نگاهی به فرگشت در میان جانداران و بررسی آن از دید زیست‌ شناختی

تکامل و انتخاب طبیعی یکی از بحث‌برانگیز‌ترین نظریه‌‌های علمی و پایه‌ای‌ترین نظریه‌ی دانش زیست‌شناسی است. انتخاب طبیعی یعنی اینکه اگر موجود زنده‌ای بتواند با ویژگی‌هایی که دارد خود را با محیط سازگار کند، باقی خواهد ماند و در نتیجه، صفات و ویژگی‌های خود را به نسل‌های بعدی منتقل خواهد کرد. تکامل یعنی اینکه صفات موجودات زنده از زمان تولد تا مرگ دائما در حال دگرگونی هستند. دلیل اصلی متنوع بودن موجودات زنده مثل باکتری، دلفین، نهنگ و درختان، تکامل است. زیست‌شناسان مثل کروی بودن زمین به تکامل هم باور دارند و برایشان یک واقعیت است.

برای مثال بعضی از پیش‌بینی‌ها درست اتفاق نمی‌افتاد و دانشمندان تلاش می‌کردن نقص‌های این نظریه را رفع کنند. این نظریه یا باید از سوی جامعه‌ی علمی رد یا اینکه تکمیل می‌شد. اما این نظریه به‌لطف کپرنیک و گالیله باطل شد. آن‌ها اثبات کردند که درست برعکس تصورات قبلی ما، زمین و سیاره‌ها هستند که به دور خورشید گردش می‌کنند. یکی از خصلت‌های علم این است که وقتی نظریه‌ای ارائه می‌شود، تا زمانی که این نظریه رد یا باطل نشود، طرفداران آن سعی می‌کنند با روش‌هایی از آن دفاع کنند. اگر هم نظریه‌ی جدیدی شواهد و دلایل قانع‌کننده‌ی بهتری را ارائه کند، آن نظریه خودبه‌خود جایگزین نظریه‌ی قبلی می‌شود. با این حال، آیا امکان دارد که نظریه‌ی انتخاب طبیعی و تکامل هم، چنین وضعیتی داشته باشند؟ زیست‌شناسان چه شواهدی برای اثبات این نظریه دارند؟

در واقع بنابه نظریه‌ی تکامل، هر موجود زنده‌ای، مقداری با والدین خود تفاوت دارد؛ این تفاوت گاهی به نفع آن موجود زنده است، یعنی اینکه قادر به تولید مثل باشد و در نتیجه زنده بماند؛ و گاهی به نفع آن موجود نیست. موجودات زنده برای به‌دست آوردن غذا و جفت با یکدیگر رقابت می‌کنند و آن‌هایی که برخی مزیت‌هایی نسبت به دیگر هم‌نوعان خود دارند، شانس زیادی برای تولید مثل و بقا، خواهند داشت؛ در نتیجه ویژگی‌های خوب و مفید یک جمعیت برای نسل بعدی انتقال می‌یابد. تغییر و تحول‌هایی که به مرور زمان ایجاد شده‌اند، باعث تغییر یک جمعیت می‌شود و این تغییرها می‌تواند به‌کلی صفات قبلی را عوض کند و ویژگی‌های جدیدی را از یک جمعیت، به وجود آورد.

داروین در این کتاب به مخاطب‌های خود می‌گوید، اگر باغچه‌ی خانه‌ی خود را تصور کنید به‌راحتی می‌توانید ببینید که چطور جانورانی مانند خروس و مرغ، صفات‌شان را به فرزندان خود انتقال می‌دهند و همیشه فرزندان نسل اول، دوم و... اندکی از پدر و مادرشان متفاوت خواهند بود. او در این کتاب توضیح می‌دهد که چگونه کشاورزان و دامداران در طول چندین نسل توانستند محصولات بیشتر و دام‌هایی پربازده‌تر، پرورش دهند در حالی‌که دامدارن از نظریه‌ی انتخاب طبیعی و تکامل اطلاع نداشتند اما کاری که انجام می‌دادند باعث می‌شد تکامل در دام و گوشت آن‌ها، اتفاق بیافتد. مثلا اگر آن‌ها می‌خواستند مرغ‌هایشان تخم زیادی بگذارند، مرغ‌هایی را که تخم زیادی می‌گذاشتند انتخاب و جوجه‌هایشان را جدا می‌کردند تا با یکدیگر تولید مثل کنند.

