زیست‌شناسی تکاملی به چه کاری می‌آید؟

بسیارى از مردم از کاربردهاى زیست شناسى تکاملى آگاهى ندارند. این که جامعه پذیرش خوبى نسبت به زیست شناسى تکاملى ندارد، ممکن است تا اندازه  زیادى به این برداشت آنان مربوط باشد که آن را با هر چیز دیگرى بى ارتباط مى دانند.

با وجود این، تکامل، به ویژه تکامل در اندازه  کوچک (microevolution) نقشى اساسى در بهبودهایى در زندگى ما طى قرن بیستم داشته است و انتظار مى رود در فناورى زیست پزشکى در قرن آینده نیز اهمیت ویژه اى داشته باشد. براى مثال:

تکامل در پس بسیارى از پیشرفت هایى قرار دارد که در کشاورزى داشته ایم (براى مثال، انتخاب مصنوعى نژادهایى از گیاهان و جانوران).

برخى از اصل هاى تکامل براى تولید بسیارى از بهترین واکسن ها به کار گرفته شده اند و مشکلاتى که در به کارگیرى برخى از این واکسن ها وجود دارد نیز به تکامل باز مى گردد.

پیشرفت هاى آتى در داروسازى و صنعت فناورى زیستى در به کارگیرى زیست شناسى تکاملى نهفته است؛ هزینه  زیادى به کار مى رود تا تکامل در لوله  آزمایش رخ دهد یا به نحوى از آن جلوگیرى شود.

واکسن: هدیه اى از تکامل

واکسن فلج اطفال نمونه قدیمى اما بسیار خوبى از هدیه هاى تکامل است.

واکسنى که در حال حاضر براى مصونیت در برابر فلج اطفال به صورت خوراکى در اختیار اطفال قرار مى گیرد، ویروس زنده عامل این بیمارى است.
– این ویروس زنده از لحاظ ژنتیکى ضعیف شده است. بنابراین دستگاه ایمنى بدن ما از عهده آن بر مى آید. در نتیجه، ویروس ضعیف شده نمى تواند در بدن ما بیمارى ایجاد کند (به جز ۱ تا ۲ نفر در هر میلیون نفر که واکسینه شده باشند).

در این جا تکامل یاور خوبى است چون به ما کمک مى کند واکسن بسازیم. اما نقش تکامل و زیست شناسى تکاملى در همین جا پایان نمى یابد و تکامل مى تواند براى ما دردسر نیز بیافریند.

وقتى فردى ویروس ضعیف شده را مى خورد، ویروس سلول هاى معده و روده او را آلوده مى کند و در آن جا تکثیر مى شود. زاده هاى ویروسى، سلول هاى دیگر معده و روده را آلوده مى کنند و زاده هاى دیگرى را به وجود مى آورند. این روند ادامه پیدا مى کند و در نتیجه جمعیتى از ویروس ها در دستگاه گوارش به وجود مى آید که همچنان در حال رشد است.

برخى از آن ویروس ها دچار جهش مى شوند و برخى از آن جهش  ها (یک یا دو جهش)، بیشتر توان بیمارى زایى را به ویروس باز مى گردانند. ویروس هایى که بار دیگر توان بیمارى زایى را به دست آورده اند، درون سلول هاى معده و روده بر ویروس هاى ضعیف شده برترى دارند و طى یک هفته یا اندکى بیشتر پس از خوردن ویروس، فرد به انبار ویروس هاى خطرناک و بیمارى زا تبدیل مى شود. بنابراین، روند تضعیف ویروس در دستگاه گوارش برعکس مى شود.

این ویروس ها به فردى که واکسن را دریافت کرده است آسیب نمى رسانند، زیرا هنگامى که آنها درون معده و روده تکثیر مى شوند، دستگاه ایمنى براى مقابله با آنها و جلوگیرى از ورودشان به دستگاه عصبى مرکزى آماده مى شود.  با وجود این، اگر در جمعیتى از افرادى که به ویروس فلج اطفال ایمن نشده اند تنها یک نفر واکسینه شود، ویروس هایى که در بدن آن فرد توان بیمارى زایى خود را باز مى یابند، ممکن است افراد دیگر را آلوده کنند و در نتیجه باعث فراگیرى بیمارى در جمعیت شوند.

