قسمت اول
مفهوم تغییر گونه ها به گونه هاى دیگر، مانند بسیارى از ایده هاى خوب دیگر، در یونان باستان در هوا معلق بود. اما این ایده تا قرن هیجدهم به فراموشى سپرده شد تا آنکه سرانجام در ذهن اندیشمندان پیشتازى نظیر پیر دو موپرتوئى [۱]، اراسموس داروین [۲] و مردى که خویش را شوالیه دولامارک [۳] مى نامید، از نو ظاهر شود.
این ایده در نیمه نخست قرن نوزدهم در حلقه هاى فکرى، به ویژه در محافل زمین شناختى، ایده نامتعارفى نبود، اما همواره به شکلى بسیار گنگ و مبهم و بدون هیچ تصویر روشنى از مکانیسم پدید آورنده تغییرات به آن اشاره مى شد. این چارلز داروین [۴] -نوه اراسموس داروین- بود که به تحریک کشف مستقل اصل انتخاب طبیعى توسط آلفرد راسل والاس [۵] سرانجام با انتشار کتاب مشهورى که عنوانش معمولاً به صورت «اصل انواع» [خاستگاه گونه ها] [۶] خلاصه مى شود، در سال ۱۸۵۹ نظریه تکامل [فرگشت] [۷] را پایه ریزى کرد.
تصویر چارلز داروین جوان چند سال پس از سفر دریایی مشهور بیگل؛ بر روی جلد مجله ساینس در ژانویه ۲۰۰۹؛ به مناسبت ۲۰۰ امین سالگرد تولد این دانشمند بزرگ و ۱۵۰ امین سالگرد انتشار کتاب انقلابی وی «خاستگاه گونه ها». سال ۲۰۰۹ به افتخار این دانشمند «سال داروین» نام گرفته است. (این تصویر در مقاله اصلی نیست) *
باید میان دو بخش متمایز مشارکت داروین تفاوت قائل شد. او در تایید این واقعیت که فرگشت رخ داده است، مقدار زیادى شواهد قاطع گرد آورد و همراه با والاس -به طور مستقل- به تنها نظریه امکان پذیر شناخته شده «انتخاب طبیعى» دست یافت که تبیین مى کند چرا فرگشت به بهبود سازشى مى انجامد.
داروین از برخى شواهد سنگواره اى آگاه بود اما بیشتر از شواهد دیگرى استفاده کرد که گرچه ارتباط چندان مستقیمى با واقعیت رویداد فرگشت نداشتند اما از بسیارى جهات متقاعد کننده تر بودند.
اصلاح سریع جانوران و گیاهان در اثر اهلى سازى هم براى این واقعیت که تغییر فرگشتی امکان پذیر است و هم براى نشان دادن کارایى معادل مصنوعىِ انتخاب طبیعى شاهدى قانع کننده بود.
داروین خود به ویژه در نتیجه شواهد مربوط به انتشار جغرافیایى جانوران متقاعد شده بود. براى مثال، حضور نژاد هاى جزیره اى موضعى، با نظریه فرگشت به آسانى توجیه پذیر است
رده بندى سلسله مراتبى که جانوران و گیاهان به طور طبیعى در آن جاى مى گیرند، قویاً دلالت بر وجود یک درخت خانوادگى دارند.
از این گذشته داروین این واقعیت که بعضى اندام هایى که در فرد بالغ و جنین دیده مى شوند ظاهراً بقایایى هستند را نیز به عنوان شاهدى براى نظریه اش به کار برد.
براساس نظریه فرگشت، اندام هایى نظیر استخوان هاى کوچک و فرورفته ضمائم حرکتى عقبى در وال ها آثار پاهاى متحرک نیاکان خشکیزى آنهاست.
در کل شواهد تأیید کننده این واقعیت که فرگشت روى داده است از تعداد بسیار زیادى مشاهدات دقیق تشکیل مى شود که اگر نظریه فرگشت را بپذیریم همگى معنا مى یابند، شواهد مولکولى مدرن، واقعیت [فکت] [۹] وجودى فرگشت را فراتر از افسارگسیخته ترین رویا هاى داروین تقویت کرده و واقعیت فرگشت اکنون مانند هر واقعیت دیگرى در علم با اطمینان تایید شده است.
