معلومة

ما الذي يمكن أن يفسر التناقضات بين التواريخ التي يوفرها السجل الأحفوري مقابل الساعة الجزيئية؟

ما الذي يمكن أن يفسر التناقضات بين التواريخ التي يوفرها السجل الأحفوري مقابل الساعة الجزيئية؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا أدرس جنس حلزون طيني يسمى اكروبات. لأنواع بحر قزوين (ايكروبيا جريمى) ، هناك تناقض بين التواريخ التي يوفرها السجل الأحفوري والساعة الجزيئية:

  • أول ظهور لـ ايكروبيا جريمى في ال سجل الحفريات: العصر الميوسيني الأوسط والعليا (قبل 15.97 إلى 5.33 مليون سنة)
  • عمر ايكروبيا جريمى على النحو الذي اقترحه الساعة الجزيئية: 0.58 إلى 2.04 مليون سنة. تمت معايرة الساعة الجزيئية باستخدام معدل ساعة خاص بعلامة خارجية ، وذروة حدث جيولوجي.

ما الذي يمكن أن يفسر هذا التناقض؟


أولاً ، المثال الذي قدمته غير معتاد في أن تحليل التأريخ الجزيئي يجب معايرته بالحفريات لتعيين الحد الأدنى من الأعمار. لو ايكروبيا جريمى موجودة في السجل الأحفوري ، فلا يوجد تحليل جزيئي مناسب يقدر أنها أصغر من تلك الحفريات. هناك سببان رئيسيان للاختلافات بين التأريخ الأحفوري والجزيئي. بالنسبة إلى الحفريات ، لن تجد أبدًا أقدم مثال على الأنواع. إذا تباعد أحد الأنواع قبل 100 مليون سنة ، فقد لا تجد حفرية لهذا النسب لملايين السنين ، مما يعني أن تقديرات الأحافير تقلل دائمًا من قيمتها ، لكنها تشكل أساسًا لمعايرة البيانات الجزيئية. تكمن مشكلة البيانات الجزيئية في عدم وجود "ساعة جزيئية". تتغير السلالات والجينات والنيوكليوتيدات الفردية بمعدلات مختلفة. أفضل ما يمكنك فعله هو توصيل التواريخ الأحفورية و / أو الجيولوجية في نموذج يعتمد على سلالات أخرى. نأمل أن تكون قد قمت بمعايرة التواريخ للأنواع وثيقة الصلة ونفس الجينات. ومع ذلك ، فأنت لا تعلم أن النسب الذي تعمل به سيتبع نفس المعدلات التي يتوقعها النموذج. كحد أدنى ، تحتاج إلى تعيين حد أدنى للسن في BEAST إلى 5-16 mya.


في لمحة

  • التاجية Saccorhytus كان حيوانًا بحجم مليمتر يشبه كيسًا مجعدًا بفم كبير ولكن بدون فتحة شرج.
  • أحافير Saccorhytus، وهو جزء من "الانفجار الكمبري" ، يُعتقد أنه يمثل سلفًا مشتركًا لجميع الفقاريات وبعض اللافقاريات.
  • فتحات مخروطية حول الفم Saccorhytus من المفترض أنها تطورت إلى خياشيم لحيوانات أكبر وأكثر تعقيدًا.
  • الحجم الصغير لـ Sacchorhytus يعطي علماء التطور الأمل في أن الروابط المتحجرة المفقودة إلى أعمق ماضينا مفقودة ببساطة لأنها صغيرة جدًا.
  • Saccorhytus يوضح بعض تصميمات الله العظيمة في صورة مصغرة ، لكنه لا يكشف شيئًا عن أسلافنا التطورية المفترضة من جزيئات إلى إنسان.

تم العثور على بقع سوداء صغيرة من التكوين الصخري الكمبري السفلي في مقاطعة شنشي بجنوب الصين ، وقد تبين أنها أحافير لحيوانات كروية كانت تتلوى ذات يوم بين حبيبات الرواسب. أطلق المكتشفون على هذا الحيوان الصغير لقب التاجية Saccorhytus لأنه يحتوي على جسم يشبه الكيس وفم محاط بإكليل من المسامير. لم يتم تحديد موقع فتحة إخراج الجهاز الهضمي المنفصلة على الطرف الآخر. لذلك يبدو أنه يأكل ويخرج فضلاته من خلال فمه. أنصار التطور يقولون Saccorhytus يمكن أن يكون أقدم سلف معروف نتشاركه مع الأفيال وباس البحر وأسماك القرش ونجم البحر وقنافذ البحر وديدان البلوط.


