آیا فرایند تکامل و انتخاب طبیعی در حیات جاری است؟ (۱)

مجله دیجی کالا - مهدی مومن زاده: تکامل و انتخاب طبیعی، پایه‌ای‌ترین نظریه‌ی علم زیست‌شناسی و البته از مناقشه‌ برانگیز‌ترین نظریه‌های علم است. تکامل یعنی اینکه موجودات زنده‌ی مختلف زمین، در ویژگی‌های گوناگون خود دچار تغییر و تحول می‌شوند. تغییر و تحولی که از بدو شروع حیات وجود داشته و همچنان ادامه دارد.

انتخاب طبیعی یعنی موجودات زنده‌ای که ویژگی‌های آن‌ها باعث می‌شود با زیست‌بوم خود سازگارتر باشند، باقی می‌مانند و بقیه نابود می‌شوند. این نظریه به زیست‌شناسان می‌گوید که چگونه زندگی ساده‌ی اولیه، به گوناگونی زیستی امروزی تبدیل شد.

اینکه چگونه اکنون زندگی روی زمین را می‌توانیم به شکل‌های مختلف، از یک باکتری گرفته، تا انواع درختان و یک دلفین یا نهنگ ببینیم. برای زیست‌شناسان، تکامل یک واقعیت است. زیست‌شناسان آکادمیک همان‌قدر به تکامل باور دارند که کروی بودن زمین را پذیرفته‌اند.

با این حال بسیاری از مردم، نمی‌توانند بپذیرند که فرایند تکامل و انتخاب طبیعی در موجودات زنده جریان دارد. چرا زیست‌شناسان آکادمیک این‌قدر درباره‌ی آن مطمئن هستند؟ شواهد و مدارک آن‌ها برای این باور چیست؟ ممکن است زیست‌شناسان در اشتباه باشند؟

انسان‌ برای هزاران سال فکر می‌کرد که خورشید، ماه و سیاره‌ها، همگی به دور زمین گردش می‌کنند. این نظریه کاملا قدرتمند بود و می‌توانست پیش‌بینی‌های زیادی را به دقت انجام دهد.

جامعه‌ی علمی آن زمان به طور کامل این نظریه را پذیرفته‌ بود و نظریه‌ی زمین‌مرکزی، پایه‌ی مستحکم کیهان‌شناسی شده بود.

هرچند که آن نظریه خیلی خوب جواب می‌داد، ولی نقص‌هایی هم داشت. بعضی از پیش‌بینی‌های آن درست از آب در نمی‌آمد و دانشمندان دائما در حال برطرف کردن نقص‌هایش بودند. نظریه یا باید تکمیل، یا به طور کلی ابطال می‌شد.

چیزی که در تاریخ رخ داد، مورد دوم، یعنی ابطال آن بود. با تلاش‌های «کپرنیک» و «گالیله»، همه چیز کاملا بر عکس شد و فهمیدیم برخلاف تصوراتمان، این زمین و دیگر سیارات هستند که در مدار خورشید می‌چرخند.

اساسا این خاصیت علم است که نظریه‌ای داده می‌شود و تا زمانی که ابطال نشده، مدافعان نظریه سعی می‌کنند با روش‌های مختلف از آن دفاع کنند.

اگر نظریه‌ی دیگری به میان آمد که استدلال و شواهد بهتری ارائه می‌کرد،‌ آن هنگام در یک جامعه‌ی آزاد علمی، خود به خود جایگزین نظریه‌ی قبلی می‌شود.

حال، آیا ممکن است نظریه‌ی تکامل و انتخاب طبیعی هم به چنین وضعیتی دچار شود و به یکباره پارادایم غالب زیست‌شناسان آکادمیک را بشکند؟ شواهد و مدارک زیست‌شناسان برای اثبات نظریه‌شان چیست؟

تغییرات جزئی و مداوم

شاید بهتر باشد ببینیم که نظریه‌ی تکامل و انتخاب طبیعی داروین دقیقا چه می‌گوید. این نظریه می‌گوید هر موجود زنده‌ای که به دنیا می‌آید، اندکی با والد یا والدینش متفاوت است. این تفاوت‌ها گاه در زندگی به موفقیت او کمک می‌کند و گاه جلوی موفقیت او را می‌گیرد.

موفقیت یعنی اینکه خودش زنده بماند و بتواند تولید مثل کند؛ عدم موفقیت هم یعنی نتواند این کارها را انجام دهد. وقتی موجودات زنده برای غذا و جفت با یکدیگر رقابت می‌کنند، آن‌هایی که دارای بعضی مزیت‌های رقابتی نسبت به دیگران هستند، شانس بیشتری برای تولید مثل دارند.

