التطور التجريبي

التطور التجريبي هو استخدام التجارب أو المجالات المتحكم بها لإستكشاف ديناميكيات التطور. بسبب العدد الكبير من الاجيال المطلوبة للتطور لكي يحدث فإن تجارب التطور تتم بواسطة البكتيريا أو الفيروسات أو الخميرة وغيرها من الكائنات الدقيقة التي تتكاثر على نحو سريع. ورغم ذلك فالتجارب على الثعالب والقوارض قد اقيمت واظهرت تكيفات تحدث بحوالي 10-20 جيل. كما اظهرت التجارب على اسماك الجوبي تكيفات بعدد مماثل من الاجيال. وقد اقيمت تجربة على تغيير تسلسل الجينوم بأكمله تحت عنوان تطور واعادة الترتيب (Evolve and Re-sequence) وقد أصبحت مألوفة في ذباب الفاكهة. يمكن ملاحظة التطور في المختبر، حيث يتكيّف الأفراد/ الجماعات الأحيائيّة مع الظروف البيئيّة الجديدة عن طريق الانتقاء الطبيعي. هناك طريقتان مختلفتان يمكن أن ينشأ فيهما التكيّف في التطوّر التجريبي، أوّلها عن طريق اكتساب أحد المتعضّيات لطفرة مفيدة جديدة. أمّا الثانية فتكون عن طريق تغيّر تواتر الألّيل في التباين الوراثي المستمرّ الموجود أصلاً في مجموعة ما من الكائنات الحية. يمكن أن تلعب القوى التطوّريّة الأخرى -خارج الطفرة والانتقاء الطبيعي- أيضًا دورًا في التطوّر التجريبي أو يمكن دمجها في دراسات التطوّر التجريبية، مثل الانحراف الوراثي أو الانحراف الأليلي وانسياب المورّثات. يقرّر المُختَبِرُ الكائن الحيّ المستخدم بناءً على ما إذا كانت الفرضية المراد اختبارها تنطوي على التكيّف من خلال الطفرة أو تغيّر تواتر الأليل. يتطلّب حدوث طفرةٍ تكيفيّة عدداً كبيراً من الأجيال، لذا يتمّ تنفيذ التطوّر التجريبي عبر الطفرة في الفيروسات أو الكائنات أحاديّة الخلية التي تملك دورة حياة قصيرة جدّاً نسبيّاً وبالتالي تتكاثر بسرعة، مثل البكتيريا والخمائر النسيلة اللّاجنسية. يمكن لمجموعات متعدّدة الأشكال من الخميرة الجنسية أو اللّاجنسية، وحقيقيّات النّوى متعددة الخلايا مثل ذبابة الفاكهة، أن تتكيّف مع بيئات جديدة من خلال تغيير تواتر الألّيل في التباين الوراثي المستمرّ. على الرغم من التكلفة العالية لدراسة الكائنات ذات دورة الحياة الأطول، إلا أنّه من الممكن أن يتمّ استخدامها في التطور التجريبي. فقد أظهرت الدراسات المختبرية التي تمّ إجراؤها على الثعالب والقوارض إمكانيّة حدوث عمليّات التكيّف القابلة للمُلاحظة في غضون أقلّ من 10 إلى 20 جيل، وقد أظهرت التجارب التي أجريت على أسماك القوبيون البرّيّة تكيّفات ضمن أعداد قليلة نسبيّاً من الأجيال ممّا يجعلها قابلة للمقارنة. غالبًا ما يتم تحليل الأفراد أو المجموعات الأحيائيّة التي تمت ملاحظة تطويرها تجريبيًا في الآونة الأخيرة، باستخدام تسلسل الجينوم الكامل، وهو نهج يُعرف باسم التطور وإعادة تحديد التسلسل Evolve and Resequence (E&R). يمكن لـ E&R تحديد الطفرات التي تؤدي إلى التكيف في الأفراد النسيلية أو تحديد الأليلات التي تغير تواترها ضمن المجموعات متعدّدة الأشكال، من خلال مقارنة تسلسل الأفراد /الجماعات الأحيائية قبل وبعد التكيّف. تجعل بيانات التسلسل من تحديد الموقع في تسلسل الحمض النووي (DNA) الذي حدث فيه تغير في تغير الطفرة /الأليل لإحداث التكيف ممكناً. يمكن لطبيعة التكيّف ودراسات الاستقراء الوظيفية إعطاء فكرة واضحة عن تأثير الطفرة /الأليل على النمط الظاهري.