چرا ما پیچیده‌ایم؟

چرا ما انسان‌ها، تا به این حد پیچیده‌ایم؟ شاید گمان کنید این سرنوشت تکاملی ِ ما بوده تا بیشتر از تطابق‌مان با محیط پیرامون، بهره بریم. اما طبق پژوهشی که دو روز پیش در نشریه‌ی علمی Nature انتشار یافت، پیچیدگی ِ پیوندهای مولکولی ِ پروتئین‌های ما – یا همان سیم‌هایی که پروتئین‌ها از طریق‌اش با هم مکالمه می‌کنند – احتمالاً معلول جانبی ِ تلاش مصرّانه‌ی بدن برای دفع جهش‌های تصادفی ِ مشکل‌ساز در ساختار پروتئین‌ است.

«آریل فرناندز» (Ariel Fernández) که قبلاً از پژوهش‌گران دانشگاه شیکاگو در ایلیونز بوده و هم‌اکنون در انیستیتو ریاضیات آرژانتین در شهر بوئنس‌ آیرس مشغول به فعالیت است، همراه با «مایکل لینچ» (Michael Lynch) از دانشگاه ایندیانا در بلومینگتون، مدعی‌اند که پیچیدگی ِ موجود در شبکه‌ی اتصالات پروتئین‌های ما، ناشی از جمعیت نسبتاً اندک انسان‌ها در قیاس با موجودات تک‌سلولی است، که همین مسأله ما را مستعد آسیب‌پذیری در برابر «انحراف ژنتیکی» می‌کند. انحراف ژنتیکی یعنی تغییرات ژنتیکی ِ تصادفی ِ ناشی از زاد و ولدِ پی‌درپی که رشدی سریع‌تر از تغییرات درازآهنگ ناشی از سازگاری با محیط دارد.

هرچند انتخاب طبیعی، تمایل به رفع جهش‌های مضری که در ژن‌ها و پروتئین‌های وابسته به آن‌ها رخ می‌دهد، دارد؛ اما انحراف ژنتیکی اینگونه نیست. فرناندز و لینچ، مدعی‌اند که بخش اعظمی از تعاملات فیزیکی ِ مابین پروتئین‌های ما – که نقش تعیین‌کننده‌ای در نحوه‌ی جریان اطلاعات در سلول‌هایمان دارد – تلافی‌‌گر ناپایداری‌های ناشی از رشد کورکورانه‌ی انحراف ژنتیکی است.

اما این واکنش‌ها، ارزش‌اش را دارد. چراکه انباشت نقائص ِ ساختاری در پروتئین‌ها را تا بدانجا پوشش می‌دهد که دیگر هیچ مشکلی در نتیجه‌ی انحراف ژنتیکی بروز نکند. اما بعد از آن، به‌گفته‌ی فرناندز و لینچ، دیگر این پروتئین‌ها هستند که مسئول مشکلات خودانگیخته‌شان می‌شوند – درست همانند اختلالاتی نظیر بیماری‌های آلزایمر، پارکینسون و بیماری‌های پریونی، که همگی ناشی از وجود پروتئین‌های مشکل‌ساز در مغز هستند. پس اگر چنین باشد، این حمله‌، شکست‌خورده خواهد بود. ممکن است انحراف ژنتیکی، طی رشد ثبات پروتئین‌هایمان، تأثیرش را به کل از دست بدهد و در نهایت مغلوب پیچیدگی شود، که در این‌صورت ما گونه‌های بیمار و رنجوری خواهیم شد.

این نشان می‌دهد که فرگشتِ داروینی، لزوماً فواید درازآهنگی در بر ندارد. بلکه با یافتن راه حلی برای غلبه بر انحراف ژنتیکی، فقط دست به ایجاد یک بمب ساعتی می‌زند. به‌گفته‌ی فرناندز: «گونه‌هایی که جمعیت کمتری دارند، در نهایت محکوم به راهکار رشد پیچیدگی می‌شوند».

