هدف ما برداشتن گامی کوچک در راه نشر آگاهی ست
ما در وب سایت دانش آگاهی تلاش می کنیم گامی به سوی حقیقت برداریم،
تا تمام آنچه در دنیای علم به ما کمک خواهد کرد را با نثر و کلامی آسان در اختیار شما قرار دهیم!

دانشمندان در پی بروز كردن فرگشت می باشند

دانشمندان در پی بروز كردن فرگشت می باشند

ترجمه : امیر رحمانی تعداد بازدید : 2284
ترجمه : امیر رحمانی بازدید : 2284

مطلب قبلی که در سایت منتشر شد گزارشی به قلم جان هندز بود از کنفرانسی در انجمن سلطنتی بریتانیا که در نشریه ساینس فوکوس منتشر شد. بعضی دوستان یادآوری نمودند که ساینس فوکوس نشریه چندان معتبری در زمینه علم نیست و نویسنده مقاله نیز سوگیری خاصی در این گزارش دارد. خوشبختانه چند هفته قبل گزارش دیگری از همان کنفرانس در نشریه وزین "مجله کوانتا" منتشر گردید که نویسنده این مقاله رویکردی نسبتا بی طرفانه در قبال مواضع سخنرانان و تئوریهای فرگشتی دارد.هر چند این مقاله کمی طولانی است، اما به موارد جالبی اشاره میکند که در منابع فارسی زبان کمتر مورد توجه قرار گرفته اند. از جمله پلاستیسیتی و یا نیش کانستراکشن.امیدوارم این ترجمه کمک کند که درک بهتری از رویکردهای نوین به فرگشت در جامعه علمی بدست بیاوریم.


دانشمندان در پی بروز كردن فرگشت می باشند
تصویر مربوط به مطلب دانشمندان در پی بروز كردن فرگشت می باشند

 

اكتشفات اخیر، برخی محققین را بر آن داشته تا استدلال كنند كه سنتز فرگشتی مدرن احتیاج به اصلاح دارد.

كِوین لالاند كه یك زیست شناس فرگشتی در دانشگاه سنت اندرو در اسكاتلند میباشد، در نوامبر ٢٠١٦ بطور مشترك میزبانی همایشی را در انجمن سلطنتی در لندن به عهده گرفت كه "روندهای نو در زیست شناسی فرگشتی" نام داشت.

در اواسط قرن بیستم، زیست شناسان تئوری داروین را ایده های جدیدی از ژنتیك و حوزه های دیگر بروز كردند كه نتیجه آن سنتز فرگشتی مدرن خوانده شد و برای بیش از پنجاه سال راهبر زیست شناسی فرگشتی گشت. اما از آن زمان تا كنون، دانشمندان در مورد چگونگی عملكرد حیات بسیار آموخته اند. آنها اكنون میتوانند تمام ژنوم را توالی یابی كنند، مشاهده كنند كه ژنها در یك جنین در حال رشد چگونه روشن و خاموش میشوند و اینكه چگونه گیاهان و جانوران به تغییرات محیطی واكنش نشان میدهند.

در نتیجه لالاند و گروهی از زیست شناسان همفكرش استدلال میكنند كه سنتز مدرن نیاز به بازبینی دارد و باید در قالبی جدید شكل یابد كه آنرا سنتز فرگشتی توسعه یافته میخوانند.

 

(Extended Evolutionary Synthesis )

 سایر دانشمندان بشدت مخالفت میكنند و میگویند كه شواهد اندكی در دسترس است كه چنین تحولی در الگوهای ذهنی (Paradigm Shift) را ضروری سازد.

این همایش در انجمن سلطنتی اولین كنفرانس عمومی بود كه لالاند و همكارانش نگرش خود را به عموم عرضه نمودند. آنها نه تنها از همفكران خود بلكه از دانشمندان شكاك به سنتز فرگشتی توسعه یافته نیز برای شركت در كنفرانس دعوت بعمل آوردند.