در مرحله‌ی بعد وقتی که جوجه‌ها بزرگ می‌شدند دوباره آن‌هایی را که زیاد تخم می‌گذاشتند، جدا می‌کردند تا با یکدیگر تولید مثل کنند. بعد از اینکه چندین نسل گذشت، جمعیت‌های جدید مرغ‌ها، تخم‌های زیادی می‌گذاشتند. هزاران سال قبل، انسان مرغ‌ها را اهلی کرد؛ مرغ‌های وحشی جنگلی، سالانه فقط ۳۰ تخم می‌گذارند اما مرغ‌های امروزی ۳۰۰ تخم در یک سال، می‌گذارند. چون در آن‌ زمان غذای اصلی انسان‌ها مرغ بود، تنها آن مرغ‌هایی توانستند با انسان زندگی کنند که تخم‌های بیشتری می‌گذاشتند. یکی جوجه در خیلی موارد، شبیه والدین خود است و او کاملا یک جوجه است نه مثلا یک مورچه‌خوار؛ در واقع در مقایسه با جوجه‌های دیگر به والدینش، شبیه‌تر است؛ هرچند کپی آن‌ها نیست.

 چون این ببر، به‌وسیله‌ی ماده‌های بیشتری انتخاب و در آمیزش با تعداد بیشتری از ماده‌ها، موفق می‌شد و همچنین فرزندان این ببر نر با احتمال بالاتری نسبت به زاده‌های سایر ببرهای نر، زنده می‌مانده‌اند، توزیع ژنتیکی نسل‌های بعدی ببرها به نفع ژن‌های این ببر بود. داروین به انتخاب دیگری نیز اعتقاد داشت و آن انتخاب جنسی بود. او ظهور برخی از صفات را در بین حیوانات نمی‌توانست به انتخاب طبیعی نسبت دهد. به عنوان مثال پر و بال و نقش‌‌های زیبا در جنس نر برخی از پرنده‌ها مثل طاووس را نمی‌توانست نتیجه‌ی برتری آن‌ها در امر مبارزه‌ی طبیعی تلقی کند.

او عقیده داشت که جنس ماده‌ی این نوع جانداران در انتخاب جفت، برای طاووس‌هایی که این نوع مزایا را داشتند، ارجحیت و تمایل بیشتری قائل می‌شدند و همین برتری و انتخاب، باعث می‌شد این نوع صفات تقویت شوند. ممکن است تصور کنید که این تغییرات متوقف شود اما داروین در این مورد می‌گوید:

هیچ مدرکی برای اینکه نشان دهد تغییرات جانداران در نسل‌های مختلف، متوقف می‌شود، وجود ندارد و گیاهان قدیمی‌ای که برای کشاورزی کاشته‌ایم مانند گندم، هنوز هم در هر نسل دچار تغییرات متعددی می‌شوند؛ حتی جانورانی را که اهلی کرده‌ایم تغییرات چشمگیری کرده‌اند.

اما تنها موردی که خیلی از مردم به تکامل باور ندارند این است که روند تکامل بسیار آهسته اتفاق می‌افتد و برای اینکه قابل لمس باشد، باید زمان بسیار زیادی صبر کرد. این زمان از طول عمر یک انسان نیز بیشتر و در ابعاد گسترده، بیشتر از طول عمر انسان هوشمند است و تنها مدرک آن را باید در فسیل‌ها، جستجو کرد. بیشتر لایه‌‌های فسیلی از سنگ‌های رسوبی به‌دست آمده‌اند؛ سنگ رسوبی سنگی است که از رسوباتی نظیر ماسه، گل و تکه‌های کوچک سنگ تشکیل شده است. پس از گذشت دوره‌های زمانی طولانی، این ذرات کوچک متراکم شده‌اند. 

با مرگ جاندار، بخش‌های نرم به سرعت تجزیه می‌شوند ولی بخش‌های سخت که مقاومت بیشتری دارند با لایه‌های رسوبی پوشیده می‌شوند و با گذشت زمان به‌صورت سنگ‌های رسوبی در می‌آیند. سنگ‌‌های رسوبی با جابه‌جایی ورقه‌های سنگ‌کره به نزدیک سطح زمین می‌رسند. یادآوری می‌شود که در یک فسیل، هیچ استخوانی در داخل وجود ندارد. فسیل‌ها در واقع نقشی از بدن جاندارن روی سنگ‌ها هستند. دیرینه‌شناسی شاخه‌ای از زیست‌شناسی است که اشکال حیاتی را که پیشتر در دوره‌‌های زمین‌شناسی وجود داشته است، مطالعه می‌کند. لایه‌های رسوبی که فسیل‌های مشابه دارند، در یک زمان ته‌نشین شده‌اند و می‌توان گفت هم‌سن هستند.

