Migration is a trait complex that integrates many different characters, including behaviors, physiology, morphology, and life histories, into a syndrome. One particular characteristic of migration, like that of other behavioral syndromes or complex traits, is a high level of integration among single traits; in other words, the expression of one trait covaries with the expression of another trait. This covariation is highly adaptive...De novo evolution of and evolutionary changes in the migratory syndrome follow the same processes that determine the evolution of other complex traits: Whenever selection persistently favors the simultaneous optimization of multiple traits, genetic correlations among these traits will evolve.
Francisco Pulido “The genetics and Evolution of Avian Migration” BioScience 57, no.2 (2007): 166-170
ان الهجرة سلوك معقد يجمع بين التغيرات فى السلوك و فى سمات الجسد ذاته و بالتالى فهى تحتاج الى تنسيق بين سمات كثيرة بحيث يتم تعديل صفة بالتوازى مع صفة أخرى لتحقيق التكيف...تحدث هذه اللعملية مثل سائر عمليات تطور السمات المعقدة. اذا كان الانتخاب الطبيعى يفضل ربط تحسين صفات متعددة ببعض فان الروابط الجينية المطلوبة ستتطور.
بعبارة أخرى ما تحاول هذه الورقة العلمية أن تقوله لك هو: أن الانتخاب الطبيعى اذا أراد شيئا فسيحدث ما يريد...حاول أن تتذكر هذا الايمان الأعمى عندما تسمع أحدهم يؤكد لك أن كل العلماء مؤمنون بالتطور و أن النظرية قد فسرت كل شئ...بهذه الطريقة فعلا يسهل عليك تفسير كل شئ فالانتخاب الطبيعى اذا أراد شيئا فانما يقول له كن فيكون. قارن هذا مع غياب الأدلة على القدرات الخرافية المنسوبة للانتخاب الطبيعى و عدم قدرته حتى على ايقاف العمليات التدهورية
تحدثنا فى المقال السابق عن عدد من البرامج السلوكية و المعدات الملاحية الموجودة لدى الكائنات المختلفة و نكمل اليوم حديثنا فى هذا الموضوع
دمج البيانات
من المهم هنا تبيان أن عملية دمج البيانات من أنظمة ملاحية مختلفة فى أى مركبة مصممة بشريا تتطلب برمجة مستقلة عن البرمجة المطلوبة لادارة كل نظام و هو ما تقوم به الطيور بالذات بدقة مدهشة اذ لديها عدة اليات ملاحية بعضها يعمل كاحتياط back up حال وجود مشكلة فى النظام الأساسى كأى نظام مصمم باحترافية و أخرى تعمل معا و يتم دمج نتائجها لتحسين دقة العملية أو يتم استخدامها عبر مراحل الرحلة المختلفة وفق ما هو ملائم لكل مرحلة فمثلا يعتمد الحمام على البوصلة الشمسية بشكل كبير فاذا كثر الضباب انتقل الى البوصلة المغناطيسية أما فى الطلعات القريبة من عشه فيعتمد على الاستنتاج الحسابى Deduced reckoning (راجع المقال السابق لتفاصيل هذه الاليات) و هذا ليس قاصرا على الحمام فقط طبعا و لكن يمتد الى طيور و كائنات أخرى تمتلك عدادات سرعة speedometer و اليات أخرى تتنقل بينها أو تدمج نتائجها
It can be the stars, but also the magnetic field or landmarks. There have been many indications over the years that the birds don't rely on only a single source of information on their long journey. In addition to stars and landmarks, it is likely that migratory birds use both the sun's trajectory and their sense of smell for orientation. And they probably have a second, even more mysterious magnetic sensor in their beaks, which possibly consists of tiny iron crystals and enables them to use the magnetic field like a map for navigation.
Univesitat Oldenburg "The sixth sense" 04 Aug 2022
Vikram B. Baliga et al., "Hummingbirds use distinct control strategies for forward and hovering flight" Proceedings of the Royal Society B, Biological Sciences, Volume 291 Issue 2014 (10 January 2024)
"Hummingbirds Control Their Flight with a Newfound Mechanism" Scientific American (April 2024)
James and Carol Gould “Nature’s Compass” p.136-137
Charles Walcott “Multi-Model Orientation cues in homing pigeons” Integrative and Comparative Biology 45 (2005): 280
Muheim R. et al., Feasibility of sun and magnetic compass mechanisms in avian long-distance migration. Movement Ecology volume 6, Article number: 8 (2018)
Kishkinev D. et al., Eurasian reed warblers compensate for virtual magnetic displacement. Current Biology VOLUME 25, ISSUE 19, (2015) PR822-R824
O. Padget et al., “Anosmia impairs homing orientation but not foraging behavior in Free-ranging shearwaters” Scientific Reports 7 (2017): 9668
و لا تقتصر هذه البرمجيات المدهشة على الطيور بل على الحشرات كذلك اذ يمتلك النمل مثلا عددا من اليات الملاحة بين بوصلة شمسية لتحديد الاتجاهات و زاوية الحركة و عداد مسافات Odometer و ساعة بيولوجية لحساب الوقت بل و بعض الأبحاث ترجح امتلاكه بوصلة مغناطيسية كذلك و بدمج هذه البيانات مع بعضها (الاتجاه الذى سلكته الحشرة فى كل مرحلة من الرحلة و المسافة التى سارتها فى كل اتجاه و الوقت الذى قطعت فيه هذه المسافة) يمكن القيام بحسابات هندسية لتحديد الطريق المباشر للعودة الى نقطة البدء أو الى أى نقطة "مهمة" مسبقا على الطريق (انه deduced reckoning الذى تحدثنا عنه فى المقال السابق) و كعادة الأنظمة التى تعتمد على مدخلات حسية مختلفة يمتلك النمل برمجة لحساب المتوسط من كل من القياسات و برنامج لاعطاء أولوية لبعض الاليات الملاحية حسب الظروف و مدى توافر كل الية
“their outputs combine and if the directions commanded by the two systems differ, the insects direction of travel will be a compromise”
Matthew and Thomas Collett “Route-segment Odometry and its interactions with global path integration” Journal of comparative Physiology A201 (2015): 617
The foragers meander on the outward travel of a foraging trip, but take a direct route home This requires the ability to integrate the many turning angles and to measure the distance traveled...Mathias Wittlinger and his collaborators addressed the problem by lengthening the legs with stilts or shortening them by cutting of the tarsi. In this ingenious way, they were able to demonstrate that the ants measure distance by counting steps
Bert Holldobler and E. Wilson “The Super Organism: The beauty, elegance and strangeness of insect societies” (2009): p. 118
That might be because ants can prioritize navigational cues based on what information is available, the researchers suggest. When the magnetic field is disrupted but available, the ant may still try to make sense of that. Whereas “if there is no magnetic information at all, they might realize that they cannot use it and start using other cues as the backup,”
"Here’s how magnetic fields shape desert ants’ brains. The ants use Earth’s magnetic field to navigate. Tweaking the field physically changed their brains" ScienceNews (MARCH 29, 2024)
R. Grob et al. Importance of magnetic information for neuronal plasticity in desert ants. PNAS. Vol. 121, February 20, 2024, e2320764121.