منتقدان سنتز مدرن آنرا اشتباه نمیدانند بلكه میگویند كه این تئوری تمامیت غنای فرگشت را پوشش نمیدهد. ارگانیزمها فقط ژن را به ارث نمیبرند. آنها انواع دیگر مولكولهای سلولی، رفتاری كه آموخته اند و محیطی كه توسط اجدادشان تغییر یافته را نیز به ارث میبرند. لالاند و همكارانش حتی جایگاه ویژه انتخاب طبیعی در توضیح دگرگونش حیات را نیز به چالش میكشند و میگویند كه فرایندهای دیگری نیز وجود دارند كه چگونگی فرگشت حیات را توضیح میدهند.

لالاند میگوید: چنین نیست كه ما میخواهیم مكانیزمهای بیشتری را به آنچه وجود دارد وصله پینه كنیم، بلكه لازم است به فرایند علت و معلولی به شكلی متفاوت نگریسته شود.

اِوا جابلانكا از دانشگاه تل آویو در خصوص شواهد مربوط به شكلی از وراثت كه فراتر از ژنها میباشد سخن گفت: سلولهای ما از گروهی از مولكولهای ویژه استفاده میكنند تا كنترل كنند كه كدامیك از ژنها باید پروتئین بسازد. در این فرایند كه متیلاسیون خوانده میشود، برای مثال، سلولها درپوشی بر DNA میگذارند تا برخی ژنها غیرفعال باقی بمانند. هنگامی كه سلول تقسیم میشود، همان درپوش و سایر كنترل ها بر روی DNA جدید دوباره تولید میشود. سیگنالهای دریافتی از محیط میتواند عاملی باشد كه سلول این نوع از كنترل كه اپی ژنتیك خوانده میشود را تغییر دهد و به ارگانیزم اجازه دهد كه رفتار خود را با چالشهای جدید منطبق كند.

برخی مطالعات نشان میدهد كه تحت شرایط خاص، یك تغییر اپی ژنتیكی در والد ممكن است به فرزندانش منتقل شود. خود آن فرزندان نیز این پروفایل اپی ژنتیكی تغییریافته را به فرزندان خود منتقل میكنند و این نوعی از توارث است كه فرای ژنها میباشد. قویترین شواهد مربوط به این پدیده در گیاهان مشاهده شده است.

هرچند انتخاب طبیعی نیروی بسیار مهمی در فرگشت میباشد، اما برخی از سخنرانان در همایش شواهدی ارائه كردند كه این مكانیزم میتواند محدود و یا دارای سوگیری در جهت خاصی باشد. گِرد مولر از دانشگاه وین مثالی از مطالعات خودش بر سوسمارها ارائه كرد. پای برخی از گونه های سوسمار بشكلی فرگشت یافته كه تعدادی از انگشتان پا حذف شده اند. بعضی چهار انگشت دارند در حالیكه بعضی دیگر فقط یك انگشت دارند و بعضی پایشان را بطور كامل از دست داده اند.

مولر استدلال میكند كه سنتز مدرن دانشمندان را به این سمت هدایت میكند كه ترتیب و آرایش انگشتان بسادگی محصول انتخاب طبیعی است و یك ترتیب خاص تنها در صورتی كه شانس بقاء را افزایش دهد گزینش خواهد شد. اما این دیدگاه به شما نمیگوید كه آیا از دست دادن انگشت اول و آخر مزیتی دارد بر از دست دادن انگشتان دیگر؟

جواب این است كه مزیت خاصی وجود ندارد. كلید فهم اینكه چرا سوسمارها انگشتان خاصی را از دست دادند در این است كه در جنین سوسمار، انگشتان به ترتیب خاصی رشد میكنند و هنگام از دست دادن انگشتان، همان ترتیب معكوس میشود. مولر گمان میبرد كه این محدودیت بدین دلیل است كه جهشها نمیتوانند هر حالت ممكنی را ایجاد كنند. بعضی آرایشهای خاص از انگشتان پا خارج از محدوده قابل گزینش توسط انتخاب طبیعی میباشند.

