|
فرگشت و ژنتيک
فرگشت طبیعت شاخهی وسیعی از علم زیستشناسی است كه در آن چگونگی پیدایش موجودات مختلف و تغییر و تحولات صورت گرفته در آنها را توضیح میدهد.
در نگاه اول شاید پذیرفتن این موضوع که همهی موجودات از جد مشتركی بهوجود آمدهاند، محال و غیرقابل باور بهنظر برسد، همچنان كه اگر به فردی ناآگاه از فنآوریهای روز دنیا بگوییم که میتوان با مقداری سیم، خازن و دیود با افرادی در فاصلهی صدها کیلومتری ارتباط برقرار نمود، موضوع در ابتدا برایش غیرقابل باور است، اما اگر او را بهتدریج با سیر تحول وسایل الكترونیكی مانند تلفن، كامپیوتر و اینترنت آشنا سازیم، درك این موضوع برایش آسان میشود.
 |
تا اواسط قرن ۱۹ میلادی، عموم مردم بر این باور بودند که زمین و تمام موجودات زنده بهشکل ناگهانی بهوجود آمدهاند. این نظر ریشه در باورهای دینی مردم داشت. آنان چنین میپنداشتند که همهی موجودات )گیاهان و جانوران( بهطور جداگانه و طی تنها شش روز خلق شدهاند. البته در آن زمان برخی دانشمندان به این فکر افتاده بودند که حیوانات دارای ویژگیهای یکسانی هستند و احتمالاً به نوعی با یکدیگر ارتباط دارند، اما هیچكدام دلایل و شواهدی برای اثبات ادعای خود نداشتند و نمیتوانستند به قاطعیت نظرات خود را در جوامع علمی ابراز كنند تا اینکه در سال ۱٨٣۱ میلادی، جوانی بهنام چارلز داروین که در آن زمان دانشجوی رشتهی طبیعتشناسی دانشگاه کمبریج انگلستان بود، تصمیم گرفت همراه یک کشتی نقشهبرداری به دور دنیا سفر کند. کشتی آنها ابتدا در سواحل برزیل لنگر انداخت. در این مدت داروین توانست در جنگلهای وسیع آمازون به تحقیق دربارهی انواع حشرات و گیاهان بپردازد. چهار سال بعد کشتی آنها وارد جزایر ناشناختهی گالاپاگوس (در غرب کشور اکوادور کنونی) شد. داروین در آنجا موجوداتی را دید که تا آن زمان در هیچ کجای دنیا مشاهده نشده بودند. مارمولکهای خاردار ایگوآنا، مرغهای ماهیخوار با پاهای آبی رنگ و لاکپشتهای عظیمالجثه تنها بخشی از موجودات عجیب ساکن در آن جزایر بودند.
.
 |
داروین در این مجمع الجزایر متوجه شد لاکِ لاکپشتهایی که ساکن جزایر پرآب هستند با لاکِ حیوانات از همانگونه که در جزایر کم آب زندگی میکنند، تفاوت دارد. او همچنین مشاهده کرد که منقار سهرههایی که در جزایر پر از درختهای میوه زندگی میکنند، با منقار سهرههایی از همانگونه که در جزایر کمدرخت مجاور ساکن هستند، تفاوت اندکی دارد. در اینجا بود که سؤال مهمی در ذهن داروین جوان جوانه زد : آیا با توسعهی این اختلافهای به ظاهر کوچک که در میان جانوران یک گونه در جزایر مختلف وجود دارند، احتمال دارد که پس از طی هزاران یا میلیونها سال، به تغییر گونهی جاندار منجر گردند؟
این پرسش و پرسشهای دیگر که مدام در ذهن داروین پدید میآمدند، خواب و خوراک را از او گرفتند. کشتی آنها پس از ترک گالاپاگوس، عرض اقیانوس اطلس را طی کرد و به استرالیا رسید.