الأساسيات

قبل أن ندخل في تفاصيل كيفية استخدام طرق التأريخ الإشعاعي ، نحتاج إلى مراجعة بعض المفاهيم الأولية من الكيمياء. تذكر أن الذرات هي اللبنات الأساسية للمادة. تتكون الذرات من جسيمات أصغر بكثير تسمى البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. تشكل البروتونات والنيوترونات مركز (نواة) الذرة ، وتشكل الإلكترونات قذائف حول النواة.

يحدد عدد البروتونات في نواة الذرة العنصر. على سبيل المثال ، تحتوي جميع ذرات الكربون على 6 بروتونات ، وتحتوي كل ذرات النيتروجين على 7 بروتونات ، وتحتوي جميع ذرات الأكسجين على 8 بروتونات. يمكن أن يختلف عدد النيوترونات في النواة باختلاف نوع الذرة. لذلك ، قد تحتوي ذرة الكربون على ستة نيوترونات ، أو سبعة ، أو ربما ثمانية - لكنها ستحتوي دائمًا على ستة بروتونات. "النظير" هو أي من عدة أشكال مختلفة للعنصر ، ولكل منها أعداد مختلفة من النيوترونات. يوضح الرسم التوضيحي أدناه نظائر الكربون الثلاثة.

بعض نظائر بعض العناصر غير مستقرة ويمكن أن تتغير تلقائيًا إلى نوع آخر من الذرات في عملية تسمى "الاضمحلال الإشعاعي". نظرًا لأن هذه العملية تحدث حاليًا بمعدل مُقاس معروف ، فإن العلماء يحاولون استخدامها مثل "ساعة" لمعرفة متى تشكلت صخرة أو أحفورة. هناك نوعان من التطبيقات الرئيسية للتأريخ الإشعاعي. أحدهما مخصص لتأريخ الأحافير (كائنات حية في السابق) باستخدام تأريخ الكربون -14 ، والآخر مخصص لتأريخ الصخور وعمر الأرض باستخدام اليورانيوم والبوتاسيوم والذرات المشعة الأخرى.

العدد الذري يتوافق مع عدد البروتونات في الذرة. الكتلة الذرية هي مزيج من عدد البروتونات والنيوترونات في النواة. (الإلكترونات أخف بكثير لدرجة أنها لا تساهم بشكل كبير في كتلة الذرة.)


2. المواد والأساليب

لقد جمعنا مجموعتي بيانات. تشتمل مجموعة بيانات العمر الجزيئي الخاصة بنا على تقديرات منشورة لاختلاف 67 صفيحة من الطيور من شقيقاتها (الأعمار الجذعية) ، بالإضافة إلى تقديرات الاختلاف الأساسي داخل كل من هذه الكتل (عصور التاج). تتوافق الكتل المستهدفة تقريبًا مع أوامر الطيور الموجودة ، على الرغم من أننا قمنا بتقسيم الأوامر غير أحادية النمط إلى وحدات دقيقة لتجنب المشكلات المرتبطة بالمجموعات متعددة الخلايا. تشتمل مجموعة البيانات الأحفورية الخاصة بنا على أعمار أقدم أحفوريات جذعية وأقدم أحفورة تاجية لكل من هذه المجموعات البالغ عددها 67 (الشكل 1). يعد جمع كل من عصور الساق والتاج أمرًا مرغوبًا لأن (1) هذه العقد محددة بوضوح وحظيت باهتمام كبير من دراسات الاختلاف و (2) سيكون الاختلاف الأساسي لكل كليد (عمر التاج) ، بحكم التعريف ، أصغر من تباعد هذا الكليد من كليد أخته (العمر الجذعي) ، مما يوفر بعض البنية الزمنية للمقارنات.

