در بسیار از سطوح، مفهوم گونه بسیار ملموس و واضح است. برای مثال کاملا مشخص است که انسان‌ها، پانداها و گل‌های آفتاب‌گردان متعلق به سه گونه‌ی متفاوت هستند. اما تشخیص گونه‌ها همیشه به این سادگی نیست. برای مثال عقاب سرسفید و عقاب دریایی آفریقایی، بسیار شبیه به یکدیگرند ولی از دو گونه‌ی متفاوت هستند. مثال دیگر سگ‌ها هستند. نژادهای مختلف سگ‌ها، در نگاه اول، بسیار متفاوتند ولی متعلق به یک گونه هستند. گونه‌ به چه معناست؟ چه چیز گونه‌ها را متمایز میکند؟ گونه‌ها چطور به وجود می‌آیند؟ در ادامه به این سوالات پاسخ خواهیم داد.

گونه چیست؟

گونه به گروهی از جانداران گفته می‌شود که می‌توانند با یکدیگر آمیزش داشته باشند و فرزاندان زنده و زایا به وجود بیاورند. افراد یک گونه خزانه‌ی ژنی مشترکی دارند. این تعریف از گونه ساده و واضح به نظر می‌رسد، ولی در طبیعت اینطور نیست. در بسیاری از مواقع برای استفاده از این مفهوم به مشکل بر می‌خوریم. برای مثال تولیدمثل اغلب باکتری‌ها بصورت غیرجنسی و به روش “دو نیم شدن” است. مسئله بعدی وجود دورگه‌ها (hybrid) است. برای مثال دو گونه از کلاغ ظاهرهایی متفاوت دارند و اغلب مواقع نیز با کلاغ‌های مشابه خودشان جفت‌گیری می‌کنند؛ با این حال ممکن است، این دو کلاغ متفاوت در برخی نقاط آمیزش داشته و دورگه‌هایی را به‌وجود بیاورند. حال باید آن‌ها را یک گونه در نظر گرفت یا دو گونه مجزا؟

نمونه‌های بیشتری وجود دارد که در آنها مرز بین گونه‌ها مشخص نیست. برای کمرنگ کردن این مشکلات چندین تعریف برای گونه ارائه شده است. می‌توان با توجه به نوع و هدف پژوهش، از هر کدام از این تعاریف و مفاهیم استفاده کرد.

انواع تعریف‌ها برای گونه

زیست‌شناسان سال‌ها است که به دنبال یک تعریف کامل و درست برای گونه می‌گردند. تعاریف و برداشت‌های مختلفی برای گونه ارائه شده است. هر کدام از این تعریف‌ها، عوامل محدودکننده‌ی مخصوص خودشان را دارند. امروزه بسیاری از این تعاریف و برداشت‌ها مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته‌اند. به مطالعه و بررسی مفهوم و تعریف‌های مختلف گونه (Species concept) و ایرادات آن‌ها، میکروتاکسونومی (microtaxanomy) گفته میشود. امروزه حدود 26 تعریف و مفهوم برای گونه ارائه شده است. ما در ادامه تعدادی از این تعارف و مفاهیم را بررسی می‌کنیم.

مفهوم بیولوژیکی گونه

این تعریف که امروزه پذیرفته شده‌ترین تعریف برای گونه است، در سال 1942 توسط ارنست مایر ارائه شد. این مفهوم گونه بر پایه‌ی جدایی تولیدمثلی است. ارنست مایر مفهوم زیستی گونه را اینطور شرح داده است:« گروهی از جمعیت‌های طبیعی که به صورت بالقوه یا بالفعل(حقیقی) با یکدیگر آمیزش دارند و از نظر تولیدمثلی از دیگر گروه‌ها جدا شده‌اند.» برای درک بهتر دو گروه مرتبط از جانداران را تصور کنید که در کنار هم زندگی می‌کنند. در صورتی که این دو گروه نتوانند تولیدمثل داشته باشند و یا در صورت آمیزش فرزندانی نابارور به وجود آورند، دو گونه‌ی مجزا را تشکیل می‌دهند.

یکی از ایرادات این مفهوم گونه این است که نمی‌توان آن را به موجوداتی که تولیدمثل غیرجنسی دارند، تعمیم داد.