داروين در آنجا نيز موجوداتی متفاوت با آنچه تا پيشتر ديده بود، مشاهده کرد. اما بهراستی دليل اين همه تنوع چه بود؟ موجودات يک گونه نيز چرا با يکديگر تفاوت دارند؟
منقار سهرهای که در جزيرهی کم درخت اما پر از حشرهی
گالاپاگوس زندگی میکرد و بهراحتی میتوانست کرمها و حشرات را شکار کند، نوکتيز و
کوچک بود.
منقار سهرهای از همانگونه که در جزيرهی کم حشره و پر از
درختهای ميوه زندگی میکرد و برای شکستن و خوردن ميوهها به منقار پهن و بزرگتری
احتياج داشت.
منقار سهرههايی از همانگونه که از حشرات و دانهی درختان
ميوه تغذيه میکردند، به نسبت تعداد حشرات و درختان جزاير، از يکديگر متفاوت بود.
داروین پس از بازگشت از سفر، به تحقیقات خود ادامه داد و ٢٠ سال از عمرش را برای یافتن پاسخ قانعکنندهی سؤالاتش صرف کرد و سرانجام به پاسخ رسید: انتخاب طبیعی.
بر اساس این نظریه: نسل همهی موجودات به دلایلی تغییر میکند، اما تنها موجوداتی زنده میمانند و میتوانند به تولید مثل خود ادامه دهند که تغییرات آنها با تغییرات محیط طبیعت سازگار باشند.
 |
اما نسل موجودات به چه دلیلی تغییر میکند؟ در آن زمان، محکمترین دلیل را شخصی فرانسوی بهنام لامارک ارائه کرده بود. او معتقد بود که صفات اکتسابی جانداران به نسلهای بعدی منتقل میشود و اگر یك جاندار از اندام بدن خود بیشتر استفاده كند، آن اندام بزرگ و كارآمد میشود و برعکس اگر عضوی بهكار نیفتد، كوچك شده و به مرور زمان تحلیل میرود. او برای توضیح فرضیهی خود همیشه از مثال زرافهها استفاده میکرد. لامارک معتقد بود که گردن زرافهها به دلیل تلاش آنها برای خوردن شاخ و برگ درختان بلند، هر بار کمی بلندتر شده و این صفت به مرور به نسلهای بعدی منتقل شده است. با این حال، گذشت زمان، اشتباه بودن فرضیهی لامارک را ثابت کرد!
فرضیهی استعمال و عدم استعمال اندامها و ارثی بودن صفات اکتسابی لامارک
 |
چندی بعد دانشمندان با آزمایش روی مگسهای سرکه متوجه شدند که با کور کردن مگسها، بچههای آنها حتی تا ٦٠ نسل بعد هم کور متولد نمیشوند و یا موشهایی که دُم آنها بریده میشود، تا چند نسل بعد هم فرزندان آنها با دُمهای معمولی بهدنیا میآیند. مخالفان این نظریه حتی سؤالات عجیب ولی قابل تأملی هم مطرح میکردند: چرا با وجود آنکه پسران یهودیان و مسلمانان ختنه میشوند، اما نسل آنها ختنه به دنیا نمیآیند؟!
 |
مندل، کشیشی مسیحی بود که در کشور اتریش کنونی زندگی میکرد و در اوقات فراغتش در باغچهی صومعه به پرورش گل و نخود فرنگی مشغول بود. او در حین کار متوجه نکتهی عجیبی شد. وقتی یک نخود فرنگی سالم و گرد را با نخود فرنگی چروکیده لقاح میداد، محصول نخودها همگی سالم بودند اما وقتی این نخودهای سالم را با هم لقاح میداد، بعضی نخودها سالم و برخی چروکیده تولید میشدند! او این آزمایش را روی گلها نیز انجام داد. وقتی دو گل صورتی و سفید با هم لقاح میداد، همهی گلهای نسل اول صورتی بودند، اما وقتی این گلها را دوباره لقاح میداد، گلهای صورتی و سفید بهوجود میآمدند ! اما بهراستی دلیل این رویدادهای عجیب چه بود؟ مندل بدون آنکه دلیل این موضوع را بفهمد، از دنیا رفت، اما دانشمندان راهش را ادامه دادند و به راز انتقال وراثتی رمزهای ژنتیکی توسط سلولهای جنسی دست یافتند.