خوشبختانه این مشکل، که تکامل آن را به وجود مى آورد، راه حل ساده اى دارد. براى جلوگیرى از چنین رویدادى، تلاش مى کنند جامعه را در یک زمان و به طور کامل واکسینه کنند. براى مثال، سازمان بهداشت جهانى (WHO) در یک روز ۹۰ میلیون نفر را در هندوستان و در سه روز کل جامعه چین را علیه فلج اطفال واکسینه کرد.

بنابراین، شناخت ما از تکامل ویروس فلج اطفال به ما امکان داده است که بدون ایجاد بیمارى ناخواسته، از واکسن آن استفاده کنیم. • خطر فهم نادرست از تکامل تکامل مقاومت به دارو در باکترى ها یکى از ساده ترین نمونه هاى تکامل است که در طبیعت رخ مى دهد و بسیار به پزشکى مربوط است. به علاوه، نمونه اى از تکامل در اندازه کوچک است که مى تواند پیامدهاى گسترده اى داشته باشد.

با وجود این، بسیارى از مردم درک درستى از آن ندارند و حتى در گزارش هاى رسانه هایى مانند بى بى سى نیز نادرست بیان مى شود. مقاومت به پادزى ها (آنتى بیوتیک ها) یک پدیده تکاملى است: استفاده بیش از اندازه و نادرست از پادزى ها باعث گزینش باکترى هایى مى ;شود که ژن مقاومت به پادزى دارند. با ادامه پیدا کردن استفاده از پادزى ها، تعداد باکترى ;هاى مقاوم به پادزى  افزایش مى یابند و به میزبان هاى دیگرى منتقل مى شوند.

در نهایت، باکترى هاى مقاوم به پادزى جایگزین جمعیت باکترى  هاى حساس به پادزى مى شوند. با وجود این، مفهوم مقاومت به پادزى به شکل نادرستى در ذهن عموم مردم جا افتاده است. اغلب افراد تصور مى کنند استفاده نادرست از پادزى به افزایش تحمل فرد در برابر دارو مى انجامد و در نتیجه پادزى در آن فرد موثر واقع نمى شود.

در واقع، آنان تصور مى کنند مصرف نادرست پادزى باعث تغییراتى در فرد (و نه در باکترى) مى شود. اما مقاومت به پادزى یک فرآیند تکاملى است و استفاده نادرست از پادزى ها تنها به فرد مصرف کننده آسیب نمى رساند، بلکه استفاده نادرست همسایه شما از پادزى ها مى تواند به شما نیز آسیب برساند و حتى باعث مرگ شما شود.

حتى استفاده نادرست از پادزى ها در یکى از کشورهاى اروپایى مى تواند سوش هاى مقاومى را براى یک کشور آمریکایى یا آسیایى به ارمغان آورد که راهى نیز براى مقابله با آن وجود نداشته باشد. بنابراین، در این جا استفاده درست یک نفر مطرح نیست بلکه باید براى استفاده درست همگان از پادزى ها برنامه ریزى کرد.

کاربردهاى نوین زیست شناسى تکاملى راه هاى بى شمار دیگرى وجود دارد تا زیست شناسى تکاملى را براى برآورده کردن نیازهایمان به کار گیریم.

افزایش طول عمر داروها و مواد شیمیایى تهیه درخت هاى تکاملى ردیابى میکروب هاى آسیب رسان تولید صنعتى مواد بیوشیمیایى و مواد دیگر

مقاومت به دارو و مواد شیمیایى در میکروب ها، گیاهان و جانوران در نیمه دوم قرن بیستم کارخانه ها در تهیه ترکیب هایى براى نابودى ویروس ها، باکترى ها، حشره هایى که محصول کشاورزى را مى خورند و علف هاى هرزى که در کشتزار مى رویند، موفقیت هاى چشمگیرى داشته اند.

حتى تعداد زیادى داروى شیمى درمانى داریم که براى نابودى سلول هاى سرطانى به کار مى روند. با وجود این، تلاش هاى ما براى نابودى این جانداران باعث شده است مقاومت علیه مواد شیمیایى که براى نابودى آنها به کار مى گیریم در آنها تکامل یابد.