P.N. Fleischmann et al. The geomagnetic field is a compass cue in Cataglyphis ant navigation. Current Biology. Vol. 28, May 7, 2018, p. 1440.
MATTHIAS WITTLINGER et al., "The Ant Odometer: Stepping on Stilts and Stumps" SCIENCE 30 Jun 2006 Vol 312, Issue 5782 pp. 1965-1967
Matthew and Thomas Collett “The learning and maintenance of local vectors in desert ant navigation” Journal of Experimental Biology 212, no.7 (2009): 895
Stanley Heinze et al., “Principles of insect path integration” Current Biology (2018): R1045
"Scientists: Ants have internal pedometer" Phys.Org (2006)
وبينما يعمل عداد المسافات النملى بعد الخطوات (تأكد العلماء من هذا بتعديل أطوال أرجل النمل باضافة زوائد عليها) فان عداد المسافات النحلى بصرى و يحدد المسافة بناءا على معدل مرور الأشياء فى مجال البصر
Jurgen Tutz “The Buzz about bees: Biology of a superorganism” (2008): 100-102
مثال اخر على تعدد الأنظمة الملاحية يوجد فى بعض أنواع الخنافس التى تعتمد على استقطاب ضوء الشمس نهارا ثم تحول الى نظام اخر أكثر حساسية خاص بالضوء الأكثر خفوتا من القمر و النجوم ليلا
Marie Dacke et al., “Dung beetles use the milky way for orientation” Current Biology 23, no.4 (2013): 298
B. Jundi et al., “Neural Coding underlying the cue preference for celestial orientation” PNAS 112, no. 36 (2015): 11395
حتى الذباب الذى لا تتم الاشارة اليه كثيرا فى المهارات الملاحية مقارنة بالنمل و النحل اتضح أن دوائره العصبية مصممة للقيام بعمليات حسابية vector mathematics لضبط حركته فى هواء
“...the fly brain appears to be literally performing vector operations. In this circuit, populations of neurons explicitly represent vectors as waves of activity, with the position of the wave representing the vector’s angle and the height of the wave representing its length. The researchers even tested this idea by precisely manipulating the length of the four, input vectors and showing that the output vector changes just as it would if flies were literally adding up vectors."
"How a fly's brain calculates its position in space" Rockefeller University (December 15, 2021)
اذ يتلقى ذلك الجهاز العصبى البسيط بيانات الموقع و السرعة من مصادر حسية مختلفة و يقوم بدمجها لوضع تصور عن حركة الذبابة نسبة الى العالم الخارجى بعناصره الثابتة و المتحركة ثم القيام بحسابات لتغيير الاتجاه و السرعة
"For accurate navigation, the brain needs to track the body’s velocity in all three degrees of freedom: rotation, forward translation and lateral translation…. Velocity information comes from sense organs—optic flow on the retina and mechanical input on limb proprioceptors—and probably also from copies of motor commands. Thus, velocity information arrives in body-centric coordinates. The brain must transform translational velocity signals into a world-centric coordinate frame by combining its estimate of body-centric translation direction… with its estimate of world-centric heading direction… to predict the animal’s world-centric travel direction."
Jenny Lu et al., "Transforming representations of movement from body- to world-centric space" Nature volume 601, pages98–104 (2022)
لاحظ هنا كيف أن التفاسير التطورية السطحية من طراز exaptation/cooption و التى تزعم أنه بمجرد وجود الأجزاء فان أخطاء نسخ عشوائية قادرة على دمجها معا فى الية جديدة (على سخف و لا معقولية هذا الادعاء) تتجاهل أن المسألة ليست مجرد وجود أجزاء بل يجب على المخ ذاته تطوير الاليات لمعالجة المدخلات رياضيا و قد اكتشفت أبحاث أخرى اليات مشابهة فى كائنات مختلفة لا تنحدر من سلف مشترك مع الذباب كالفئران و الأسماك و كلها تعتمد على وجود خلايا متخصصة و شبكات عصبية فى المخ تتلقى بيانات متعددة من المدخلات الحسية ليتم تحديد موقع الكائن مما حوله و اتجاه حركته ليتم استخدام هذه البيانات فى مرحلة لاحقة لتوجيهه الى حيث يريد أو عودته الى حيث كان أو تصحيح انحراف المسار الناتج عن تيارات الهواء أو الماء حسب بيئة الكائن
Nicholas M. Dotson and Michael M. Yartsev, “Nonlocal spatiotemporal representation in the hippocampus of freely flying bats,” Science, 373, 242-247, July 9, 2021.
Yang et al., “A brainstem integrator for self-positional homeostasis in zebrafish,” Cell 185, 5011-5027, December 22, 2022.