 |
در زمان داروین همچنین وجود موجودات یک گونه در جزایر و نیز قارههای دور از هم پرسش مهمی بود و البته کسی پاسخ قانعکنندهای برای این موضوع نداشت. اینکه حیوانات و گیاهانی هم در قارهی آفریقا و آسیا زندگی میکنند در حالی که هم نوع آنها (البته همراه با تفاوتهایی) صدها کیلومتر آن سوی اقیانوس اطلس در قارهی آمریکا زندگی میکنند؟ این موجودات چه زمانی و توسط چه کسانی به آنجا منتقل شدهاند؟ رسیدن به جواب این سؤال، بیش از پنجاه سال طول کشید. زمینشناسان در اواخر قرن ۱۹ میلادی با کمک وسایل اندازهگیری دقیق، متوجه شدند که پوستهی زمین از صفحاتی تکهتکه تشکیل شده است و بهخاطر حرکت جریان مذاب زیر پوسته دائماً در حال حرکت و جابهجایی هستند. البته سرعت حرکت این صفحات بهقدری کند و در حد چند میلیمتر در سال است و بههمین دلیل کسی متوجه آن نمیشود. وقوع زمینلرزهها و نیز پیدایش کوهها به دلیل برخورد این صفحات یا گسلها به یکدیگر است.
 |
شکل ساختاری قارهها (از جملهی قارهی آفریقا و آمریکای جنوبی) و کشف فسیل جانوران یک گونهی منقرض شده در سواحل این قارهها مشخص میکند که میلیونها سال پیش قارهها بههم متصل بودند و به مرور بر اثر جابهجایی صفحات زمین، جابهجا شده و از هم دور یا بههم نزدیک شدهاند. برای مثال طی تحقیقات زمینشناسان، شبه جزیرهی هندوستان و جزیرهی استرالیا حدود ٢٠٠ میلیون سال پیش به شرق قارهی آفریقا متصل بودند و به مرور از آن دور شدهاند.
.
.
ميليونها سال پس از جدا شدن قارههای آمريکای جنوبی و آفريقا از يکديگر، دانشمندان با کشف فسيل دايناسورها و ماهیهای يک گونهی خاص به زمان جدايی آنها پی بردهاند.
 |
داروین گرچه به نظریهی خود ایمان داشت، اما بهخاطر نگرانی از عکسالعمل مردم عادی و نیز مذهبیون تا سالها ایدههایش را تنها با برخی دانشمندان و دوستان معتمد خود در میان میگذاشت و علیرغم تشویقهای آنها تمایلی به انتشار عمومی نظریاتش نداشت. او نگران بود که با انتشار این نظریه که خلاف نوشتههای کتابهای عهد عتیق (تورات) و عهد جدید (انجیل) بود و پیدایش ناگهانی موجودات را نفی میکرد، باعث ایجاد شورش و بلوای عمومی شود، اما در سال ۱٨۵٨ میلادی، داروین نامهای را از یک طبیعتشناس بهنام راسل والاس دریافت کرد که در آسیای جنوب شرقی زندگی میکرد. والاس در این نامه، تحقیقات مستقل و یافتههای شخصی خود را در مورد انتخاب طبیعی برای داروین فرستاده بود. داروین پس از خواندن این نامه، تردیدها را کنار گذاشت و بهسرعت مقالهای تهیه کرد و همراه با نامهی والاس برای انجمن علمی انگلستان فرستاد. دوستان داروین در جلسهی انجمن شهادت دادند که وی سالها جلوتر از والاس بر روی این نظریه تحقیق کرده است و میبایست نظریهی انتخاب طبیعی بهنام وی ثبت شود. پس از این جلسه، داروین دست بهکار شد و کتاب مهم خود را بهنام پیرامون اصل انواع بر اساس انتخاب طبیعی به رشتهی تحریر درآورد. این کتاب بعدها به اصل انواع مشهور شد.