براى مثال: سوش هایى از ویروس ایدز با ۱۵ جهش مقاومت به دارو جداسازى شده است و تازه ترین داروها نیز در حال ناکارآمد شدن هستند. برخى سوش هاى باکترى ها به همه پادزى هاى موجود مقاوم شده اند. براى سل مقاوم به چند دارو، جراحى تنها راه درمان است، زیرا پادزى ها پاسخ خوبى ندارند و فقط ۵۰ درصد بیماران آلوده زنده مى مانند. شیمى درمانى براى سرطان اغلب ناکارآمد است زیرا سلول هاى مقاوم به دارو طى دوره درمان به وجود مى آیند.

مقاومت به حشره کش ها و مقاومت به علف کش ها آن اندازه فراگیر شده است که انگیزه براى ساختن حشره کش ها و علف کش هاى جدید ضعیف شده یا حتى به طور کامل وجود ندارد.زیست شناسى تکاملى راه هایى به ما پیشنهاد مى کند تا عمر مفید داروها و مواد شیمیایى را افزایش دهیم.

مقدار ماده شیمیایى که به کار مى رود، چه ترکیبى از مواد شیمیایى استفاده مى شود و زمانى که آنها به کار گرفته مى شوند، پرسش هاى مهمى هستند که از نظر پیشگیرى یا آهسته کردن روند تکامل مقاومت، باید ارزیابى شوند. برخى شرکت ها ترکیب هایى را مى فروشند که به دلیل ماندگارى فرآورده شان بهره مالى دارند و آنها هزینه کافى براى زیست شناسان تکاملى در نظر گرفته اند تا دستور استفاده دارو را خردمندانه تر تهیه کنند. در موارد دیگر، فشارهاى اقتصادى و احساسى سیاست هایى را تحمیل مى کنند که روند تکامل مقاومت را سرعت مى بخشند (براى مثال، تقاضاى بیمار پزشک را وامى دارد پادزى تجویز کند؛ پزشک توجه کافى ندارد و پادزى ها در غذاى جانوران وجود دارند.)

درخت هاى تکاملى اصل نظریه تکامل این است که همه جانداران از راه نیاکان مشترک به هم مرتبط مى شوند.

امروزه زیست شناسى مولکولى این دیدگاه را در سطحى بیش از آنچه که تا ۵۰ سال پیش تصور مى شد، تقویت کرده است. البته در مقیاس زمانى کوچک نیز این حقیقت را مى بینیم: هر چیز زنده اى از چیز دیگرى پدید مى آید که هم زنده است و هم به آن شباهت دارد.

یکى از پیشرفت هاى مهم در زیست شناسى تکاملى طى دو دهه اخیر روشى براى برآورد کردن الگوى نیاکانى میان جانداران است.

این روش که فیلوژنتیک (Phylogenetics) نام گرفته است، به ما امکان داده تاریخ جانداران را به نحو دقیق ترى دنبال و آن را در قالب نمودارهاى درخت مانند بازسازى کنیم.

در این روش از داده هاى مولکولى استفاده مى شود تا نیاکان مشترک جانداران را تا زمانى که مى خواهیم، براى مثال، بین باکترى ها و میتوکندرى هاى سلول هایمان، دنبال بکنیم. این روش، علاوه بر افزایش درک ما از تاریخ تکاملى زندگى، کاربردهاى مفید زیادى به خصوص در پیگیرى بیمارى هاى عفونى پیدا کرده است.

ردیابى میکروب هاى آسیب رسان در یک مطالعه همه گیرشناختى بیمارى هاى عفونى، دانستن این که فردى چگونه یا در کجا به عامل آن بیمارى آلوده شده است، اهمیت زیادى دارد.

این اطلاعات شاید مهم ترین دانستنى پایه اى باشند که براى پیشگیرى از گسترش بیشتر بیمارى به ما کمک مى کنند. بیش از یک  دهه است که همه گیرشناسان (epidemiologist) از توالى DNA ویروس ها براى تهیه درخت هاى فیلوژنتیک استفاده مى کنند تا منبع عفونت را ردیابى کنند.

برخى از نمونه هاى فعالیت آنان بسیار جالب است. در سال ۱۹۹۴ زنى ادعا کرد که معشوقه اش (یک پزشک) براى انتقامجویى، به او خون آلوده به ویروس ایدز (HIV) تزریق کرده است. بنابر ادعاى آن زن، پزشک متهم بارها به او ویتامین B تزریق کرده و در یکى از تزریق ها از مقدارى خون آلوده استفاده کرده بود.

