تطور تجريبي

قام البشر -عن غير قصد- بتجارب تطوّريّة وذلك لأنّهم لطالما ما كانوا يقومون بتدجين النباتات والحيوانات. أدى التناسل الانتقائي للنباتات والحيوانات إلى أنواع مختلفة بشكل كبير عن أسلافهم الأصلية البرّيّة. ومن الأمثلة على ذلك أنواع الكرنب أو الذرة أو أعداد كبيرة من سلالات الكلاب المختلفة. لقد أدرك تشارلز داروين قدرة التدجين البشري على تكوين أصناف ذات اختلافات شديدة من صنف واحد. في الواقع، بدأ تشارلز داروين كتابع "أصل الأنواع" بفصل يتحدّث عن التغييرات التي طرأت على الحيوانات الأليفة بتأثير التدجين، ناقش داروين في هذا الفصل طائر الحمام على نحو خاصّ.

لينكسي بدأ بمشروعه في عام 1988 لدراسة تطور البكتيريا مختبرياً حيث قام بأستنبات بكتريا القولون المعوية وجعلها تنمو بصورة مستمرة تحت بَصره الساهر في مختبره في جامعة ولاية ميشغان.[21] كل يوم كان هو أو أي أحد من مجموعة طلاب الدراسات العليا أو حملة الدكتوراه ينقلون القليل من هذه المستعمرات إلى وسط جديد بأنبوبة مختبر تاركين البكتريا تنمو بمعدل 6-7 أجيال في اليوم الواحد.[21] خمسة وعشرون عاماً لاحقه فأن المستعمرات (المجموع التراكمي لترليونات الخلايا) ظلت مستمرة لـ 58,000 جيل مذهل ومعدود. ذلك يشير إلى ما يقارب ملايين السنين لو قورنت بنسل الحيوانات الكبيرة مثل البشر، بالإضافة إلى قابلية تعقب هوية الطفرات البكتيرية على مستوى الحمض النووي.[21] هذا ما يجعل مشروع لينكسي الأفضل، انه أحد المصادر الأكثر تفصيلاً في المعلومات عن العمليات التطورية المتاحة على الإطلاق، تجعل من مشروع أي مختبر منافس شيئاً صغيراً امامها وتغرق حقل الدراسة في هذا المجال. إنه انجاز يستحق الاحتفال. وبينما جلبت تلك القدرة الانظار لاسيما على ملاحظة الكائنات ذات تردد التكاثر السريع ولالاف الاجيال فإن لينسكي يقول انها كانت باستخدام التجميد المختبري الذي اتاح العمل على الملاحظات المتقاطعة من خلال الاختبارات. الباحثون كانوا يجمدون عينات من البكتيريا وكانوا يقارنونها مع اسلافها. بالإضافة لذلك فإن تطور ورخص ثمن وسائل التحليل الدقيقة للجينوم اعطى للباحثين ادوات تحليلية أفضل. أحد الاسئلة المركزية التي دارت كانت حول الشد بين قوى التطور المتعارضة: الطفرات العشوائية وبدء التغيير الجيني من جهة والانتقاء الطبيعي الذي يشكل الطفرات من اجل البقاء. هذه القوى بحسب لينسكي توفر ضغطاً تطورياً من عدة جهات.[21] الطفرات العشوائية تؤدي إلى تنويع العُضيات، بينما الانتقاء الطبيعي هو قوة تؤدي إلى التجانس، مفضلة خصائص تحسن البقاء تحت ظروف معينة. التجربة كانت تجري تحت نفس القاعدة منذ بدءها، البكتيريا تنمو في محلول جلوكوز، والجلوكوز كان يُقاس بعناية وحيثما ينفذ فهو يسبب فترة جوع للبكتيريا قبل ان تتكاثر في اليوم التالي وتُنقل إلى محلول جديد. كل 75 يوم، كان هناك 500 جيل، وجزء من تجمعات البكتيريا كان يؤخذ ليُجمد على حدة. الاجيال الجديدة اصبحت تنمو بسرعة 80% أكبر من الاجيال الاصلية، وهو مثال جيد للتكيف بالانتقاء الطبيعي للبكتيريا الاسرع تكاثراً تحت تأثير الجوع. تحليل 12 خط من اصل 20 الف جيل، اظهل 45 طفرة من الجيل الاصلي، حدثت الطفرات لـ 4000 جين. العديد من الجينات كانت قد تعرضت لاكثر من طفرة في جميع الخطوط، ولكن كان من النادر حدوث نفس الطفرة بين الجينات.[21] بعد 30 الف جيل لاحظ العلماء شيئاً غريباً. وهو تطوير أحد الاجيال للقدرة على استخدام جزيئات كاربون مختلفة في المحلول، وهي السترات، كمصدر للطاقة. العلماء تسائلوا إذا ما كان نتيجة لطفرة نادرة وحيدة ام مجموعة من التغيرات التي تتضمن عدة طفرات عبر الاجيال، وللتأكد تم اخذ بعض الخلايا المجمدة وتنميتها في بيئة تفتقر للجلوكوز وحيث تكون السترات هي الغذاء الوحيد. وقد وجد ان 19 كائن ممن تعرضوا للطفرات امتلكوا القدرة على استخدام السترات كمصدر للطاقة. وقد اظهر ذلك انها نتيجة لطفرة واحدة. بالقياس الدقيق لتحديد إذا ما كنت البكتيريا الجديدة تختلف عن الانواع السابقة وجد لينسكي ان البكتيريا التي تتغذى على الطفرات تمتلك قدرة اضعف على العيش في البيئة التي تتضمن الجلوكوز فقط.[21]

في عام 2013 نشر خواو خافيير تجربة حول بكتيريا الزائفة الزنجارية حيث تم تعريضها إلى ظروف تحتاج يها إلى ان تتحشد للحصول على الطعام، وقد تطورت لديها القدرة على التحشد المفرط بسرعات تزيد بـ 25% عن الكائن الطبيعي، من خلال تطوير عدة اسواط بدل السوط الواحد الذي تمتلكه هذه البكتيريا[22]، وكان هذا التطور متكرراً في الاجيال الجديدة.[23] 

لـسمكة أبو شوكة خصائص بحرية وأخرى للمياه العذبة، تطورت صفات المياه العذبة منذ العصر الجليدي. كائنات المياه العذبة من الممكن ان تعيش تحت درجات حرارة اوطئ. العلماء اختبروا امكانية اعادة تطور مقاومة درجات الحرارة المنخفضة من خلال الإبقاء على الكائنات البحرية في المياه العذبة. وقد استغرق الامر ثلاث اجيال لتكون قادرة على تحمل درجات الحرارة التي تبلغ 2.5 درجة سيليزية وهي الموجودة لدى اسماك المياه العذبة.[24]

أجرى عالم الأحياء السوفيتي جورجي شابوشنيكوف في الخمسينيات من القرن العشرين، تجاربَ على حشرةِ المنّ من فصيلة المنّيّات. عن طريق نقلها إلى نباتات غير مناسبة لها بشكلٍ كامل -من الناحية الطبيعية-، واستطاع إجبار مجموعاتٍ من النسل الناتج من التوالد العذري على التكيّف مع مصدر الغذاء الجديد إلى درجة العزلة التناسلية عن المجموعات العاديّة من نفس النوع.[25]