از طرفی جانداران مرتبط بهم بر روی یک زنجیره قرار دارند. یک سر این زنجیره جاندارانی هستند که می‌توانند آزادانه آمیزش بین‌نژادی داشته باشند. سر دیگر این زنجیره جاندارانی هستند که از نظر تولید مثلی بسیار منزوی هستند. جایگاه بسیاری از این جمعیت‌ها با تغییر وضعیت اکولوژیکی یا دگرگشتی (تکاملی) در این زنجیره بالا و پایین می‌شود. این مسئله برای این مفهوم گونه مشکل‌ساز است.

مشکل بعدی گونه‌هایی هستند که تبار دگرگشتی (تکاملی) مشترکی دارند ولی در دوران‌های مختلف زیسته‌اند. تقسیم آن‌ها به گونه‌های مختلف چندان منطفی به نظر نمی‌رسد.

وجود جمعیت‌های آلوپاتریک (ناهمجا) نیز از دیگر اشکالات این تعریف هستند. برای مثال دو گروه از قورباغه‌ها را تصور کنید که از یک گونه هستند ولی به دلیل جدایی جغرافیایی امکان آمیزش ندارند و این قورباغه‌ها همچنان متعلق به یک گونه هستند.

مفهوم مورفولوژیکی گونه

در این تعریف گونه‌ها بر اساس ویژگی‌های مورفولوژیکی و آناتومی جانداران شکل می‌گیرند. به تعبیر ریگان:« یک گونه، یک یا چند جامعه مرتبط به هم است که ویژگی‌های مورفولوژیکی متمایز کننده‌ی آن‌ها در نظر فرد کاردان به قدری واضح است که به آن یا آن‌ها یک نام به‌خصوص داده شود.

این مفهوم گونه دارای چندین مزیت است. به کمک این تعریف میتوان جاندارانی که تولیدمثل غیرجنسی دارند، را نیز طبقه‌بندی کرد. همچنین این روش تفکیک جمعیت‌ها به دیرینه‌شناسان کمک می‌کند تا گونه‌ها را به کمک فسیل‌ها طبقه‌بندی کنند.

مفهوم مورفولوژیکی گونه ایراداتی هم دارد. برای مثال برخی از افراد یک جعیت از نظر ظاهری متفاوت‌اند ولی همچنان متعلق به یک گونه هستند. این مسئله در کلونی زنبور‌ها و مورچه‌ها بسیار دیده می‌شود.

مفهوم اکولوژیکی گونه

والن مفهوم اکولوژیکی گونه را اینطور تعریف میکن:« یک گونه، یک یا چند دودمان مرتبط به هم است که یک ناحیه‌ی سازگار را اشغال میکنند؛ این ناحیه‌ی اشغال شده، حدالاقل از ناحیه‌ی دودمان‌های دیگر در آن محدوده متفاوت است. این دودمان(ها) همچنین، نتفاوت از تمام دودمان‌های خارج از آن ناحیه دگرگشت (تکامل) میابند»

کلین واکس (Colinvaux) نیز گونه را اینطور تعریف می‌کند:« یک گونه، چندین جمعیت مرتبط به هم است. اعضای این جمعیت‌ها بیشتر با هم‌نوع خودشان به رقابت میپردازند تا با دیگر گونه‌ها.»

به زبان ساده، گونه در مفهوم اکولوژیک یک جمعیت یا گروهی از افراد مرتبط به هم است که نیازهای مشترک دارند. از این رو انتظار می‌رود ویژگی‌های مشترکی در آنها ایجاد شود و همگی یک نیچ اکولوژیکی را اشغال کنند.

مفهوم دگرگشتی گونه

این مفهوم گونه به این صورت تعریف می‌شود:« گونه یک دودمان از جمعیت‌های اجدادی و فرزندی است که هویت خودش را نسبت به بقیه‌ی دودمان‌ها حفظ می‌کند. این دودمان گرایش‌های دگرگشتی و مسیرهای تاریخی مخصوص خودش را دارد.

این مفهوم شامل گونه‌های فاقد جنسیت و گونه‌های کشف شده در فسیل‌ها نیز میشود. به کمک این مفهوم گونه می‌توانیم، گونه‌هایی را که با مفهوم بیولوژیکی نمیتوان طبقه‌بندی کرد، طبقه‌بندی کنیم.

