فقدت عاملات النحل قدرتها على الإنجاب لأنهن يتشاركن في الحمض النووي مع أخواتهن أكثر من أطفالهن.
في عام 1831، بدأ "تشارلز داروين" رحلته الأسطورية إلى جزر غالاباغوس على متن السفينة "إتش إم إس بيجل" هربا من حياته المملة كطبيب فاشل. في تلك الرحلة، إختبر أحد أهم التجليات الفكرية في تاريخ البشرية، حيث بدأ في وضع تصور نظريته في الإختيار الطبيعي والتطور. رجل آخر وهو "ألفريد راسل والاس"، درس إستيعاب غابات الأمازون المطيرة أثناء تجمع أنواع الطيور الغريبة. وضع هذان الرجلان الأسس الأولى للتطور والإنتقاء الطبيعي كما نعرفها اليوم.
ومع ذلك، كان هناك خلل صغير في هذه القصة شبه المثالية. لم يستطع "داروين" معرفة لماذا في بعض الحيوانات، مثل النحل، يمكن أن تتكاثر أنثى واحدة فقط، بينما كانت جميع إناث النحل الأخري في الخليه عقيمة. فشل داروين في حل هذه المشكلة في حياته، وفي الواقع، إستغرق الأمر سنوات عديدة ومحاولات عديدة للوصول أخيرا إلى إجابة مرضية.
* الملائمة هي من تتكاثر وتتزاوج.
في العالم الطبيعي، التكاثر مهم للغاية. تشن الكائنات الحية الحرب لجذب الجنس الآخر، لأن الهدف النهائي هو نقل أكبر قدر ممكن من الجينوم إلى الجيل التالي. لتحقيق ذلك، تعمل الحيوانات على إثبات أن حمضها النووي متفوق ويجب أن يستمر.
* اللياقة الداروينية.
نظرًا لأن النباتات ومعظم الحيوانات تفتقر إلى المجاهر أو رفاهية إجراء تسلسل الحمض النووي، فقد تم إستخدام إستراتيجيات أخرى يمكن ملاحظتها. مثل الألوان البراقة، والرقصات المتقنة، والعضلات الكبيرة، وعطور وزئير صاخب يصم الآذان. كل هذا يتم في إطار السعي لنشر أكبر عدد ممكن من جيناتها إلى الجيل القادم. هذا ما يسميه علماء الأحياء اللياقة الداروينية أو اللياقة النسبية أو اللياقة الإنجابية (غالبا ما تستخدم هذه المصطلحات بالتبادل).
يتم تعريف الملاءمة النسبية رسميا على أنها الإحتمال النسبي لإعادة إنتاج خاصية وراثية. بعبارات أبسط، هو إحتمال إنتقال خاصية معينة؛ من الناحية الجينية، فمن المحتمل أن يتم التعبير عن أليل الجين في الأجيال القادمة. على المستوى الأساسي، يمكن إعتبار الإختيار الطبيعي بمثابة العملية التي يمكن من خلالها للجينات البقاء على قيد الحياة والإزدهار بنجاح.
* نظرية اللياقة الشاملة.
يمكن توزيع أكبر عدد من جيناتك على السكان بإحدى طريقتين، بشكل فردي، من خلال وجود العديد من الأبناء، أو بشكل إيثاري، عن طريق زيادة فرص مشاركة أحد أفراد الأسرة جزء من الحمض النووي الخاص بك سيكون له العديد من النسل. بمعنى آخر، يمكنك إما زيادة لياقتك أو زيادة لياقة أقربائك. وهذا ما يسمى نظرية اللياقة الشاملة.
لتوضيح ذلك بشكل أكبر، سنستخدم تشبيها من J.B.S. عالم الوراثة والكيمياء الحيوية الشهير "هالدين ". تقول القصة أن هالدين كان جالسا في مرة مع طالب الدراسات العليا له في حانة عندما صدمته فكرة. أجرى هالدين بعض الحسابات السريعة وذكر أنه إذا غرق واحد أو إثنان فقط من إخوته في النهر، فلن يكلف نفسه عناء إنقاذهم، ولكن إذا غرق أكثر من اثنين، فسوف يخاطر بحياته لإنقاذهم. قد تكون هذه القصة صحيحة وقد لا تكون، وتوجد إصدارات مختلفة من الحكاية، لكنها توضح مفهوم رئيسي.
أنت تشارك 100% (1.0) من حمضك النووي مع نفسك. عندما تتكاثر، سيحصل كل من ذريتك على 50% (0.5) من هذا الحمض النووي. كلما زاد عدد النسل لديك، زادت نسبة دخول الحمض النووي إلى تجمع الجينات. مع إخوتك، تشارك 50% (0.5) من حمضك النووي و 25% (0.25) مع أي إبن أخ أو أخت. لذلك، فإن رعاية شقيق واحد أو اثنين هو ظاهريا نفس رعاية أحد أطفالك!