هیچ شاهد و مدرکى دراین باره وجود نداشت و پزشک نیز ادعا مى کرد که آن زن با افراد دیگرى ارتباط داشته و از این راه آلوده شده است. در اینجا، درخت هاى فیلوژنى به کمک قاضى آمدند و ثابت کردند که تکامل، در عرصه قضاوت نیز مى تواند راهگشا باشد.

ویروس ایدز به سرعت دچار جهش مى شود، حتى در بدن یک فرد.  اگر ویروس ایدز از بدن فردى به بدن فرد دیگرى منتقل شود، تفاوت هایى بین ویروس فرد دهنده و فرد گیرنده وجود دارد. همین طور که ویروس از فردى به فرد دیگر منتقل مى شود، بیشتر تغییر مى کند و طى زمان متفاوت تر مى شود.

بنابراین توالى ماده ژنتیک ویروس ایدز در دو فردى که از دو منبع متفاوت به این ویروس آلوده شده اند، بسیار متفاوت است. بنابراین، اگر سخن زن حقیقت داشته باشد، ویروس بدن او با ویروس بدن فردى که خون آلوده از او به زن تزریق شده است، شباهت زیادى خواهد داشت.

بررسى پرونده پزشکى زن نشان داد در آوریل ۱۹۹۴ که او براى اهداى خون مراجعه کرده، به ویروس آلوده نبوده است. بنابر ادعاى او، در آگوست همان سال به او خون آلوده تزریق شده و او چند ماه بعد، ادعاى خود را تسلیم دادگاه کرده است. مسئله‌اى که پرونده را پیچیده کرد این بود که پزشک متهم، خود به ویروس آلوده نبود. اما بررسى  ها نشان دادند که در مطب آن پزشک از دو بیمار، یکى آلوده به ویروس ایدز و دیگرى آلوده به ویروس هپاتیت C، نمونه خون تهیه شده بود.

بررسى فیلوژنى ویروس  هاى به دست آمده از آن زن و فرد آلوده به HIV، ادعاى زن را ثابت کرد. پزشک به قتل درجه دوم و در نتیجه ۵۰ سال زندان محکوم شد.

تولید صنعتى مواد بیوشیمیایى و مواد دیگر تکامل جهت دار، یعنى تکاملى که به صورت ساختگى (مصنوعى) به راه افتاده است، بخشى از زبان تخصصى در فناورى زیستى شده است:  آنزیم ها و دیگر پروتئین هایى که به طور ساختگى تکامل یافته اند، به زودى بخشى از فناورى پزشکى مى شوند و حتى در خانه دارى به کمک ما مى آیند.

داروهایى با اساس پروتئینى خواهیم داشت که برخلاف پروتئین هاى درون بدنمان، به آهستگى تخریب مى شوند و بنابراین، لازم نیست مقدار زیادى از آنها دریافت کنیم.  آنزیم ها طورى تکامل پیدا مى کنند که در پودرهاى شست و شو بهتر کار کنند. مولکول هایى به وجود خواهند آمد که با هاگ عامل هاى بیمارى زایى مانند عامل سیاه زخم و دیگر عامل هاى خطرناک پیوند شوند.آرى، دانشمندان با بهره گیرى از آن چه که داروین به ما آموخت، تکامل را در دستان خود گرفته اند و مولکول هایى مى آفرینند که ویژگى هاى مورد نیاز ما را بروز مى دهند و حتى مولکول هایى ساخته اند که تا ده سال پیش  وجود آنها ناممکن به نظر مى رسید.

نتیجه گام هایى که زیست شناسى تکاملى در جهت بهبود زندگى انسان برداشته است براى مردم عادى روشن نیست. مردم باید بدانند که در قرن جدید زیست شناسى تکاملى کاربردهایى در پزشکى، کشاورزى، فناورى زیستى و حتى حقوق و خانه دارى دارد. به علاوه، آنان باید بدانند آگاهى پایه از اصل هاى تکامل براى مبارزه کارآمد با عامل هاى بیمارى زا ضرورى است.

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