چه چیزی باعث تمایز گونه‌ها می‌شود؟

مفهوم بیولوژیکی گونه، موجودات را طبق توانایی آنها برای تولیدمثل و داشتن فرزندان سالم و بارور، به گونه‌های مختلف تقسیم می‌کند. سوال اینجاست که چرا افراد گونه‌های مختلف نمی‌توانند به‌درستی زادآوری کنند؟ این سوال برای گونه‌هایی که تفاوت بسیاری دارند مسخره به نظر می‌رسد ؛ اما برای گونه‌هایی مثل اسب و الاغ چطور؟ چرا آن‌ها نمی‌توانند فرزندانی زنده و بارور داشته باشند؟ به طور کلی به موانعی که از تولیدمثل درست افراد دو گونه جلوگیری می‌کنند، مکانیسم‌های جدایی تولیدمثلی می‌گویند.این موانع را می‌توان براساس زمان عملکردشان به دو دسته‌ی پیش‌زیگوتی (prezygotic) و پس‌زیگوتی (postzygotic) تقسیم کرد.

1. موانع پیش‌زیگوتی

این موانع از جفت‌گیری افراد گونه‌های مختلف و تشکیل زیگوت (سلول تخم) جلوگیری می‌کند. چند نمونه از موانع پیش‌زیگوتی در ادامه آورده شده است:

• جدایی زیستگاه

دو گونه ممکن است دو زیستگاه‌ متفاوت را ترجیح بدهند؛ از همین رو هیچگاه با یکدیگر مواجه نشوند و امکان جفت‌گیری از بین برود.

• جدایی زمانی

افراد دو گونه ممکن است در دو زمان متفاوت از روز و یا سال اقدام به جفت‌گیری کنند. در این حالت هنگام جفت‌گیری به یکدیگر برخورد نمی‌کنند.

• جدایی رفتاری

افراد دو گونه احتمال دارد رفتارهای تولیدمثلی یا الویت‌های متفاوتی برای جفت‌گیری داشته باشند. در این شرایط برای یکدیگر جذابیتی ندارند. برای مثال ملخ‌های نر برای جذب ملخ‌های ماده آواز سر می‌دهند. ممکن است آواز ملخ نر یک گونه با آواز ملخ‌ نر گونه‌ی دیگر تفاوت اندکی داشته باشد؛ همین فرق کوچک باعث می‌شود که فقط ماده‌ی هم نوع خودش به آن جذب شود و ماده‌های دیگر گونه‌ها تمایلی به آن نشان ندهند.

• جدایی گامت‌ها:

ممکن است اسپرم‌ها و تخمک‌های افراد دو گونه متفاوت نتوانند هنگام لقاح به‌درستی ترکیب شوند. در شرایطی ممکن است آمیزش رخ دهد اسپرم و تخمک در کنار هم قرار بگیرند ولی ترکیب نشوند.

• جدایی مکانیکی

احتمال دارد بدن‌ و اندام‌های تولیدمثلی افراد دو گونه بصورتی باشند که به درستی کنار هم قرار نگیرند. در این حالت امکان آمیزش از بین می‌رود.

2. موانع پس‌زیگوتی

موانع پس‌زیگوتی از رشد یک زیگوت هیبریدی (دورگه) که والدینی از دو گونه متفاوت دارد، جلوگیری می‌کند. این موانع از تبدیل زیگوت به یک موجود بالغِ سالم و بارور جلوگیری می‌کنند. موانع پس‌زیگوتی اغلب مربوط به کروموزوم‌های ترکیبی جنین هیبریدی هستند. این کروموزوم‌ها ممکن است به ‌درستی همخوانی و مطابقت نداشته باشند و یا اطلاعات ژنی را به ‌طور کامل منتقل نکنند. این عدم تطابق کروموزوم‌ها می‌تواند برای جنین کشنده باشد؛ همچنین ممکن است جنین زنده بماند ولی از سلامتی کافی برخوردار نباشد. حالت دیگری وجود دارد که جنین زنده می‌ماند و سالم است ولی توانایی تولیدمثل ندارد؛ مشابه حالتی که در قاطر دیده می‌شود.

