انسان‌ها چگونه دم خود را از دست دادند؟

به مدت نیم میلیارد سال، اجداد ما دارای دم بودند. آن‌ها به‌عنوان ماهی برای شنا در دریاهای دوره کامبرین از دم‌های خود استفاده می‌کردند. خیلی بعدتر، وقتی به نخستی‌ها تکامل پیدا کردند، دم به آن‌ها کمک کرد تا هنگام پریدن از شاخه‌ای به شاخه دیگر در جنگل‌های دوره ائوسن، تعادل خود را حفظ کنند. اما پس از آن، حدود ۲۵ میلیون سال پیش، دم‌ ناپدید شد.

چارلز داروین برای اولین‌بار این تغییر را در آناتومی باستانی ما تشخیص داد. اما اینکه این اتفاق چرا و چگونه رخ داد، هنوز معما مانده است.

اکنون گروهی از دانشمندان در نیویورک می‌گویند جهش ژنتیکی را که ممکن است دم ما را از بین برده باشد، پیدا کرده‌اند. براساس مطالعه‌ی جدید، وقتی دانشمندان این تغییر ژنتیکی را در موش‌ها ایجاد کردند، این حیوانات دیگر دم درنیاوردند.

این تغییر آناتومیکی چشمگیر تأثیر عمیقی بر تکامل ما گذاشت. عضلات دم اجداد ما به شبکه‌ی گهواره‌مانندی در کل لگن تبدیل شد. وقتی اجداد انسان‌ها چند میلیون سال پیش برخاستند و روی دو پای خود راه رفتند، آن گهواره‌ی عضلانی آماده بود تا از وزن اندام‌های عمودی آن‌ها حمایت کند.

داروین با ادعای اینکه ما از نخستی‌های دارای دم منشا گرفته‌ایم، موجب شوکه شدن مردم زمان خود شد. او خاطرنشان کرد که درحالی‌که انسان‌ها و کپی‌ها دم قابل‌مشاهده‌ای ندارند، دارای مجموعه کوچکی از مهره‌ها هستند که فراتر از لگن گسترش پیدا می‌کند. این ساختار به دنبالچه معروف است. او نوشت: «شکی ندارم که این دمی ناقص است».

ازآن‌زمان، دانشمندان دیرین‌مردم‌شناسی فسیل‌هایی را پیدا کرده‌اند که تاحدی این تغییر را توضیح می‌دهد. قدیمی‌ترین نخستی‌ها که به ۶۶ میلیون سال پیش برمی‌گردند، دم‌های کاملی داشتند که احتمالا از آن برای حفظ تعادل خود در درختان استفاده می‌کردند. امروزه بیشتر نخستی‌های زنده مانند لمورها و تقریبا تمامی میمون‌ها هنوز دم دارند. اما زمانی که کپی‌ها در سوابق فسیلی ظاهر شدند، یعنی حدود ۲۰ میلیون سال پیش، اصلا دم نداشتند.

بو شیا، دانشجوی زیست‌شناسی سلول‌های بنیادی در دانشکده پزشکی دانشگاه نیویورک گفت: «این سؤال که دم من کجاست، از کودکی در ذهن من بود». در حادثه‌ای در سال ۲۰۱۹، دنبالچه‌ی شیا آسیب دید و بهبودی وی یک سال طول کشید. این اتفاق موجب شد تا او دوباره به فکر استخوان دم بیفتد.

شیا برای درک این موضوع که کپی‌ها و انسان‌ها چگونه دم خود را از دست داده‌اند، نحوه‌ی ایجاد دم در گونه‌های دیگر را مورد بررسی قرار داد. در مراحل اولیه رشد رویان، مجموعه‌ای از ژن‌ها فعال می‌شوند و بخش‌های مختلف ستون فقرات را برای ایجاد اجزای متمایزی مانند گردن و ناحیه کمری هدایت می‌کنند. در انتهای رویان، جوانه دم ظاهر می‌شود که درون آن زنجیره خاصی از مهره‌ها، عضلات و اعصاب رشد می‌کند.

بیشتر نخستی‌های زنده مانند لمورها و تقریبا تمامی میمون‌ها ازجمله میمون عنکبوتی جفری که در تصویر نشان داده شده است، دم دارند.

پژوهشگران بیش از ۳۰ ژن دخیل در ایجاد دم را در گونه‌های مختلف شناسایی کرده‌اند. همه‌ی این ژن‌ها در بخش‌های دیگرِ رویان درحال رشد نیز فعال هستند. دانشمندان هنوز درحال کسب دانش دراین‌باره هستند که چگونه فعالیت ویژه‌ی این ژن‌ها در بخش انتهایی رویان به ایجاد دم منجر می‌شود.