از واقعیت فرگشت که بگذریم به نظریه مکانیسم آن یعنى انتخاب طبیعى مى رسیم که از قطعیت کمترى برخوردار است. مکانیسمى که داروین و والاس پیشنهاد کردند و معناى آن بقاى غیر تصادفى صفات وراثتى است که به طور تصادفى تغییر مى کنند.
انگلیسى هاى دیگر عصر ویکتوریا از جمله پاتریک ماتیو [۱۰] و ادوارد بلاى [۱۱] چیزى شبیه به این را پیشنهاد کرده بودند، اما از قرار معلوم آن را تنها یک نیروى منفى مى دیدند. ظاهراً داروین و والاس نخستین کسانى بوده اند که توان کامل آن را به عنوان نیرویى مثبت که فرگشت کل حیات را در جهات سازشى هدایت مى کند، درک کردند. بیشتر فرگشت گرایان قبلى، از جمله اراسموس پدربزرگ داروین، به نظریه دیگرى درباره مکانیسم فرگشت گرایش داشتند، که اکنون معمولاً تداعى کننده نام لامارک است.
براساس این نظریه، بهبود هایى که در طول عمر یک جاندار کسب مى شوند، مانند رشد اندام ها در اثر کاربرد و تحلیل رفتن شان در اثر عدم کاربرد، به ارث مى رسند. این نظریه وراثت صفات اکتسابى جاذبه عاطفى دارد (مثلاً براى جورج برناردشاو در مقدمه بازگشت به متوشالح) اما شواهد تاییدش نمى کنند. گذشته از این به لحاظ نظرى نیز قابل قبول نیست. در روزگار داروین تردید در این رابطه بیشتر بود و داروین هنگامى که نظریه انتخاب طبیعى اش به مشکل برخورد، خودش هم به سبک و سنگین کردن نسخه اى شخصى از لامارکیسم پرداخت.
آن مشکل از دیدگاه هاى رایج درباره ماهیت وراثت ناشى شد. در قرن نوزدهم تقریباً همگان مى پنداشتند که وراثت فرآیندى آمیزنده است طبق این نظریه وراثت آمیخته، نه تنها فرزندان در صفات ظاهرى و خلقى حد واسط میان دو والد خویش هستند، بلکه آن عوامل وراثتى که به بچه هایشان انتقال مى دهند نیز خود به شکلى تفکیک ناپذیر در هم ادغام مى شوند.
مى توان نشان داد که اگر وراثت از این نوع آمیخته باشد، تقریباً غیرممکن است که انتخاب طبیعى داروینى عملى باشد، زیرا تغییرات موجود، در هر نسل نصف مى شود. داروین از این مسئله آگاه بود و همین او را چنان نگران ساخت که در جهت لامارکیسم رانده شد.
شاید این مسئله حتى روى این واقعیت عجیب بى تاثیر نبوده است که داروینیسم در ابتداى قرن بیستم دچار یک دوره موقت از مدافتادگى شد. راه حل این مسئله که آنچنان داروین را نگران ساخته بود، در نظریه وراثت ذره اى گرگور مندل [۱۲] نهفته بود که در سال ۱۸۶۵ به چاپ رسید، اما متاسفانه نه داروین و نه عملاً هیچکس دیگر تا پس از درگذشت داروین آن را نخواند.
پژوهش مندل که در آغاز قرن بیستم مجدداً کشف شد نشان داد همانطور که داروین خود زمانى به طور مبهم دریافته بود، وراثت ذره اى است نه آمیخته. فرزندان چه از نظر جسمانى حدواسط میان دو والد خود باشند یا نباشند، ذرات وراثتى ناپیوسته اى را به ارث مى برند و انتقال مى دهند که امروزه آنها را ژن مى نامیم.
یک فرد یک ژن خاص را از یک والد خاص یا قطعاً به ارث مى برد یا قطعاً به ارث نمى برد. از آنجا که همین را در مورد والدینش نیز مى توان گفت، نتیجه مى شود که یک فرد یک ژن خاص را از یک پدر/ مادر بزرگ خاص به ارث مى برد یا به ارث نمى برد، هر یک از ژن هاى شما از یک فرد خاص از پدر/ مادربزرگ هایتان و پیش از آن از یک فرد خاص از اجداد تان به شما رسیده است.