تاکسونومی (آرایه‌شناسی)

تاکسونومی شاخه‌ای از علم زیست‌شناسی است که به طبقه‌بندی موجودات می‍پردازد. لینه، گیاه‌شناس سوئدی، در قرن هجدهم این علم را پایه‌گذاری کرد. لینه همچنین سلسله مراتب آرایه شناختی (taxonomic hierarchy) را ارائه کرد. این سلسله مراتب امروزه متشکل از هشت رتبه است. این رتبه‌ها از بزرگ به کوچک عبارت‌اند از: حوزه (domain)، فرمانرو (kingdom)، شاخه/دسته (phylum)، رده (class)، راسته (order)، خانواده یا تیره (family)، جنس (genus) و گونه (species). در تصویر زیر سلسله مراتب آرایه‌شناختی را برای انسان رسم شده است.

همانطور که پیش‌تر دیدیم، گونه کوچک‌ترین و اختصاصی‌ترین رتبه در این سلسله‌بندی است. در برخی مواقع گونه به چنیدین زیرگونه تقسیم می‌شود. امروزه حدود 8.7 میلیون گونه شناسایی شده است؛ با این وجود تعداد بیشتری از گونه‌ها هنوز کشف‌ و طبقه‌بندی نشده‌اند.

نام‌گذاری به روش دوتایی (جنس، گونه)

لینه سیستمی برای نام‌گذاری علمی موجودات طراحی کرد که به نام‌گذاری دوتایی (binomial nomenclature) شناخته می‌شود. در این سیستم ابتدا نام جنس و سپس نام گونه نوشته می‌شود. برای مثال نام علمی انسان Homo sapiens استو در اینجا Homo نام جنس و sapiens نام گونه است. نام جنس همیشه تختصصی است ولی نام گونه ممکن است برای چندین ارگانیسم استفاده شود. هنگام نوشتن مقالات علمی نام جنس با حرف بزرگ شروع میشود. هم نام جنس و هم نام گونه در این مقالات باید به صورت ایتالیک نوشته شود. در صورتی که نام علمی یک ارگانیسم بیشتر از یک بار تکرار شد، بعد از دفعه‌ی اول تنها حرف اول جنس را بنویسید، برای مثال H. sapiens.

نیچ اکولوژیک گونه

نیچ اکولوژیکی اصطلاحی است که برای توصیف موقعیت یک گونه در اکوسیستم به‌ کار می‌رود. نیچ شرایط محیطی ضروری برای تدام حیات گونه و نقش گونه در اکوسیستم را مشخص میکند. نیچ اکولوژیک تمام تعاملات یک گونه با محیط زنده (biotic) و محیط غیر زنده (abiotic) را در بر می‌گیرد؛ نیچ یک مفهوم پایه و اساسی در اکولوژی را ارائه می‌کند. با توجه به مطالب گفته شده، هر نیچ اکولوژیکی دو بعد دارد. بعد اول، اثری است که محیط بر روی گونه میگذارد. بعد دوم نیز، اثری است که گونه بر محیط می‌گذارد. البته در اغلب مواقع این دو بعد در هم تلفیق شده اند؛ چرا که اکولوژی مربوط به تعاملات بین ارگانیسم‌ها است. برای مثال امکان دارد که ادامه‌ی حیات یک گونه، موثر از حضور یک گونه‌ی دیگر باشد (منابع غذایی، رقابت، شکار). در این شرایط یک گونه در همان زمانی که از محیط تاثیر می‌پذیرد، با تاثیرش بر روی گونه‌ی دیگر، از محیط تاثیر می‌پذیرد. اگر بخواهیم با در نظر گرفتن هر دو جنبه‌ی نیچ در یک چارچوب، نیچ را تعریف کنیم میتوانیم بگوییم:« بخشی از فضای اکولوژیک که جمعیت گونه در آن تداوم پیدا میکند و در نتیجه از منابع استفاده میکند و بر محیط خود تاثیر می‌گذارد.»

نیچ اکولوژیکی سه رویکرد اصلی دارد:

• رویکرد اول بر شرایط محیطی لازم برای تدام حضور گونه‌ها و حفظ جمعیت آن‌ها تاکید دارد.