أى أنه حتى ما تبدو لنا عمليات بسيطة و بدائية متعلقة بالوعى مثل "أنا هنا و كنت هناك منذ دقيقة" فى الواقع تتطلب تنسيقا بين عدة أجهزة و معلومات من عدة مصادر فما بالك بالعمليات الأكثر تعقيدا كالملاحة لمسافات طويلة و البناء و غيرها. نفس الأمر قد ينطبق أيضا على ما يبدو أنه طرق هجرة بدائية يتم استخدامها فى المسافات الطويلة فبعض الكائنات من طيور و سلاحف و أسماك قد تعتمد حاسة الشم بعد أن توصلها الملاحة بالطرق الأخرى الى النطاق المطلوب
(و كنا قد ناقشنا مثال هجرة السلمون من قبل و ما تتطلبه من سلوكيات و تعديلات للكائن)ا لا أن حاسة الشم هذه و ان بدت شيئا بسيطا فهى ليست كذلك اذ الى جانب احتياج الكائن الى المستقبلات الشمية (كل مستقبل يجب أن يأخذ شكلا و كيمياء ملائمة للارتباط كيد فى قفازhand in glove بجزيئات المادة التى يلتقطها) و التوصيلات العصبية من المستقبلات الى مركز المعالجة فى المخ olfactory bulb ذو القدرة على ترجمة الاشارات العصبية المختلفة من توصيلات و مستقبلات مختلفة الى روائح مختلفة ليبعث بهذه المعلومات الى مناطق أخرى من المخ لتستخدمها- يجب أن يكون السمكرى/صانع الساعات الأعمى (أم لعله المهندس البصير العالم بالاحتياج المستقبلى للعودة الى تلك النقطة) قد برمج الكائن على تسجيل روائح منطقة ولادته بعينها و الاحتفاظ بها لسنوات حتى يقتفى أثرها عند العودة
الحرب على الغاية و الهدف Teleophobia
يعتبر جوهر معركة نظرية التطور مع العقل و العلم و البيانات هو نفى الغائية و الهدف عن الأنظمة البيولوجية و التأصيل لغياب التصميم و القصد و اثبات العشوائية المحكومة بسياق التاريخ historical contingency لدرجة أن اريك كاسل الكاتب و مصمم نظم الملاحة وصف حالة علماء البيولوجيا التطورية بما أسماه Teleophobia الرعب المرضى من فكرة الغائية و التصميم [لعل هذه الحالة امتدادا لحالة تشارلز داروين ذاته الذين كان يقول عن الصفات التى تبدو "غائية" أو مصممة فى الكائنات أنها تشعره بالبرد الشديد و الغثيان] و يحاولون عادة ترقيع سلوكهم هذا بادعاءات كاذبة مفادها أن الحديث عن التصميم و الغاية معناه ايقاف البحث العلمى و هذا طبعا كلام فارغ فلم يقل أحد يوما ما: برامج الحاسب الالى مصممة اذن أوقفوا البحث العلمى فى مجال البرمجيات أو الأجهزة الالكترونية الملاحية مهندسة اذن أوقفوا البحث العلمى فى مجال الالكترونيات.
اننا اذا نظرنا الى هذه الأمثلة البسيطة على الأنظمة الملاحية بما تحتاجه من معدات بيولوجية و برامج عمل و معادلات رياضية و سلوكيات غائية نجد الغاية و الهدف فى كل مكان. مثلا يحاول التطورى اختزال سلوك الهجرة على أنه بدأ كمجرد رد فعل بسيط لتغير الظرف البيئى ثم "تطور" و بغض النظر عن أنه يحكى قصة من رأسه و لا يقدم دليلا أو تفسيرا الا أنه من الواضح أن المسألة معد لها بعناية منذ البداية فمثلا الكثير من الكائنات تبدأ عمليات تحضير قبل الهجرة بالتهام كميات كبيرة من الطعام ليكون لديها مخزون أثناء الرحلة مما يؤكد وجود قصد مسبق بل فى بعض الأحيان يتم تعديل الكثير من العمليات البيولوجية للكائن أثناء الهجرة لتوجيه الطاقة الى عملية السفر تماما كما يقوم أى نظام مصمم باعادة توجيه الطاقة energy re-routing وفقا للمتطلبات. بل ان بعض الكائنات يخضع لتغيرات فسيولوجية ضخمة جدا أثناء مراحل الرحلة تلائم كل مرحلة كحالة ثعبان الماء الأوروبى التى ذكرناها سابقا
حتى السلوكيات الأكثر بساطة و التى يحاول التطوريون الزعم بأن الصغار تعلمتها من الكبار لا تسلم لهم اذ أن هذا لا يفسر كيف نشأ السلوك الأول ابتداءا بما يحتويه من حسابات و معادلات و برنامج عمل و طبعا المعدات البيولوجية المطلوبة سواءا لاتقاط المجال المغناطيسى او استقطاب الضوء أو العد أو أو أو. أضف الى ذلك أن هناك طيورا تهاجر منفردة فلا تتعلم من أحد أو يقودها أحد بل يبدأ برنامج الهجرة و ما يحويه من اليات ملاحة فى العمل اليا فى الوقت المناسب
Young birds that have never flown this route before migrate alone, without their parents or siblings,...cover distances of up to 15,000 kilometres a year. “Their navigation systems are incredibly precise. Experienced migratory birds can find their way back to the exact same burrow they used for breeding the year before after traveling thousands of kilometers,”
Univesitat Oldenburg "The sixth sense" 04 Aug 2022
Kasper Thorup et al., “Understanding the migratory orientation program of birds: Extending laboratory studies to study free-flying migrants in a natural setting” Integrative and Comparative Biology 50, no.3 (2010): 316
Marion Gschweng et al., "All across Africa: highly individual migration routes of Eleonora's falcon" Proceedings of the Royal Society B, Biological Sciences, 2008 Dec 22; 275(1653): 2887–2896.