همین استدلال را مى توان بارها براى تعداد نامحدودى از نسل ها به کار برد. ژن هاى منفرد ناپیوسته در امتداد نسل ها مانند ورق هاى یک دست به طور مستقل از هم بُر مى خورند، نه آنکه مانند اجزاى سازنده پودینگ با هم مخلوط شوند.
این در پذیرفتگى ریاضى نظریه انتخاب طبیعى تفاوت اساسى ایجاد مى کند. اگر وراثت ذره اى باشد، انتخاب طبیعى واقعاً مى تواند عمل کند. همانطور که نخستین بار ریاضیدان انگلیسى هاردى [۱۳] و دانشمند آلمانى ویلهم واینبرگ [۱۴] دریافتند، هیچ گرایش ذاتى در ژن ها براى ناپدید شدن از خزانه ژنى وجود ندارد.
در نتیجه چنانچه ژنى ناپدید شود، یا به دلیل بدشانسى بوده است یا در اثر انتخاب طبیعى؛ زیرا آن ژن به طریقى روى احتمال بقا و تولید مثل افراد دارنده خود موثر بوده است.
نسخه مدرن داروینیسم، که اغلب نوداروینیسم [۱۵] خوانده مى شود، بر این بینش مبتنى است. این درک توسط ژنتیک دانان جمعیت رونالد فیشر [۱۶] جان هالدین [۱۷] و سوال رایت [۱۸] در دهه هاى ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ حاصل شد و بعد ها در تلفیق دهه ۱۹۴۰ که به نوداروینیسم معروف است، ادغام شد.
انقلاب اخیر در زیست شناسى مولکولى که در دهه ۱۹۵۰ آغاز شده، بیش از آنکه نظریه تلفیقى دهه هاى ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ را تغییر دهد، آن را تقویت و تایید کرده است.
نظریه ژنتیکى مدرن انتخاب طبیعى را مى توان به شرح زیر جمع بندى کرد.
ژن هاى یک جمعیت از گیاهان یا جانورانى که با یکدیگر زادآورى جنسى دارند، یک خزانه ژنى را تشکیل مى دهند. ژن ها در خزانه ژنى با یکدیگر رقابت مى کنند، همانطور که مولکول هاى همانند ساز اولیه در سوپ نخستین با هم رقابت مى کردند. ژن ها در خزانه ژنى عملاً وقتشان را یا صرف نشستن در بدن فردى مى کنند که در ساختنش کمک کرده اند یا در فرآیند تولید مثل جنسى از طریق اسپرم یا تخمک، از بدنى به بدن دیگر مسافرت مى کنند.
تولید مثل جنسى، مدام ژن ها را بُر مى زند و بدین معنا است که زیستگاه بلندمدت یک ژن، خزانه ژنى است. هر ژن مفروض در خزانه ژنى در نتیجه یک جهش پدید مى آید که خطایى تصادفى در فرآیند نسخه بردارى ژن است. هرگاه که جهش جدیدى رخ دهد، مى تواند به وسیله آمیزش جنسى در خزانه ژنى انتشار یابد. جهش منشاء نهایى تغییرات ژنتیکى است. تولیدمثل جنسى و نوترکیبى ژنتیکى ناشى از کراسینگ آور [مبادله مواد ژنتیکى میان کروموزوم هاى همانند در طول میوز - م] تضمین مى کند که تغییرات ژنتیکى به سرعت در خزانه ژنى توزیع و نوترکیب شود.
هر ژن خاص در یک خزانه ژنى احتمالاً به شکل چندین نسخه رونوشت وجود دارد که یا همگى از همان جهش اولیه حاصل شده اند یا محصول جهش هاى موازى مستقل هستند.
از این رو مى توان گفت که هر ژن داراى یک فراوانى در خزانه ژنى است. بعضى از ژن ها، مثل ژن آلبینو در خزانه ژنى نادرند و بعضى دیگر فراوان. در سطح ژنتیکى، فرگشت را مى توان فرآیندى تعریف کرد که در اثر آن فراوانى ژن در خزانه ژنى تغییر مى کند.
تغییر فراوانى ژن دلایل گوناگونى دارد: مهاجرت به داخل، مهاجرت به خارج، رانش تصادفى و انتخاب طبیعى. سه عامل نخست، گرچه ممکن است در عمل بسیار مهم باشند، اما از نقطه نظر سازشى چندان مورد توجه نیستند.
ادامه (به همراه پاورقی) در قسمت دوم