• رویکرد دوم بر نقش عملکردی گونه‌ها در محیط تاکید دارد.

• رویکرد سوم بر موقعیت پویای گونه در اکوسیستم تاکید دارد.

گونه زایی

گونه‌ها از طریق پدیده‌ی گونه زایی به وجود می‌آیند. طی این فرایند یک گونه به دو یا چند گونه‌ی جدید تبدیل می‌شود که از نظر ژنتیکی متفاوت‌اند و نمی‌توانند آمیزش موفق داشته باشند. یک درخت فیلوژنتیک را تصور کنید انتهای شاخه‌ی انتهایش به یک گونه از مگس میوه ختم می‌شود. به سمت پایین فیلوژنی حرکت کنید تا به جایی برسید که شاخه‌ی مگس موردنظر به باقی درخت متصل شده است. این نقطه و تمام گره‌های دیگر بر روی درخت فیلوژنتیک، نشانگر یک گونه زایی است. در این مثال تغییرات ژنتیکی باعث تشکیل دو گونه‌ی جدید از یک گونه‌ی اجدادی شده است.

چه عواملی باعث گونه زایی می‌شوند؟

از عواملی که در گونه زایی موثر هستند به چند مورد اشاره می‌کنیم:

• مانع جغرافیایی

جدایی جغرافیایی وقتی اتفاق می‌افتد که گروهی از افراد یک گونه و دیگر افراد گونه توسط یک مانع ، جدایی ایجاد شود. این مانع می‌تواند رود، کوه، مهاجرت گروهی از افراد، رانش زمین یا یخچال‌های طبیعی باشد. برای جدایی جغرافیایی لزوماً نیاز به یک مانع فیزیکی نیست؛ گاهی وجود یک زیستگاه نامناسب در حدفاصل دو گونه، باعث جلوگیری از آمیزش میشود. در اثر جدایی جغرافیایی، بین دو گروه جدایی تولیدمثلی اتفاق می‌افتد. جدایی تولیدمثلی در نهایت باعث دگرگشت دو گونه‌ی جدید می‌شود.

• انتخاب طبیعی

طی انتخاب طبیعی، طبیعت افرادی با صفات برتر که می‌توانند در شرایطی خاص زنده بمانند، انتخاب می‌کند. طبیعت در واقع افرادی را انتخاب میکند که با محیط سازگارتر هستند. با قرارگیری در شرایط تنش، انتخاب طبیعی باعث حذف واریته‌های ناسازگار و ادامه‌ی بقای سازگارها می‌شود. این امر در نهایت می‌تواند منجر به گونه‌زایی و تشکیل گونه‌ی جدید شود.

• رانش ژن

رانش ژن یک تغییر ناگهانی و تصادفی در در فراوانی آلل‌های یک ژن در جمعیت مورد نظر است. برای مثال یک بلای طبیعی ممکن است برخی آلل‌ها را بصورت تصادفی حذف کند. رانش ژنی که بصورت اتفاقی رخ می‌دهد، در تشکیل گونه‌های جدید و گونه زایی موثر است.

• جهش‌های بزرگ

تغییرات ایجاد شده در DNA جهش نام دارند. اگر این جهش‌ها بزرگ باشند می‌توانند منجر به گونه زایی شوند.

• کاهش شارش ژن

ممکن است گونه زایی در اثر یک عامل بیرونی رخ ندهد. تصور کنید یک جمعیت در یک محدوده‌ی گسترده پخش شوند. جفت‌گیری در این جمعیت به صورت تصادفی رخ نمیدهد. افرادی که در سمت غربی محدوده دارند شانس بسیار کمی برای جفت‌گیری با افراد شرق محدود دارند. اینجا کاهش شارش ژن رخ می‌دهد ولی هنوز جدایی تولیدمثلی شکل نگرفته است. این عامل ممکن است برای گونه‌زایی کافی نباشد. احتمالا لازم است تا فراوانی ژن‌ها در دو سمت محدوده، به کمک دیگر عوامل، تغییر کند. در این صورت گونه زایی رخ می‌دهد و افراد دو گونه جدید دیگر امکان آمیزش موفق نخواهند داشت.

