در دو پست قبلی موارد چندی از به‌روزترین شواهد تکامل را از زمان داروین تا کنون، با هم بررسی کردیم. در این مطلب می‌خواهیم برخی دیگر از شواهدی را بررسی کنیم، که شاید بیشتر در رشته‌های زمین‌شناسی و تا حدودی در جغرافیا به آن‌ها پرداخته شود تا در مطلق زیست‌شناسی یا زیست‌شناسی نوین.

زیست‌جغرافی[1]:

تکامل و شواهد آن، باعث شد یک معمای بزرگ دیگر هم حل شود و برای این معما تبیینی ارائه کرد؛ تبیینی در توضیح این که توزیع جغرافیایی گیاهان و جانوران بر روی زمین،‌ چه طور رخ داده است؟ پرداختن به سوالاتی مانند این‌که: چرا پوشش جانوری اروپا و آمریکای شمالی در دو طرف اقیانوس اطلس شمالی،‌ نسبتا مشابه‌اند؛ در حالی که پوشش جانوری آفریقا و آمریکای جنوبی در دو طرف اقیانوس اطلس جنوبی متفاوت است؟ چرا پوشش جانوری استرالیا به میزانی کامل قابل توجه، با پوشش گیاهی سایر نقاط جهان تفاوت دارد؟

آیا این الگوهای نامنظم را می‌توان ناشی از خلقت آن‌ها دانست؟ براساس شواهد موجود تکاملی،‌بی‌گمان نمی‌توان. داروین نشان داد که توزیع فعلی جانوران و گیاهان، ناشی از تاریخ‌ پراکندگی آن‌ها در نقاط اولیه‌ی پیدایش‌شان است. و این به این معناست که هر چه دو قاره در گذشته‌ی دورتری از هم فاصله گرفته باشند؛‌ جانداران‌شان باهم بیشتر متفاوت‌اند.

بیشتر جانداران، ‌توزیع ناپیوسته دارند. مثل شترها که در دو قاره‌ی مختلف یافت می‌شوند: شتر واقعی در آسیا و آفریقا، و خویشاوند بسیار نزدیک آن‌ها (لاماها) در آمریکای جنوبی زندگی می‌کنند. از این امر نتیجه می‌شود که در صورتی که به تکامل پیوسته معتقد باشیم، باید میان دو منطقه‌ای که هم‌اکنون از هم جدا هستند، ارتباطی وجود داشته باشد. یعنی در این مثال، شترها باید در آمریکای شمالی هم پیدا شوند تا بگوییم توزیع‌شان پیوسته بوده است. فرضیه‌ی فوق، زمانی تایید شد که فسیل شترها در دوران سوم زمین‌شناسی در آمریکای شمالی پیدا شدند. این نشان می‌داد که شترها، زمانی در آمریکای شمالی حضور داشته‌اند و حلقه‌ی پیوند‌دهنده‌ی شترهای آسیایی با شترهای آمریکای جنوبی بوده‌اند؛ اما بعدها منقرض شده‌اند.

دلیل شباهت پوشش جانوری اروپا و آمریکای شمالی کاملا درک نمی‌شد تا این که در اوایل دوره‌ی سوم زمین‌شناسی، یعنی حدود چهل میلیون سال پیش، کشف شد که از طریق اقیانوس اطلس شمالی، میان این دو قاره‌ای که هم‌اکنون از هم جدا هستند، ارتباط زمینی وجود داشته است و در واقع همین امر هم عاملی برای مبادله‌ی پوشش گیاهی و جانوری بین این دو منطقه بوده است.

مورد دیگر این که، آفریقا و آمریکای جنوبی، هشتاد میلیون سال پیش، به‌ دلیل رانش قاره‌ای، از هم جدا شده‌اند و در این مدت طولانی، پوشش زیستی‌شان از هم به شدت دور شده است؛ که این در واقع صحت کلام داروین و شواهدی که او پیدا کرد را، اثبات می‌کند.

معمای الگوی توزیع گونه‌ها را همچنین می‌توان از طریق نسبت مشترک گونه‌ها و گاهی هم با استفاده از شواهد انقراض گونه‌ها تبیین کرد.