رشد و توسعه ممكن است كه فرگشت را محدود كند اما از طرف دیگر انعطاف پذیری قابل توجهی برای گیاهان و حیوانات فراهم میكند. سونیا سلطان از دانشگاه وزلیان مورد جالب توجهی از یك گیاه را شرح میدهد كه نام متداول آن "علف زرنگ" میباشد. اگر این گیاه در جایی رشد كند كه نور خورشید كم است، برگهای آن نازكتر ولی وسیعتر خواهند بود تا نور بیشتری را جذب كنند. در جایی كه گیاه در معرض نور زیاد خورشید باشد، برگهای آن ضخیم و باریك خواهند شد. اگر این گیاه با ژنتیك یكسان را در شرایط مختلف محیطی رشد دهیم، تغییرات در ظاهر گیاه آنقدر زیاد است كه گونه های متفاوتی بنظر خواهند آمد.

دانشمندان حاظر در همایش استدلال كردند كه این نوع از انعطاف پذیری كه "قالب پذیری" و یا plasticity خوانده میشود خود میتواند یك عامل پیشران فرگشت باشد و به گیاهان اجازه دهد كه وارد زیست بوم های جدید شوند و سپس انتخاب طبیعی ژنهای گیاه را با محیط جدید تطبیق خواهد داد. سوزان آنتوان از دانشگاه نیویورك در سخنرانی دیگری اظهار كرد كه قالب پذیری ممكن است در فرگشت انسان نیز نقش بسیار مهمی بازی كرده باشد كه تا كنون بدان اهمیت لازم داده نشده است. علت آن این است كه سنتز مدرن مطالعات مربوط به فرگشت انسان در پنجاه سال اخیر را در جهت خاصی سو داده است.

دانشمندان تمایل دارند تفاوت در فسیلها را به ژنتیك متفاوت نسبت دهند. در دهه ٨٠ میلادی دانشمندان دریافتند كه اجداد باستانی ما تا حدود دو میلیون سال قبل كوتاه قامت و كوچك مغز بودند. سپس یك خانواده از نخستیان، قد بلند گشت و مغز بزرگی بدست آورد. این تغییر مبداء سرده هومو بود. اما گاهی اوقات دیرین شناسان فسیلهایی را پیدا میكنند كه براحتی قابل طبقه بندی نیستند. دو فسیل از بعضی جنبه ها بنظر میاید كه متعلق به یك گونه هستند ولی از جنبه های دیگر هم خانواده نمیباشند. دانشمندان در اینجا معمولا تفاوتها را محصول محیط زندگی قلمداد میكنند و با نادیده گرفتن آنها سعی میكنند تنها تفاوتهای عمده و اساسی را منظور كنند. اما آن تفاوتهای كوچك اكنون آنقدر زیاد شده اند كه قابل چشم پوشی نیستند. دانشمندان تنوع گیج كننده ای از فسیل های شبه انسان یافته اند كه متعلق به یك و نیم تا دو میلیون سال قبل است. بعضی بلند و بعضی كوتاه هستند. بعضی دارای مغز بزرگ و برخی كوچك مغز میباشند. همه آنها تعدادی از ویژگی های هومو را در اسكلت خود دارند اما هر كدام مخلوط گیج كننده ای از سایر گونه ها را نیز دارا میباشند.