انواع گونه زایی

طبقه‌بندی گونه زایی عموماً بر اساس میزان تاثیر جدایی جغرافیایی بر کاهش شارش ژن است. به طور کلی چهار نوع گونه‌زایی داریم:

• گونه زایی آلوپاتریک (Allopatric)

گونه‌زایی آلوپاتریک همان گونه‌زایی بر اثر جدایی جغرافیایی است. در این نوع گونه‌زایی، یک عامل خارجی از تداوم آمیزش بین دو گروه جلوگیری می‌کند و به تدریج منجر به گونه زایی می‌شود.

• گونه زایی پری‌پاتریک (Peripatric)

گونه زایی پری‌پاتریک نوع دیگری از گونه زایی آلوپاتریک است که در آن یکی از جمعیت‌های جدا شده بسیار کوچک است. در این گونه زایی، جدایی جغرافیایی احتمالا منجر به گونه زایی کامل می‌شود؛ چرا که شارش ژنی در جمعیت‌های کوچک، سریع‌تر عمل می‌کند. شارش ژنی و فشار فرگشتی باعث تغییرات ژنتیکی سریع در جمعیت‌های کوچک میشود. این تغییر ژنی منجر به گونه زایی می‌شود.

• گونه زایی پاراپاتریک (Parapatric)

در گونه پاراپاتریک هیچ مانع خارجی ویژه‌ای جلوی شارش ژن را نمی‌گیرد. در این گونه زایی، جمعیت تداوم دارد ولی به طور عادی جفت‌گیری نمی‌کند. افراد گونه مایل‌اند تا با افراد در محدوده‌ی اطراف خودشان آمیزش داشته باشند تا با دیگر افراد گونه. کاهش شارش ژنی و فشارهای فرگشتی باعث ایجاد این واگرایی و در نهایت گونه زایی می‌شوند.

• گونه زایی سیمپاتریک (Sympatric)

برخلاف سه نوع دیگر گونه زایی، گونه زایی سیمپاتریک برای کاهش شارش ژن بین دو گروه نیاز به موانع جغرافیایی ندارد. برای مثال گروهی از افراد گونه از یک نیچ جدید بهره‌برداری می‌کنند؛ این امر به طور خودکار شارش ژن بین این گروه و باقی افراد گونه را کاهش می‌دهد. برای نمونه گروهی از حشرات گیاهخوار را تصور کنید که از یک گیاه میزبان جدید تغذیه می‌کنند.

تنوع گونه‌ها

تنوع گونه‌ای، تعداد گونه‌ای متفاوت مجود در یک اکوسیستم و فراوانی نسبی هرکدام از آن گونه‌ها است. تنوع گونه‌ای از دو بخش تشکیل شده است:

• غنای گونه (species richness)

تعداد گونه‌های متفاوت در یک اکوسیستم

• یکنواختی گونه‌ها (species evenness)

فراوانی نسبی هر یک از افراد گونه. اگر تعداد افراد موجود در یک گونه در بین جوامع تقریباً ثابت باشد، گونه‌ها یکنواختی بالایی دارند. اگر تعداد افراد از گونه‌ای به گونه‌ی دیگر متفاوت باشد، گونه‌ها یکنواختی کمی دارند.

تنوع گونه‌ها در موقعیت‌های جغرافیایی مختلف، متفاوت است. بیشترین تنوع گونه‌ای در مناطق استوایی دیده می‌شود و هرچه به سمت قطب می‌رویم از این تنوع کاسته می‌شود.

در یک اکوسیستم سالم، تنوع و تعداد گونه‌ها متعادل است و منجر به متعادل ماندن اکوسیستم میشود. امروزه جهان با انقراض سریع برخی گونه‌ها روبرو است که عمدتاً به دلیل فعالیت‌های انسان است. از طرفی هنوز راهی برای برگرداندن گونه‌ای که منقرض میشود وجود ندارد. در نتیجه مهم است که بتوانیم تنوع گونه ای را حفظ کنیم.

نویسنده: مبینا جاویدی

منابع:

1. https://byjus.com/neet/why-is-species-diversity-important/
2. https://www.cbd.int/gti/taxonomy.shtml
3. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780124095489111133
4. https://www.khanacademy.org/science/ap-biology/natural-selection/speciation/a/species-speciation