إستراتيجية جمع البيانات لمجموعات بيانات العمر الأحفوري. في هذا المثال ، تصنيف الفائدة هو Passeriformes. (أ) في مجموعة بيانات التاج الأحفوري ، يكون تباين الاهتمام هو أعمق اختلاف داخل مجموعة التاج. وهكذا ، أقدم أحفورة تقع داخل يوفر كليد التاج العمر الأحفوري لـ & # x02018crown Passeriformes & # x02019. الحفرية C هي الحفرية المناسبة الوحيدة. (ب) في مجموعة البيانات الأحفورية الجذعية ، يكون الاختلاف في الاهتمام هو ما بين عصفور الأشكال وأصنافها الشقيقة Psittaciformes. وبالتالي ، فإن أقدم الحفرية التي تقع على طول النسب المؤدية إلى تاج الجسور (أو داخل تاج الجسور) أو في أي مكان على طول سلالة Psittaciformes توفر العمر الأحفوري لـ & # x02018stem Passeriformes & # x02019. في هذه الحالة ، يمكن اعتبار الحفرية A أو الحفرية B أو الحفرية C جميعها. تعتبر الحفرية أ ذات صلة لأنه إذا كانت المجموعة موجودة في السجل الأحفوري في وقت معين ، فإن هذا الحضور يشير إلى أن المجموعة الشقيقة يجب أن تكون موجودة أيضًا [19]. لاحظ أن كل مجموعة بيانات التاج والساق تأخذ في الاعتبار جانبي الاختلاف الناشئ عن الاختلاف المستهدف ، وبالتالي تستخدم نفس كمية المعلومات المتعلقة بالعقدة التي تمثل الاختلاف المستهدف.

تم استخدام دراسة نسالة واسعة النطاق [20] كإطار لتحديد الكتل الشقيقة. تم مسح نتائج دراسات الميتوكوندريا والنووية والجينات المختلطة باستخدام مورد المعلوماتية الحيوية TimeTree [21] ، الذي يرعى تقديرات الاختلاف المنشورة. تم تأكيد نتائج TimeTree مقابل الأوراق الأصلية ، وقمنا بإجراء عمليات بحث إضافية في الأدبيات لتضمين التواريخ من التحليلات غير المتاحة من خلال TimeTree. لم يتم تضمين الحفريات كنصائح مؤرخة في أي من التحليلات التي تم مسحها ، على الرغم من أن هذه الممارسة أصبحت أكثر شيوعًا في دراسات الأصناف الأخرى [على سبيل المثال 22،23].

تم جمع ما مجموعه 332 تاريخًا للتباعد الجذعي و 126 تاريخًا للتباعد التاجي. في الحالات التي يكون فيها اثنان من الكتل المستهدفة من الأصناف الشقيقة (على سبيل المثال Galliformes و Anseriformes) ، فإن تقديرات تباعد الساق لكلا الكتلتين ستكون متطابقة في دراسة معينة. هناك 19 عملية ازدواج من هذا القبيل في مجموعة البيانات الخاصة بنا ، واستبعدنا التواريخ من جانب واحد من كل اقتران من هذا القبيل عند حساب التباين لتجنب الازدواجية. لم تسفر بعض واجهات التاج عن أي نتائج تباعد لأنها أحادية النمط أو لم تخضع لتحليل تاريخ الاختلاف.

تم جمع الأعمار لأقدم جذع أحفوري معروف وممثل التاج لكل من الكتل المستهدفة من الأدبيات (المواد التكميلية الإلكترونية ، الجدولان S5 و S6). لقد اخترنا أن نخطئ في جانب قبول السجلات الأحفورية القديمة في الحالات التي تكون فيها المادة غير مكتملة أو حيث تم اقتراح حالة التاج بناءً على التشكل ولكن لم يتم حلها عن طريق تحليل النشوء والتطور. هذه الممارسة متحفظة فيما يتعلق بحجم التباين بين الأعمار الأحفورية وتقديرات الاختلاف الجزيئي ، حيث إن أي شوائب خاطئة ستميل إلى تقليل التباين. في الحالات التي لا يمكن فيها تأريخ الحفرية باستخدام الطرق العددية ، اخترنا نقطة المنتصف لأفضل تقسيم زمني جيولوجي يمكن تخصيصه له.