بنا بر استدلال شیا، اجداد ما زمانی دم خود را از دست دادند که جهش‌هایی یک یا چند مورد از این ژن‌ها را تغییر داد. او برای پیدا کردن این جهش‌ها DNA شش گونه از کپی‌های بدوم دم را با نُه گونه از میمون‌های دم‌دار مقایسه کرد. او سرانجام جهشی را در کپی‌ها و انسان‌ها پیدا کرد که در میمون‌ها وجود نداشت. این جهش در ژنی به نام TBXT مشاهده شد.

ژن TBXT یکی از اولین ژن‌هایی بود که بیش از یک قرن پیش توسط دانشمندان کشف شد. در آن زمان، بسیاری از پژوهشگران حیوانات، گیاهان یا میکروب‌ها را با امید پیدایش جهش‌هایی که موجب تغییرات قابل‌مشاهده شود، تحت اشعه ایکس قرار می‌دادند.

در سال ۱۹۲۳، نادژدا دوبروولسکایا زاوادسکایا، ژنتیکدان روسی موش‌های نر را تحت اشعه ایکس قرار داد و سپس به آن‌ها اجازه تولیدمثل داد. تعدادی از آن‌ها جهش‌هایی به دست آوردند که موجب شد برخی از فرزندان آن‌ها دم‌های کوتاه یا تاب‌خورده‌ای پیدا کنند. آزمایش‌های بعدی نشان داد جهش روی ژن TBXT رخ داده است.

شیا و همکارانش برای آزمایش این ایده که جهش در ناپدیدشدن دم ما نقش داشته است، موش‌ها را ازنظر ژنتیکی مهندسی کردند تا دارای جهش TBXT شوند که در انسان‌ها وجود دارد. با رشد رویان‌ها، بسیاری از این حیوانات دم درنیاوردند. برخی نیز دم کوتاهی ایجاد کردند.

شیا و همکارانش پیشنهاد می‌کنند که جهش مذکور به‌طور تصادفی حدود ۲۰ میلیون سال پیش در یک کپی رخ داده است و موجب شده است که او کاملا بدون دم شده یا دم کوتاهی داشته باشد. بااین‌حال، این حیوان بدون دم زنده ماند و حتی تولیدمثل کرد و جهش را به فرزندان خود منتقل کرد. درنهایت، شکل جهش‌یافته‌ی TBXT در انسان‌ها و کپی‌های زنده به شکل معمول این ژن تبدیل شد.

به‌گفته‌ی دانشمندان، جهش TBXT تنها دلیل این موضوع نیست که ما به‌جای دم، دنبالچه داریم. درحالی‌که موش‌های آزمایش‌های آن‌ها طیف وسیعی از دم‌های تغییریافته را تولید کردند، دنبالچه‌ی ما تقریبا در همه‌ی افراد یکسان است. بنابراین، باید ژن‌های دیگری بعدا جهش پیدا کرده‌ و به ایجاد آناتومی یکنواخت کمک کرده باشند.

البته حتی اگر ژنتیکدانان توضیح درباره این موضوع را آغاز کرده باشند که دم ما چگونه ناپدیده شد، علت آن هنوز دانشمندان را سردرگم کرده است.

کپی‌های اولیه از میمون‌ها بزرگ‌تر بودند و اندازه بزرگ‌تر آن‌ها موجب می‌شد راحت‌تر از شاخه‌ها جدا شوند و برای آن‌ها احتمال مرگبار بودن این سقوط‌ها بیشتر بوده است. توضیح این موضوع دشوار است که چرا نبود دمی برای حفظ تعادل در کپی‌ها ازنظر تکاملی با زیان قابل‌توجهی برای آن‌ها همراه نبوده است.

علاوه‌بر‌این، از دست دادن دم می‌توانسته با خطرهای دیگری نیز همراه باشد. جهش TBXT نه‌تنها موجب کوتاهی دم می‌شود بلکه گاهی موجب نقایص طناب نخاعی می‌شود. با‌این‌حال، از دست دادن دم به شکلی با مزیت تکاملی مهمی همراه بوده است. گابریله روسو، دانشمند ریخت‌شناسی تکاملی در دانشگاه استونی‌بروک نیویورک که در مطالعه نقشی نداشت، گفت: «اینکه چرا آن‌ها دم خود را از دست داده‌اند، بسیار گیج‌کننده است. سؤال مهم بعدی این است که مزیت از دست دادن دم روی زمین چه بوده است؟»