مقایسهی استخوانبندی خانوادهی کپی بزرگ؛ از نقاشیهای کتاب جایگاه انسان در طبیعت نوشتهی توماس هاکسلی (مدافع نظریهی داروین)؛ ترسیم شده در سال ۱٨٦٣ میلادی
خلاصهی نظریهی انتخاب طبیعی داروین به این شکل است:«هر موجودی (جانور یا گیاه)، فرزندان زیادی تولید میکند. بسیاری از این فرزندان بهدلایل طبیعی مانند کمبود غذا یا شکار توسط دیگران از بین میروند. تعدادی هم که باقی ماندهاند، به شرطی قادر به ادامهی حیات و ازدیاد نسل میشوند که تغییرات بهوجود آمده در ساختار بدن آنها با تغییرات محیط طبیعی سازگار باشد.»
مقایسهی رشد جنینی حیوانات مختلف و نیز انسان: برگرفته از کتاب فرگشت نژاد انسان نوشتهی ارنست هکل جنینشناس آلمانی در سال ١٨۷۴ میلادی؛ در مراحل نخست تشخیص اینکه جنین مربوط به چه حیوانی است، مشکل است اما بهمرور شکل و شمایل آنها ظاهر میشود.
توجه به این نکته ضروری است که در انتخاب طبیعی، لزوماً نسل قویترین یا پیشرفتهترین موجودات باقی نمیماند، بلکه تنها سازگارترینها باقی میمانند و بقیه به جبر انتخاب طبیعت از بین میروند و نسل آنها منقرض میشود. همچنانکه روزی دایناسورها جهان را در غبضهی خود داشتند، اما به دلایل طبیعی نسل آنها منقرض شد و تنها جانوران سازگار با آن شرایط طبیعی مانند پستانداران کوچک، ماهیها و حشرات باقی ماندند. بیایید یک مثال معمولی برای توضیح این نظریه برایتان بزنم: در یک گله بُز کوهی، برخی از فرزندان صاحب پاهای قویتر و برخی صاحب موهای بیشتری میشوند. (دلیل این امر جهش ژنتیکی است که در فصل بعدی توضیح داده خواهد شد). در شرایط معمولی، بزهایی که پاهای قویتر دارند و سریعتر از بقیه میتوانند از دست گرگها و شغالها فرار کنند، شانس بقای بیشتری دارند و به این ترتیب نسل بزهای تیزپا افزایش مییابد، اما اگر شرایط محیط طبیعی ناگهان تغییر کند؛ مثلاً دورهی یخبندان برسد و هوا بهشدت سرد شود، در اینصورت دیگر پاهای قوی و سرعت فرار بالا کمک چندانی به آنها نمیکند و تنها بزهایی که موهای بیشتری داشته باشند، میتوانند سرمای زیاد را تحمل کنند. بنابراین نسل بزهای پرمو افزایش خواهد یافت. بیایید این مطلب را با تغییر منقار سهرههای جزایر گالاپاگوس توضیح دهیم. طی صدها هزار سال، وقتی جزایر بههم چسبیدهی گالاپاگوس از هم جدا شدند، سهرههای یک گونه در جزایر مختلف پخش شدند. در این میان به دلایل طبیعی در تعدادی از این جزایر، حشرات و کرمها کم شدند. بنابراین جوجههایی توانستند به بقای خود ادامه دهند که به دلیل تغییرات بدنی (جهش ژنتیکی) صاحب منقارهای بزرگتری شده بودند و میتوانستند میوههای کوچک درختان را بشکنند و از دانههای آنها تغذیه کنند، اما جوجههایی که منقار کوچکتر داشتند، نتوانستند زنده بمانند و به مرور از تعداد آنها کاسته شد تا اینکه نسل منقار کوچکهای این جزایر از بین رفت و منقار بزرگها بهصورت نوع غالب درآمدند. شاید در نگاه اول تغییراتی مانند افزایش موی بُزها یا بزرگشدن منقار برخی پرندگان، بسیار جزئی و ساده به نظر برسند، ولی اگر طی میلیونها سال، هزاران تغییر و تحول کوچک مانند اینها جمع شوند، آن وقت شاهد فرگشت کلی در جاندار و بهوجود آمدن موجودی دیگر خواهیم شد.
