عرض مصدر تطور البكتريا

{{لا صندوق معلومات}}
{{يتيمة|تاريخ=مارس 2021}}
[[ملف:Klebsiella_pneumoniae_Bacterium_(13383411493).jpg|تصغير|صورة مجهرية إلكترونية ملونة تظهر فيها كلبسيلة رئوية مقاومة للكاربابينيم وهي تتفاعل مع خلية متعادلة بشرية]]
{{شريط جانبي نظرية التطور}}
تقدم مسار '''تطور البكتيريا''' عبر مليارات السنين منذ [[ما قبل الكامبري|عصر ما قبل الكامبري]] بدايةً من أول انشقاق رئيسي عن سلالة [[عتائق|العتائق]]/[[حقيقيات النوى]] منذ ما يقرب من 3.2-3.5 مليار سنة.<ref name=":0">{{استشهاد بكتاب|عنوان=A genomic timescale of prokaryote evolution: insights into the origin of methanogenesis, phototrophy, and the colonization of land|الأخير=Battistuzzi, Fabia U Feijao, Andreia Hedges, S Blair|تاريخ=2004-11-09|ناشر=BioMed Central Ltd|isbn=9781741683660|oclc=805122488}}</ref><ref name=":1">{{استشهاد بكتاب|عنوان=Archaea and the prokaryote-to-eukaryote transition.|الأخير=Brown, J R Doolittle, W F|ناشر=Microbiology and Molecular Biology Reviews|تاريخ=December 1997|isbn=9781741683660|صفحات=456–502|pmid=9409149|oclc=679124743}}</ref> اكتُشف ذلك من خلال تحديد التسلسل الجيني للكروموسومات البكتيرية لإعادة بناء شجرة التطور الخاصة بها. وإلى جانب ذلك اكتُشفت مستحاثات دقيقة متمعدنة لإحدى بدائيات النوى القديمة في صخور الشرت الصوانية في بيلبرا، [[أستراليا]]، ويُقدر عمرها بنحو 3.5 مليار سنة في الحقبة التي تعرف بما قبل الكامبري.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/marslife/slide_31.html
| عنوان = 31. Ancient Life: Apex Chert Microfossils
| موقع = www.lpi.usra.edu
| تاريخ الوصول = 2019-05-21
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190830183015/https://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/marslife/slide_31.html|تاريخ أرشيف=2019-08-30}}</ref> ويلمح ذلك إلى أن أحد أنواع شعبة المستحراوات التوغية هو أحدث سلف مشترك للبكتيريا الحديثة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Di Giulio|الأول=Massimo|تاريخ=December 2003|عنوان=The Universal Ancestor and the Ancestor of Bacteria Were Hyperthermophiles|مسار=https://archive.org/details/sim_journal-of-molecular-evolution_2003-12_57_6/page/721|صحيفة=Journal of Molecular Evolution|المجلد=57|العدد=6|صفحات=721–730|doi=10.1007/s00239-003-2522-6|pmid=14745541|issn=0022-2844|bibcode=2003JMolE..57..721D|s2cid=7041325}}</ref>