من الأمثلة على ذلك طيور Manx Shearwater التى تهاجر من أمريكا الجنوبية الى جزر قرب بريطانيا لتضع صغارها هناك ثم تعود قبل أن تصل الصغار الى سن الهجرة فلا تجد من تتعلم منه و مع ذلك تهاجر بمفردها و ليس هذا فحسب بل يوجد برنامجين للهجرة أحدهما ذهابا و الاخر ايابا يتبع كلا منهما طريقا مختلفا عن الاخر و كلا منهما يأخذ الطائر الى أماكن توفر الغذاء التى تختلف وفق لموسم الهجرة (ذهاب/عودة) دون تجربة أو تعلم مسبق
Robin Freeman et al., “Predictive ethoinformatics reveals the complex migratory behavior of a pelagic seabird, the manx shearwater” Journal of the royal society interface 10, no. 84 (2013): 20130279
In birds, empirical evidence suggests that orientation on first migration is controlled by an inherited navigational vector, a direction and a distance in which to move (the “clock and compass” model) [1, 2, 3, 4, 5]...an animal to learn the values for spatially and temporally stable gradient cues that specifically indicate the location of the natal site [6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]...This, we believe, suggests that (1) natal magnetic inclination is learnt prior to fledging and (2) is used to provide latitudinal information when making the first return trip from the wintering grounds.
Joe Wynn et al., "Natal imprinting to the Earth’s magnetic field in a pelagic seabird" Current Biology Volume 30, Issue 14, 20 July 2020, Pages 2869-2873.e2
لاحظ كيف أن أخطاء النسخ الرؤوفة الرحيمة صنعت للكائنات ساعة بيولوجية و جدولت عليها توقيت بدء سلوك الهجرة و صنعت لهم أنواع مختلفة من البوصلات الضوئية و المغناطيسية لملاءمة الظروف المختلفة ثم صنعت لهم الية لتسجيل بيانات المجال المغناطيسى لموقع الولادة (أو ربما سجلته بشكل مباشر) و لم تكتفى بكل هذا بل برمجتهم لاتخاذ طريق مختلف فى الذهاب عن العودة ليتصادف كل الطريق مع مواقع توافر الغذاء فى ذلك الموسم.
و طبعا لابد أن تسمع قصصا عجيبة ما كان لها أن تمر فى أى مجال علمى محترم سوى البيولوجيا التطورية لأنها هى البديل الوحيد عن الغائية فمثلا لابد أن ملايين الطيور قد جربت ملايين الطرق عبر ملايين السنين و ماتت فى كل مرة ثم نشأت من جديد بالتطور المتقارب...أو لعله المتوازى...أو ربما كان المتعامد...لتعيد الكرة حتى كتبت هذين البرنامجين الملاحيين. فعلا ان أخطاء النسخ و غياب الغاية و الحلول "التلفيقية" cobbled together التى يتحدث عنها التطوريون واضحة جدا
مثال اخر هو هجرة الفراشات الملكية فهى أيضا عملية لا يمكن نسبتها الى التعلم اذ تتم على مدار ثلاثة أجيال لا يرى كل جيل منها الذى سبقه و مع ذلك يكمل رحلة الهجرة كما وضحنا من قبل و تعتبرهذه الرحلة تحفة برمجية يشارك فى عملها نحو 500 جين تعمل بتناسق لصناعة اليات رصد موقع الشمس و زاويتها و قياس الوقت و المجال المغناطيسى للأرض لتحديد المواقع و المسارات ذهابا و ايابا عبر عدة أجيال ناهيك طبعا عن المحتوى المعلوماتى سالف الذكر المتعلق بتعويض حسابات تغير زاوية azimuth لشمس و دمج البيانات و استخدام بعضها لتحسين البعض الاخر و طبعا طريقين للهجرة أحدهما للذهاب و الاخر للعودة وفقا للظروف الموسمية
Monarchs use their large, complex eyes to monitor the sun’s position in the sky. But the sun’s position is not sufficient to determine direction. Each butterfly must also combine that information with the time of day to know where to go...like most animals including humans, monarchs possess an internal clock based on the rhythmic expression of key genes. This clock maintains a daily pattern of physiology and behavior. In the monarch butterfly, the clock is centered in the antennae, and its information travels via neurons to the brain.
"Scientists crack secrets of the monarch butterfly’s internal compass" University of Washington News (April 14, 2016)
the inclination compass may serve as an important orientation mechanism when directional daylight cues are unavailable and may also augment time-compensated sun compass orientation for appropriate directionality throughout the migration.
Patrick A Guerra et al., "A magnetic compass aids monarch butterfly migration" Nature Communications volume 5, Article number: 4164 (2014)
Steven M. Reppert et al., “Neurobiology of Monarch butterfly migration” Annual review of Entomology 61 (2016): 25-42
Christime Merlin et al., “Antennal Circadian clocks coordinate sun compass orientation in Migratory Monarch butterflies” Science 325 (2009): 1700
Eli Shlizerman et al., “Neural Integration underlying a time compensated sun compass in the migratory monarch butterfly” cell reports 15, no.4 (2016): 683-691
طبعا كل هذا أنتجته الطبيعة بلا عقل أو علم برغم من أن العلماء يحاولون نقله الى تصميماتهم
"Engineering Defense, with the Help of Butterflies" MIT Department of Mechanical Engineering - news media (Feb. 15, 2024)
و هناك زميل للفراش الملكى كذلك. انه نوع من أنواع العث يقوم بهجرة مشابهة بمنتهى الدقة و بالاعتماد على أدوات ملاحية متعددة و ورازمية توجيه متقدمة لدرجة أن الباحثون يتحدون أى مهندس ان يصنع روبوت مشابه لما ينسبونه لأخطاء نسخ غير عاقلة
Bogong moths pinpoint a tiny mountain cave from over a thousand kilometres away, crossing terrain they have never crossed previously, and locating a place they have never been to before. Moreover, they do all this at night, fuelled by a few drops of nectar and using a brain the size of a grain of rice. Don’t even ask an engineer if they could build a robot equivalent! To achieve this remarkable behaviour, the moth brain has to integrate sensory information from multiple sources and compute its current heading relative to an internal compass. It then has to compare that heading to its desired migratory direction and translate any mismatch into compensatory steering commands, while maintaining stable flight in very dim light while buffeted by cold turbulent winds.
