آشنایی با مفاهیم فرگشتی: ژن‌ها و جهش ژنی

ژن‌ها و جهش ژنی؛ ریشه تناسبِ بصورت تصادفی توزیع شده

در قسمت قبل گفتیم که آن چیزی که در هر گونه از موجودات زنده، تعیین کننده موفقیت بالا‌تر در بقا و تولیدمثل در عده‌ای نسبت به عده‌ای دیگر است، داشتن قابلیتهای انطباق با شرایط محیط زندگی است. از طرف دیگر، گفتیم که تصادف باعث می‌شده تا در هر گونه، عده‌ای از افراد آن گونه، رفتارهایی را که افزایش دهنده انطباق آن‌ها باشد، داشته و در نتیجه در بقا و تولیدمثل، موفق‌تر عمل کنند. اما سئوال بعدی که مطرح می‌شود این است که چرا از بین فرزندان هر نسل، عده‌ای بطور تصادفی، ویژگیهای افزایش دهنده انطباق را داشته و عده‌ای به میزان کمتر این ویژگی‌ها را داشته یا اصلاً ندارند؟

همانطور که می‌دانید همه سلولهای بدن موجودات زنده دارای اجزایی هستند که ژن نام دارند. ژن‌ها در واقع کدهایی‌اند که در آن‌ها پیامهای بیشماری در مورد ساخته شدن بسیاری از اجزای بدن و همچنین چگونگی رفتارهای ما وجود دارد. هنگامی که، دو فرد از دو جنس یک گونه با همدیگر ارتباط جنسی دارند، یک اسپرم از جنس مذکر وارد رحم جنس مونث شده و با سلول تخمک ترکیب می‌شود. با ادغام این دو سلول، یک سلول واحد بوجود می‌آید که به آن سلول تخم می‌گویند.

اندامهای جنین، از تقسیم سلولی همین سلول اولیه بوجود می‌آید. ساخته شدن اندامهای بدن در زمان تقسیم سلولی این سلول تخم اولیه، تحت کنترل همین ژنهاست. این ژن‌ها هستند که فرمان می‌دهند کدام اندام و به چه شکلی باید ساخته شوند. سلول‌ها در داشتن ژن‌ها، کاملاً مشترک هستند، به این معنی که همه ژنهای موجود در هر سلول، در همه سلولهای دیگر نیز وجود دارند. سلولهای دست ما، همه ژنهای موجود در سلولهای قلب را هم دارند و بالعکس. مسئله‌ای که باعث می‌شود سلولهای یک اندام خاص به شکل آن عضو خاص در آیند، اینست که در سلولهای هر عضو خاص، فقط ژنهای مربوط به‌‌ همان اندام، فعال هستند.

در دست‌ها، ژنهای مربوط به دست و در قلب، ژنهای مربوط به قلب. تا اینجا دریافتیم که ژن‌ها رمزهایی هستند که تولید اندامهای بدن و بسیاری از مواد دیگر موجود در بدن مانند پروتئین‌ها را کنترل می‌کنند. ژن‌ها خود یک توالی بسیار پیچیده از مواد خاصی بنام نوکلئوتید‌ها هستند. درون هر سلول انسان، حدود ۲۰ تا ۳۰ هزار ژن که از حدود ۳ میلیارد نوکلئوتید تشکیل شده‌اند، وجود دارد. برای تصور کردن یک توالی نوکلئوتیدی ژنتیکی، یک طومار بسیار عظیم از حروف پشت سر هم را تصور کنید. همانطور که هر چند تا حرف، یک کلمه خاص را می‌سازند که معنای معینی می‌دهد، هر چند نوکلئوتید پشت سر هم نیز یک ژن خاص را می‌سازند که آن ژن خود حاوی رمزهایی برای شکل گیری بسیاری از خصایص جسمی و روان‌شناختی است.

حال به توضیح یک پدیده ژنتیکی به نام جهش ژنتیکی می‌پردازیم. همانطور که گفتیم، ژن‌ها رمزهایی اند که بطور نمادین حاوی پیامهایی در مورد بسیاری از چیز‌ها هستند. ژنهای دست‌ها، هر لحظه پیامهایی را مبنی بر ساخته شدن سلولهای دست صادر می‌کنند و به همین نحو، ژنهای سلولهای پا.

