شارح الدرس: أنظمة التصنيف الأحياء

في هذا الشارح سوف نتعلَّم كيف نَصِف أنظمة التصنيف التي اقترحها لينيوس وويتاكر، ونَذكُر الكائنات الحية التي يصعب تصنيفها.

في مطلع القرن الرابع قبل الميلاد، نشر أرسطو أعمالًا تقسِّم الكائنات الحية إلى مجموعتين: نباتات وحيوانات. لطالما فكَّر العلماء في تصنيف الكائنات؛ لأن ذلك يُسهِّل دراستها. فعند تقسيم الكائنات إلى مجموعات بناءً على أوجه شبه ذات دلالة، يصبح بإمكاننا المقارنة بين سماتها بسهولة.

في القرن الثامن عشر، تمكَّن عالم النبات السويدي كارل لينيوس من وضع القواعد التي يعتمد عليها نظام التصنيف الحالي. قسَّم لينيوس الكائنات الحية إلى مجموعتَي أرسطو نفسهما؛ وهما مجموعة الخضراوات التي نُطلِق عليها في الوقت الحالي النباتات، ومجموعة الحيوانات. وقد أُطلِق على هذه المجموعات اسم «الممالك». ويشمل نظام لينيوس مملكة ثالثة تُسمَّى «المعادن»، وتضم جميع الأشياء غير الحية. يوضِّح الشكل 1 الممالك التي اقترحها لينيوس.

بالإضافة إلى تقسيم الكائنات الحية إلى مملكتين، طوَّر لينيوس أيضًا نظام التسلسل الهرمي للتصنيف الذي تُقسَّم فيه الكائنات إلى مجموعات أكثر تحديدًا. هذه المجموعات تُسمَّى «الأصناف»، وهي تنتمي إلى مستويات تصنيفية تُرتَّب من الأكبر والأشمل إلى الأصغر والأكثر تحديدًا. ويُسمَّى المستوى الأكثر شمولًا بين هذه المستويات في نظام لينيوس «المملكة». أما باقي الرُّتب التصنيفية، من الأكبر إلى الأصغر، فهي الشعبة، والطائفة، والرتبة، والفصيلة والجنس، والنوع. يوضِّح الشكل 2 الرُّتب التصنيفية وترتيبها.

تطوَّرت المجاهر وشاع استخدامها على نطاق أوسع؛ مما فتح عالمًا جديدًا كاملًا من الاكتشافات. ومع دراسة المزيد من الكائنات الحية المجهرية وفهمها، أصبح الحد الفاصل بين المملكة النباتية والمملكة الحيوانية غير واضح. وأخيرًا، أُضيفت مملكة ثالثة تُسمَّى الطلائعيات، تضم جميع الكائنات الحية المجهرية الوحيدة الخلية التي لا تُعتبر من النباتات أو الحيوانات. يَعرِض المجهر في الشكل الآتي اليوجلينا، وهي كائنات وحيدة الخلية تنتمي إلى مملكة الطلائعيات.

لكن التقدُّم في تقنيات الفحص المجهري أدَّى إلى توضيح الاختلافات بين الكائنات الحية على المستوى الخلوي. فقد تعرَّف العلماء لأول مرة على التراكيب تحت الخلوية والعضيات، وكذلك الكائنات الوحيدة الخلية الأصغر مثل البكتيريا. هذه الكائنات الصغيرة لا تحتوي على نواة، وذلك على عكس خلايا النباتات والحيوانات والطلائعيات. نتيجةً لذلك، أُنشئت مملكة منفصلة، وهي مملكة البدائيات، لتضم هذه الكائنات الحية التي يُطلَق عليها «بدائيات النواة». توضِّح الصورة المجهرية الآتية بعض البكتيريا التي تُفحَص تحت مجهر إلكتروني، وهي تُعَد مثالًا على الكائنات البدائية النواة. ويُطلَق على الكائنات التي تحتوي خلاياها على نواة اسم «حقيقيات النواة».

بعد مرور قرنين من الزمن تقريبًا، عام 1969، لاحَظ عالم نبات آخر، يُدعى روبرت ويتاكر، أن مملكة النبات تحتاج إلى إعادة تقسيم. حتى ذلك الوقت، كان أي كائن ينمو من الأرض يُعَد من النباتات. لكنَّ بعض هذه الكائنات خضراء وتَصنع غذاءها من ضوء الشمس، وبعضها غير خضراء، وتمتص المُغذِّيات من المواد العضوية الميتة والمتحلِّلة. لذا، فصل ويتاكر النباتات الثابتة الذاتية التغذية عن الفطريات الثابتة غير الذاتية التغذية، وهو ما زاد عدد الممالك إلى خمس. يوضِّح الشكل 5 نظام التصنيف المكوَّن من خمس ممالك الذي طرحه ويتاكر.