Stanley Heinze and Eric Warrant "Bogong moths" Current Biology QUICK GUIDE| VOLUME 26, ISSUE 7, PR263-R265, APRIL 04, 2016
نموذج اخر لهجرة مبرمجة فى الكائن منذ ولادته دون تعلم هو هجرة السلاحف البحرية اذ يضع الكبار البيض على الشاطئ ثم يرحلون و تفقس السلاحف الصغيرة لاحقا دون مرشد أو معلم و مع ذلك تتجه نحو الماء لتبدأ فورا هجرة بعيدة المدى تعتمد على قدرتها على رصد المجال المغناطيسى للأرض و بناء خريطة احداثيات من خطوط الطول و العرض شبيهة بال GPS مع وجود برمجة مسبقة للموقع المطلوب الهجرة اليه فى هذه الخريطة و تسجيل أيضا للموضع الحالى لأن السلاحف ستعود له لاحقا بعد 20 الى 30 سنة لتضع البيض.
Nathan F. Putman et al., “Longitude perception and bicoordinate magnetic maps in sea turtles” Current Biology 21 (2011): 463-466
و نعيد مرة أخرى تعليق الملحد السابق دوجلاس ال على هذه الظاهرة لأنه معبر جدا فقد تعجب تعجبا من أن أنظمة تحديد الموقع GPS التى نستخدمها تأتى و معها مستشعرات حركة و سرعة و مستشعرات مجال مغناطيسى و الأدهى أنه يتم تحميلها بجداول بيانات المجال المغناطيسى للأرض international geomagnetic reference field IGRF و هى التى أمضى العلماء وقتهم فى اعدادها بعناية عن طريق دراسة و قياس المجال فى مواقع مختلفة و يقومون بتحديثها كل فترة بسبب تغيرات المجال ثم تولد السلاحف محملة بهذه الأجهزة و المعدات بل و جداول البيانات المطلوبة و التحديثات كذلك و يفترض بنا أن نصدق أنها بسبب أخطاء فى نسخ الحمض النووى تصادف أن أنتجت هذهالمعدات و البيانات و دمجت استخدامها ليختارها الانتخاب الطبيعى!
تفسير اخر طالما روجه الاختزاليون من خصوم العلم و العقل هو أن هجرة الحشرات مجرد سلوك نابع من التأثر بحركة الرياح و هو كلام بلا معنى فى الواقع كمن يقول أنك اذا ركبت سفينة و كانت الأمواج تدفعها فى اتجاه رحلتك فأنت بالتأكيد لم تكن تنتوى هذه الرحلة كما أنه يتجاهل عمليات الهجرة لكائنات أخرى كثيرة لا تحملها الرياح أو الأمواج بل تسبح/تطير بشكل فاعل و منها ما يتحرك عكس التيار كأسماك السلمون سالفة الذكر و التى يصل بها الأمر أن تقفز عكس اتجاه سقوط المياه لتصل الى وجهتها. و طبعا جاءت الأبحاث لتنفى هذا التفسير اللاغائى أصلا و تشير الى أن الكثير من عمليات الهجرة للحشرات لا تكون فى اتجاه الرياح الموسمية
Although high-altitude winds blew consistently toward the northeast or east in all three seasons...mass migrations of larger insects did not simply move with the prevailing southwesterly winds...Despite prevailing winds blowing toward the northeast in all seasons, migratory tracks and headings occurred predominantly in seasonally beneficial directions in spring and fall but were randomly directed in summer
Gao Hu et al., “Mass seasonal Bioflows of high flying insect migrants” Science 354 (2016): 1584
التفسير ال(غير)علمى :
الان تبدأ نظرية التطور فى ممارسة دورها المقدس فى العلم...التفسير العلمى؟ لا طبعا بل التشغيب على الاستنتاجات الأكثر اتساقا مع العلم و العقل و المنطق...هناك أفراد تهاجر و أخرى لا تهاجر...هناك هجرات لمسافات قريبة و أخرى بعيدة...هناك برامج ملاحة معقدة و أخرى أبسط...اذن هيا بنا نرسم بعض الأسهم و نتحدث عن تغيرات البيئة و الانتخاب الطبيعى و كأن مجرد كون سلوكا ما سينقذ كائنا من الموت أو سيوفر له فرصة حياة أفضل سبب كافى جدا لينشأ هذا السلوك بالصفات (المعدات) المطلوبة و برامج التشغيل (المعلومات) المطلوبة أو لتتم استعارة/تجنيد (هذه هى المصطلحات المعتوهة الشائعة فى الأدبيات التطورية) recruit/ borrow/coopt جينات و صفات كانت موجودة بالفعل (يا محاسن الصدف) و تستخدم فى أشياء أخرى لأداء وظائف الهجرة الجديدة
يقول ارنست ماير أحد مؤسسى التراكيبية التطورية الحديثة أن الابتكارات التطورية (نشأة أعضاء أو صفات جديدة) دائما ما تصاحبها تغيرات سلوكية لدرجة أنه بامكاننا القول أن التغير السلوكى هو ما يحدد سرعة التطور
“behavioral shifts have been involved in most evolutionary innovations, hence the saying – behavior is the pacemaker of evolution”
Earnst Mayr “What evolution is” (2001) p. 137
و الحقيقة أن هذه الجملة نموذج صارخ على أسلوب التطوريين فى القاء أى كلام انشائى للالتفاف حول المشاكل...هل سيتغير سلوك الكائن فتنشأ له الأعضاء المطلوبة للسلوك الجديد و البرمجة المطلوبة لاستخدام الأعضاء؟ كيف تغير سلوكه أصلا اذن ان كان لحظة التغير لم يمتلك ما يؤهله لذلك لا بيولوجيا hardware و لا برمجيا software ؟ أم أن الصفات البيولوجية نشأت بأخطاء النسخ كالعادة ثم بدأ الكائن يكتب برنامجا رياضيا معقدا لاستخدامها؟ أم أنهما-و يا محاسن الصدف-قد حدثا معا بصدف ترقى الى المستحيلات حتى عبر ملايين السنين؟ ما هى الخطوات النافعة أصلا لأمر كهذا ؟ هل قررت الطيور و السلاحف و غيرها من الكائنات أن تهاجر فنشأت لها المعدات الملاحية و البرامج المطلوبة لاستخدامها؟ أم أنها نشأت لأسباب أخرى فى اطار قصص ما قبل النوم التى يبرع علماء البيولوجيا التطورية فى تأليفها من رؤوسهم ثم اخبار الناس أنها حقائق ثم جاء الانتخاب الطبيعى-السمكرى tinkerer كما يسمونه ليأخذ قطعة من هنا و قطعة من هناك و يصنع نظاما ملاحيا؟ هل فعلا هذا هو التفسير الأفضل وفق ما نعرفه عن الأنظمة الملاحية؟ هل يمكن تشفير خارطة فى الجينات أو الجهاز العصبى و هو ما يسميه الخبراء أحيانا map sense عن طريق أخطاء نسخ عشوائية و هل لهذه العملية خطوات نافعة؟ ما المطلوب أصلا لنشأة سلوك كالهجرة؟ المطلوب ان تكون لدى الكائن المعدات الملاحية (أدوات تصلح كبوصلة شمسية أو مغناطيسية...الخ) و بيانات الموقع الذى يحتاج الى الذهاب اليه و معلومات عن موعد/شروط حدوث الهجرة (بعض الهجرات ليست مرتبطة بموعد بل بمعدل الغذاء فى البيئة مثلا) و برنامج استخدام الأدوات الملاحية الذى سيتيح له القيام بعمليات كالتى ذكرناها بالأعلى من حساب زوايا الشمس أو حساب المثلثات...الخ و طبعا تعليمات عملية التحضير لللهجرة و القيام بها (مثلا بعض الكائنات تأكل كثيرا قبل البدء و أخرى تغير المسار الى مناطق مبرمجة فيها مسبقا لتتغذى ثم تعاود المسار و أخرى تخضع لتغيرات فسيولوجية أثناء الرحلة كحالة ثعبان الماء). بل ان بعض الكائنات قد وجد العلماء أنها تتبع استراتيجيات غير متوقعة فى طريقة الهجرة و تشكيل السرب و تعديل ارتفاع الطيران لاستغلال البيئة فى توفير الطاقة و تقليل مقاومة الوسط الذى تتحرك فيه (ماء أو هواء) حتى تزيد سرعة الجماعة المهاجرة
Bishop C.M. et al., The roller coaster flight strategy of bar-headed geese conserves energy during Himalayan migrations. Science. 2015; 347: 250-254
Weimerskirch, H. et al., (2001). Energy saving in flight formation. Nature, 413(6857), 697-698.
Usherwood, J. R. et al., (2014). Upwash exploitation and downwash avoidance by flap phasing in ibis formation flight. Nature, 505(7483)
La Sorte F.A. and Catherine H. Graham, Phenological synchronization of seasonal bird migration with vegetation greenness across dietary guilds. Journal of Animal Ecology Volume 90, Issue 2 (2021): 343-355
van Wijk R.E. et al., Individually tracked geese follow peaks of temperature acceleration during spring migration. Oikos. 2012; 121: 655-664
Sachs G. et al., Flying at no mechanical energy cost: disclosing the secret of wandering albatrosses. PLoS One. 2012; 7: e41449
و بما أننا تطرقنا الى دور البيئة فى عملية اتخاذ القرار و تحديد السلوك فنذكر أن عددا من الأبحاث قد وجدت أن نسبة المهاجرين من بعض الجماعات تتغير من عام الى عام فلا الجماعة بالكامل تهاجر و لا نفس الأفراد الثابتين هم من يهاجر بل يتحدد عدد المهاجرين وفق الظروف البيئية كالكثافة السكانية و مدى توافر الطعام. (لاحظ هنا أنه لو كانت المسألة مجرد استجابة للضغط البيئى فهذا يشعر به كل أفراد الجماعة فالأوقع هو اما أن يهاجروا كلهم أو لا لا أن يتم ضبط نسب الهجرة و كأنهم ينسقون معا)
“varies from year to year and is determined by actual environmental conditions such as breeding density or food availability”
Francisco Pulido “The genetics and Evolution of Avian Migration” BioScience 57, no.2 (2007): 166-170
كأن هناك خوارزمية ادارة للجماعة الحية ككل موزعة بين الأفراد Distributed Computing حتى تلتقط حالة البيئة و الجماعة الحية ككل ثم تحدد نسب الهجرة المطلوبة ثم تعطى أوامر بتفعيل برنامج الهجرة لأفراد دون اخرين لضبط حالة البيئة و الجماعة.
و فى مثال اخر وجدت احدى الأورق أن سلوك جماعات فيلة البحر يحكمها برنامج مشابه يجعلها تنسق عمليات عودتها الى مناطق التكاثر من مواقع مختلفة و عبر مساحات مختلفة لتصل فى نفس الموعد. تخيل أن أحدهم على مسافة 100 متر من الشاطئ مثلا (الأرقام تخيلية بغرض الشرح) و الاخر على مسافة 200 متر فان الثانى يجب أن يبدأ سباحة قبل الأول بفترة محددة حتى يصلا الى الشاطئ فى نفس الوقت و كأن هناك جدول لمواعيد الوصول مطبوع فى عقولهم مع اليات لاستشعار الموقع و الاتجاه و المسافة المقطوعة و سرعة السباحة و معادلة لحساب الزمن من المسافة و السرعة
الى جانب ما تحتاجه من اليات ملاحية متقدمة و اليات حسابية متقدمة فمن الواضح أن هناك برنامجا غائيا (عذرا على اللفظ الجارح) يجند هذه الاليات لتحقيق هدف العودة المنسقة بين الأفراد على اختلاف مواقعهم و مسافاتهم من مكان اللقاء
the decision to return should reflect energy acquisition at foraging areas, energetic costs associated with transit, and timing arrival for successful reproduction. For long-distance migrations to be successful, animals must integrate ‘map’ information to assess where they are relative to their reproductive site as well as ‘calendar’ information to know when to initiate the return migration given their distance from home...Each year, pregnant female elephant seals undertake a ∼240-day, 10,000 km foraging migration across the Northeast Pacific Ocean before returning to their breeding beaches, where they give birth 5 days after arriving.