هنگامی که یک سلول تقسیم می‌شود، همه اجزای سلول مادر و از جمله ژنهای سلول مادر، در سلول جدید نیز یافت خواهد شد. دقیقاً مانند کپی از یک برگه کاغذ که برگه اصلی و کپی، عین همدیگر هستند. حال تصور کنید که هنگام تقسیم سلولی، یک سلول، توالی متفاوتی از نوکلئوتیدهای یاد شده را در مقایسه با سلول مادر خود داشته باشد. مانند اینکه شما برگی را کپی بگیرید که در آن عدد ۳۰۰۰۰۰ در برگه اصلی نوشته شده اما در برگ کپی، دندانه عدد ۳ افتاده و به ۲ تغییر شکل یافته است.

در این حالت، شما عدد ۲۰۰۰۰۰ را مشاهده خواهید کرد که بدون شک با عدد قبلی، تفاوت قابل ملاحظه‌ای دارد. در این حالت می‌گوییم که توالی نوکلئوتید‌ها تغییر کرده یا به اصطلاح، جهش ژنتیکی رخ داده است.

سلول جدید به دلیل اینکه ژنهای جدیدی دارد، رمزهای جدیدی نیز در مورد چیز‌ها دارد. این رمزهای جدید، می‌توانند رمزهایی باشند که در ‌‌‌نهایت، به نفع یا به ضرر فرد تمام شوند. اکثر جهشهای ژنتیکی، مخرب بوده و موجب اختلال می‌شوند. اما تعدادی از آن‌ها نیز، مفید بوده و همراه با یک کارکرد جدید و یا کارکرد قدیمی بهبود یافته برای فرد، هستند. آنچه که باعث پدید آمدن موجودات پیچیده‌تر از ساده‌تر و تکامل یافته‌تر از کمتر تکامل یافته شده، همین جهش ژنتیکی است.

تقویم کارل ساگان سیگن

تقویم فرگشتی کارل ساگان(سیگن) در مستند کازموس

بوجود آمدن اندام‌های مختلف بدن موجودات زنده و رفتارهای گونه‌های مختلف و از جمله انسان، نتیجه همین جهش‌های ژنتیکی متعدد است. شاید در ابتدا، تصور اینکه چطور جهش‌های ژنتیکی متوالی که هر کدام فقط منجر به تغییر کمی در وضعیت ارگانیسم می‌شوند، بتواند به شکلگیری و پیدایش اعضایی بسیار پیچیده مانند چشم منجر شود، دشوار به نظر برسد. در نظر گرفتن چند متغیر مهم در تکامل، ادراک این مسئله را آسان‌تر می‌کند. یکی از متغیرهای مهم در روند تکامل، زمان است. پیدایش عالم هستی را به حدود ۱۴ میلیارد سال پیش نسبت می‌دهند.

از عمر کره زمین ما حدود ۴. ۶ میلیارد سال می‌گذرد. اولین مولکولهای خودتکثیریابنده شکل گرفته بر روی زمین، به ۳. ۵ میلیارد سال پیش، اختصاص دارند. نیای مشترک ما و شامپانزه‌ها، حدود ۷ میلیون سال پیش، از هم جدا شده‌اند (چارلزورث و چارلزورث ۲۰۰۳) با نگاهی به ارقام سرسام آور و نجومی فوق، درمی یابیم که زمان برای تکامل آنقدر زیاد بوده که حتی جهش های بسیار ناچیز و کوچک ژنتیکی هم که پی درپی روی می‌دهند، بتوانند موجب پدیدآیی موجودات تکامل یافته بسیار پیچیده از موجودات ساده‌تر شوند. تعداد جهش‌هایی که موجب افزایش انطباق تکاملی ارگانیسم با محیط اطرافش می‌شوند یا اصطلاحاً جهش‌های مثبت، بسیار کم و در حدود ۱ در ۱۰۰هزار نفر در هر نسل است. در واقع، اکثر جهش‌ها نامطلوب بوده و به ضرر فرد جهش یافته تمام میشوند (ه‌مان منبع). اما همین تعداد جهش‌های کم مثبت هم، می‌توانند در طول این زمان پهناور، به تکامل یافتگی بیشتر، منجر شوند.