أظهرت الدراسات الكيميائية على الصخور القديمة وتحليل النظائر أن الأكسجين ظهر في [[غلاف جوي|الغلاف الجوي]] بحلول العصر السيدري، أي منذ 2.45 مليار سنة.<ref>{{استشهاد بخبر
| مسار = https://www.nytimes.com/2013/10/03/science/earths-oxygen-a-mystery-easy-to-take-for-granted.html
| عنوان = The Mystery of Earth's Oxygen
| الأخير = Zimmer
| الأول = Carl
| تاريخ = 2013-10-03
| عمل = The New York Times
| تاريخ الوصول = 2019-05-21
| لغة = en-US
| issn = 0362-4331
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20210214135033/https://www.nytimes.com/2013/10/03/science/earths-oxygen-a-mystery-easy-to-take-for-granted.html | تاريخ أرشيف = 14 فبراير 2021 }}</ref> ويشير ذلك إلى أن البكتيريا الزرقاء التي كانت تعيش في المحيط وتمتلك القدرة على التركيب الضوئي تطورت في تلك الفترة لأنها كانت أول ميكروبات تنتج الأكسجين بفعل عملياتها الأيضية.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://www.astrobio.net/news-exclusive/the-rise-of-oxygen/
| عنوان = The Rise of Oxygen
| تاريخ = 2003-07-30
| موقع = Astrobiology Magazine
| لغة = en-US
| تاريخ الوصول = 2019-05-21
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20210223232431/http://www.astrobio.net/news-exclusive/the-rise-of-oxygen/|تاريخ أرشيف=2021-02-23}}</ref> ولذا يُعتقد أن تلك الشعبة كانت الكائنات السائدة منذ ما يقرب من 2.3 مليار سنة. ولكن يرى بعض العلماء أنه من الممكن أنها عاشت منذ 2.7 مليار سنة،<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://www.astrobio.net/origin-and-evolution-of-life/when-did-bacteria-appear/
| عنوان = When Did Bacteria Appear?
| تاريخ = 2004-04-18
| موقع = Astrobiology Magazine
| لغة = en-US
| تاريخ الوصول = 2019-05-21
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20201030075837/https://www.astrobio.net/origin-and-evolution-of-life/when-did-bacteria-appear/|تاريخ أرشيف=2020-10-30}}</ref> أي قبل حدث الأكسدة الكبير، ما يعني أن مستويات الأكسجين في الجو ارتفعت بالفعل وغيرت النظام البيئي قبل حلول هذا الحدث.

أدى ارتفاع مستوى الأكسجين إلى تطور شعبة البروتيوبكتيريا التي تشمل العديد من أنواع البكتيريا الحديثة مثل البكتيريا المثبتة للنتروجين، ومسببات الأمراض، والكائنات الدقيقة المستقلة (غير الطفيلية). تطورت تلك الشعبة منذ 1.5 مليار عامًا مضى تقريبًا خلال حقبة الطلائع القديمة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Degli Esposti|الأول=Mauro|تاريخ=2014-11-27|عنوان=Bioenergetic Evolution in Proteobacteria and Mitochondria|صحيفة=Genome Biology and Evolution|المجلد=6|العدد=12|صفحات=3238–3251|doi=10.1093/gbe/evu257|pmid=25432941|pmc=4986455|issn=1759-6653|doi-access=free}}</ref>

ورغم ذلك ثمة العديد من النظريات المتناقضة حول أصول البكتيريا. فعلى الرغم من اكتشاف عدة مستحاثات دقيقة للبكتيريا القديمة، يرى بعض العلماء أن غياب الأشكال التي يمكن التعرف عليها في تلك المستحاثات يمنعنا من استخدامها في استخلاص النتائج على خط زمني تطوري دقيق. ورغم ذلك من المتوقع أن تؤدي التطورات التكنولوجية إلى اكتشاف المزيد من الأدلة.

== تعريف البكتيريا ==
[[بكتيريا|البكتيريا]] هي كائنات حية دقيقة بدائية النوى على هيئة عصيات أو حليزينات أو مكورات، ويتراوح طولها من 0.5 إلى 20 ميكرو متر.<ref>{{استشهاد بكتاب|الأخير1=Hartman|الأول1=H|الأخير2=Matsuno|الأول2=K|عنوان=The Origin and Evolution of the Cell|تاريخ=1993|صحيفة=The Origin and Evolution of the Cell|ناشر=WORLD SCIENTIFIC|صفحات=1–446|doi=10.1142/9789814536219|isbn=9789810212629}}</ref> وهي من أوائل الخلايا الحية التي تطورت وانتشرت للعيش في العديد من البيئات المختلفة مثل الفوهات المائية الحرارية والصخور الجليدية والكائنات الحية الأخرى. تشترك البكتيريا مع حقيقيات النوى في بعض الخصائص مثل السيتوبلازم، والأغشية الخلوية، والريبوسومات. تتسم بعض أنواع البكتيريا كذلك بخصائص أخرى فريدة مثل جدران الخلايا (مثل تلك التي تتسم بها خلايا النباتات مع اختلاف التركيب)، والأسواط، والكروموسوم البكتيري.

