقب سفر کردهاید (۵۰ میلیون سال کمتر یا بیشتر). هدف شما این است که حشرات جالبی که در این دورهٔ زمانی میزیستند را بررسی کنید. حشرات کوچک بسیاری را خواهید دید که شبیه بیدِ کاغذِ1 امروزی هستند -چیز چندان خاصی نیست.
عکس بید کاغذ از T.W. Davies © California Academy of Sciences.
ولی اتفاق جالب و قابل توجهی در حال رخ دادن است که شما نمیتوانید آن را ببینید -نسبی بخش تقسیم شده است. یکی از این نسبها که بهتازگی جدا شده باعث به وجود آمدن حدود ۴۰۰ گونهٔ موجود (منقرض نشده) خواهد شد، که بسیار شبیه حشراتِ باستانی هستند. ولی نسبِ دیگر باعث به وجود آمدن میلیونها گونهٔ موجودِ حشره میشود، اکثریتِ حیاتِ جانوری امروز زمین. چرا چنین تفاوت بزرگی میان تنوعِ این دو نسب وجود دارد؟ در نهایت، ۳۵۰ میلیون سال پیش آنها از هم قابل تمییز نبودند...
چپ (سبز): ۴۰۰ گونه. راست (قرمز): میلیونها گونه.
چرا یک نسب منجر به ایجاد میلیونها گونه میشود و دیگری فقط ۴۰۰ تا؟
۱) از راه رسیدن فرصت
یک احتمال این است که نسبی که حالا تنوعیافته است در زمان مناسب، در مکان مناسب حضور داشته. محیط فرصتهایی را فراهم کرده و آن نسب قادر به استفاده از آنها بوده است. چه نوع عواملی در محیط ممکن است تقویتکنندهٔ ایجاد تنوع باشند؟
- محیط ممکن است فرصتهایی برای تخصصیافتن2 ارائه کرده باشد.
- یک محیطِ تکه تکه ممکن است به انزوای تولیدمثلی دامن بزند.
- محیط ممکن است رهایی از رقابت با دیگر حشرات را فراهم کرده باشد.
همهٔ این عوامل ممکن است در بعضی شرایط تاثیرگذار باشند. یک حشرهٔ گیاهخوار که در یک جزیرهٔ استوایی ساکن میشود را در نظر بگیرید. در خانهٔ خود در سرزمین اصلی، اندازه جمعیت و دامنهﻯ منابعِ حشره توسط گونههای دیگری که برای همان منابع رقابت میکنند محدود شده است. ولی فقدان گونههای مشابه در جزیره به معنای کُنامهایی3 خالی و رقابتِ کاهش یافته از سوی گونههای دیگر است. به علاوه، جزیره انواع جدیدی از غذا را به شکلِ گیاهانی که این حشرات تا به حال ندیدهاند عرضه میکند. انتخاب ممکن است به بعضی از حشرات امکان تخصصیافتن نسبت به این گیاهان جدید را بدهد. پرسه زدن اطراف هر نوع از این گیاهان به معنی این است که امکان جفتگیری آن حشره با حشرهای که اطراف گیاهی دیگر پرسه میزند کمتر است، و به انزوای تولیدمثلی دامن میزند. همهٔ این عوامل میتوانند تنوع یافتن را تقویت کنند -ولی تنها در صورتی که جمعیت دارای تنوع ژنتیکیِ لازم برای استفاده از موقعیتهای فراهم شده توسط محیط باشد.
تابلوی چپ: «کُنامها -جای خالی نداریم». تابلوی راست: «کُنامها -قیمتهای ارزان!»
حضور در مکان مناسب، در زمان مناسب یکی از دلایل متنوعتر بودن یک کلاد نسبت به کلاد دیگر است.
۲) واگرایش سازشی
اگر همهٔ این افزایش تنوع در مدت زمان کوتاهی رخ دهد، معمولا برای اشاره به آن از عنوان «واگرایش سازشی» استفاده میشود. اگرچه، زیستشناسان استانداردهای متفاوتی برای تعریفِ واگرایش سازشی دارند، این واژه به طور کلی به معنیِ رویدادی است که در آن یک نسب به سرعت تنوع مییابد، و سازگاریهای متفاوتی در نسبهای جدید فرگشت مییابد. تنوعیافتنِ سریعِ پستانداران، که در تصویر زیر نمایش داده شده، میتواند یک واگرایش سازشی باشد.
بالا، از چپ به راست: Lagomorpha، Rodentia، Primates، Scandentia، Eulipotyphla، Chiroptera، Perissodactyla، Camelidae، Suidae، Ruminantia، Hippopotamidae، Cetacea، Carnivora، Pholidota، Proboscidea، Hyracoidea، Sirenia، Tubulidentata، Macroscelidea، Dasypodidae، Edentata، Folivora، Marsupialia، Monotremata. محور چپ: زمان؛ محور راست: میلیون سال پیش از حال (۰ تا ۱۸۰). خط قرمز: انقراض K/Pg؛ نوار سبز: ۲۰ میلیون سال تنوعیافتنِ سریع.
درخت برگرفته از: Upham, N.S., Esselstyn, J.A., Jetz, W., 2019. Inferring the mammal tree: Species-level sets of phylogenies for questions in ecology, evolution, and conservation. PLoS Biol 17, e3000494.
۳) تغییرات تاریخی در تنوع
بسیاری از رویدادها اثرات خود را بر تنوعِ حیات روی زمین باقی گذاشتهاند، با هرس کردن یا رشدِ درخت حیات، ولی چند تا از آنها به دلیل اهمیت بیشترشان برجستهاند:
الف) انفجار
حدود ۵۳۰ میلیون سال پیش، طیف عظیمی از جانوران دریایی ناگهان وارد صحنهٔ فرگشتی شدند. (بدیهی است که «ناگهان»، در اصطلاح زمینشناسی، یعنی مثلا در ۱۰ میلیون سال). این جانوران اشکال متنوع و جدیدی از ساختمانِ بدن داشتند که فرگشت از آن زمان در حالِ استفاده از آنها برای ایجاد «مشتق» است، مثل این نمونهها از Burgess Shale.
جانوران کامبرین4 از Burgess Shale. Aysheaia: یک کرم مخملی5؛ Choia: یک اسفنج؛ Olenoides: یک تریلوبیت6؛ Pikaia: یک طنابدار7.
تصاویر از Chip Clark، موزهٔ تاریخ طبیعی، مؤسسهٔ اسمیتسونیان.
ب) انقراض
حدود ۲۲۵ میلیون سال پیش، بیش از ۹۰٪ از گونههای زنده در کمتر از ۱۰ میلیون سال منقرض شدند. بعضی گروهها که قبل از انقراض غالب بودند هیچگاه به جایگاه قبلی خود بازنگشتند. دلیل این انقراض موضوع بحثهای بسیاری است، ولی به همان اندازه مهم است که این انقراض صحنه را برای تنوعیافتنِ گستردهٔ جانداران فراهم کرد، که منجر به پُر شدن کنامهای خالی شد.
محور عمودی: نرخ انقراض (تعداد خانوادهها در هر میلیون سال، ۰ تا ۲۰)؛ محور افقی: میلیون سال پیش (۶۰۰ تا ۰). قلههای مشخصشده: انقراضهای بزرگ.