اهمية علم الاحياء Important of Biology

من خلال دراسة الانسان والحيوانات والنباتات المحيطة به والتعرف عليها عن كثب استغلال منافعها وتسخيرها لمصلحته ومحاولته تكييف نفسه مع المحيط الذي يعيش فيه اصبح الانسان سيد هذا الكون ووصل الى ما هو عليه من الحضارة والتقدم.يكون علم الاحياء الركيزة الاساسية لعدد من الرويات العلمية المهمة كالطب البشري والبيطري والصيدلة والتمريض والتحسين الزراعي نوعا وكما وغير ذلك.

تتضح اهمية علم الاحياء من خلال استعمال الانسان لحيوانات مختلفة في تجاربه وابحاثه العلمية مثل الفئران والقرود والكلاب وخنازير غينيا وذبابة الفاكهة والضفادع والارنب للوصول الى تطوير فروع مختلفة من علم الاحياء مثل علم وظائف الاعضاء الفسلجية وانتقال الصفات الامراض الوراثية وفي مجال نقل الاعضاء وزرعها وفي مجال تحديد مدى فاعلية العقاقير والادوية الجديدة المصنعة ، ولا سيما المضادة للسرطان قبل ان يستعملها البشر. وتمكن الانسان من خلال توسعه في دراسة علم الحيوان من معرفة كائنات مفيدة كثيرة تستطيع انتاج مواد نافعة ساعد على ديمومة حياته وتقدمها منها : المرجان واللؤلؤ والعسل والشمع والحرير والريش والفرو والجلود والعظام والحليب والبيض واللحم وغيرها.

لقد استطاع الانسان من خلال دراسته الكائنات الحية المحيطة به ان يعرف بدقة على الحيوانات الطفيلية والكائنات الحية الممرضة فهناك عدة كائنات حية تسبب امراضا مختلفة للانسان وللحيونات والنباتات فالأحياء المجهرية والابتدائيات والفطريات والانواع المختلفة من الديدان تسبب عدة امراض للإنسان والحيوانات الداجنة والنباتات المفيدة. وقد تعرف الانسان حقيقة ان اغلب هذه ، الامرض والاوبنة تنقلها مظائف اغلبها من اللافقريات مثل البعوض والبرغوث والقمل والقراد والقشريات والقواقع فحاول تعرف دورة حياتها بدقة لتسهيل امكانية قطع هذه  الدورة في مكان ما منعا لاكتمال دورة حياة الطفيلي او الكائن الممرض لاتقاء شره.

اما التوسع في دراسة السبل العلمية الكفيلة بتربية الحيوان وتحسينه Animal Husbandry فقد كانت لها مردودات وفوائد اقتصادية كبيرة منها زيادة كمية اللحوم، بل جودتها وقيمتها ، وكذلك وفرة البيض والحليب مع تحسين نوعيته لا يمكن الحصول على هذه  الفوائد الا من خلال تحسين نوعية الحيوانات المنتجة لها. ويتم ذلك من خلال الاستفادة من علم الوراثة للحصول على الانواع الجيدة من هذه الحيوانات. ونتيجة التعمق في دراسة علم الاحياء ولاسيما علم الحشرات تمكن الانسان من الوصول الى استعمال انواع معينة من الحشرات ضد انواع اخرى تعد آفات زراعية بدلا من استعمال المبيدات الكيميائية العامة والملوثة للبيئة ولاسيما هذا النوع من السيطرة البايولوجية او الحياتية  ( الاحيائية ) Biological Control.

لعلوم الحياة اهمية كبيرة في تحديد عمر طبقات الارض وذلك من خلال استعمال المتحجرات الحيوانية، ومعرفة نوع الحيوانات التي كانت سائدة في الحقب والعصور الجيولوجية المعروفة في اثناء تكوين الارض ونشوء الحياة وتطورها أي ظهور الكائنات الحيوانية.