پراکندگی[2]:

گونه‌های مختلف،‌ از نظر توانایی هایشان در پراکندگی و گستره‌شان، متفاوت‌اند. به طور مثال؛ بیشتر از صد نوع پرنده در گینه‌ی نو وجود دارند که چون میل و رغبت زیادی برای گذشتن در آب ندارند، هیچ‌ یک از آن‌ها در جزیره‌ای که بیش از یک مایل با ساحل اصلی فاصله دارند، یافت نمی‌شوند. از طرفی شواهد نشان داده‌ند که: برخی گونه‌ها توانایی عجیبی برای پراکندگی دارند؛ سوسمارهای گیاه‌خوار خانواده‌ی سوسمارها که فقط در آمریکا زندگی می‌کنند،  به جز یک جنس با دو گونه که در فیجی و تونگا یافت می‌شوند ( که همان سوسمارهای مهاجر هستند.) از آن‌ جایی که این سوسمارها بومی هستند، نمی‌توانسته اند با انسان‌ها به این مناطق رفته باشند؛ لذا تنها توجیه مقتضی برای این مورد این است که این گونه‌ها سوار بر کنده‌های شناور و با جریان‌های اقیانوسی، خود را به مرور به این مناطق در قلب اقیانوس، رسانده‌اند. در واقع این که این سوسمارها در این سفر طولانی چندهزار کیلومتری توانسته‌اند زنده بمانند بسیار حیرت‌آور است. با این همه،‌توضیح دیگری وجود ندارد و از طرفی، مواردی چندی از این دست هم وجود داشته‌اند که بقای طولانی مدت انواع‌ دیگری، بر الوارها ثبت شده باشند.

تفاوت در قابلیت پراکندگی،‌اکثر مسائل را روشن می‌کند. مثلا این که: پستانداران ( به استثنای خفاش‌ها) در عبوز از شکاف‌های آبی ناتوان‌اند و این امر خود دلیل برای این است که چرا پستانداران معمولا در جزایر اقیانوسی دیده نمی‌شوند. حال آن‌ که بسیاری از پرندگان و دانه‌های گیاهان می‌توانند به راحتی از شکاف آبی عبور کنند.

شکاف‌های توزیعی[3]:

نواحی انتشار برخی تاکسون‌ها با شکافی قطع می‌شود که در آن شکاف،‌ تاکسونی وجود ندارد. دو راه برای ایجاد این شکاف وجود دارد: این شکاف در آمریکای شمالی به‌خاطر انقراض شترها در آن‌جا ایجاد شد؛ در شرایطی که شترها در ابتدا، گستره‌ی پیوسته‌ای از آسیا تا آمریکای جنوبی داشتند. این نوع اول ایجاد شکاف را فرضیه‌ی ویکاریانس[4] می‌گویند. به نظر می‌رسد که اکثر عدم پیوستگی‌ها در قاره‌ها، بقایای گستره‌های پیوسته‌ی پیشین هستند.

نوع دوم این شواهد اما، یعنی عدم پیوستگی ناحیه‌ی انتشار، اصلی‌تر است. این عدم پیوستگی وقتی شروع می‌شود که اعضای یک گونه، بعد از پراکندگی در اطراف سرزمین نامناسب ( آب،‌کوهستان یا حتی منطقه‌ی گیاهی نامناسب)؛ در خارج از مرزهای گونه‌ی موجود، یک جمعیت بنیان‌گذار[5] را شکل می‌دهند. چنین پراکندگی ناپیوسته‌‌ای ویژگی خاص نواحی‌ای با توزیع جزیره‌ای است. تاکسون‌های جزیره‌ی گالاپاگوس، هیچ‌وقت گستره‌ی پیوسته‌ای با آمریکای جنوبی یعنی ناحیه‌ی پیدایش‌شان، نداشته اند. همه‌ی گونه‌های این پوشش جانوری جزیره‌ای با عبور از یک شکاف آبی ۶۰۰ مایلی به آن‌جا رسیده‌اند.

