بازگشت نظریه ردشده زیست‌شناسی؛ لامارکیسم چگونه تکامل داروینی را کامل می‌کند؟

خلاصه مقاله:

• آزمایش معروف وایسمان در سال ۱۹۰۴ با قطع دم موش‌ها، نظریه لامارکیسم را برای سال‌ها به عنوان نظریه‌ای کاملاً ردشده در کتاب‌های درسی معرفی کرد. اما این نظریه که بر وراثت صفات اکتسابی تأکید دارد، با کشف مکانیسم‌های اپی‌ژنتیک دوباره به متن اصلی زیست‌شناسی فرگشتی بازگشته است.
• شواهد جدید نشان می‌دهد موجوداتی مانند کرم الگانس در پاسخ به استرس، مولکول‌های RNA تولید می‌کنند که از طریق تخم به نسل بعد منتقل می‌شوند. انتقال مولکول‌های RNA، نشان می‌دهد صفات اکتسابی واقعاً می‌توانند به ارث برسند و لامارکیسم در عمل وجود دارد. نمونه‌های مشابهی از این پدیده در گیاهان (مانند برنج مقاوم به سرما) و حیوانات (مانند نهنگ‌های قاتل) نیز مشاهده شده است.
• لامارکیسم نه تنها با داروینیسم در تضاد نیست، بلکه به عنوان نیروی مکمل در کنار انتخاب طبیعی، توضیح جامع‌تری برای تکامل ارائه می‌دهد. درک این مکانیسم می‌تواند کاربردهای عملی در کشاورزی، حفاظت از محیط‌زیست و حتی سلامت انسان داشته باشد و به بهبود نسل‌های آینده کمک کند.

تکامل یکی از بنیادی‌ترین واقعیت‌های حیات روی زمین است. اما خودِ نظریه‌ی تکامل نیز هرگز ثابت نمانده و همواره درحال تحول بوده است. در سال‌های اخیر، نظریه لامارکیسم که می‌تواند پدیده‌هایی را توضیح دهد که در چارچوب نظریه‌ی استاندارد تکامل غیرممکن به نظر می‌رسند، به جوامع علمی بازگشته است.

لامارکیسم نظریه‌ای است که ژان-بتیست لامارک، زیست‌شناس فرانسوی، در سال ۱۸۰۹ مطرح کرد. براساس این نظریه، موجودات زنده می‌توانند صفات مفید را در طول زندگی خود کسب و به فرزندانشان منتقل کنند. حالا پس از دو قرن، شواهد تازه نشان می‌دهد خیلی از ایده‌های لامارک، بیشتر از آنچه تصور می‌شد، با واقعیت همخوانی دارند.

نظریه لامارک بر این فرضیه استوار است که والدین یک موجود زنده ممکن است در طول زندگی خود، در پاسخ به نیازهای محیط، ویژگی‌هایی را کسب کنند یا بهبود بخشند و سپس آن‌ها را به فرزندان خود منتقل کنند تا آن‌ها نیز برای مقابله با همان شرایط توانمندتر شوند.

لامارک به دنبال توضیح این مسئله بود که چرا موجودات و محیط‌هایشان به خوبی با هم هماهنگ هستند و چگونه همان‌طور که در سوابق فسیلی دیده می‌شود، در طول زمان تغییر می‌کنند. البته، نیم‌قرن بعد، چارلز داروین و دیگران توضیح جایگزینی ارائه دادند که بر پایه‌ی «انتخاب طبیعی» بود.

نظریه انتخاب طبیعی می‌گوید برخی از افراد در یک گونه با تفاوت‌هایی به دنیا می‌آیند که باعث می‌شود عملکرد بهتری داشته باشند و بنابراین بیشتر از دیگران تولیدمثل کنند. داروین استدلال کرد که اگر این تفاوت‌ها بتوانند از والدین به فرزندان منتقل شوند، نسل بعدی نسبتاً بیشتر از این افراد با عملکرد بالاتر را شامل خواهد شد. به عبارت دیگر، نسل بعدی سازگاری بیشتری با محیط خود خواهد داشت.