لعلوم الحياة دور مهم في بقاء الكائنات الحية والحفاظ عليها من الانقراض ويتضح من دراسة نشوء الكائنات الحيوانية وتطورها ، ان ثمة انواعا من الحيوانات كانت موجودة في حقبة معينة من الحقب الجيولوجية ثم اختفت وانقرضت لاسباب معينة ويعد هذا خسار لفقدان بعض انواع الحيوانات كالديناصورات مثلا ، وقد بدأت انواع كثير من الحيوانات من الكائنات الحيوانية والديدان المسطحة Platy helminthes ، وأغلب الديدان الحلقية Annelids. وقد يتم ذلك من خلال وجود اعضاء واجهزة خاصة بالتبادل الغازي. ففي صنف متعددة الاهداب Polychaeta البحرية يتم التبادل الغازي او التنفس عبر جدرن الغلاصم Gills والاقدام الجانبية او اشباه  الاقدام (نظائر الاقدام) parapolia فضلا عن السطح العام للجسم. وفي معضلية الاقدام والارجل Arthropod إذ توجد الغلاصم الريشية والكتابية Book Gills والرئات الكتابية Book Lunges والقصيبات الهوائية Tradeae ، وفي شعبة النواعم Mollusca ، تقوم الجبة او البرنس Mantle والغلاصم بهذه المهمة، وفي شوكية الجلد Echinodermata يتكفل الجهاز الوعائي المائي         Water Vascular    System والغلاصم الجلدية والشجيرات التنفسية والمجسات بالتنفس. وفي شعبة الحبليات Chordata ، حتى الاسماك العظمية، تقوم الغلاصم بالتنفس الخارجي ، اما في البرمائيات والزواحف والطيور واللبائن فالرئات Lungs هي التي تقوم بهذه الوظيفة ، وتساعدها على ذلك احيانا اعضاء كالجلد والأكياس الهوائية وغيرها.

 الابراز Excretion : في اثناء عملية الأكسدة يتحول الغذاء في الخلايا الى مركبات بسيطة ، كما تتكون نتائج وفضلات ضارة يجب التخلص منها ، ومن هذه  المواد الماء وقائي أوكسيد الكاريون واليوريا وحامضي اليوريك. يطح الماء وقائي أوكسيد الكاربون عن طريق الاجهزة التنفسية المذكورة آنفا ، وتسهم بشكل فعال الفجوات المتقلصة Contractile Vacuoles ، والخلايا اللهيبية Lame Cells والنفريديا Nephridia والكلى Kidneys في طرح الماء الزائد عن حاجة الجسم واليوريا وحامض اليوريك. اما القناة الهضمية والفجوات الغذائية Food Vacuoles فخلص الجسم من الفضلات المتبقية بعد اكتمال عملية هضم المواد الغذائية المبتلعة ، وانتهاء عملية امصاص المواد الغذائية ، لان بقاء هلذ، المواد في الجسم يكون ضارا ، لذا يجب طرحها والتخلص منها.

 النمو Growth : يزداد وزن الجسم وحجمه بشكل واضح في الكائنات الحية في مرحلة النمو حيث تتكون أعضاء الحس Sense Organs كالعين والأذن واللسان والاصابع لاستقبال  المنبهات ثم يرد الكائن عليها ردا_ً مناسبا. ومما يجدر ذكره ان للجهاز العصبي والحسي الدور الرئيس في هذه ، العملية فضلا عن تأزر الانسجة الأخرى كالانسجة العضلية والظهارية والرابطة في ذلك. ومما يجب الانتباه اليه ان استجابة الكائنات الحية للمنبهات تزول بزوال الحافز المؤثر ، وهذا خلاف ما يحدث للمواد غير الحية التي اذا ما تأثرت بمؤثرات خارجية، وتغيرت لا تستطيع العودة الى حالتها قبل التغير في أغلب الأحيان.