شواهد مولکولی:

دسته‌ی آخر شواهدی که دال بر تکامل هستند، شواهد مولکولی هستند که ما را وادار می‌کنند تا از جغرافیا و زیست-جغرافی فاصله بگیریم و با نگاهی ذره‌بینی وجزئی‌تر به تکامل بنگریم.

یکی از کشفیات بزرگ و همچنین غیر مترقبه‌ی زیست‌شناسی این بود که: مولکول‌ها نیز هم‌چون ساختارهای بدنی، تکامل می‌یابند.

به طور کلی هر چه که خویشاوندی دو موجود زنده بیش‌تر باشد، مولکول‌های متناظرشان هم بیشتر به هم شبیه‌اند. در مواردی که شواهد مورفولوژیک مبهم هستد، مطالعه‌ی مولکول‌های دو موجود، نشان می‌دهد که رابطه‌ی واقعی آن‌ها چیست؟ به همین دلیل هم زیست‌شناسی مولکولی به یکی از مهم‌ترین منابع اطلاعاتی در زمینه‌ی رابطه‌ی فیلوژنتیک تبدیل شده است.

ژن‌ها یا به عبارت بهتر، ساختارهای مولکول‌هایی که ژن‌ها را تشکیل می‌دهند، مانند ساختارهای ماکروسکوپی، دست‌خوش تغییرات تکاملی می‌شوند. با مقایسه‌ی ژن‌ّها و دیگر مولکول‌های همولوگ در موجودات، می‌توان میزان شباهت‌ آن‌ها به هم را تعیین کرد. به هر حال انواع مختلف مولکول‌ها، سرعت‌های تکاملی متفاوتی هم دارند. ( برخی مانند فیبرینوپپتید[6]ها[7] به سرعت و برخی مانند هیستون‌[8]ها به کندی تغییر می‌کنند. هر چند دودمان انسان‌ و شامپانزه‌ها حداقل شش میلیون سال پیش از هم جدا شده‌اند، اما مولکول پیچیده‌ی هموگلوبین در این گونه‌ها، تقریبا هنوز یک‌سان است[9].

فیلوژنی حاصل از مشخصه‌های مورفولوژیک یا رفتاری، با نتایج حاصل از مشخصه‌های مولکولی یک‌سان است. در برخی موارد، شواهد مولکولی در قیاس با مورفولوژی، فیلوژنی صحیح‌تری را تصویر می‌کند. خویشاوندی بسیار نزدیک انسان و شامپانزه، و دیگر میمون های انسان‌نما، علاوه بر مشخصه‌های ساختاری، به نحوی متقاعدکننده، با مشخصه‌های مولکولی اثبات می‌شود.

اهمیت تجزیه و تحلیل‌های مولکولی:

یکی از مهم‌ترین مواردی که زیست‌شناسی مولکولی در درک تکامل راه‌گشا است؛ این است که: ساختار بنیادین مولکولی همه‌ی موجودات زنده، بسیار قدیمی است. ساختارهای خاصی که تبارهای مختلف جانوری و قارچی و گیاهی، کسب می‌کنند و این ساختار‌ها (‌که بی‌شباهت به آن چیزی نیست که از آن با نام سازگاری‌های تکاملی یاد می‌کنیم)، و آن‌ها را قادر می‌سازد تا زنده بمانند، رشد کنند و در کل؛ بسیار جدیدتر از ساختارهای مولکولی آن‌ها است. بنابراین هرچند می‌توان از این ساختارهای انطباق‌یافته برای طبقه‌بندی جانوران استفاده کرد، اما این ساختارها، چیز زیادی در مورد رابطه و خویشاوندی قارچ‌ها با جانوران دیگر،‌ به ما نمی‌گویند. مثلا تا مدت‌ها قارچ ها را با گیاهان خویشاوند می‌دانستند اما در آن زمان همواره این معما وجود داشت که چرا دیواره‌ی سلولی قارچ‌ها متشکل از کیتین است؛ یعنی همان ماده‌ای که بخش‌های سخت حشرات از آن ساخته شده و در گیاهان دیده نمی‌شود. تا این که در نهایت، تجزیه و تحلیل مولکولی نشان داد که در اکثر بنیان‌های شیمیایی، قارچ‌ها، خویشاوندی نزدیک‌تری با جانوران دارند.

