تکامل؛ تصویر معروف راهپیمایی پیشرفت اشتباه است

تکامل توضیح می‌دهد چگونه موجودات زنده از اجداد قدیمی خود به‌وجود آمده‌اند. فرض این مسئله آسان است که تکامل با افزودن ویژگی‌های جدید به ارگانیسم‌ها کار می‌کند و پیچیدگی آن‌ها را به‌طور پیوسته بیشتر می‌کند. بعضی از ماهی‌ها طی تکامل پا درآوردند و وارد خشکی شدند. برخی از دایناسورها نیز بال درآوردند و شروع به پرواز کردند. برخی دیگر طی تکامل رحم‌دار شدند و فرزند خود را به‌دنیا آوردند. البته این تصوری نادرست درباره‌ی تکامل است. بسیاری از شاخه‌های موفق درخت زندگی مانند باکتری‌ها ساده مانده‌اند یا مانند انگل‌ها از پیچیدگی آن‌ها کاسته شده است و در‌عین‌حال، عملکرد آن‌ها کاملا مطلوب است.

در مطالعه‌ای که به‌تازگی در مجله‌ی Nature Ecology and Evolution منتشر شده است، پژوهشگران ژنوم کامل بیش از ۱۰۰ موجود زنده (عمدتا جانوران) را برای بررسی نحوه‌ی تکامل سلسله‌ی جانوران در سطح ژنتیکی مطالعه و مقایسه کردند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد منشأ گروه‌های اصلی جانوران مانند گروهی که انسان‌ها در آن قرار دارند، با افزوده‌شدن ژن‌های جدید همراه نبوده؛ بلکه با کاهش ژنتیکی همراه بوده است.

استفان جی گولد، متخصص زیست‌شناسی تکاملی، یکی از مخالفان ایده‌ی «راهپیمایی پیشرفت» است. به‌عقیده‌ی او، تکامل همیشه به افزایش پیچیدگی منجر نمی‌شود. او در کتابی به‌نام خانه کامل (۱۹۹۶)، در توصیف مسیر حرکت تکامل مدل راه‌رفتن فردی مست را مثال می‌زند. فرد مست از مشروب‌فروشی (بار) کنار ایستگاه قطار بیرون می‌آید و شلخته‌وار روی سکو به این سو و آن سو می‌رود و بین بار و مسیر قطار در نوسان است. در این وضعیت، می‌توان انتظار داشت درصورت وجود زمان کافی، مرد مست در ریل بیفتد و در آن گیر کند. سکو مقیاسی از پیچیدگی و بار به‌عنوان پایین‌ترین سطح پیچیدگی و خط راه‌آهن به‌عنوان حداکثر سطح پیچیدگی در نظر گرفته می‌شود. زندگی از بار با حداقل پیچیدگی ممکن آغاز شده است و گاهی اوقات به‌طور تصادفی به‌سمت ریل (تکامل در مسیری که موجب افزایش پیچیدگی می‌شود) و گاهی اوقات به‌سمت بار (کاهش پیچیدگی) ‌تلوتلو می‌خورد.

اگر فقط روی موجوداتی تمرکز کنیم که در ریل گیر کرده‌اند، درک اریبی از تکامل پیدا و تصور می‌کنیم زندگی در مسیری مستقیم و از سادگی به پیچیدگی در حال حرکت است و به‌اشتباه به این باور می‌رسیم که اشکال قدیمی حیات همیشه ساده و اشکال جدید همیشه پیچیده‌تر هستند. بااین‌حال، مسیر واقعی به‌سمت پیچیدگی بسیار پرپیچ وخم‌تر است.