تبدو صفة التأثيرية واضحة في الكائنات الحية بدءا بالطليعيات كالاميبا والبرامسيوم واليوغلينا وغيرها ، في الافراد الواطئة من المملكة الحيوانية كالمساميات مثلا التي لا تمتلك خلايا حسية أو عصبية ، يمكن مشاهدة استجابة موضعية Local Response  للمس بقوة ، ولا سيما منطقة الفتحات الزفيرية  الرئيسية Oscula اذ تتجمع اعداد كبيرة من الخلايا العضلية Myocytes. أمبا في الحيونات التي تمتلك الجهازين الحسي Sensory والعصبي Nervous ، فثمة تنسيق رائع ، وترربط وثيق بين الجهازين لاستلام الحوافز والرد عليها ردا مناسبا وسريعا عادة. اما صفة التأثيرية في النباتات فتبدو أقل وضوحا بل تكوف عادة بطيئة ، وغبر محسوسة للعين ، الا في حالات معينة ، ومنها الحركة الانطوائية السريعة لاوراق نبات قانص الذباب Venous Fly Trap عندما تحط الحشرة عليها ، فتقنتصها ، ثم تهضمها. وترتخي أوراق نبات الميموسا الحساسة او المستحية Sensitive Mimosa ، وتتدلى عند لمسها ، أو عند حلول الظلام. وعدا حالات نادرة كهذه ، فإن الاستجابة في أغلب النباتات بطيئة وغير محسوسة للعين وتتتصر على حركات النمو للجذور ومممها النامية داخل التربة باتجا، الرطوبة والمواد الغذائية تتنمو السيقان والبرعم والاوراق والازهار باتجاه الضوء والحرارة ، تحت تأثير الهرمونات. فزهرة الشمس مثلا  Sun Flower تتجه نحو الضوء  (انتحاء ضوئي Phototropism ) وتدور باتجاه الشمس من الصباح وحتى المساء ، ولكن حركتها هذه لا تتحسس بها ويستمر النمو حتى يصل الكائن الحي الى الحجم المحدد تقريبا لكل نوع ، وان عملية الالتئام ، والترميم والتجدد Regeneration في الكائنات الحية المختلفة ، وعلى مختلف المستويات ، ليست الا شكلا من اشكال النمو. وتأتي الزيادة في الوزن والحجم اما نتيجة زيادة عدد الخلايا المكونة لجسم الكائف الحي ، أو بسبب الزيادة الحاصلة في كمية السايتوبلازم (الهيولي) في الخلية النامية ، وقد يعزى النمو الى السببين السابقين معا ، وهو ناتج في الحالتين كلييهما ، من تفوق معدل الايض البنائي على الايض الهدمي. وتضاف هذه الزيادة اما بين جزيئات المادة الاصلية ( القديمة) او تضاف اليها وهذا ما يسمى الاندماج Intussusceptions.

ان زيادة الوزن والحجم  ( النمو) في الاشياء غير الحية تختلف اختلافا جوهريا عن النمو الذي يحصل في الكائنات الحية. ففي حالة الاشياء غير الحية تحدث الاضافة او الزيادة من الخارج وفقط ، وليس من الداخل ، ومن الامثلة على ذلك ، زيادة حجم بلورات الاملاح والحصى والآلئ ووزنها بسبب نرسب مواد اضافية غير حية وتجمعها فوقها ، وهذا يعرف بالتراكم Accretion.

التأثيرية Irritability : ان قابلية الكائن الحي على التهيج أو الاستثار او الانفعال ، وقدرته على الاستجابة Response أو رد الفعل Reaction على المنبهات او الحوافر Stimuli المؤثرة سلبا Negatively أو ايجابا Positively ، تعد من أهم سمات الكائنات الحية. وتتفاوت درجة التأثيرية بحسب نوع الكائن الحي ، وطبيعته المؤثرة او الحافز ، وشدته ، اذ تزداد شدة التأثر ، وتقوى ردود الفعل عليها ، كلما كان الكائن الحي أكثر تتطورا ، وينطبق هذا بشكل خاص على الكائنات الحيوانية. وقد تكون المنبهات خارجية أو داخلية ، تكون الخارجية منها أما بيئية طبيعية كالضوء والحرارة والبرودة والصوت واللمس والضغط وغيرها ، او تكون كيميائية كالحموضة والقلوية (pH) او الملوحة. تكون الداخلية منها نفسية ، كالجوع والعطش والخوف والحزن وغيرها. ومن أجل التحسس بهذه ، الحوافر ، الداخلية منها والخارجية ، على حد سواء ، فقد اختصت اجزاء أو اعضاء معينة في الكائنات الحيوانية ، وبشكل خاص الارقية منها والتي تدعى بالاعضاء الحسية كالعين البشرية وان حركة انفتاح الازهار وانغلاقها لا تستطيع العين ادركها ، او التحسس بها ، ولكن يمكن ملاحظتها من خلال عرض فلم التقطته الات التصوير ( الكاميرات) مدة طويلة بصورة تجميعية.