همچنین با توجه به نوع سنگواره‌ها می‌توان ترتیب لایه‌‌ها را مشخص کرد؛ چون فسیل‌‌های جدیدتر در لایه‌های بالاتر قرار می‌گیرند. با بررسی فسیل‌ها متوجه خواهیم شد که زندگی در دوران مختلف، متفاوت بوده است. فسیل‌های قدیمی متعلق به موجودات تک‌سلولی مانند باکتری‌ها هستند و موجودات پیچیده‌تر مثل حیوانات و گیاهان بعد از تک‌سلولی‌ها و در لایه‌های بالاتر شکل گرفتند. در میان جانوران، فسیل ماهی‌ها قدیمی‌تر از پرندگان، دوزیستان و پستانداران است و فسیل نخستی‌های مثل میمون را در لایه‌های اولیه می‌توان پیدا کرد. جونز می‌گوید:

فسیل‌ها بهترین شاهد برای اثبات تکامل هستند و تقریبا یک‌ششم کتاب خاستگاه گونه‌ها، به بررسی فسیل‌ها پرداخته است.

دانشمندان توانستند با بررسی دقیق فسیل‌ها، گونه‌های امروزی را به گونه‌های منقرض شده، ربط دهند و مشخص شد که نوادگان کدام گونه‌ها، منقرض شده‌اند. به‌‌عنوان مثال در تحقیقی که در سال ۲۰۱۴ انجام شد، مشخص شد یک گونه از گوشتخواران به‌نام سگ دورمال (Dormaalocyon) که ۵۵ میلیون سال قدمت دارد، جد مشترک خرس، شیر و ببر است. آن‌ها با استفاده از دندان‌های این حیوان، به این موضوع پی بردند و دندان‌های ببر، شیر و خرس شباهت زیادی به این جانور منقرض شده، داشت. شاید پیش خود بپرسید که آیا شباهت دندان‌ها به این معنی است که آن‌ها جد مشترک داشتند و چگونه می‌توان فهمید که یک گونه‌ به گونه‌ی دیگر تبدیل شده است؟

جونز می‌گوید:

اگر به مطالعه‌های فسیلی نگاه بکنید متوجه خواهید شد که شکل نوعی از فسیل، بسیار بیشتر نسبت به بقیه، یافت می‌شود که نشان‌ می‌دهد یک گونه‌ی غالب در منطقه وجود دارد. در ادامه‌ی جستجو، فسیلی را پیدا می‌کنید که نسبت به فسیل قبلی‌ که مدت زمان طولانی وجود داشت، متفاوت است. زمانی که فسیل‌هایی بیشتری را مورد بررسی قرار می‌دادیم، به فسیل‌های گذر زمان، برخورد می‌کردیم

. در سال ۲۰۰۰، تیمی از آکادمی علوم چین، دایناسور کوچکی را به‌نام مایکرو راپتور (Microraptor)، که یک گونه‌ی میانی بود، کشف کردند. با اینکه این دایناسور همانند پرندگان امروزی صاحب پر بودند، اما قادر به پرواز نبودند. ریچارد لنسکی در حال آزمایش طولانی‌ترین آزمایش تکامل است. وی از سال ۱۹۸۸، ۱۲ جمعیت از اشریشیاکلی را در آزمایشگاه خود مورد بررسی قرار داده است.

اما بعد از ۳۱ هزار و ۵۰۰ نسل، از ۱۲ جمعیت اشریشیاکلی، یکی از آن‌ها توانست سیترات را هضم کند. در حالی‌که سیترات همیشه در موادی مغذی که به آن‌ها داده می‌شود وجود داشت، تنها یکی از این جمعیت توانست آن را هضم کند. گروه لنسکی می‌توانست نمونه‌های فریز شده را بررسی و فرآیند تکامل را مشاهده کنند. لنسکی در این بررسی از ابزار ژنتیک استفاده کرد که در زمان داروین هنوز کشف نشده بود. ژن‌های تمام موجودات زنده در داخل مولکول DNA قرار دارند. در واقع یک ژن بخشی از DNA است و به تمام ژن‌های ۴۶ کروموزوم انسانی، ژنوم می‌گویند. این ژن‌ها که از والدین به فرزندان به ارث می‌رسند، حای اطلاعاتی هستند که مسئولیت رشد و نمو را بر عهده دارند؛ وقتی یک مرغی تخم‌ می‌گذارد این ژن‌ها از این طریق به فرزندانش منتقل می‌کند.