 |
البته همانطور که در مقدمهی کتاب گفتیم، انتخاب طبیعی بهدنبال تکامل موجودات و پیشرفته کردن آنها نیست. انتخاب طبیعی تنها به موجوداتی اجازهی زندگی و ازدیاد نسل میدهد که بتوانند با شرایط محیطی و تغییرات آن سازگارتر شوند. حال در این میان، ممکن است شرایط محیط طبیعی تغییر چندانی نکند، بنابراین موجودات نیز بدون تغییر خواهند ماند. برای مثال در دریای محصور خزر، شرایط محیطی از ٢٠٠ میلیون سال پیش تاکنون تغییر زیادی نکرده است و بههمین دلیل نسل ماهیهای شاخص این دریا (ماهیهای خاویار) نیز تفاوت چشمگیری نکردهاند. البته شاید بهزودی به دلیل صید بیرویهی این ماهیها توسط انسانها و همچنین ورود فاضلابهای صنعتی به دریا شاهد انقراض این گونهی نادر از موجودات باشیم که به فسیلهای زندهی طبیعت مشهورند!
با چاپ کتاب بعدی داروین بهنام «نژاد انسان و انتخاب جنسیتی»، موج اعتراضات و مخالفتها علیه وی آغاز شد. او در این کتاب به دلیل آنکه برخلاف نوشتههای عهد عتیق (تورات)، خلقت ناگهانی نوع بشر را نیز زیر سؤال میبرد و انسان را نیز نتیجهی فرگشت موجوداتی میدانست که با اجداد شامپانزهها و میمونها ریشهی مشترک داشتند، باعث عصبانیت شدید کلیسا شد. همچنین تعدادی از دانشمندان، ایدهی او را به باد تمسخر گرفتند و با طرح مسائل گوناگون سعی کردند وی را تحت فشار بگذارند تا نظریهی خود را پس بگیرد، اما داروین بیست سال از عمرش را صرف کرده بود تا نظریهاش را به کاملترین شکل ممکن ارائه دهد و بتواند به پرسشهای احتمالی دیگران پاسخ دهد.
 |
 |
| ۲- در برخی از جانداران بعدی، سلو لهای پوستی حالت مقعر بهخود گرفتند و موجود قادر به تشخیص جهت نور نیز شد | ١- در ابتدای پیدایش سلولهای پوستی حساس به نور، موجود تنها میتوانست روشنایی را از تاریکی تشخیص دهد؛ ولی قادر به تشخیص جهت نور نبود. |
 |
 |
| ۴-میلیونهای سال بعد، موجودات صاحب چشمهایی شدند که به شکل دقیق، نور را بر روی سلولهای حساس متمرکز میکرد و تصویر دقیقی از اشیأ را ارائه میداد. نسل موجوداتی که صاحب این نوع چشم شده بودند، بهسرعت افزایش یافت. | ٣- به مرور زمان، سلولهای شفاف محافظ در ورودی این چشم ابتدایی اضافه شدند. طی نسلهای متمادی و به مرور سلولها بیشتر شدند و باعث شکست نور و تمرکز آن بر روی سلولهای چشمی شدند. جانداران صاحب این چشم، شانس بیشتری برای کسب غذا و بقأ نسل کسب کردند. |
در آن زمان یکی از مهمترین پرسشهای مطرح شده از سوی جامعهی علمی این بود که آیا انتخاب طبیعی میتواند چگونگی پیشرفت چشم را توضیح دهد؟ آیا طبیعت تنها با انتخاب سازگارترین موجودات میتواند اندام پیچیدهای مانند چشم انسان را بهوجود بیاورد؟
 |
داروین در جواب این پرسش استدلال میکرد که چشم انسان حاصل فرگشت چشم موجوداتی است که پیش از ما میزیستند. طبق نظریهی انتخاب طبیعی، در ابتدا تعداد معدودی از جانداران به دلایلی (جهش ژنتیکی) صاحب سلولهای پوستی حساس به نور شدند. این سلولها به آنها توانایی تشخیص تاریکی از روشنایی را میداد. شاید این موضوع چندان مهم نباشد، ولی همین امکان( که افراد نابینا در حسرت آن هستند!) کمک میکرد موجود مسیر خود را پیدا کند یا نزدیک شدن دشمن را تشخیص دهد. به مرور نسل این موجودات که صاحب چشم ابتدایی بودند، افزایش یافت. میلیونها سال طول کشید تا در تعدادی از این موجودات، فرگشتهای دیگری رخ دهد و سلولهای حساس به نور در یک حفرهی کمعمق جمع شوند. این موجودات قادر به تشخیص جهت نور شدند و در نتیجه نسل آنها به خاطر دستیابی به این امکان، افزایش یافت. دوباره میلیونها سال گذشت تا بخشی از همین موجودات، صاحب لایهای از سلولهای شفاف در جلوی چشمان ابتدایی خود شدند. این لایهی شفاف از چشم محافظت میکرد و علاوه بر آن، نورها را کمی خمیده میکرد تا جاندار یک تصویر هر چند تار از موانع سَرِ راه خود ببیند. میلیونها سال دیگر طی شد و این قسمت مخاطی سختتر شد تا به نوعی لنز مناسب تبدیل گردید.