 الشكل والحجم Shape and Size : للكائنات الحبية على تحو ما زينا سابقا ، القدر على التوسع ، وذلك نتيجة لتفوق عمليات الايض البنائي على الهدمي ، ويكون النمو محدودا عادة ، ويحدث في مدد زمنية محددة ، ويتوقف في أغلب الأحيان عند وصول الكائن الى حجمه الطبيعي ، ويقتصر النمو بعد ذلك على عمليات الترميم والتعويض المحدودة ، ويكون هذا واضحا في أغلب افراد عوالم الاحياء ، فاغلب البدائيات والطليعيات والفطريات والحيوانات تمتاز أنواعها Species بحجومها المحددة ، ويمكن قول الشيء نفسه عن الشكل ايضا وقد يختلف هذا الى حد ما في عالم النباتات أكثر منه في العوالم الاخرى للأحياء. اما المواد او الاشياء غير الحية ، فتمتاز في الاحوال الطبيعية ، بعدم قدرتها على تغيير حجمها وشكلها الا اذا ما تدخل الانسان في ذلك ، وتحكم فيه ، واخضعه لمشيئته.

التكيف والتطور Adaptation and Evolution : تمتاز الكائنات الحية بقدرتها على التأثر بالحوافر والمؤثرات والتغيرات البيئية ثم الاستجابة لها ، والتكيف للمعيشة في تلك البيئة المتغيرة قد تفعل ذلك بطرائق شتى. ويرى علماء الحياة ان تاريخ الكائنات الحية على سطح الارض ليس الا عملية متواصلة من التطور العضوي Organic Evolution الذي ادى الى انتاج الأنواع الحالية من الكائنات الحية المتحورة أي انها قد نشأت من كائنات حياة صغيرة احادية الخلايا تأثرت بالظروف البيئية المتغيرة استجابت لها بشكل او بآخر فتغيرت وتحورت وتكيفت وتطورت عبار العصور الغابرة. وما زالت عملية التطور العضوي مستمرة ، ولها أركانها من نظريات Theories ،وآليات Mechanisms وأدلة Evidences.

ثمة علاقات شكلية ، وتركيبية ، ووظيفية مشتركة بين الكائنات الحية ، وقد تدرجت من حالتها البسيطة في الكائنات الحية البسيطة ، وتحورت ، وتغيرت نحو الأفضل من حيث ملاءمتها للبيئة التي تعيش فيها ، وطورت الى هيئتها المعقدة في الكائنات الحية الراقية  (المتطورة) فثمة ادلة كثيرة تشير وبوضوح تام الى حدوث التطور في الكائنات الحية ، ومنها تلك المستدمة من علمي الشكل الخارجي والتشريع الداخلي المقارنين Evidence from Comparative Morphology and Anatomy ، ومن علم وظائف الاعضاء (الفسلجة) المقارن Comparative          Physiology ، وعلم الاجنة المقارن

Comparative Embryology ، وعلم التصنيف Taxonomy ، وعلمي الوراثة والخلية Genetics and Cytology ، وغيرها من العلوم.