في السجل الأحفوري ، لا يزال من الممكن الاستدلال على كليد ذي نطاق محدود ليكون على الأقل قديمًا مثل أقدم سجل لفئة أخته ، لأن وجود الصنف الشقيق في أفق زمني معين يشير إلى الاختلاف بين الاثنين بالفعل حدث [19]. في الحالات التي يسبق فيها السجل الأحفوري لأصنف أخت كليد مستهدف أقدم أحفورة ضمن الفرع المستهدف ، استخدمنا العمر الشقيق في مقارناتنا. كما هو الحال في مقارنات TimeTree ، تم استخدام نسالة عالمية [20] لتحديد الفرع الشقيق. بالنسبة لـ 36 clades المستهدفة ، فإن النظر في الأصناف الشقيقة يوفر تاريخًا أقدم للاختلافات الجذعية. من الممكن أن يكون لأكثر من نصف الصفوف الـ 67 فئة أخت أكبر لأن شجرة الطيور ليست متوازنة تمامًا (على سبيل المثال ، يوفر أقدم سجل لحيوانات Psittaciformes عمرًا للتباعد بين Psittaciformes وأختها clade Passeriformes ، وكذلك بالنسبة لشجرة الطيور. سن الجذعية للصقريات المتفرعة بشكل أعمق).

تم استخدام اختبارات تصنيف موقع Wilcoxon للعينة المزدوجة لتقييم ما إذا كانت أعمار الكليد المستنبطة من مصادر بيانات مختلفة قد تم الحصول عليها من توزيعات سكانية متطابقة ، دون افتراض التوزيع الطبيعي الأساسي. تم التعامل مع العمر الأحفوري والعمر الجزيئي كملاحظات متكررة لعمر كل كليد.

تم إجراء الاختبارات الإحصائية أيضًا في R لاختبار الارتباطات بين التاريخ الجزيئي: نسبة العمر الأحفوري (التباين النسبي) والطرق التحليلية المستخدمة في التحليلات الـ 47 التي أسفرت عن مجموعة بيانات الاختلاف الخاصة بنا. طبقنا ANOVA أحادي الاتجاه لاختبار الفروق الإحصائية بين متوسط ​​التباين النسبي (المتوسط ​​على جميع العقد المؤرخة) في الدراسات التي تستخدم طرقًا مختلفة للاستدلال (الاحتمالية المعاقبة ، والساعة غير البارامترية ، والبايزية ، والساعة الصارمة) ونماذج الساعة (صارمة ، غير مرتبطة ، ربط تلقائي ومعدل تجانس). تجمع الفئة الأخيرة مناهج الاحتمالية غير المعلمية والمعاقبة عليها ، والتي يتم النظر فيها بشكل منفصل ضمن طرق الاستدلال. في الحالات التي تم فيها اكتشاف اختلافات كبيرة ، أجرينا مقارنات زوجية باستخدام تصحيح Bonferroni لمقارنات متعددة. أجرينا أيضًا نموذجين من Welch ر- اختبارات لفروق ذات دلالة إحصائية بين الدراسات التي تستخدم بيانات التسلسل غير المقسمة مقابل بيانات التسلسل المقسمة ، وبين الدراسات التي تستخدم نقاط المعايرة الأحفورية مقابل نقاط المعايرة الثانوية. أخيرًا ، قمنا باختبار ما إذا كان التباين النسبي يعتمد على تاريخ نشر الدراسة عبر الانحدار الخطي. يتم توفير مزيد من التفاصيل في المواد التكميلية الإلكترونية.


طريقة بايزي للتأريخ على مدار الساعة

تم إدخال طريقة بايز في الساعة الجزيئية التي يرجع تاريخها إلى حوالي عام 2000 في سلسلة من الأوراق البحثية الأساسية بواسطة جيف ثورن وزملائه 29،52،53. تم تطوير هذه الطريقة بشكل كبير منذ ذلك الحين 30،31،54،55 ، وبرزت كنهج مهيمن لتقدير وقت الاختلاف بسبب قدرتها على دمج مصادر مختلفة من المعلومات (على وجه الخصوص ، الحفريات والجزيئات) مع استيعاب أوجه عدم اليقين المعنية.

طريقة بايز هي منهجية إحصائية عامة لتقدير المعلمات في النموذج. السمة الرئيسية لها هي استخدام التوزيعات الإحصائية لتمييز حالات عدم اليقين في جميع المجهول. يقوم أحدهم بتعيين توزيع احتمالي سابق على المعلمات ، والذي يتم دمجه مع المعلومات الموجودة في البيانات (في شكل دالة الاحتمال) لإنتاج توزيع الاحتمال اللاحق. في التأريخ على مدار الساعة الجزيئية ، المعلمات هي أوقات اختلاف الأنواع (ر) ومعدلات التطور (ص). بالنظر إلى بيانات التسلسل (د) ، اللاحقة من الأوقات والمعدلات تعطى من قبل نظرية بايز على النحو التالي:

هنا، F(ر) هي الأزمنة السابقة للتباعد ، والتي غالبًا ما يتم تحديدها باستخدام نموذج التكوُّن cladogenesis (للانتواع والانقراض 54،56 ، وما إلى ذلك) ويتضمن معلومات معايرة الحفريات 52،54 F(ص|ر) هي السابقة على معدلات الفروع على الشجرة ، والتي تم تحديدها باستخدام نموذج انجراف معدل التطور 29،30،31 و إل(د|ر, ص) هو احتمال أو احتمالية بيانات التسلسل ، والتي يتم حسابها باستخدام الخوارزميات القياسية 11. يوضح الشكل 1 تأريخ الساعة البايزية للمعادلة (2) في حالة من نوعين.

نحن نقدر التوزيع اللاحق لوقت الاختلاف (ر) وسعر (ص) في حالة من نوعين لتوضيح تأريخ ساعة Bayesian الجزيئية. البيانات عبارة عن محاذاة لتسلسل الجينات 12S RNA من البشر و orang-utans ، مع 90 اختلافًا في 948 موقعًا للنيوكليوتيدات. المفصل السابق (part أ) يتكون من كثافتين جاما (يعكسان معلوماتنا السابقة عن المعدل الجزيئي ووقت التباعد الجيولوجي للإنسان أورانج أوتان) ، والاحتمال (جزء ب) وفقًا لنموذج جوكس كانتور. السطح الخلفي (جزء ج) هي نتيجة ضرب السابقة والاحتمالية. البيانات مفيدة حول المسافة الجزيئية ، د = آر، ولكن ليس حول ر و ص بشكل منفصل. وبالتالي فإن اللاحق حساس للغاية للسابق. يشير الخط الأزرق إلى أقصى تقدير احتمالية لـ ر و r والمسافة الجزيئية د، مع توري = د. عندما يكون عدد المواقع غير محدود ، ينهار الاحتمال على الخط الأزرق ، ويصبح الجزء الخلفي أحادي البعد 62.

الحساب المباشر لثابت التناسب ض في المعادلة (2) غير ممكن. في الممارسة العملية ، يتم استخدام خوارزمية المحاكاة المعروفة باسم خوارزمية ماركوف تشين مونت كارلو (خوارزمية MCMC) لتوليد عينة من التوزيع اللاحق. تعد خوارزمية MCMC مكلفة من الناحية الحسابية ، وقد يستغرق تحليل MCMC النموذجي للتأريخ على مدار الساعة من بضع دقائق إلى عدة أشهر لمجموعات البيانات الكبيرة على نطاق الجينوم. يمكن للطرق التي تقارب الاحتمالية أن تسرع التحليل بشكل كبير 29،57،58. للحصول على المراجعات الفنية حول التأريخ على مدار الساعة الجزيئية Bayesian و MCMC ، انظر المراجع 59،60.

يوجد حاليًا ما يقرب من اثنتي عشرة حزمة برامج كمبيوتر لتحليل المواعدة Bayesian (الجدول 1) ، وكلها تتضمن نماذج لتغير المعدل بين الأنساب (نماذج الساعة العرضية أو المريحة التي تصورها Gillespie). يمكن لكل هذه البرامج أيضًا تحليل مواقع جينات متعددة واستيعاب معايرات أحفورية متعددة في تحليل واحد.


شكر وتقدير

نشكر Henner Brinkmann و Wilfried de Jong و Christophe Douady و Eric Fontanillas و Peter Holland و Emmanuelle Javaux و Franz Lang و Nicolas Lartillot و David Moreira واثنين من الحكام المجهولين للحصول على اقتراحات مفيدة. ديباشيش بهاتاشاريا (مركز علم الجينوم المقارن ، جامعة أيوا ، آيوا سيتي) أعطتنا التفضل بمحاذاة خمسة جينات بلاستيد. تم دعم هذا العمل من قبل Action Concertée Incitative Informatique ، Mathématique ، Physique en Biologie Moléculaire the Canada Research Chair Program IFR119 Biodiversité Continentale Méditerranéenne et Tropicale (Montpellier) and INFOBIOGEN (Evry، France) المرافق الحاسوبية. هذا المنشور هو مساهمة لا. EPML-004 من Equipe Projet Multilaboratoires Center National de la Recherche Science، Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication، "Méthodes Informatiques pour la Biologie Moléculaire،" و no. 2004-045 من معهد علوم تطور مونبلييه (Unité Mixte de Recherche 5554 ، المركز الوطني للبحث العلمي).