در دهه‌های اخیر ژنوم بسیاری از گونه‌ها توالی‌یابی شده‌ است. نحوه‌ی ذخیره‌ی اطلاعات در موجودات زنده فرق می‌کند و این اطلاعات با روش‌های مختلفی در DNA (رمزهای ژنتیکی ATCG) ذخیره می‌شوند. بسیاری از ژن‌های DNAی موجودات زنده مانند باکتری‌ها، گیاهان و انسان، مشترک هستند و بیش از ۹۹ درصد اطلاعات ژنتیکی ما مشابه انسان‌های دیگر روی کره‌ی زمین است. ولی به علت همین اطلاعات ژنتیکی یک درصد است که مسائل مهیج پیش می‌آید. همچنین ژن‌های انسان امروزی در ۹۶ درصد به انسان‌های اولیه شباهت دارد که در مقایسه با بقیه‌ی موجودات زنده، شباهت بیشتری دارد.

در واقع می‌توان گفت که تمام موجودات زنده از یک جد مشترک، آخرین جد مشترک همه‌ی موجودات زنده (LUCA)، تکامل پیدا کرده‌اند. کریس استرینگر، مسئول موزه‌ی تاریخی‌ طبیعی لندن در این رابطه می‌گوید:

فکر نمی‌کنم این ژن‌های مشترک را جز اینکه تمام موجودات از یک نیای مشترک منشا گرفته‌اند و دچار تغییر و تحول‌های مختلفی شده‌اند، توجیه کرد. با بررسی این ژن‌ها می‌توان مسیر تکاملی را توصیف کرد.

 نانسی مورن استاد دانشگاه تگزاس می‌گوید:

شما با مقایسه‌ی باکتری‌های مختلف می‌توانید ژن‌های مشترک آن‌ها را پیدا کنید و بعد از شناسایی این ژن‌ها می‌توان از نحوه‌ی سیر تکاملی جمعیت‌های گوناگون مطلع شد.

شاید این تعجب‌انگیز باشد؛ زیرا تصور ما از تکامل این بود که موجودات زنده در طی نسل‌ها بهتر، قوی‌تر و پیچیده‌تر می‌شوند اما این تصور دور از واقعیت است. ژان باپتیست لامارک (Jean-Baptiste Lamarck) دانشمند فرانسوی، اولین کسی بود که نظریه‌ی تکامل را قبل از داروین ارائه داد که بعدا پیش‌زمینه‌ای برای نظریه‌ی انقلابی داروین شد. لامارک عقیده داشتند در صورتی که از یک اندام زیاد استفاده شود، آن اندام به‌مرور تقویت می‌شود و شکل جدیدی از آن حاصل می‌شود. طبق عقیده‌ی لامارک، دراز شدن گردن و پاهای زرافه به همین روش صورت گرفته‌ است؛ چون آن‌ها برای خوردن برگ‌های درختان گردن خود را دراز می‌کردند، گردن زرافه‌های امروزی دراز شده است.

زیرا زرافه‌هایی که گردن کوتاه‌تر داشتند از شانس کمتری برای تولید مثل برخوردار بودند و ژن‌هایشان به نسل‌های بعدی انتقال پیدا نمی‌کرد. این روند تا امروز ادامه دارد و زرافه‌های امروزی گردن بلندتری نسبت به اجداد خود دارند. جهش‌های ژنتیکی، هم برای بلند شدن گردن‌ها و هم برای کوتاه شدن گردن رخ داده است؛ اما در نهایت آن‌هایی که گردن بلندتر داشتند باقی می‌مانند و آن‌هایی که گردن کوتاه داشتند از رقابت حذف می‌شدند. زرافه‌ها امروزی در مکان‌هایی زندگی می‌کنند که برگ‌های درختان در ارتفاع بیشتری قرار دارند به همین دلیل گردن بلند، یک ابزار برای تغذیه از این برگ‌ها به حساب می‌آید.

دانشمندان در حال حاضر تمام شواهد و مدارک را برای اثبات اینکه تکامل در حال روی دادن است، دارند. جهش‌های ژنتیکی که به‌طور تصادفی رخ می‌دهند باعث ایجاد صفات جدید و در نتیجه این صفات جدید با تغییرات گوناگون در طول زمان باعث ایجاد گونه‌های جدید، می‌شوند. این تغییرات همراه با انتخاب طبیعی اکثرا موجودات زنده‌ای را که برای محیط مناسب نیست، حذف و نابود می‌کند. دانشمندان بر این باورند که انسان هوشمند در قاره‌ی آفریقا پیدا شد و آن‌ها به نقاط مختلف کره‌ی زمین مهاجرت کردند. نخستین انسان بعد از مهاجرت از آفریقا، با سایر گونه‌های انسانی مانند نئاندرتال‌ها، تولید مثل کرد. به همین دلیل مردم اروپا و آسیا ژن‌های نئاندرتال‌ها را به ارث برده‌اند اما آفریقایی‌ها این ژن‌ها را ندارند.