من المعروف انه كلما ازادت قدر الكائن الحي على التكيف والتغير والتطور زادت فرصة بقائه في الطبيعة ، وهذا ما يدعى بالانتخاب الطبيعي Natural Selection ، فيتناسل ويتكاثر على العكس من الكائنات الحية التي لا تسطيع ان تنكيف وتتحور وتتطور فسرعان ما تختفي من الطبيعة او ينحصر وجودها في مناطق معينة منها في بيئات خاصة. وهكذا فالبقاء للأصلح أو الأفضل دائما Survival Fittest ، وهذا نتيجة ما يعرف بالصراع من أجل البقاء Struggle for Existence ، أي ان الكائن الحي يصارع ويكافح من أجل البقاء ، ويحاول التغير والتكيف بحسب الظروف التي تفرضها الحي الذي ليست له القدر على التغير والتكيف لظروف المفروضة عليه من الطبيعة ، فتصرعه الطبيعة وترفضه يينقرض وينحصر وجود ، في بيئات محددة. وهذه هي فكرة دارون وولاس Darwin and Wallace عن بيئات ونشوء الانواع وهي الفكرة المسماة بالدرلونية Darwinism ولم يكن داروين وولاس يعلمان شيئا عن بقية وورثة الصفات المفيدة والتكيفات الجيدة التي تنتخبها الطبيعة. اما الدارونية الحديثة المعاصرة Neo- Darwinism فتعتمد على تفسير الانتخاب الطبيعي من خلال علم الوراثة Genetics ، وهذا ما يسمى بالنظرية التركيبية Synthetic Theory. ويقول مؤيدها ان الطفرات الوراثية Mutations ( تغير مفاجئ في المادة الورثية) المفيدة ، واعادة الخلط Recombination ( تبادل اجزاء من الكروموسومات المتماثلة في اثناء التعابر) ، والانجراف الوراثي Genetic Drift ( التردد النسبي للجينات أو الموروثات) هي الآليات أو القوى المحركة الاساسية للتطور ، أي ان التكيفات والتغيرت الموروثة التي تحدث تغيرت في الجينات هي التي تؤدي الى حدوث التطور ، وظهر الانواع الجيدة من كائنات الحية.

 التكاثر Reproduction : المقصود بالتكاثر هو قدر الكائن الحي على انتاج افراد جديدة شبيهة به ، أي من النوع عينه. وأهم صفة تمتاز بها الكائنات الحية هي التكاثر ، وقدرتها على الحفاظ على النوع الذي تنتمي اليه ، فالكائنات الحية لابد من أن تموت يوما ما ، لذا فهي تعمل جهدها في الحفاظ على النوع من الانقراض ، فتلجأ الى التكاثر من اجل ديمومة بقائها واستمرار نسلها في الوجود. وهذه  قدر غير موجودة البتة في الكائنات او المواد غير الحية ، إذ هي لا تستطيع ان تتكاثر او تنتج كائنات شبيهة بها . وعلى هذا الأساس ، فإن بعض علماء الحياة يعدون الرواشح Viruses أبسط أنواع للكائنات الحية على الرغم من أنها لا تتحرك ، ولا تنمو ولكنها قادر على التكاثر ومعرضة للطفرات الوراثية عندما تدخل الخلايا الحية. ان قدر الكائنات الحية على تكوين افراد شبيهة بهم قد فندت الفكرة القديمة التي كانت تدعى نشوء الكائنات الحية من تلقاء نفسها ، أو من كائنات اخرى غير حية ، وهي فكرة التولد تلقائي او الذاتي Spontaneous Generation كنشوء الضفادع من الطين او ماء المطر ، ونشوء الذباب من اللحم المتعفن وغير ذلك من الأفكار للخاطئة علميا. وقد اثبت علماء الحياة ، ومنهم فورنسيسكو ريدي Francesco Redi ، ولويس باستور Louis Pastor ، بتجاربهم ان الحياة الجديدة تأتي من حياة سابقة لها Omne Vivum ex Vivo ، وهذه هي فكرة التولد الحياتي أو الاحيائي Biogenesis التي تنفي امكانية نشوء الحياة من مواد غير حية في الظروف الطبيعية.

وتلجأ الكائنات الحية الى تكوين افرد من نوعها بطريقتين رئيسيتين هما : التكاثر اللاجنسي Asexual Reproduction ، والتكاثر الجنسي Sexual Reproduction, ويلاحظ النط الأول من التكاثر عادة في الكائنات الحية الواطئة او الدنيا على العكس من النمط الثاني الذي يلاحظ عادة في الكائنات الحية الراقية او المتطورة.

أ- التكاثر اللاجنسي : ويشمل على طرز ثانوية منها بشكل موجز :

- الانقسام او الانشطار الثنائي البسيط Simple Binary Fission : ويكثر هذا النمط في أفراد الطليعيات. تنقسم النواة  ( النوى ) أولا الى جزأين او نواتين ثم يعقبه تخصر الكائن او سايتوبلازم ، وحال اكتمال التخصر ، ينقسم الكائن الى كائنين ، وقد يحدث ذلك في مستويات مختلفة من الجسم.