كان هذا العمل مدعومًا من المعهد الوطني للتوليف الرياضي والبيولوجي [إلى JMB] ، وهو معهد ترعاه مؤسسة العلوم الوطنية ووزارة الأمن الداخلي الأمريكية ووزارة الزراعة الأمريكية من خلال جائزة NSF رقم EF-0832858 ، مع دعم إضافي من جامعة تينيسي ، نوكسفيل.

يشكر المؤلفون مارك فيشبين وسوزانا ماجالون والمراجع المجهول على التعليقات والاقتراحات المدروسة لتحسين المخطوطة. كما يشكرون جيم دويل وتوم نير وأندرو ليزلي وستيفن سميث وأليكس دورنبورج ونيك ماتزكي على المناقشات المفيدة.


الحفريات والأدلة المتقاربة

أن السجل الأحفوري ، بشكل عام ، يشير إلى التطور هو بالتأكيد جزء مهم من الأدلة ، لكنه يصبح أكثر دلالة عندما يتم دمجه مع أدلة أخرى للتطور. على سبيل المثال ، سجل الحفريات متسق من حيث الجغرافيا الحيوية - وإذا كان التطور صحيحًا ، فإننا نتوقع أن يكون السجل الأحفوري منسجمًا مع الجغرافيا الحيوية الحالية ، وشجرة النشوء والتطور ، ومعرفة الجغرافيا القديمة التي اقترحتها الصفائح التكتونية. في الواقع ، فإن بعض الاكتشافات ، مثل البقايا الأحفورية للجرابيات في القارة القطبية الجنوبية ، تدعم بقوة التطور ، بالنظر إلى أن القارة القطبية الجنوبية وأمريكا الجنوبية وأستراليا كانت ذات يوم جزءًا من نفس القارة.

إذا حدث التطور بالفعل ، فلن تتوقع فقط أن يُظهر سجل الحفريات سلسلة متوالية من الكائنات الحية كما هو موصوف أعلاه ، ولكن الخلافة التي شوهدت في السجل ستكون متوافقة مع تلك المستمدة من خلال النظر إلى الكائنات الحية حاليًا. على سبيل المثال ، عند فحص علم التشريح والكيمياء الحيوية للأنواع الحية ، يبدو أن الترتيب العام لتطور الأنواع الرئيسية للحيوانات الفقارية كان الأسماك - والبرمائيات - وزواحف جي تي - والثدييات. إذا تطورت الأنواع الحالية نتيجة الأصل المشترك ، فيجب أن يظهر سجل الحفريات نفس ترتيب التطور.

في الواقع ، يُظهر سجل الحفريات نفس ترتيب التطور. بشكل عام ، يتوافق السجل الأحفوري مع الترتيب التنموي المقترح من خلال النظر في خصائص الأنواع الحية. على هذا النحو ، فإنه يمثل دليلاً آخر مستقلًا عن الأصل المشترك ودليلًا مهمًا للغاية لأن السجل الأحفوري هو نافذة على الماضي.


أمثلة على التأريخ الإشعاعي

التأريخ برصاص اليورانيوم (U-Pb): يأتي اليورانيوم المشع في شكلين ، اليورانيوم 238 واليورانيوم 235. يشير الرقم إلى عدد البروتونات بالإضافة إلى النيوترونات. العدد الذري لليورانيوم هو 92 ، وهو ما يقابل عدد البروتونات. التي تتحلل إلى الرصاص 206 و الرصاص 207 على التوالي.

يبلغ عمر النصف لليورانيوم 238 4.47 مليار سنة ، بينما يبلغ عمر النصف لليورانيوم -235 704 ملايين سنة. نظرًا لأن هذه تختلف بمعامل يبلغ سبعة تقريبًا (تذكر أن المليار هو 1000 مرة في المليون) ، فإنه يثبت "تحقق" للتأكد من أنك تحسب عمر الصخور أو الحفريات بشكل صحيح ، مما يجعل هذا من بين أكثر القياسات الإشعاعية دقة طرق المواعدة.

تجعل فترات نصف العمر الطويلة تقنية التأريخ هذه مناسبة بشكل خاص للمواد القديمة ، من حوالي مليون إلى 4.5 مليار سنة.