اگر مطالعه‌ی یک ژن خاص، به نتایجی مبهم بینجامد؛ می‌توان برای سنجش ارتباط احتمالی، به هر یک از هزاران ژن دیگر مراجعه کرد. و این امر، باعث شد تا آشفتگی و سردرگمی موجود در مرتب کردن ۸۰-۵۰ راسته از آغازیان،‌ پایان یابد.

ساعت مولکولی:

در غیاب سوابق فسیلی، برای مدت‌ها، این امر غیرممکن بود که بتوانیم سن زمین‌شناسی بسیاری از دودمان‌های تکاملی را پیدا کنیم. تا این که در ۱۹۶۲، زوکرکاندل[10] و پائولینگ[11]، نشان دادند که  بسیاری از مولکول‌ها و شاد هم اکثرشان، طی زمان با سرعتی یک‌نواخت تغییر می‌کنند. از این مولکول‌ها می توان به مثابه‌ی ساعت مولکولی استفاده کرد. فسیل‌های با تاریخ عمر مشخص، همراه با زادگان فعلی‌شان، مقیاسی برای تنظیم ساعت مولکولی فراهم می‌کنند. با این روش نشان داده شد که نقطه‌ی انشعاب شامپانزه و انسان در حدود ۸-۵ میلیون سال پیش بوده است و نه چندان که قبلا تصور می‌شد که در حدود ۱۶-۱۴ میلیون سال پیش باشد.

این روش را باید با دقت استفاده کرد چرا که آن‌قدر‌ها هم که تصور می‌شد،‌ساعت مولکولی ثبات ندارد. مولکول‌های مختلف نرخ‌های متفاوتی برای تغییر دارند و علاوه‌ بر این، یک مولکول خاص نیز ممکن است در طول زمان، نرخ‌های تغییر متفاوتی داشته باشد؛ که این موضوع نشانه‌ی تکامل موزاییکی[12] است. در موارد اختلاف توصیه می‌شود که هم نرخ تغییرات یک مولکول متفاوت را تعیین کنند و هم تلاش کنند تا فسیل مناسب دیگری بیابند.

تکامل ژنوتایپ به مثابه‌ی یک کلیت:

امروزه با روش‌های پیشرفته، می‌توان توالی کامل DNA را تعیین کرد و از این طریق، تعیین توالی کل ژنوم هم ممکن می‌شود[13]. هر چند ژن‌ها تغییر می‌کنند؛ اما عملکرد یک مجموعه از ژن‌ها، میزان تغییرات را به شدت محدود می‌کند. این یعنی ساختمان پایه‌ای ژن‌ها در طی میلیون‌ها سال حفظ می‌شود و همین امر است که مطالعه‌ی فیلوژنی هر ژن را ممکن می‌کند.

نتیجه ی حیرت‌آور این مطالعات این که: برخی ژن‌های اساسی موجودات عالی‌تر را می‌توان در ژن‌های همولوگ باکتری‌ها پیدا کرد. مثلا برخی از ژن‌های موجود در مخمر، کرم حلقوی و مگس سرکه را می‌توان تا یک ژن اجدادی یکسان ردیابی کرد. یک ‌ژن ممکن است در همه‌ی موجودات زنده، عملکرد کاملا یک‌سانی نداشته باشد؛ اما به هر حال عملکردی مشابه یا معادل دارد.