These data provide evidence that seals know their distance from the breeding beach and allocate extra time to get back if they have farther to travel. It also provides an understanding of how population-level reproductive synchrony is possible for migratory animals...this consistency is not a result of group travel or active coordination because seals forage independently...The animals have vast distributions at sea, across longitudes and latitudes with dramatically different celestial cues and daylengths yet return to their beaches a few days before birth.
We found that elephant seals show a great deal of variability in when and where they begin their multi-week return migration (Figure 1B) based on their real-time distance from the breeding beach. While the sensory basis of elephant seals’ ability to assess their position (e.g. geomagnetic, celestial, acoustic, or olfactory) remains unknown, our data suggest that elephant seals have a map sense, which allows them to adjust their movement based on their current position relative to their destination.
Roxanne S. Beltran et al., "Elephant seals time their long-distance migrations using a map sense" Current Biology VOLUME 32, ISSUE 4, PR156-R157, FEBRUARY 28, 2022
الأسماك التى تعتمد على ارسال نبضات كهربائية لرصد البيئة اتضح أنها عندما تكون فى مجموعات تعدل تشكيل السرب لضمان استفادة كل سمكة من نبضات زميلاتها أى أنها تمتلك معدات السونار المعقدة و برنامج لتنسيق عمل أجهزة سونار متعددة
The team also observed how elephantnose fish acted when they were placed together in tanks. The researchers observed the fish lining up in straight or perpendicular formations. According to the computer model, these positions appeared to help maximize collective sensing capabilities...According to Sawtell and Pedraja, the collective sensing of elephantnose fish may help scientists develop artificial sensing technologies in things such as underwater vehicles.
These Electric Fish Detect Images of What Their Companions Are ‘Seeing’ - ScientificAmerican (March 6, 2024)
و طبعا كالعادة تأتى نظرية التطور التى لا دور لها فى أى شئ لتلقط صورة مع الاكتشاف لتوحى بأن لها دور فى التفسير: نريد أن نفهم كيف قام التطور بالضبط الدقيق لللمخ عبر ملايين السنين للتعامل مع هذه المعلومات
“We don't yet know how the brains of these fish actually process these complex streams of information,” Sawtell says. “We’d like to understand how evolution has fine-tuned the brains of these fish over many millions of years to solve this problem.”
جملة بلا أى دور سوى أن نحشر كلمات التطور و ملايين السنين حتى لا يخطر ببال أحد الاستنتاج البديهى من البيانات
حتى هجرة الحيتان وجدت الدراسات أنها ليست مجرد رد فعل لمدى توافر الغذاء فى البيئة الحالية بل أنها عملية حسابية لمتوسط الوقت الذى تتكاثر فيه الفرائس عبر السنوات الماضية (متوسط حوالى عشر سنوات) و برغم أن الدراسة ركزت أكثر على دور الذاكرة الا أن أخذ متوسطات سواءا فى الحيتان أو حيوانات أخرى دليل على برمجة حسابية قادرة على الأقل على الجمع و القسمة و طبعا معرفة مال الذى سيجمع و على أى شئ سيقسم للوصول الى النتيجة الصحيحة
blue whales almost perfectly match the timing of their migration to the historical average timing of krill production, rather than matching the waves of krill availability in any given year...These long-lived, highly intelligent animals are making movement decisions based on their expectations of where and when food will be available during their migrations
"Migrating blue whales rely on memory more than environmental cues to find prey" Phys.Org (FEBRUARY 25, 2019)
make movement decisions using information beyond their immediate perceptual ranges, and allows forecasting of future conditions based on long-term averages of past conditions.
Briana Abrahms et al., "Memory and resource tracking drive blue whale migrations" PNAS Vol. 116 | No. 12: 5582-5587 (February 25, 2019)
مثال اخر على التنسيق بين أفراد الجماعة (نقلا عن د. حسان بن عابد)
كيف تقاوم البطاريق العواصف الثلجية؟ تشكل تجمعات مع بعضها البعض لمشاركة الدفئ والحفاظ على طاقتها، وإذا علمنا أنّ درجة الحرارة في وسط العاصفة تصل إلى 35 درجة تحت الصفر، فإنّ درجة الحرارة داخل التجمع تصل إلى 37 درجة مئوية وهذا يظهر مدى نجاعة هذه التشكيلة الذكية، ولأنّ درجة الحرارة في وسط التجمع ترتفع أحيانا فوق 37 درجة مئوية فإنّ البطاريق وسط التجمع تسخن كثيرا، ولذلك هناك اتفاق بين البطاريق لفسح المكان بينها من حين لحين لموازنة الحرارة والتخلّص من الحرارة الزائدة. لكن ما العمل مع البطاريق التي هي موجودة في الأطراف الخارجية للتجمع؟ يبدو أنّ مجتمع البطاريق لم ينس هؤلاء ولأجل ذلك تتحرك البطاريق كلّها بطريقة بطيئة ومستمرة ومخطط لها لإدخال البطاريق التي في الخارج لتتدفأ وإبعاد البطاريق التي في الوسط نحو الأطراف، وعندما استخدم العلماء كاميرات لتتبع نمط الحركة وجدوا أنه نمط رياضي معقد يسمح في النهاية لجميع الأفرد بالحصول على قدر متساو من الدفئEqual access to warmth .. (قَالَ فَمَن رَّبُّكُمَا يَا مُوسَىٰ قَالَ رَبُّنَا الَّذِي أَعْطَىٰ كُلَّ شَيْءٍ خَلْقَهُ ثُمَّ هَدَىٰ) طه/٥۰-٤۹،
و طبعا كما جرت العادة فان برنامج الكمبيوتر software لا يعمل بدون الأجهزة و المعدات hardware فنجد أن جلد البطريق هو الأكثر كثافة بين جميع الطيور، ويتكون من ريش متعدد الطبقات، وطبقة شحمية كثيفة تمنع البطاريق من التجمد، بالإضافة لوجود مسامات دقيقة تفرز مادة زيتية تعمل كعازل طبيعي للمياه، وتمنع تجمّد هذا الريش، بحيث يساهم بالحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم تصل إلى 38 درجة مئوية داخل المياه الجليدية. طبعا هذه فقط معدات حفظ الحرارة و لكن للبطريق معدات (تكيفات) اخرى متعلقة بباقى نمط حياته كالسباحة (وزن العظم و التنفس و الاحتفاظ بالأكسجين فى الدم و العضلات...الخ. ليس هذا فحسب بل وجدت الدراسات أن البطاريق تحاول تجميع نفسها على هيئة أشكال سداسية متجاورة فى قلب المجموعة الكبيرة لأن الشكل السداسى هو الأكثر اقتصادا فى المكان و بالتالى يساعد على تقريب أكبر عدد فى أقل مساحة.