از آنجایی که لامارکیسم، آن‌گونه که در آن زمان فهمیده می‌شد، پیش‌بینی می‌کرد که فرزندان باید بدون دم متولد شوند، این آزمایش به عنوان دلیلی قاطع بر رد این نظریه تلقی شد. در نتیجه، برای سال‌ها کتاب‌های درسی زیست‌شناسی، لامارکیسم را به عنوان فرضیه‌‌ای کاملاً مردود و اشتباه معرفی کردند.

ایده‌های لامارک کاملاً اشتباه نبودند. به عنوان مثال، کرم کوچک کرم الگانس را در نظر بگیرید. وقتی کرم بالغی در معرض محرک‌های خارجی مانند عفونت‌های ویروسی یا باکتریایی، گرسنگی یا دمای استرس‌زا قرار می‌گیرد، می‌تواند به مرور زمان خود را برای مقابله بهتر سازگار کند و به طرز شگفت‌آوری، فرزندان آن نیز از لحظه‌ی تولد بهتر با همین چالش‌ها کنار می‌آیند و این روند در نسل‌های بعدی هم ادامه می‌یابد.

تحقیقات نشان داده است که این سازگاری از طریق وراثت مولکول‌های شبیه به دی‌ان‌ای به نام RNA-های کوچک (اسیدهای ریبونوکلئیک) رخ می‌دهد. وقتی کرم‌های بالغ استرس را تجربه می‌کنند، این مولکول‌ها را برای تنظیم دقیق فعالیت ژن‌های خود می‌سازند تا پاسخ مؤثری ایجاد کنند.

هنگامی که کرم‌ها تولیدمثل می‌کنند، پروتئین‌هایی ویژه این مولکول‌های کوچک RNA را به تخم‌ها منتقل می‌کنند. درنتیجه، فرزندان از همان ابتدای تولد، از مزایای آن‌ها بهره‌مند می‌شوند. پیش از این، دانشمندان معتقد بودند که این نوع تغییرات اپی‌ژنتیکی همواره در هنگام تولیدمثل از بین می‌روند و هر نسل باید از صفر شروع کند. اما کشف اینکه صفات اکتسابی واقعاً می‌توانند به ارث برسند، به وضوح نشان می‌دهد لامارکیسم در دنیای واقعی وجود دارد و رد کامل آن اشتباه بوده است.

لامارکیسم فقط به تغییرات ژنتیکی و اپی‌ژنتیکی محدود نمی‌شود؛ بلکه انتقال مهارت‌های آموخته‌شده از نسلی به نسل دیگر را هم دربرمی‌گیرد. برای نمونه، نهنگ‌های قاتل ماده وقتی روش شکار طعمه‌ای جدید را یاد می‌گیرند، مثلاً به جای ماهی آزاد، فوک شکار کنند، این مهارت را به فرزندان خود نیز منتقل می‌کنند. این انتقال مهارت آن‌قدر دقیق و پایدار بوده که به نظر می‌رسد حتی در جدایی و شکل‌گیری گونه‌های متفاوت نهنگ قاتل نیز نقش داشته است.

گرچه انتخاب طبیعی همچنان توضیح‌دهنده‌ی اصلی بسیاری از فرآیندهای تکاملی است، به گفته‌ی پیم ادلار، استاد مدعو دانشگاه لوند، تنها نیروی محرک نیست. او در کتاب جدید خود با عنوان «ارگانیسم گزینش‌گر: نظریه‌ای بسط‌یافته برای تکامل تطبیقی» استدلال می‌کند که کسب صفات لامارکی (یعنی ویژگی‌هایی که موجودات در طول زندگی خود به دست می‌آورند و به فرزندان منتقل می‌کنند) را نیز باید به عنوان نیرویی مکمل در کنار انتخاب طبیعی به حساب آورد. به عبارت دیگر، تکامل نه فقط نتیجه‌ی انتخاب طبیعی، بلکه حاصل تعامل دو مکانیسم است.