ولی آن‌هایی که مزیت رقابتی زیادی نسبت به دیگران ندارند، شانس تولید مثل‌شان کم می‌شوند. بنابراین در یک جمعیت خاص از موجودات زنده، کم‌کم ویژگی‌های مفید برای تضمین بقای نسل باقی می‌ماند و ویژگی‌های غیر‌مفید از بین می‌روند.


در مدت زمان طولانی، تغییراتی که آهسته‌آهسته‌ ایجاد شده‌اند، منجر به دگرگونی کامل یک جمعیت می‌شوند. دگرگونی می‌تواند آن‌قدر زیاد باشد که جمعیتی با ویژگی‌های کاملا جدید نسبت به چند نسل قبل ببینیم.

یعنی اگر جمعیتی از موجودات زنده را اکنون زیر نظر قرار دهید، می‌بینید که در هر نسل آن‌ها، تغییرات کوچکی رخ می‌دهد. اگر مثلا برای صد هزار سال با آن‌ها خداحافظی کنید و سپس دوباره به دیدن آن‌ها بیایید، ممکن است با موجوداتی کاملا متفاوت از آن‌چه صد هزار سال پیش دیده بودید مواجه شوید.

بدین معنی که در طی میلیاردها سال، کم‌کم کرم‌ تبدیل به ماهی، ماهی تبدیل به جانوران خشکی‌زی، جانوران خشکی‌زی تبدیل به پستانداران کوچک و پستانداران کوچک تبدیل به میمون‌ها شده‌اند. تکامل بر خلاف نام فارسی آن (کامل شدن)،‌ لزوما به معنی کامل شدن نیست.

تکامل صرفا فرایندی مبنی بر تغییر صفات نسل به نسل موجودات زنده است، که در طول زمان به دگرگونی‌های بزرگ تبدیل می‌شود. احتمالا نام فارسی بهتر به جای تکامل، «فرگشت» است.

بگذارید آن‌طور که داروین می‌گوید، از باغچه‌ی خانه‌ی خود شروع کنیم. کتاب «منشاء انواع» چارلز داروین، نخستین بار در سال ۱۸۵۹ چاپ شد. او در این کتاب از خوانندگان خواسته که ذهن خود را بر روی باغچه‌ی خانه‌ی خود متمرکز کنند و لازم نیست به دل جنگل‌ها و بیشه‌های حاره‌ای بروند.

در باغچه‌ی خانه به خوبی می‌توان دید که چگونه موجودات زنده‌ای مثل مرغ و خروس، صفات خود را به فرزندانشان منتقل می‌کنند. در ضمن همیشه فرزندان، نوه‌ها، نتیجه‌ها و الی آخر، تا حدی متفاوت از پدر و مادر و اجداد خود هستند.

داروین ذهن مخاطب را به فرایند کشاورزی و دامداری متمرکز می‌کند و اینکه در طی نسل‌های زیاد، کشاورزان و دامداران کاری کرده‌اند که بتوانند محصولاتی پربارتر و دام‌هایی فربه‌تر و قوی‌تر داشته باشند.


هرچند که دامداران با نظریه‌ی داروین آشنا نبودند، ولی در عمل کاری می‌کردند که تکامل در دام و کشت آن‌ها رخ می‌داد.

برای مثال اگر آن‌ها ۱۰۰ مرغ می‌خواستند که بتوانند تخم زیادی بگذارند، باید نخست در جمعیت کنونی مرغ‌های خود، به دنبال تک و توک مرغ‌هایی که زیاد تخم می‌گذاشتند، می‌گشتند. سپس آن‌ها را جدا می‌کردند و سعی می‌کردند جوجه‌های آن‌ها را از بقیه جدا کنند تا آن‌ها با یکدیگر تولید مثل کنند.

وقتی جوجه‌ها به دنیا می‌آمدند و بزرگ می‌شدند، دوباره باید بهترین آن‌ها در تعداد تخم را جدا می‌کردند تا تولید مثل کنند. بعد از مدتی و با گذشت چند نسل، جمعیتی از مرغ‌ها بوجود ‌آمد که زیاد تخم می‌گذاشتند.

انسان، هزاران سال پیش مرغ را اهلی کرد. جالب این‌جاست که مرغ وحشی جنگلی، در طی یک سال فقط می‌تواند ۳۰ عدد تخم بگذارد و این در حالیست که مرغ‌های خانگی امروزی سالیانه حدود ۳۰۰ تخم می‌گذارند.

بدین معنی که چون تخم مرغ غذای انسان بوده، در همزیستی با انسان، آن مرغ‌های اهلی باقی مانده‌اند که تخم‌های بیشتری می‌گذاشتند.