Waters, A., Blanchette, F., & Kim, A. D. (2012). Modeling huddling penguins. PloS one,
7(11), e50277.
و كما جرت العادة فان أخطاء نسخ الحمض النووى تنتج معادلات و برامج سلوكية يستفيد منها العلماء فى البرمجة و تمت اضافة البطريق الى القائمة الطويلة التى سبقته من خوارزميات الكائنات الحية السلوكية
The collective behavior of social creatures is also combined with a collective intelligence that derives from their environment. Some of the popular techniques are Genetic Algorithms (GA), Differential Evolution (DE), Particle Swarm Optimization (PSO), Ant Colony Optimization (ACO), Simulated Annealing (SA), Cuckoo Search (CS), Bat-inspired Algorithm (BA), Firefly Algorithm (FA), Harmony Search (HS), Tabu Search (TS), Imperialist Competitive Algorithm (ICA), Artificial Bee Colony (ABC), Krill Herd Algorithm (KHA), Invasive Weed Optimization (IWO), Shuffed Frog Leaping Algorithm (SFLA), Intelligent Water Drops (IWD), Grey Wolf Optimizer (GWO), Squirrel Search Algorithm (SSA), Owl Search Algorithm (OSA), Atom Search Optimization (ASO), Salp Swarm Algorithm (SSA), Ant Lion Optimizer (ALO), Whale Optimization Algorithm (WOA), Moth-Flame Optimization (MFO), and Grasshopper Optimization Algorithm (GOA). In this paper, a new metaheuristic algorithm inspired by the behavior of emperor penguins called Emperor Pen-guins Colony (EPC) is proposed
Sasan Harifi et al., "Emperor Penguins Colony: a new metaheuristic algorithm for optimization" Evolutionary Intelligence volume 12, pages211–226 (2019)
هل هلكت ملايين البطاريق نتيجة إستخدام أنماط رياضية عشوائية أو غير مثالية؟ أين الدليل؟ هل انقرض البطريق ثم عاود التطور ملايين المرات حتى ضبط تلك المعادلات؟ قس على ذلك كل معادلات و خوارزميات التنسيق و الهجرة الأخرى التى ذكرناها و العشرات التى لم نذكرها فما ذكرناه هنا نقطة فى بحر. تخيل نفسك فى ظروف قاتلة و لن تنجو الا بالعثور على معادلة رياضية...اما أن يكون لديك علم لتدركها أو لا يكون و كل الكلام الانشائى عن الظروف الطبيعية التى تنتقى الأفضل و الأصلح للبقاء و الالية الانتخابية لن ينقذك و لن يصنع لك المعادلة...اما العلم و اما الموت و الفناء فالالية الانتقائية لن تصنع معادلة هى فقط ستختار صاحبها و تستبقيه ان وجدت و هى لن توجد الا بعلم و معرفة
كل هذا يقود الى النتيجة الطبيعية أن هذا الأمر مصمم لهدف و ليس مجرد تكيفات عشوائية منعزلة عن بعضها تصادف أن قادت الى هذه المنظومة…بامكانك أن تتأمل فى كمية التجهيزات الموجودة فى قمرة الطائرة و التى بالتأكيد لم ينشئها سمكرى أعمى بتكديس قطع معدنية فوق بعضها البعض بشكل عشوائى الى أن يتصادف أن تعمل احدى هذه الأكداس ثم تقارنها برأس العصفور
الخلاصة:
“Zoologists have engaged in such extreme denial of motivation and goal-directed behavior, not to mention animal consciousness and complex intellectual abilities,”
Mary West-Eberhard “Developmental plasticity and evolution” (2003): 314
علماء الحيوان ينكرون بشدة وجود سلوكيات هادفة و عمليات ذهنية متقدمة لدى الكائنات
طبعا كلنا نعلم جيدا لماذا يتم "انكار" بعض الأمور أو تبعاتها فى علم الأحياء-بسبب "نظرية ما" يتم القتال بجنون لاثباتها و تأويل كل حقائق الكون على مقاس فخامتها و تجاهل كل الأدلة المناوئة لها أو الطعن فيها. نظرية هى فى الواقع فلسفة عشوائية تتظاهر بأنها علم. سنتناول فى المقال القدام ان شاء الله فكرة وجود برنامج ادارة موحد يحكم الجماعة الحية على تعدد أفرادها و ينسق بينهم و كانهم كائن The Superorganism المخلوق الفائق و هو ما ظهرت بوادره فى دراسة الهجرة الانتقائية للطيور سابقة الذكرو لكن قبل أن نختم نعاود التذكير بالاقتباس الذى بدأنا به. يقول لنا فرانسيسكو بوليدو صاحب الدراسة ناقلا عن تطوريين اخرين و موافقا لهم(و هذا لسان حال معظمهم)
“whenever selection persistently favors the simultaneous optimization of multiple traits, genetic correlations among these traits will evolve”
طالما أن الانتخاب الطبيعى سيفضل التحسين المتزامن/المتوازى لعدة صفات فان الترابط/التنسيق بينهم سيتطور
و له نقول للايمان الأعمى عنوان...انه نظرية التطور
المصادر:
-Eric Cassell "Animal Algorithms" (2021)
-مقالات و أوراق علمية متنوعة
Commentaires