به‌گفته‌ی «ویلیام مارتین» (William Martin)، متخصص فرگشت مولکولی از دانشگاه «هنریش هین» در دوسلدورف آلمان، این پژوهش، «خبری جذاب و مهم» است. او مدعی‌ست که پژوهش مزبور، نشان می‌دهد فرگشتِ «یوکاریوت‌»ها – یعنی جاندارانِ نسبتاً پیچیده نظیر انسان که مجهز به هسته‌‌های سلولی ِ میزبان کروموزم هستند – اساساً تحت تأثیر انحراف ژنتیکی واقع می‌شوند. این انحراف، برای جمعیت‌های خلوت‌تر، مشکل‌سازتر از جوامع شلوغ‌تر است؛ چراکه بقا در جوامع کوچک‌تر از طریق تصادف، از حیث آماری محتمل‌تر از بقا از طریق سازگاری با محیط است.

بسیاری از جهش‌های تصادفی ِ یک ژن و به‌دنبالش پروتئینی که از آن تشکیل می‌شود، با بی‌سرپناه وانهادنِ پروتئین‌ها در برابر نفوذ مولکول‌های آب، استقامت‌شان را کاهش می‌دهند، چراکه از شکل افتادن پروتئین در نتیجه‌ی نفوذ آب، عملکردش را دچار تضعیف می‌کند. اما اگر پروتئین‌ها به‌هم چسبیده و با این کار، نواحی حساس به آب خود را پوشش دهند، این مشکل حل می‌شود. فرناندز و لینچ مدعی‌اند که این چسبیدگی ِ پروتئین‌ها – که خصیصه‌ی زیست‌شناختی ِ بارز یوکاریوت‌ها محسوب می‌شود – واکنشی منفعلانه به انحراف ژنتیکی محسوب می‌شود. برخی از این برهم‌کنش‌های پروتئین-پروتئینی، به تولید عملکردهای مفیدی نظیر ارسال سیگنال‌های مولکولی به سرتاسر غشای سلولی می‌انجامد، که این یک پیشرفت فرگشتی به حساب می‌آید.

این دو پژوهش‌گر، از طریق سازه‌های پروتئینی ِ گزارش‌شده در بانکِ داده‌های پروتئینی، مشخص ساختند که قطع ارتباط بین این پروتئین‌ها و آب، که اساساً ناشی از چسبیدگی ِ آن‌ها به‌هم است، موجب گسترش ارتباط پروئتین‌ها با هم می‌شود. پس آن‌ها نشان دادند که انحراف ژنتیکی، مسئول این هم‌آغوشی ِ نامطلوب پروتئین‌هاست.

فرناندز می‌گوید: «من معتقدم که پریون‌ها، نشان‌دهنده‌ی افراط [پروتئین‌ها] در این کارند. پروتئین‌هایی که بیشترین انباشتِ نقائص ِ ساختاری را در خود داشته باشند، اصطلاحاً پریون نام می‌گیرند؛ پروتئین‌های انحلال‌پذیری که چنان به‌شکل نامطلوبی در هم‌پیچیده شده‌اند که وظیفه‌ی اصلی‌شان را از دست داده، و به توده‌های زائدی مبدل می‌شوند». همین پریون‌های بی‌مسئولیت با القای بی‌مسئولیتی‌شان به دیگر پروتئین‌ها، موجبات بروز یک بیماری را فراهم می‌کنند.

فرناندز می‌افزاید: «اگر تنوع ژنتیکی ِ ناشی از انحراف ژنتیکی افزایش یابد، ما به‌عنوان یک موجود زنده، با فجایع فزاینده‌ای که پریون‌ها موجب می‌شوند، روبرو خواهیم شد. شاید نتوانیم هزینه‌ی فرگشتی ِ پیچیدگی‌مان را در بلندمدت بپردازیم».

از ما حمایت کنید تا سایت بسته نشود

با توجه به افزایش قیمت دلار، هزینه تمدید هاست بالا رفته. برای ادامه فعالیت سایت نیاز به کمک‌های مالی داریم. در صورتی که کمک‌ها نتواند ۵۰٪ هزینه تمدید را پوشش دهد، مجبور به پایان فعالیت می‌شویم. مهلت تمدید هاست، آخر مهرماه است.

می‌خواهم کمک کنم

برو به صفحه اول سایت