یک جوجه، از جنبه‌های زیادی شبیه والدین خود است. او به طور کامل یک جوجه است و مثلا یک مورچه‌خوار نیست! در حقیقت این جوجه، نسبت به جوجه‌های دیگر کاملا به والدینش شبیه‌تر است. با این حال نکته این‌جاست که او به والدینش «شبیه» است و یک «کپی» از آن‌ها نیست.

«استیو جونز» (Steve Jones) از کالج دانشگاهی لندن می‌گوید: «تکامل دقیقا همین است.

یک‌ سری اشتباهات متوالی که روی هم انباشته می‌شوند.» ممکن است فکر کنید که تغییرات ممکن است زمانی متوقف شود، ولی داروین در کتابش نوشته: «هنوز هیچ مدرکی وجود ندارد که در آن دیده باشیم تغییرات موجودات زنده،‌ در طی نسل‌های مختلف متوقف شود.

حتی قدیمی‌ترین گیاهانی که برای کشاورزی کاشته‌ایم، مثل گندم، هنوز گوناگونی‌های متفاوتی تولید می‌کنند.

هنوز قدیمی‌ترین حیواناتی که اهلی کرده‌ایم، گاهی اوقات دچار تغییرات بارز می‌شوند.» تنها مسئله‌ای که وجود دارد این است که فرایند تکامل بسیار آهسته رخ می‌دهد و برای اینکه اثر آن را به درستی حس کنید، باید مدت زمان خیلی زیادی صبر کنید.

مدت زمانی که بیشتر از عمر یک انسان طول می‌کشد و در ابعاد بزرگ، بیشتر از عمر گونه‌ی انسان هوشمند رخ داده است. برای دیدن شواهد و مدارک، تنها راه ما رجوع به فسیل‌های هزاران و میلیون‌ها ساله است.


کتاب تاریخ

فسیل‌ها، در حقیقت نقشی از بدن موجودات زنده در سنگ‌ها هستند. بدین ترتیب که وقتی موجود زنده می‌میرد، سخت‌ترین قسمت‌های بدن او مثل استخوان‌ها باقی می‌ماند، این قسمت‌های سخت، روی سنگ یا زمین باقی می‌مانند و روی آن‌ها با لایه‌ی دیگری از خاک پوشیده می‌شود. لایه‌های بالایی روی قسمت‌های سخت فشار می‌آورند و آن‌ها همان‌جا مدفون می‌شود.

هرچند که پس از مدتی بالاخره این قسمت‌های سخت بدن هم از بین می‌روند، ولی نقش آن‌ها مثل قالب بر سنگ بالایی و پایینی ثبت می‌شود.

در مناطقی که سنگ‌های رسوبی دارند و زمانی کف دریاها و اقیانوس‌ها را شکل می‌داده‌اند، لایه‌های سنگ یکی یکی طی هزاران و میلیون‌ها سال روی هم شکل گرفته‌اند.

بدین ترتیب لایه‌های سنگ پایین‌تر، قدیمی‌تر هستند و در بین آن‌ها می‌توان فسیل‌های باستانی‌تری پیدا کرد. وقتی فسیل‌ها در لایه‌های مختلف را بررسی می‌کنیم، می‌بینیم که اشکال زندگی در دوره‌های مختلف متفاوت بوده است.

قدیمی‌ترین فسیل‌هایی که می‌توانیم پیدا کنیم، از موجودات زنده‌ی تک سلولی مثل باکتری‌ها هستند. موجودات زنده‌ی پیچیده‌تر مثل حیوانات و گیاهان، خیلی بعدتر و در لایه‌های بالاتر بوجود آمدند. در بین حیوانات، فسیل‌ ماهی‌ها، قدیمی‌تر از دوزیستان، پرندگان و پستانداران است.

فسیل نخستی‌ها (شامل میمون‌ها)، فقط در صخره‌های جوان‌تر پیدا می‌شود. جونز می‌گوید: «بهترین مدارک و شواهد در تایید تکامل، فسیل‌ها هستند. تقریبا در یک-ششم کتاب منشاء انواع نیز از فسیل‌ها نام برده شده است.»


با مطالعه‌ی دقیق فسیل‌ها، دانشمندان توانسته‌اند بسیاری از گونه‌هایی که اکنون وجود دارند را به گونه‌های منقرض شده ربط دهند. بدین ترتیب دریافته‌اند که کدام‌یک، از نوادگان کدام گونه‌ی منقرض شده‌اند.

برای مثال در سال ۲۰۱۴، پژوهشگران، گونه‌ی گوشتخوار ۵۵ میلیون ساله‌ای به نام «دورمالوسیون» (Dormaalocyon) را جد مشترک شیر، ببر و خرس دانستند. آن‌ها این موضوع را از روی دندان‌های آن‌ها متوجه شدند. دندان شیر، ببر، خرس و آن گونه‌ی منقرض شده‌ی ۵۵ میلیون ساله خیلی شبیه به هم است.