البته تمام این مراحل در سطوح متفاوت از پیچیدگی نیز در موجودات زندهی امروزی نیز یافت میشوند. بعضی از موجودات مانند کرمها که اصولاً فاقد چشم هستند و با کمک دیگر اندام حسی، مسیر حرکت را مییابند. کرمهای پهن دریایی، صاحب یک حفرهی کوچک از سلولهای حساس به نور هستند و با همین چشم ابتدایی میتوانند سایهی شکارچیان را تشخیص دهند و فرار کنند. حلزونها با چشم نیمه پیشرفتهی خود تنها میتوانند جهت نور را تشخیص دهند، اما از امکان دیدن اشیأ محروم هستند. دیگر موجودات دریایی و خشکی مانند اختاپوسها و میمونها هم با چشمان پیشرفتهی خود به وضوح قادر به دیدن اشیأ هستند.
 |
تأثیر نظریهی داروین بر اندیشه و تفكر مذهبی، مهمتر از زمینههای علمی بود. در زمان داروین و سالها پس از آن، مذهبیون کلیسا معتقد بودند كه قبول نظریهی فرگشت به اعتقادات مذهبی مردم ضربه میزند و آن را سست میكند. حتی از دیدگاه غیرمذهبی نیز این نظریه تغییر عمدهای در طرز تفكر بشر دربارهی دنیا بهوجود آورد. با توجه بر نظریهی انتخاب طبیعی، انسان دیگر خود را مركز و كانون طبیعت و جهان تصور نمیکند، بلکه خود را گونهای فرگشت یافته از حیوانات میداند و این احتمال را از نظر دور نمیدارد که ممكن است در زمانی نه چندان دور مانند دایناسورها در اثر عوامل طبیعی (مانند برخورد یک شهابسنگ بزرگ یا بیماریهای فراگیر بدتر از ایدز) بهكلی منقرض شود!
با گذشت حدود ١۵٠ سال، پایهها و اصول نظریهی داروین نه تنها سست نشدهاند، بلکه با اکتشافات جدید و پیشرفت علومی همچون ژنتیک مستحکمتر از پیش گردیده است. امروزه اکثر دانشمندان مطرح دنیا نظریهی داروین را پذیرفتهاند و گرچه میان دیدگاههای آنها اختلافهای اندکی دربارهی چگونگی و مراحل فرگشت موجودات وجود دارد، اما همگی به قطعیت پایههای نظریهی انقلابی داروین را پذیرفتهاند و او را به سبب جرأت در ابراز عقایدش میستایند.
[▲] يادداشتها
[▲] پینوشتها
محمدپناه، بهنام، فرگشت و ژنتيک، صص ٧-۱٦
[▲] جُستارهای وابسته
□
[▲] سرچشمهها
□ محمدپناه، بهنام، فرگشت و ژنتيک، تهران: آمه، ۱٣٨۹،