-  الانشطار المضاعف Multiple Fission : يلاحظ كثير من الطليعيات. وتتقسم النواة الى عدة أقسام أو كتل ويحاط كل منها بكمية في السايتوبلازم للخلية الام أو الكائن المنقسم ، وهكذا تتكون اعداد كبيرة من الافراد المتشابهة للخلية الاصلية المنقسمة ، وتستعمل هذه الطريقة في تكوين السبوارت او الأبواغ Sporulation.

- الانقسام السايتوبلازمي Plasmotomy : يحدث هذا الانقسام عادة في الطليعيات كالهدبيات وجذرية الاقدام المتعددة النوى Multinucleate. اذ ينقسم السايتوبلازم او الكائن الحي الا على جزاين متساوين عادة ، يحوي كل منهما عددا من النوى ، ثم تتقسم بعض النوى في كل كائن من الكائنين الجديدين من اجل اعادة العدد الاصلي للنوى على نحو ما في الكائن الام قبل الانقسام.

- التبرعم Budding : ويحدث عادة في الكائنات الواطئة في سلم التطورات كالابتدائيات Protozoans مثلا او المساميات او اللاسعات. فينشأ بروز نتوء في جسم الكائن الحي ، ثم ينمو الى ان يبلغ حجمه حجم الكائن الام تقريبا ، وقد يبقى متصلا به فيكون ما يسمى بالمستعمرة Colony ، أو قد ينفصل عن الكائن الام ويكون فردا_ً حرا مستقلا.

- التجدد Regeneration : هي قدر للكائن الحي على اعادة الاجزاء المفقودة من جسمه ، او قدر الكائن الحي على تكوين عدة كائنات شبيهة به  إذا ما قسم او قطع إلى عدة اقسام ، وتزاد هذه القدر كلما كانت الكائنات واطئة من حيث التطور اذ تمتلك خلايا غير مختصة ، وغير متمايزة Undifferentiated بامكانها ان تتحول الى أي نوع من الخلايا المطلوبة لتعويض الاجزاء أو الاعضاء المفقودة. وتتضح هذه الظاهرة في أفراد عدة شعب من اللافقاريات كالمساميات واللاسعات والديدان المسطحة والحلقية وشوكية الجلد.

ب- التكاثر الجنسي : وهي الطريقة الشائعة في أغلب الكائنات الحية الراقية عادة ، ويوجد نوعان رئيسيان منه فب عض الكائنات الواطئة تطوريا كالطليعيات مثلا ، وهما الاخصاب المتبادل Conjugation ، الذي يحصل في بعض الهدبيات كالبرمسيوم Paramecium والطحالب كالسبيروجيرا Spirogyra الذي يحدث عادة في السبورت او البوغيات Sporozoa مثلا البلازموديوم Plasmodium والمونوسستس Monocystis. ففي النوع الأول يتم تبادل النووى الصغيرة بين الكائنين المشتركين في عملية الاخصاب ، ثم ينفصلان ، وينقسم كل منها بمعزل عن الآخر ، اما في النوع الثاني ، أي الاقتران فيتحد كائنان يتصرفان كمشيجين ، او مشيجان مختلفان او متشابهان احدهما مع الآخر نواة وسايتوبلازم ، ويكونان اللاقحة التي تمر بسلسلة من الانقسامات مكونة اعداداً كبيرة من الكائنات في الكائنات    الراقية التي تمتلك غددا ، أو أعضاء تناسلية Reproductive Glands or Organic قد يكون الكائن ذكر Male فيمتلك اعضاء تناسلية ذكرية Male Reproductive Organic، أو الخصى Testes ، ويكون خلايا تناسلية او أمشاجا ذكرية Male Gametes ، أو قد يكون الكائن انثى Female ، فتمتلك اعضاء تناسلية انثوية Female Reproductive Organic او المبايض Ovaries ، وتنتج امشاجا انثوية Female Gametes ، وقد يمتلك الكائن الاعضاء التناسلية الذكرية والانثوية كليهما ، فيدعى عندئذ بالخنثى Hermaphrodite يستطيع ان يكون الامشاج الذكرية والانثوية. وفي هذا النوع من التكاثر تتحد الامثاج الذكرية مع الانثوية مكونة البيضة المخصبة او الاقحة Zygote التي تمر بسلسلة من الانقسامات والتغيرات  لتكون في النهاية كائناً شبيهاً بالابوين.