يعتبر التأريخ على شكل U-Pb معقدًا نظرًا لوجود نظيرين قيد التشغيل ، ولكن هذه الخاصية هي أيضًا ما يجعلها دقيقة للغاية. كما أن هذه الطريقة تمثل تحديًا تقنيًا لأن الرصاص يمكن أن "يتسرب" من العديد من أنواع الصخور ، مما يجعل الحسابات صعبة أو مستحيلة في بعض الأحيان.

غالبًا ما يتم استخدام التأريخ على شكل U-Pb لتحديد تاريخ الصخور النارية (البركانية) ، والتي قد يكون من الصعب القيام بها بسبب نقص الأحافير الصخور المتحولة والصخور القديمة جدًا. من الصعب مواعدة كل هذه الطرق مع الطرق الأخرى الموضحة هنا.

المواعدة بين الروبيديوم والسترونشيوم (Rb-Sr): يتحلل الروبيديوم -87 المشع إلى السترونشيوم 87 مع عمر نصف يبلغ 48.8 مليار سنة. ليس من المستغرب أن تستخدم المواعدة Ru-Sr لتاريخ الصخور القديمة جدًا (قديمة قدم الأرض ، في الواقع ، لأن الأرض "فقط" عمرها حوالي 4.6 مليار سنة).

يوجد السترونشيوم في نظائر مستقرة أخرى (أي ليست عرضة للتحلل) ، بما في ذلك السترونشيوم -86 و -88 و -84 ، بكميات ثابتة في الكائنات الطبيعية الأخرى والصخور وما إلى ذلك. ولكن نظرًا لوفرة الروبيديوم -87 في القشرة الأرضية ، فإن تركيز السترونشيوم 87 أعلى بكثير من نظائر السترونشيوم الأخرى.

يمكن للعلماء بعد ذلك مقارنة نسبة السترونشيوم -87 إلى الكمية الإجمالية لنظائر السترونتيوم المستقرة لحساب مستوى الاضمحلال الذي ينتج التركيز المكتشف للسترونتيوم -87.

غالبًا ما تستخدم هذه التقنية لتأريخ الصخور النارية والصخور القديمة جدًا.

تأريخ البوتاسيوم والأرجون (K-Ar): نظير البوتاسيوم المشع هو K-40 ، والذي يتحلل إلى كالسيوم (Ca) والأرجون (Ar) بنسبة 88.8٪ كالسيوم إلى 11.2٪ أرجون -40.

الأرجون هو غاز نبيل ، مما يعني أنه غير متفاعل ولن يكون جزءًا من التكوين الأولي لأي صخور أو أحافير. لذلك يجب أن يكون أي أرجون موجود في الصخور أو الحفريات نتيجة لهذا النوع من الاضمحلال الإشعاعي.

يبلغ عمر النصف للبوتاسيوم 1.25 مليار سنة ، مما يجعل هذه التقنية مفيدة لتأريخ عينات الصخور التي تتراوح من حوالي 100000 عام (خلال عصر البشر الأوائل) إلى حوالي 4.3 مليار سنة مضت. البوتاسيوم وفير جدًا في الأرض ، مما يجعله رائعًا للتعارف لأنه يوجد في بعض المستويات في معظم أنواع العينات. إنه جيد لتأريخ الصخور النارية (الصخور البركانية).

تأريخ الكربون 14 (C-14): يدخل الكربون 14 الكائنات الحية من الغلاف الجوي. عندما يموت الكائن الحي ، لا يمكن أن يدخل نظير الكربون -14 إلى الكائن الحي ، وسيبدأ في التحلل بدءًا من تلك النقطة.

يتحلل الكربون 14 إلى نيتروجين -14 في أقصر نصف عمر لجميع الطرق (5730 عامًا) ، مما يجعله مثاليًا لتحديد تاريخ الحفريات الجديدة أو الحديثة. يستخدم في الغالب فقط للمواد العضوية ، أي الحفريات الحيوانية والنباتية. لا يمكن استخدام الكربون 14 للعينات التي يزيد عمرها عن 60 ألف عام.

في أي وقت ، تمتلك أنسجة الكائنات الحية النسبة نفسها من الكربون -12 إلى الكربون -14. عندما يموت الكائن الحي ، كما لوحظ ، يتوقف عن دمج الكربون الجديد في أنسجته ، وبالتالي فإن الانحلال اللاحق للكربون 14 إلى النيتروجين 14 يغير نسبة الكربون 12 إلى الكربون 14. من خلال مقارنة نسبة الكربون -12 إلى الكربون -14 في المادة الميتة مع النسبة عندما كان هذا الكائن الحي على قيد الحياة ، يمكن للعلماء تقدير تاريخ وفاة الكائن الحي.