ممکن است هنوز قانع نشده باشید و بگویید که آن‌ها صرفا دندان‌هایی مشابه دارند و این دلیل نمی‌شود که از یک جد مشترک باشند. ما چطور می‌توانیم بفهمیم که یک گونه به گونه‌ای دیگر تبدیل شده است؟

جونز می‌گوید: «اگر به بیشتر یافته‌های فسیلی نگاه کنید، متوجه می‌شوید که یک شکل از فسیل به تعداد زیاد پیدا می‌شود که این نشانگر وجود یک گونه‌ی غالب در محیط است.

سپس با یک مجموعه فسیل جدید مواجه می‌شوید که کاملا با فسیل قبلی که به مدت زمان زیاد وجود داشته تفاوت می‌کند.

ولی وقتی که ما باقی‌مانده‌های فسیلی بیشتری را بررسی کردیم، متوجه فسیل‌های زیادی شدیم که «فسیل‌های دوران گذار» بودند.» این حلقه‌های گم شده،‌ در حقیقت خانه‌های نیم‌ساخته‌ی بین گونه‌های شناخته شده هستند.

برای مثال، پرندگان از نوادگان دایناسورها هستند و دانشمندان برای سال‌ها سعی می‌کردند به دنبال فسیل گونه‌های میانی بگردند.

در سال ۲۰۰۰، گروهی چینی از آکادمی علوم این کشور، دایناسور کوچکی به نام «میکرورپتور» (Microraptor) پیدا کرد که مثل پرندگان امروزی پر داشت ولی نمی‌توانست پرواز کند، این دایناسور یک گونه‌ی میانی بود.

البته می‌توان فرایند تکامل گونه‌ای جدید را به صورت زنده نیز تماشا کرد. «ریچارد لنسکی» (Richard Lenski) از دانشگاه میشیگان، در حال انجام طولانی‌ترین آزمایش تکامل است.

از سال ۱۹۸۸، لنسکی در حال بررسی ۱۲ جمعیت از باکتری «اشریشیا کولی» (Escherichia Coli) در آزمایشگاه خود است. باکتری‌ها در دستگاه‌های مخصوصی قرار دارند و دائما تغذیه می‌شوند. گروه آقای لنسکی، هر چند وقت یک‌بار از آن‌ها نمونه‌برداری و نمونه‌ها را فریز می‌کند.

باکتری‌های اشریشیا کولی امروزی این آزمایشگاه، با اشریشیا کولی‌های سال ۱۹۸۸ تفاوت‌های اساسی دارند. لنسکی می‌گوید: «در همه‌ی ۱۲ جمعیت، باکتری‌ها خیلی سریع‌تر از اجداد ۲۷ سال پیش خود رشد می‌کنند.»

در حقیقت باکتری‌ها کاملا با مواد مغذی و شیمیایی که در آزمایشگاه به آن‌ها داده می‌شود سازگار شده‌اند.

لنسکی ادامه می‌دهد: «این مدرکی بسیار موثق در تایید نظریه‌ی داروین است. اکنون بعد از گذشت ۲۷ سال، باکتری‌های ما در حدود ۸۰ درصد سریع‌تر از اجدادشان رشد می‌کنند.»


در سال ۲۰۰۸ گروه لنسکی اعلام کردند که باکتری‌ها جهشی بزرگ کرده‌اند. محیط‌کشتی که باکتری‌ها در آن زندگی می‌کنند، دارای ماده‌ای شیمیایی به نام «سیترات» است.

اشریشیا کولی نمی‌تواند سیترات را هضم کند. ولی بعد از ۳۱ هزار و ۵۰۰ نسل که در آزمایشگاه زندگی کرده‌اند، یکی از ۱۲ جمعیت توانست سیترات را هضم کند.

لنسکی می‌گوید: «سیترات همیشه در ماده‌ی مغذی آن‌ها وجود داشت. همه‌ی جمعیت‌ها فرصت این که سیترات را هضم کنند، داشتند. ولی فقط یکی از جمعیت‌ها موفق به این کار شد.» این دقیقا جایی بود که نمونه‌های فریز شده به کار می‌آمدند.

گروه لنسکی می‌توانست به نمونه‌های فریز شده مراجعه کند و روند تکاملی باکتری‌ها برای هضم سیترات را بررسی کند. لنسکی در بررسی‌هایش بر روی نمونه‌های فریز‌ شده‌ی باکتری‌ها، از ابزاری استفاده کرد که در زمان داروین وجود نداشت. این ابزار چیزی نیست جز ژنتیک!