چرا شبیه باکتری‌ها نیستیم؟

زیست شناسان تکاملى بر روى این نکته که انسان و دیگر موجودات زنده از اجداد باکترى مانند مشتق شده اند، اتفاق نظر دارند. تقریباً حدود ۲ میلیارد سال قبل، اجداد انسان انشعاب یافتند.

این گروه جدید که یوکاریوت ها نامیده شدند، رشد کرده و به جانوران دیگر، گیاهان، قارچ ها و پروتوزوآها تبدیل شدند. اختلاف میان یوکاریوت ها و دیگر موجودات که به پروکاریوت ها معروف اند، زیاد بوده و در عین حال بسیار اساسى است. دکتر «لینچ»، زیست شناس دانشگاه ایندیانا، از جمله دانشمندانى است که در پى کشف چگونگى تکامل این اختلاف ها است.

یوکاریوت ها در مقایسه با پروکاریوت ها بزرگ هستند. حتى یک پروتوزوآى تک سلولى ممکن است هزاران بار بزرگ تر از یک باکترى باشد. هنگامى که روى DNA این موجودات تمرکز مى کنیم درمى یابیم که این اختلاف ها بسیار اساسى تر و بنیادى تر هستند. ژنوم یوکاریوت ها بسیار پیچیده و در عین حال بسیار بزرگ بوده و حامل ژن هاى زیادترى است.

«مایکل لینچ» مى خواهد بفهمد چرا ما شبیه باکترى ها نیستیم.

باکترییوکاریوت ها علاوه براین قادرند به کمک ژن هاى خود فعالیت هاى بیشترى را انجام دهند. آنها مى توانند با الگوهاى بسیار پیچیده، مرتب ژن هاى خود را خاموش و روشن کرده و بدین ترتیب زمان و در نتیجه مکانى را که پروتئین ها ساخته مى شوند، کنترل کنند. آنها همچنین مى توانند از یک ژن واحد پروتئین هاى بسیارى بسازند.

دلیل این مسئله نیز به این بازمى گردد که ژن یوکاریوت ها از واحدهایى که اگزون نامیده مى شوند، تشکیل شده است. اگزون ها در میان ساختارهایى از جنس DNA که به هنگام نسخه بردارى، مضاعف نشده و به اینترون ها معروف اند، پراکنده شده اند. سلول هاى انسانى هنگامى که یک ژن را براى استفاده در ساختمان یک پروتئین مضاعف مى کنند، این اینترون ها را ویرایش مى کنند (در مرحله نسخه بردارى، اینترون ها مضاعف نشده و پس از شناسایى محدوده هر اینترون، این ناحیه بریده شده و دور انداخته مى شود-م). اما توانایى مهم دیگر این سلول ها آن است که قادرند اگزون ها را نیز ویرایش کنند، یعنى قادرند از ژن هاى یکسان پروتئین هاى مختلفى را ایجاد کنند. این چندکار گى به این معناست که یوکاریوت ها قادرند انواع مختلفى از سلول ها، بافت ها و اندام ها را ایجاد کنند بدون آنکه انسان ها کوچکترین شباهتى به باکترى ها داشته باشند.

غالب دانشمندان در توجیه این پیچیدگى ذهن خود را تنها متوجه یک نکته مى کنند: انتخاب طبیعى. از نظر این دانشمندان، از آنجا که چندکار گى مزیت تولیدمثلى به دنبال دارد بنابراین انتخاب طبیعى زمینه را براى تکامل آن فراهم کرده است. اما دکتر «لینچ» معتقد است که انتخاب طبیعى در مورد منشاء ژنوم یوکاریوت ها نقش ناچیزى داشته است. وى در این رابطه چنین مى گوید: «براى غالب مردم تکامل در انتخاب طبیعى خلاصه مى شود و معتقدند این انتخاب طبیعى است که باعث تکامل مى شود اما انتخاب طبیعى تنها یکى از چندین نیروى اساسى و بنیادى دخیل در امر تکامل است.»

در مقاله اى که براى چاپ در مجله «زیست شناسى مولکولى و تکامل» پذیرفته شده است، دکتر «لینچ» چنین آورده است: «پیچیدگى یوکاریوت ها ممکن است اتفاقى باشد.»

انتخاب طبیعى در واقع گسترش ژن ها در نتیجه توانایى آنها براى افزایش نسبت هاى بقا و تولیدمثل است. اما دکتر «لینچ» نشان داد هنگامى که ویژگى هاى منحصر به فرد یوکاریوت ها در ابتدا به صورت جهش هاى تصادفى ظاهر شدند، احتمالاً بسیارى از آنها مضر بوده اند.

از زمانى که یک اینترون در میانه یک ژن قرار مى گیرد، سلول مى باید بتواند مرزهاى آن را تشخیص دهد. این موضوع به سلول کمک مى کند تا به هنگام پروتئین سازى، بدون کپى کردن این ناحیه، به نسخه بردارى و ساخت پروتئین ادامه دهد. اما جهش هاى صورت گرفته بر روى اینترون کار سلول براى شناسایى این مرزها را مشکل تر مى کند. اگر سلول نتواند مرز اینترون ها را شناسایى کند، پروتئین ناقص ساخته مى شود. اگر انتخاب طبیعى در یوکاریوت هاى اولیه قدرتمند عمل کرده باشد مى بایست تمامى اینترون ها حذف شده باشند.زیست شناسان تکاملى مدت هاست دریافته اند که انتخاب طبیعى مسئله احتمالات است، نه سرنوشت و تقدیر. به همین دلیل است که ژن جهش یافته اى که نسبت هاى تولیدمثلى یک فرد را افزایش مى دهد نمى تواند گسترش این صفت در یک جمعیت را تضمین کند.