پژوهشگران در مطالعه‌ی خود این موضوع را بررسی کردند که چگونه پیچیدگی ژنتیکی در جانوران تکامل پیدا کرده است. آن‌ها پیش‌از‌این در مطالعه‌ای دیگر نشان داده بودند که اضافه‌شدن ژن‌های جدید، ازنظر تکامل اولیه‌ی سلسله‌ی جانوری مهم بوده است. درادامه‌ی پژوهش مذکور، این سؤال مطرح شد: در دوران تکامل بعدی جانوران نیز چنین چیزی درست بوده است؟

بیشتر جانوران را می‌توان در گروه‌های تکاملی اصلی گروه‌بندی کرد؛ شاخه‌هایی از درخت زندگی که نشان می‌دهد چگونه جانورانی که امروز زندگی می‌کنند، از مجموعه‌ای از اجداد مشترک تکامل پیدا کرده‌اند. پژوهشگران به‌منظور یافتن پاسخ این پرسش، توالی ژنوم اجداد جانوری موجود را بررسی و برای مقایسه از اجداد غیرجانوری نیز استفاده کردند.

یکی از اجداد جانوری، دهان‌دومیان هستند که شامل انسان‌ها و مهره‌داران دیگر و نیز ستاره‌های دریایی و توتیای دریایی می‌شوند. مورد دیگر پوست‌اندازان هستند که بندپایان (حشرات، خرچنگ‌ها، عنکبوت‌ها و هزارپاییان) و دیگر حیوانات پوست‌انداز مانند کرم‌های لوله‌ای را شامل می‌شوند. مهره‌داران و حشرات نیز ازجمله جانوران پیچیده‌ در نظر گرفته می‌شوند. سرانجام گروهی به‌نام چرخ‌زیان داریم که جانورانی مانند نرم‌تنان (مثل حلزون‌ها) یا کرم‌های حلقوی (کرم‌های خاکی) را دربر می‌گیرد. پژوهشگران این مجموعه‌ی متنوع از موجودات را انتخاب و ارتباط آن‌ها با درخت زندگی و نیز ژن‌های مشترک و غیرمشترک آن‌ها را بررسی کردند.

نمودار درخت زندگی که نشان‌دهنده‌ی تغییرات ژنی گروه‌های مختلف جانوری است. مثلث‌های نارنجی رو به پایین نشان‌دهنده‌ی ازدست‌دادن ژن‌ها است. مثلث‌های سبز رو به بالا نشان‌دهنده‌ی کسب ژن‌های جدید است. هرچه مثلت بزرگ‌تر باشد، میزان تغییرات بیشتر است.

اگر ژنی در شاخه‌ی قدیمی‌تر درخت وجود داشت؛ ولی در شاخه‌ی جوان‌تر دیده نمی‌شد، چنین استنباط می‌شد که این ژن در مسیر تکامل از بین رفته است. اگر هم ژنی در شاخه‌های قدیمی‌تر وجود نداشت؛ ولی در شاخه‌های جوان‌تر دیده می‌شد، پژوهشگران آن را به‌عنوان ژن جدیدی در نظر می‌گرفتند که در شاخه‌ی جوان پدیدار شده است.

نتایج نشان می‌داد در مسیر تکاملی، تعداد غیرمنتظره‌ای از ژن‌ها از دست رفته یا به‌دست آمده‌اند و این نکته هرگز در تجزیه‌و‌تحلیل‌های گذشته دیده نشده بود. دو مورد از اجداد اصلی، دهان‌دومیان (ازجمله انسان‌ها) و پوست‌اندازان (ازجمله حشرات) بیشترین میزان از‌دست‌دادن ژن‌ها را نشان می‌دادند. درمقابل، چرخ‌زیان تعادلی میان ایجاد ژن‌های جدید و از‌دست‌دادن ژن‌های قدیمی نشان می‌دادند.

نتایج این پژوهش تصویر ارائه‌شده‌ی جی گولد را با نشان‌دادن این موضوع تأیید می‌کند که در سطح مولکولی، زندگی با ترک بار و ایجاد جهشی بزرگ در پیچیدگی ایجاد شده است؛ اما پس از اشتیاق اولیه، برخی از اجداد با از‌دست‌دادن ژن‌های خود به بار نزدیک‌تر شدند. این در حالی‌ است که برخی دیگر با گرفتن ژن‌های جدید به‌سمت ریل پیش رفتند.