آنتوان فكر میكند كه سنتز فرگشتی توسعه یافته میتواند به دانشمندان كمك كند كه تا این معمای غامض را حل كنند. او تصور میكند كه لازم است قالب پذیری بطور ویژه مورد توجه قرار گیرد و میگوید كه انسانهای زنده نوعی از قالب پذیری خودشان دارند. كیفیت تغذیه یك مادر در دوران بارداری بر سلامت نوزاد اثر میگذارد كه تا بزرگسالی نیز ادامه خواهد یافت. علاوه بر آن، اندازه یك زن، كه خود تحت تاثیر نوع تغذیه مادرش است، بر اندازه نوزاد آن زن اثر میگذارد. برای مثال زیست شناسان دریافته اند كه زنهایی با پاهای درازتر غالبا فرزندان درشت تری دارند. آنتوان پیشنهاد میكند كه این جورواجوری غریب در فسیلها میتواند مثالی چشمگیر از قالب پذیری باشد. تمام فسیلهای یافت شده مربوط به دوره ای از تاریخ آفریقا میباشند كه تغییرات آب و هوایی زیادی رخ داده بود. خشكسالی و یا بارانهای سیل آسا موجب تغییر زنجیره غذایی در نقاط مختلف زمین گردید كه احتمالا عامل رشد متفاوت هوموهای اولیه بود.

سنتز فرگشتی توسعه یافته ممكن است كه به درك بخش مهمی از تاریخ ما كمك كند كه ظهور كشاورزی است. در آسیا، آفریقا و آمریكا مردم شروع به اهلی سازی احشام و محصولات زراعی نمودند. قبل از پیدایش كشاورزی، انسانها با شكار و یا كاوش كردن غذای خود را تهیه میكردند. بر مبنای سنتز مدرن، این نوع رفتار توسط انتخاب طبیعی بدقت تنظیم شده بود تا تلاش آنها برای یافتن غذا بهترین نتیجه را داشته باشد. مشكل اینجاست كه نمیتوان براحتی توضیح داد كه چگونه كشاورزی جایگزین كاوش برای غذا شد. برخی محققان پیشنهاد میكنند كه كشاورزی هنگامی ظهور كرد كه بدنبال تغییرات آب و هوایی، یافتن گیاهان وحشی دشوار گردیده بود. اما نشانه های چنین تغییر آب و هوایی در زمان ظهور كشاورزی مشاهده نشده است.
ملیندا زِدر از بنیاد اسمیتسونیان میگوید كه روش بهتری برای تفكر در مورد این تغییر روش وجود دارد. انسانها زامبی هایی نیستند كه منفعلانه در یك محیط ثابت در تلاش برای بقاء باشند. آنها متفكرینی خلاق میباشند كه قادر هستند محیط را تغییر دهند و در این فرایند فرگشت را به سمت جدیدی هدایت كنند. دانشمندان این فرایند را سازندگی مناسب میخوانند


 (niche construction)

 و گونه های بسیاری آنرا انجام میدهند. مورد كلاسیك آن سگ آبی میباشد كه با قطع درختان و ساخت سد، حوضچه كوچكی میسازد و بعضی از گیاهان و جانوران بهتر از سایر گونه ها خود را با این محیط جدید تطبیق خواهند داد.

 شواهدی وجود دارد كه انسانیان نخستین نیز گیاهان وحشی را به نزدیكی محل زندگی خود انتقال داده اند. با آب دادن به این گیاهان و محافظت از آنان در مقابل آفات، این گیاهان با محیط جدید وفق یافتند و در طول زمان به محصولات زراعی تبدیل گشتند. برخی انواع حیوانات نیز با محیط جدید تطبیق یافته و تبدیل  شدند به سگ، گربه یا انواع دیگری از گونه های اهلی.

این محیط جدید فقط محرك فرگشت گیاهان و جانوران نبود بلكه موجب دگرگونش فرهنگی كشاورزان نیز گشت. آنها بجای پرسه زدن و خانه بدوشی، در روستاها سكنی گزیدند تا بتوانند بر روی زمینهای خود كار كنند. جامعه پایدارتر گشت زیرا فرزندان اكنون زمینهای زراعی والدین خود را نیز به ارث میبردند و تمدن آغاز گشت.