عمرِ پیدایش بشر فعلی (هوموساپینس) در مقایسه با مدت زمانی که از تکامل کل موجودات و زمین می‌گذرد بسیار ناچیز است. فرض کنید که دقیقاً ۱۲ ماه پیش، کره زمین شکل گرفته باشد. از زمان قبل از آن، که صرف تکامل زمین و سایر کرات شده، چشم پوشی کنید. بعد از گذشت ۱۲ ماه پیاپی که هر یک، ۳۰ روز دارند، امروز یعنی روز قبل از شب عید سال جدید، رسیده است.

پیدایش انسان، مربوط به دقایق آخر همین شب عید سال جدید است. کارل ساگان استاد علوم فضایی دانشگاه کرنل آمریکابا انجام محاسبه‌ای دیگر می‌گوید که اگر عمرکائنات را یک سال فرض کنیم، اولین انسان‌ها در ساعت ۲۲ و ۳۰ دقیقه روز آخر ماه دوازدهم پا به عرصه وجود گذاشته‌اند. اولین تمدن‌ها درساعت ۲۳ و ۵۹ دقیقه و ۲۰ ثانیه شکل گرفته‌اند و ما الان در ثانیه پنجاه و نهم از ساعت بیست و چهارِ آخرین روز از ماه دوازدهم به سر می‌بریم.

اما برای اینکه جهش‌های ژنتیکی تدریجی، انسان را از نخستی‌های کمتر تکامل یافته گذرانده و به شکل فعلی در آورده باشد، همین مدت زمان سپری شده از پیدایش او، کفایت می‌کند. همین دقایق آخر شب سال جدید که گفته شد، حداقل شامل چند میلیون سال می‌شود.

از طرف دیگر، بسیاری از مختصات بدنی و رفتاری انسان، حاصل جهش‌های ژنتیکی است که قبل از پیدایش اولین انسان‌ها و در نیاکان نخستی او هم، وجود داشته است. بطور مثال، اگر از مدت زمان قبل از تکامل اولین گونه های انسانی صرف نظر کنیم، اولین گونه انسانی، حدود ۲. ۵ میلیون سال پیش و هوموساپین‌ها یعنی اولین انسان نماهایی که شکل و شمایل تقریبی بشر امروزی را داشته‌اند، حدود۲۰۰ هزار سال پیش پیدا شده‌اند (کارترایت، ۲۰۰۰؛ ترجمه شده به فارسی). این مدت زمان طولانی برای جمع شدن اثرات جهش‌های ژنتیکی اتفاقی در ژنوم گونه انسانی، به نحوی که اثرات فزاینده آن‌ها، منجر به تناسب افزایی در یک سری از افراد کل گونه انسان امروزی شود، کفایت لازم را داشته است. آن دسته از جهش‌های ژنتیکی که منجر به بروز ویژگیهای جسمی و رفتاری تناسب افزا در دارندگان آن جهش‌ها شده‌اند، بوسیله افزایش موفقیت تولیدمثلی صاحبان آن جهش‌ها، در گونه باقی مانده و به تکثیر ادامه داده اند. جهش‌های خطرناک و مضر که تناسب صاحبان خود را کاهش می‌دادند، در پیکره صاحبان آن‌ها دفن می‌شدند. اثرات فزاینده و تدریجی جهش‌های تصادفی که تغییرات پی در پی ایجاد می‌کنند، به طور فزاینده‌ای ریخت و رفتار هر گونه را تغییر می‌دهد. همین جهش‌هایی که بطور تصادفی پیدا می‌شوند، تناسب را نیز بطور تصادفی در بین اعضای یک گونه، توزیع می‌کنند.

از ما حمایت کنید!

تمام کتاب‌ها و فیلم‌های مستند در سایت به صورت رایگان ارائه می‌شوند.

اگر می‌توانید از ما حمایت کنید تا بتوانیم هزینه‌های نگهداری سایت را تامین کنیم

می‌خواهم کمک کنم

برو به صفحه اول سایت