إله داروين

الفكر التطوري لم يبدأ ولم ينته مع تشارلز داروين. للتأكد من أن داروين كان أهم دعاة لها ، لكن التفكير التطوري يعود إلى قرون قبل عام 1859 عندما نشر داروين كتابه لأول مرة عن التطور ، واستمر في التطور لفترة طويلة بعد داروين. على سبيل المثال ، على الرغم من جميع نظرياته ، لم يكن لدى داروين فكرة بسيطة عن كيفية حدوث التباين البيولوجي & # 8212a ، والمكون الأساسي الأساسي للنظرية التطورية & # 8212 بالفعل. كيف تتغير الأنواع لتبدأ؟ بعد حوالي نصف قرن ، قام أنصار التطور ببناء الداروينية الجديدة التي أضافت إلى نظرية داروين وفكرة أن الطفرات الجينية العشوائية توفر التنوع البيولوجي المطلوب والذي يصطدم أحيانًا بالتحسينات ويمكن الحفاظ عليه عن طريق الانتقاء الطبيعي. في الواقع ، وفقًا للتطور ، يجب أن تكون الحيتان وأشجار البلوط والبشر قد تم إنشاؤها بواسطة سلسلة طويلة بشكل لا يصدق من الطفرات العشوائية. لم تعمل النظرية بشكل جيد لعدد من الأسباب. على سبيل المثال ، لا تتراكم الطفرات ببطء للوصول إلى الهياكل والآليات البيولوجية المعقدة ، والتغير البيولوجي سريع وموجه ، وليس بطيئًا وعشوائيًا. هذان مجرد اثنين من العديد من التنبؤات الخاطئة التي ولّدتها نظرية التطور. أحدها مفهوم الساعة الجزيئية.

بالنظر إلى الفرضية التطورية (الداروينية الجديدة) القائلة بأن التطور مدفوع بنظام غذائي ثابت من الطفرات العشوائية ، اعتقد أنصار التطور أنه يمكنهم حساب الوقت التطوري عن طريق عد الطفرات. بعبارة أخرى ، يمكن استخدام عدد اختلافات الحمض النووي ، على سبيل المثال في جين معين ، بين نوعين مختلفين لحساب المدة التي انقضت منذ أن تباعدوا عن سلف مشترك.

أصبحت فكرة الساعة الجزيئية هذه شائعة للغاية ومؤكدة بين أنصار التطور. استخدمت الدراسة بعد الدراسة الاختلافات الجينية لرسم خريطة لشجرة التطور المفترضة. لكن في نهاية المطاف واجه هذا المجال من العمل تناقضات كبيرة ومشاكل أخرى يمكنك أن تقرأ عنها هنا. ببساطة ، البيانات لا تتناسب مع النظرية.

أثبتت مقالة حديثة بعنوان & # 8220DNA الطفرة أنه من الصعب تعيين & # 8221 في أعلى منشور علمي في العالم ، واستمرت في تعزيز الفشل الدراماتيكي لهذه الفكرة التطورية. تركز المقالة على معدل الطفرة & # 8212a المعلمة الأساسية في الساعة الجزيئية & # 8212 في البشر. ببساطة ، يمكن تقدير معدل الطفرة (1) من القياسات النظرية المحايدة أو (2) من القياسات المحملة بالنظرية ، ولا يتطابق الاثنان مع # 8217t. في الواقع ، هم & # 8217re ليسوا قريبين حتى. هم يختلفون بمعامل اثنين.

تستند القياسات المحملة بالنظرية على نظرية التطور. لا تستلزم القياسات النظرية المحايدة التفكير التطوري. بعبارة أخرى ، يؤدي إجراء القياسات على أساس نظرية التطور إلى مشاكل. معدلات طفرة الحمض النووي الناتجة ليست قريبة حتى مما يمكننا قياسه بشكل مباشر أكثر ، وخالي من الافتراضات النظرية.

وكما هو الحال غالبًا ، فإن هذه التناقضات بين الدليل والنظرية تجعل أنصار التطور غير متأكدين ومن الآراء المختلفة. كما اعترف أحد أنصار التطور:


شاهد الفيديو: لماذا نرفض التطور السجل الأحفوري (أغسطس 2022).