سخنران بعدی دنیس نوبل از دانشگاه آكسفورد بود. او گفت كه ژنوم همانند دستورالعملی برای تولید حیات نیست بلكه همانند یك اندام حساس است وقتی تحت تنش قرار میگیرد آرایش خود را تغییر میدهد. او برای روشن ساختن دیدگاه خود به  یك آزمایش تجربی اشاره كرد كه نتایج آن اخیرا منتشر شده است. این آزمایش بر روی باكتری انجام شده بود كه برای شنا كردن دم تاژكی طولانی خود را میچرخاند. در ابتدا، دانشمندان یكی از ژنهای ضروری برای ساخت این دم را از DNA باكتری خارج ساختند و سپس باكتری بی دم را در یك ظرف پتری قرار دادند كه حاوی مقدار ناچیزی غذا بود. طولی نكشید كه باكتری تمام غذای نزدیكش را مصرف كرد و چون قادر به حركت نبود، انتظار میرفت كه بمیرد. اما در این شرایط بحرانی و در كمتر از چهار روز، مشاهده شد كه باكتریها دوباره شنا میكنند. با بررسی دقیق روشن شد كه آنها دم جدیدی در آورده اند.

نوبل اظهار كرد كه این استراتژی در تغییر سریع ژنوم پاسخی است به محیط نامناسب. این یك سیستم خود-تعمیر است كه بدون وابستگی به DNA اجازه میدهد یك صفت یا ویژگی تولید شود.

یكی از حضار كه زیست شناسی بنام دیوید شوكر از دانشگاه سنت آندرو بود و تا آن زمان فقط در سكوت به سخنرانی ها گوش سپرده بود دیگر نتوانست طاقت بیاورد و دست خود را بلند كرد و پرسید: لطفا نظر خود در مورد مكانیزمی كه زمینه چنین كشفی بوده است را بفرمایید؟

نوبل در جواب شروع به صحبت در مورد شبكه ها و تنظیمات آنها نمود و اینكه جستجویی بی وقفه لازم است تا راه حلی برای برون رفت از بحران موجود پیدا شود. شوكر كه جواب خود را دریافت نكرده بود گفت: شما برای پاسخگویی باید به متن تحقیق منتشر شده استناد كنید.

همزمان كه نوبل در تقلا بود تا پاسخی بیابد، شوكر متن مقاله منتشر شده را روی آیپد خود یافت و خواند: نتایج ما نشان میدهد كه انتخاب طبیعی میتواند به سرعت شبكه های تنظیم كننده را سیم كشی مجدد كند.

شوكر سپس آیپد خود را كنار نهاد و گفت: پس این یك مثال كامل و زیبا از فرگشت سریع نئوداروینیسمی است.

بسیاری از شكاكین حاظر در كنفرانس با شوكر همرأی بودند كه علی رغم شواهد ارائه شده، كماكان نیازی به تحول اساسی در الگوهای فعلی نیست. بعضی از آنها خود نیز از جمله سخنرانان بودند.
داگلاس فوتویاما كه زیست شناسی از دانشگاه استونی بروك در نیویورك و مولف بسیاری از كتب دانشگاهی است در سخنرانی خود گفت: تصور میكنم كه از من انتظار میرود یك دیدگاه ژوراسیكی از فرگشت ارائه دهم.

به بیان دیگر، او در طی كنفرانس آماج انتقادات زیادی قرار گرفت كه چرا به چیزهایی نظیر اپی ژنتیك و قالب پذیری در كتب دانشگاهی اهمیت كافی داده نمیشود. در حقیقت فوتویاما به كنفرانس دعوت شده بود تا به همكارانش توضیح دهد كه چرا این مفاهیم مورد غفلت قرار گرفته اند.

او گفت: ما باید تشخیص دهیم كه اصول محوری سنتز مدرن قدرتمند میباشند و بخوبی با شواهد پشتیبانی میشوند. این نوع از زیست شناسی كه در انجمن سلطنتی مورد بحث قرار دارد در واقع چندان هم جدید نیست. معماران سنتز مدرن، برای بیش از پنجاه سال در مورد این مفاهیم گفتگو كرده اند و تحقیقات زیادی با هدایت سنتز مدرن انجام شده تا درك درستی حاصل آید.