تحدث عمليات الأيض في البكتيريا بطرق مختلفة، وأكثرها شيوعًا الأيض غيري التغذية والأيض ذاتي التغذية (إما عن طريق التمثيل الضوئي أو التمثيل الكيميائي). تتكاثر البكتيريا بواسطة [[انقسام ثنائي|الانقسام الثنائي]]، ورغم ذلك تستطيع البكتيريا أن تشارك معلوماتها الجينية مع بعضها بعضًا عبر التنبيغ أو التحول أو الاقتران البكتيري.

=== عملية التطور البكتيري ===
تتطور البكتيريا بآليات مشابهة للكائنات الحية الأخرى. وأهمها بالطبع عملية الانتقاء الطبيعي التي تُورث من خلالها التكيفات النافعة للأجيال المستقبلية حتى تصبح التكيفات النافعة سائدة في جميع الأنسال. ولكن البكتيريا تتكاثر عبر الانقسام الثنائي، أحد أشكال التكاثر اللاجنسي، ما يعني أن الخلية الابنة متطابقة جينيًا مع الخلية الأم. ما يعني أن البكتيريا سريعة التأثر بالعوامل البيئية. تتغلب البكتيريا على ذلك بمشاركة المعلومات الجينية مع بعضها بعضًا عبر التنبيغ أو التحول أو الاقتران، ما يسمح بتطور تكيفات جينية وفيزيائية جديدة. وإلى جانب ذلك، بوسع البكتيريا أن تتكاثر في أقل من 20 دقيقة، ما يسمح لسلالات البكتيريا الجديدة بالتكيف مع البيئة على وجه السرعة. يشكل تطور البكتيريا السريع عدة مشاكل من بينها انتشار البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://microbiologyonline.org/about-microbiology/introducing-microbes/bacteria
| عنوان = About Microbiology – Bacteria
| موقع = microbiologyonline.org
| لغة = en
| تاريخ الوصول = 2019-05-21
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20191127003526/https://microbiologyonline.org/about-microbiology/introducing-microbes/bacteria|تاريخ أرشيف=2019-11-27}}</ref>

== المستحراوات التوغية ==
المستحراوات التوغية (''Thermotogae'') هي شعبة من شعب البكتيريا اللاهوائية سلبية الغرام تتسم عادةً بأنها أليفة الحرارة أو أليفة الحرارة المفرطة (60 درجة مئوية فيما فوق)، وبوسعها العيش بالقرب من الفوهات المائية الحرارية حيث تتراوح درجات الحرارة من 55 إلى 95 درجة مئوية. ويُعتقد بأنها من أقدم أشكال الحياة على الأرض. اُكتشفت أدلة وجود تلك الكائنات داخل صخور الشرت الصوانية في أستراليا بالقرب من الفوهات المائية الحرارية القديمة. يُقدر عمر تلك الصخور بنحو 3.46 مليار سنة، ويعتقد أن المستحاثات المُكتشفة بداخلها كانت تنتمي لأحد أنواع المستحراوات التوغية القديمة. ويُعزى ذلك إلى قدرة تلك البكتيريا على العيش دون الأكسجين الذي لم يكن متوفرًا بكميات كبيرة في الغلاف الجوي الأرضي. وعلاوة على ذلك، ما زالت بعض الأنواع التي تنتمي لتلك الشعبة على قيد الحياة مثل المستحراوات النابولية (''Thermotoga neapolitana'') التي ما تزال تشبه أسلافها القدماء بدرجة كبيرة وبوسعها العيش بالقرب من تلك الفوهات. استعان بعض العلماء بما سبق لإثبات تلك النظرية.<ref>{{استشهاد بكتاب|عنوان=Geology and putative microfossil assemblage of the c. 3460 Ma 'Apex Chert', Chinaman Creek, Western Australia : a field and petrographic guide|الأخير=Brasier, M. D.|تاريخ=2011|ناشر=Geological Survey of Western Australia|isbn=9781741683660|oclc=748237320}}</ref><ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://www.researchgate.net/publication/259529218
| عنوان = Apex Chert Microfossils
| موقع = ResearchGate
| لغة = en
| تاريخ الوصول = 2019-05-21
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20210304143109/https://www.researchgate.net/publication/259529218_Apex_Chert_Microfossils | تاريخ أرشيف = 4 مارس 2021 }}</ref>