در تکامل داروینی، این محیط است که نقش «گزینش‌گر» را بازی می‌کند و صفات افراد یک گونه را می‌آزماید؛ آن‌هایی که بهتر از پس محیط برمی‌آیند، شانس بیشتری برای بقا و تولیدمثل دارند. اما در تکامل لامارکی، این خودِ موجود زنده است که نقش انتخاب را ایفا می‌کند.

موجودات از میان گزینه‌های مختلفی که در اختیار دارند، آن‌هایی را برمی‌گزینند که به بقایشان کمک می‌کند. برای نمونه، کرم الگانس این قابلیت را دارد که انواع مختلفی از مولکول‌های RNA را تولید کند یا حتی هیچ‌کدام را تولید نکند. این کرم براساس شرایط محیطی‌اش، مولکول‌های مناسب را انتخاب می‌کند تا شانس زنده‌ماندنش را افزایش دهد. بنابراین، کسب صفات لامارکی را هم می‌توان نوعی فرآیند انتخابی در نظر گرفت، منتها با این تفاوت که عامل انتخاب، خودِ موجود است، نه محیط بیرونی.

به عبارت دیگر، داروینیسم پیش‌بینی می‌کند که مکانیسم لامارکی‌ باید در طول تکامل پدید آید. از این منظر، لامارکیسم و داروینیسم نه تنها نظریه‌های رقیب نیستند، بلکه مکمل یکدیگرند و در کنار هم، جامع‌ترین و دقیق‌ترین توضیح را برای تغییرات تکاملی موجودات زنده ارائه می‌دهند.

انتخاب طبیعی را «بهترین ایده‌ای که تاکنون به ذهن بشر رسیده» نامیده‌اند. این نظریه نه تنها دنیای طبیعی را برای ما روشن کرده، بلکه کاربردهای عملی گسترده‌ای نیز داشته است. برای نمونه، به ما کمک کرده روش‌های بهتری برای پرورش گیاهان و دام‌ها پیدا کنیم و همچنین راه‌های مقابله با مقاومت آنتی‌بیوتیکی در باکتری‌ها را بیاموزیم. حال، اضافه شدن بعد لامارکی به این نظریه، می‌تواند این کاربردها را به‌مراتب مؤثرتر کند.

اگر قرارگرفتن یک موجود زنده در معرض عوامل خاصی مانند نوع خاک، شرایط آب‌وهوایی، انگل‌ها یا شکارچیان، بتواند به نفع فرزندانش باشد، آنگاه ممکن است راه‌های تازه‌ای برای بهبود کشاورزی و تولید مواد غذایی پیدا کنیم. به عبارت دیگر، با درک بهتر این مکانیسم، می‌توانیم محیطی را برای گیاهان و حیوانات فراهم کنیم که نه تنها خودشان، بلکه نسل‌های بعدی‌شان نیز از آن بهره‌مند شوند.

این رویکرد فقط به کشاورزی محدود نمی‌شود، بلکه در حفاظت از محیط‌زیست هم کاربرد دارد. برای نمونه، دانشمندان در استرالیا با قراردادن مرجان‌ها در معرض استرس گرمایی در محیط آزمایشگاه، سعی می‌کنند واکنش‌های اپی‌ژنتیکی را در آن‌ها فعال کنند تا در برابر موج‌های گرمای اقیانوس مقاوم‌تر شوند.

همچنین، اگر رفتارهای والدین بتواند روی چاقی یا اعتیاد در فرزندانشان تأثیر بگذارد، برنامه‌های پیشگیری نه تنها به خود افراد کمک می‌کند، بلکه نسل‌های آینده را هم از مزایای آن بهره‌مند می‌سازد. به همین دلیل، پس از بیش از دو قرن، زمان آن فرا رسیده که لامارکیسم را دوباره زنده کنیم و آن را به عنوان بخشی از نظریه تکامل به‌روز و کامل‌تر بپذیریم.