طُوِّرت هذه الممالك الخمس من خلال فصل الكائنات وتقسيمها بناءً على الفروق الشكلية الواضحة التي تميِّز كلٍّ منها. وعلى الرغم من أن الفروق التي يمكننا ملاحظتها تتطوَّر مع مرور الوقت، فإن طريقة التصنيف هذه لم تَعُد مستخدَمة. يُطلَق على التصنيف القائم على الصفات الشكلية الظاهرة اسم «التصنيف الاصطناعي».

ومثلما غيَّر المجهر من تعريفنا الشائع للممالك التي صُنِّفت إليها الكائنات منذ قرون، فإن التقنيات الجينية مستمرة في تحسين أنظمة التصنيف في الوقت الحالي. أتاح لنا التحليل الوراثي تصنيف الكائنات بناءً على العلاقات التطورية، وليس الصفات الشكلية فحسب. ويُطلَق على هذا النوع من التصنيفات اسم «التصنيف التطوري»، أو «التصنيف الطبيعي».

من المهم أن نتذكَّر أن التصنيف مجال لا يزال في مرحلة التطور. ودائمًا ما يسعى علماء التصنيف لإيجاد طرق لتحسينه وجعل طرق ترتيب الكائنات في مجموعات أكثر دقةً.

اليوم يتفق معظم العلماء على أن هناك حاجة إلى وجود مستوى أكبر من المملكة. ونُطلِق على هذا المستوى «إمبراطورية» أو «نطاقًا». يحتوي العديد من أنظمة التصنيف الحديثة على نطاقين أو ثلاثة بناءً على نوع الخلية. لا يُوجَد عدد محدَّد من الممالك متفق عليه عالميًّا. يؤيد بعض العلماء حذف هذه الرتبة التصنيفية بالكامل، ويقترح البعض وجود ثلاث ممالك فقط، في حين يقترح آخرون وجود أكثر من ثماني ممالك. ما زال يُشار إلى نظام الممالك الخمس على نطاق واسع في الأوساط العلمية.

ثمة سؤال مثير للاهتمام يتعلَّق بتصنيف ما نُطلِق عليه أحيانًا أشكال الحياة غير الخلوية، أو الحياة اللاخلوية. كيف يمكننا تصنيف العناصر التي تحتوي على بعض سمات الكائنات الحية لكنها لا تتكوَّن من خلايا؟

أحد الأمثلة الشائعة على ذلك هو الفيروسات، فهي تتكوَّن من بروتينات ومادة وراثية، لكن لا يمكنها التكاثر بمفردها. لدينا مثال آخر، وهو أشباه الفيروسات التي تتكوَّن من مادة وراثية لكنها لا تحتوي على غلاف بروتيني. وبما أن الفيروسات وأشباه الفيروسات تحتوي على مادة وراثية ويمكنها إنتاج فيروسات أو أشباه فيروسات جديدة في الخلايا الحية، فإنها يُطلَق عليها أحيانًا أشكال الحياة اللاخلوية. يوضِّح الشكل 7 دورة حياة الفيروس. البريون عبارة عن بروتين يتكوَّن بصورة غير طبيعية، وهو قادر على جعل البروتينات الأخرى تتخذ الشكل غير الطبيعي نفسه. في بعض الأحيان، يصعب تصنيف البريونات؛ لأنه يبدو أنها تمتلك إحدى السمات المشتركة بين الكائنات الحية، وهي القدرة على التكاثر بطريقة ما، كما هو موضَّح في الشكل 6. لكن البريونات لا تُعتبر من أشكال الحياة اللاخلوية. من المعروف عن الفيروسات وأشباه الفيروسات والبريونات أنها تُسبِّب الأمراض. تتسبَّب الفيروسات في إصابة البشر بأمراض كالزكام والإنفلونزا وغيرها من الأمراض. مرض كروتزفيلد جاكوب عبارة عن اضطراب عصبي ينجم عن البريونات. ومن المعروف عن أشباه الفيروسات أنها مسئولة عن أمراض النباتات فقط.

قد يبدو مصطلح «الحياة غير الخلوية» متناقضًا. أليست كل الكائنات الحية مكوَّنة من خلية واحدة أو أكثر؟ نظرًا لأن «أشكال الحياة» غير الخلوية هذه تتكوَّن من جزيئات حيوية وتحافظ على بقائها خلال تفاعلها مع الخلايا الحية، فمن المنطقي توسيع نظام التصنيف ليشمل هذه الأشكال بطريقة أو بأخرى، حتى وإن كانت لا تعتبر «حية» بوجهٍ عام. إذا كنت عالم تصنيف، فكيف ستفعل ذلك؟ قد تكون إجابة هذا السؤال هي الخطوة الكبيرة التالية في دراسة التصنيف الحيوي.

نراجع ما تناولناه في هذا الشارح.