ظهرت أدلة جديدة تشير إلى أن المستحراوات التوغية تطورت منذ 3.2–3.5 مليار سنة مضت. اُستخرجت تلك الأدلة عبر تحديد التسلسل الجيني للكروموسومات البكتيرية لإعادة بناء شجرة التطور الخاصة بها.

وقع أول انشقاق رئيسي داخل شعبة المستحراوات التوغية بانشقاق فصيلتي «''Thermotogaceae''» و«''Fervidobacteriaceae''» عن بعضهما بعضًا، ولكن وقت حدوث هذا الانشقاق لا يزال مجهولًا. انشقت فصيلة ''Thermotogaceae'' بدورها إلى جنس «''Thermotoga''» وجنس «''Pseudothermotoga''». تنتمي معظم البكتيريا أليفة الحرارة المفرطة في الوقت الحاضر إلى جنس ''Thermotoga''، وتتفرد بكونها محاطة بغشاء خارجي يُشار إليه باسم «توغا»، ومن هنا جاءت التسمية «مستحراوات توغية». ومن الأمثلة على أنواع جنس ''Thermotoga'' التي ما تزال على قيد ''T. neapolitana''.

== البكتيريا الزرقاء ==
[[بكتيريا زرقاء|البكتيريا الزرقاء]] أو الزراقم أو الطحالب الخضراء المزرقة هي شعبة من البكتيريا سلبية الغرام تنتمي للبكتيريا القادرة على التمثيل الضوئي التي تطورت قبل 2.3–2.7 مليار سنة مضت. تنتج تلك البكتيريا بدائية النوى الأكسجين من خلال عمليات التمثيل الضوئي التي تقوم بها. ولها تأثير كبير في الصناعات الدوائية والزراعية نظرًا لقدرتها على صناعة مركبات نشطة حيويًا لها خصائص مضادة للبكتيريا وللفطريات وللفيروسات وللطحالب. تشكل بعض أنواع تلك البكتيريا خيوط متحركة مثل النوستكيات، وبوسع تلك البكتيريا أن تشكل مستعمرات وتتبرعم في موطنها ثم تهاجر لاستعمار مناطق جديدة. تنتشر تلك البكتيريا في مختلف البيئات مثل المياه العذبة، والمحيطات، والتربة، والصخور الجافة والرطبة، بالإضافة إلى الصخور المتجمدة الشمالية.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=Berman-Frank|الأول1=Ilana|الأخير2=Lundgren|الأول2=Pernilla|الأخير3=Falkowski|الأول3=Paul|تاريخ=2003|عنوان=Nitrogen fixation and photosynthetic oxygen evolution in cyanobacteria|صحيفة=Research in Microbiology|المجلد=154|العدد=3|صفحات=157–164|doi=10.1016/s0923-2508(03)00029-9|pmid=12706503|issn=0923-2508}}</ref>

طورت تلك الكائنات مراكز عمليات التمثيل الضوئي بداخلها، وصارت أول كائنات ذاتية التغذية منتجة للأكسجين تظهر في سجلات الأحافير. تستعين تلك الكائنات بضوء الشمس في بدء عملياتها الأيضية التي تنزع ثاني أكسيد الكربون من الجو وتحرر منه الأكسجين. ونظرًا لتلك الصفات، ينسب بعض العلماء حدث الأكسدة العظيم قبل 2.3 مليار سنة تقريبًا لتلك البكتيريا.

== المراجع ==
{{مراجع|2}}{{تطور}}{{بكتيريا}}{{تصنيف البكتيريا}}
{{شريط بوابات|علم الأحياء|علم الأحياء التطوري}}

[[تصنيف:علم الأحياء التطوري]]