لذلك، فإن إدخار شقيق واحد (0.5 × 1 = 0.5) أو 3 أبناء أو أخوات (0.25 × 3 = 0.75) أقل من 1.0، لذلك ستفقد جزءا من الجينوم الخاص بك إذا قمت بإنقاذهم على حساب حياتك الخاصة. ومع ذلك، إذا غرق 3 أشقاء، فسيكون من المفيد إنقاذهم، حيث سيكون لديهم فرصة أكبر لنشر الحمض النووي الخاص بك إلى نسلهم (0.5 × 3 = 1.50). قد تصل الحسابات المماثلة إلى نفس النتيجة لـ 5 بنات أو أبناء.
* تمثيل جدولي لتشبيه هالدين.
قال هالدين شيئا بهذا المعنى في مقال نشر في المجلة الميتة الآن "Penguin New Biology" في عام 1953.
على الرغم من أن هذا الجزء من اللغز المحيط بالتكاثر الغريب للحشرات الإجتماعية، إلا أنه لم يقدم إجابة علمية كاملة ومرضية تماما عن سبب عقم النحل العامل. على الأقل، لم يتم توضيح ذلك حتى دخل "دبليو دي هاميلتون".
كان "دبليو دي هاميلتون" عالم أحياء وعالم في علم الوراثة، وقد حقق أحد أهم التطورات في علم الأحياء التطوري. في عام 1964، نشر هاميلتون بحثا مكتوبا بالكلمات ورياضيا نسبيا (على الأقل في علم الأحياء التطوري في ذلك الوقت) بعنوان "التطور الجيني للسلوك الإجتماعي". هذه الورقة، على الرغم من إفتقارها إلى البلاغة، فقد حلت معضلة داروين رياضيا.
* الحل: قاعدة هاملتون.
تنص قاعدة هاملتون ببساطة على أنه سيتم تفضيل سلوك إجتماعي معين إذا كانت "b"، الفائدة التي تعود على المتلقي (من حيث اللياقة الإنجابية)، أكبر من "c"، التكلفة التي يتحملها المتبرع (من حيث اللياقة الإنجابية). رياضيا، يمكن التعبير عن هذا في صورة rb> c، حيث r هو معامل الإرتباط الذي يقيس العلاقة الإحصائية بين جينات المتبرع وجينات المتلقي.
كيف تخبرنا قاعدة هاملتون بأي شيء عن الحشرات الإجتماعية والنحل العامل العقيم؟
قبل شرح كيفية تفسير قاعدة هاملتون لعقم النحل العامل، يجب أن نلقي نظرة سريعة على تكاثر النحل وتوزيع المادة الوراثية بين الأمشاج الذكرية والأنثوية.
في البشر، هناك إنخفاض بسيط في المادة الوراثية إلى النصف، و 23 كروموسوم من الأنثى و 23 كروموسوم من الذكور. هذا ليس هو الحال في النحل، لأنها مخلوقات أحادية الصيغة الصبغية، مما يعني أن الأنثى لديها 2n كروموسوم، لكن الذكر لديه n (النصف) فقط من الكروموسومات. هذا يغير العلاقة بين أي ذرية لبعضها البعض وآباءهم.
ترتبط البنات بأمها فقط من خلال "r = ½"، ولكن نظرا لأن الذكور يساهمون بالكامل في الجينوم الخاص بهم في الأبناء، فإن البنات مرتبطين بآبائهن بواسطة "r = 1". لذلك، يمكن التعبير عن الطريقة التي يرتبط بها الأشقاء ببعضهم البعض على أنها: "ص = 1 + 1/2 = ¾".
نظرا لأن العاملات لن يرتبطن إلا بنسلهن بواسطة " r = ½"، فإن فائدة تربية ذريتهن وزيادة اللياقة الإنجابية للملكة أكبر من التكلفة. تساعد العاملة في الواقع في إنشاء الجينوم الخاص بها في مجموعة الجينات بشكل أفضل، حيث تشارك المزيد من الحمض النووي مع شقيقها أكثر مما تفعل مع نسلها.
في حين أن قاعدة هاملتون تبدو بسيطة للغاية بالنسبة لتعقيد علم الأحياء التطوري، إلا أن بعض الفروق الدقيقة لا تزال قيد المناقشة. إن فكرة تطبيق قاعدة هاملتون على المواقف الأكثر تعقيدا والمجتمعات الحيوانية (بصرف النظر عن الحشرات أحادية الصيغة الصبغية)، معقدة ولا يزال هناك قدر كبير من النقاش حول فائدتها في دراسة التطور الاجتماعي.
علاوة على ذلك، بينما يبحث العلماء في الأعمال الجزيئية لتطور النحل العقيم (وغيره من الحشرات الاجتماعية المماثلة)، إلا أن هناك أدلة متزايدة على أنه قد يكون هناك المزيد من القطع المفقودة في اللغز. ومع ذلك، فإن هذا لا يقلل من أهمية قاعدة هاملتون، التي تكمن في أساسها الرياضي، مما يسمح لها بالعمل كإطار عمل للبحث المستقبلي في علم التطور.
إرسال تعليق