منشا ژن‌های جدید:

باکتری‌ها و حتی یوکاریوت‌های قدیمی‌تر (یا همان آغازیان)، ژنوم نسبتا کوچکی دارند. حال سوال این است که با چه فرایندی یک ژن جدید ایجاد می‌شود؟ این امر، اغلب از طریق مضاعف شدن ژن موجود و الحاق آن آن به کروموزوم‌های بعدیِ نزدیک به ژن والد رخ می‌دهد. ممکن است که این ژن در طول زمان، عملکرد جدیدی را هم بر عهده بگیرد یا نگیرد. بر این اساس، ژن اجدادی با عملکرد معمول‌اش، ژن ارتولوگ[14] نامیده می‌شود. از طریق همین ژن‌ها است که فیلوژنی ژن‌ها را ردیابی می‌کنند. ژن گرفته شده در کنار این ژن اجدادی وجود دارد که ژن پارالوگ[15] نامیده می‌شود.

گوناگونی تکاملی در ابعاد وسیعش از تولید ژن های پارالوگ تاثیر می‌گیرند. گاهی اوقات این مضاعف شدن نه تنها بر روی یک‌ ژن که بر روی کل مجموعه‌ی کروموزوم یا حتی کل ژنوم تاثیر می‌گذارد.

نتیجه‌گیری:

همین‌طور که تا این‌جا دیدیم، تمامی ابعادی که در زیست‌شناسی مطالعه می‌شود؛ در پرتو تکامل و نظریه‌ی تکامل معنا پیدا می‌کند، و در عین حال، خود به نوعی شواهدی انکارناپذیر در اثبات و تایید تکامل ارائه می‌دهند.

شاید حتی بتوان گفت که رویکرد تکاملی در هیچ موردی بیش از نظم بخشیدن به تنوع گیج‌کننده‌ی موجودات، روشنی‌بخش نبوده است.

دوبژانسکی[16]، ژنتیک‌دان مشهور به درستی گفته است:

هیچ‌چیز در زیست‌شناسی معنا ندارد، مگر در پرتو تکامل[17].

تکمله:

در این‌جا و بعد از بررسی کردن کلیه‌ی شواهد موجود بر روی زمین که دال بر تکامل هستند؛ در پست‌های بعدی، کم‌کم پیش می‌رویم وطوری مقدمه‌چینی می کنیم تا سرانجام به موضوعی مهم یعنی تکامل کلان برسیم و آن را بیش‌تر بفهمیم. با ما همراه باشید.

منبع:

مایر. ا. چیستی تکامل. (۲۰۰۱). ترجمه: صادقی. م. تهران،‌نشر نی: 1395.

 

پیوست‌ها:

یک: برای فیبرینوپپتید‌ها، در پیوست پایان صفحه، لینک چند مقاله از ساینس دایرکت را گذاشته‌ام که بیشتر در زمینه‌ی نوروساینس به این موضوع پرداخته‌اند. لینک مقاله‌ی دوم از Russell F. Doolittle شاید برایتان جذاب‌تر و گیراتر باشد.

دو: در نشریه‌ی ششم، فیلمی از Jane Godall بر روی یوتیوب معرفی کرده‌ایم که از تجربیاتی که در کارکردن با شامپانزه‌ها و برخی دیگر از گونه‌های میمون‌ها داشته است در TED  می‌گوید. شاید شنیدن این مشاهدات، برای شما هم جذاب باشد و دقیق‌تر متوجه منظور من از شباهت دودمان انسان‌ها و شامپانزه‌ها بشوید. هرچند که در این فیلم، صحبتی از آن بخش شباهت‌های هموگلوبینی بین دودمان انسان و شامپانزه‌ها نیست.

 

 

[1] Bio geography

[2] Dispersal

[3] Distributional Gaps

[4] Vicariance: قطعه قطعه شدن محیط به سبب شکسته شدن و جدایی صفحات تکنوتیک.

[5] Pleistocene

[6] Fibrinopeptides

[7] پیوست یک را ببینید.

[8] Histones

[9] پیوست دو را ببینید.

[10] Zukerkandl

[11] Pouling

[12] Mosaic Evolution

[13] در سال ۲۰۰۰،‌ تکمیل توالی ژنوم انسان را جشن گرفتند و رشته‌ی تخصصی مربوط به ساختار مولکولی ژنوم،‌ژنومیکس نامیده شد.

[14] Orthologous

[15] Paralogous

[16] Dobzhansky

[17] مایر. ا.، چیستی تکامل. ص ۷۷.