فرض کنید سکه اى را به هوا پرتاب کرده اید. احتمال شیر یا خط آمدن این سکه ۵۰ به ۵۰ است. اگر شما براى دوبار این کار را تکرار کرده و هر دو بار شیر بیاید نباید شگفت زده شوید. اما اگر براى ۱۰۰۰ مرتبه این کار را تکرار کردید و هر ۱۰۰۰ مرتبه شیر آمد باید متعجب و شگفت زده شوید.

به علاوه، انتخاب طبیعى با بزرگ تر شدن اندازه جمعیت بسیار کارآمدتر عمل مى کند. انتخاب طبیعى معمولاً در جمعیت هاى کوچک در گسترش ژن هاى مفید و محدود کردن ژن هاى مضر چندان قابل اعتماد عمل نمى کند.هنگامى که انتخاب طبیعى ضعیف عمل مى کند، ژن ها به مدد شانس بسیار فراوان تر مى‌شوند.گسترش تصادفى ژن ها به دریفت ژنتیکى یا رانش ژنى موسوم است.

(به تکامل ساختار ژنتیکى یک جمعیت که انحصاراً از طریق تصادف پیش آمده باشد رانش ژنتیکى مى گویند. رانش ژنتیکى بسامدهاى آللى یک جمعیت را از نسلى به نسل دیگر تغییر مى دهد. یک آلل ممکن است صرف نظر از اینکه سودمند، زیانبار یا بى فایده باشد به طور اتفاقى حذف شود. بدین ترتیب رانش ژنتیکى مى تواند از تنوع ژنتیکى در درون یک جمعیت بکاهد ضمن آنکه مى تواند تفاوت هاى ژنتیکى بین جمعیت هاى مختلف را افزایش دهد.م)

دکتر «لینچ» معتقد است که رانش ژنتیکى در یوکاریوت ها نسبت به پروکاریوت ها بسیار قوى تر عمل مى کند. چندین عامل در این امر دخیل اند که اندازه بزرگ تر یوکاریوت ها یکى از آنها است. حتى یک سلول یوکاریوتى واحد ممکن است ۱۰ هزار بار بزرگ تر از یک باکترى باشد. از طرف دیگر تعداد کمى از یوکاریوت ها قادرند نسبت به پروکاریوت ها در یک فضاى بسیار کوچک به حیات خود ادامه دهند و همین مسئله موجب ایجاد جمعیت هاى کوچک ترى از یوکاریوت ها مى شود.

دکتر «لینچ» بیان مى کند که یوکاریوت هاى اولیه رانش ژنتیکى قدرتمندترى را تجربه کرده اند. در واقع همزمان با کاهش جمعیت آنها انتخاب طبیعى ضعیف و رانش ژنتیکى قدرتمندتر شده است. بنابراین ژن هایى که براى این جمعیت پروتو- یوکاریوتى کاملاً مضر بوده است در نتیجه این مسئله گسترش یافته است.اگرچه این تغییرات ممکن است به وسیله رانش ژنتیکى اتفاق افتاده باشد اما تغییرات صورت گرفته این شانس را به انتخاب طبیعى داده اند تا سازگارى هایى را خلق کند. اگزون ها توانسته اند به هم متصل شده و پروتئین هاى سازگار با وظایف مختلف را ایجاد کنند. ژن ها توانسته اند در مکان هاى مختلف روشن شده و به ساخت اندام هاى جدید کمک کنند. در نتیجه موجودات چندسلولى پیچیده- مانند انسان- به وجود آمده اند.

انتخاب طبیعى، سازگارى هاى مفیدى را در یوکاریوت ها موجب شده است. به گفته دکتر «لینچ»: «اگر این سازگارى ها نبود ما الآن اینجا نبودیم.»

پروکاریوت ها هرگز شانس تکامل این پیچیدگى را در خود نداشته اند و علت این مسئله نیز به اندازه بسیار بزرگ جمعیت آنها بازمى گردد- انتخاب طبیعى به علت بزرگ بودن اندازه جمعیت پروکاریوت ها مراحل اولیه تکامل را در آنها مسدود کرده است. به گفته دکتر «لینچ»: «تنها یک دودمان خوش شانس وجود داشته که یوکاریوت هاى ایجادکننده ما در آن قرار داشته اند.»

دکتر «لینچ» ادعاهاى طرفداران «آفرینش هوشمند» را رد کرده و معتقد است که حیات در نتیجه تکامل پدید آمده است- طرفداران «آفرینش هوشمند» معتقدند حیات و تمامى پیچیدگى هاى موجود در آن حاصل تکامل نبوده و بلکه به دست موجودى هوشمند آفریده شده است. وى در این باره مى گوید: «در حقیقت بخش جذاب آنچه که زیست شناسان تکاملى تحقیق مى کنند به این موضوع بازمى گردد که چرا همه چیز اینقدر بد و ضعیف طراحى شده اند؟ اگر ما به ژنوم بزرگ ترى نیاز داشتیم قطعاً تکامل راه هوشمندانه دیگرى را براى ایجاد آن انتخاب مى کرد.»

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