از "تکامل معکوس" چه می‌دانید؟

مطالعه جدید دانشمندان نشان می‌دهد طبیعت چقدر در روند تکاملی موجودات می‌تواند غافلگیر کننده عمل کند، چرا که مشخص شده است که مورچه‌های لاک‌پشتی سرباز به شکل معکوس فرگشت یافته‌اند.

مورچه‌های لاک‌پشتی سرباز مانند موجوداتی که در انیمیشن‌های ژاپنی وجود دارند، به نظر می‌رسند. این حشرات که ساکن درختان هستند، سر‌های زبر و براقی دارند که از آن برای بستن ورودی لانه‌های خود استفاده می‌کنند و در واقع از سر خود به عنوان درب لانه استفاده می‌کنند.

سر‌های همه این مورچه‌ها یکسان نیست، بعضی از سربازان دارای سر‌هایی هستند که ورودی لانه را کاملاً می‌بندد و مهر و موم می‌کند. برخی دیگر دارای سر‌های مربع شکل هستند که ما را به یاد چسباندن سپر سربازان در فیلم‌های قدیمی می‌اندازد.

این تنوع در شکل سر‌های این مورچه‌ها یکی دیگر از عجایب طبیعت را به ما نشان می‌دهد؛ اینکه روند فرگشت یا تکامل این مورچه‌های معکوس بوده است.

تحقیقات جدید منتشر شده در مجله National Academy of Sciences از سوی محققان دانشگاه "راکفلر" نشان می‌دهد فرگشت، همیشه یک خیابان یک طرفه به سوی افزایش تخصص و مهارت موجودات نیست، بلکه گاهی اوقات می‌تواند گونه‌ای از حیوانات را به مرحله عمومی‌تر و عادی‌تر برگرداند.

"دنیل کرونائر" رئیس آزمایشگاه راکفلر در فرگشت و رفتار اجتماعی می‌گوید: عموما تصور بر این است وقتی یک گونه فرگشت می‌یابد، تخصص پیدا می‌کند و پیشرفته می‌شود، اما مورچه‌های لاک‌پشتی یک مورد جالب از یک مسیر تکاملی بسیار پویا، با پیشرفت و پسرفت‌های زیاد هستند.

مورچه‌های لاک‌پشتی مانند بسیاری از حشرات اجتماعی دیگر که به شکل گروهی زندگی می‌کنند، وظیفه‌های مختلفی را انجام می‌دهند و اغلب در حال تکامل ویژگی‌های تخصصی متناسب با شغل خود هستند. برای سربازان، این روند منجر به ایجاد سر‌های بزرگی شده است که به اشکال مختلفی شکل می‌گیرند.

"اسکات پاول" زیست شناس دانشگاه جورج واشنگتن و سرپرست این تحقیق جدید می‌گوید: اختلاف بزرگی بین کوچکترین و بزرگترین مورچه لاک‌پشتی سرباز وجود دارد. برای کمک به مردم در تصویرسازی از این موضوع، من اغلب می‌گویم که کوچکترین گونه به راحتی قادر به نشستن روی سر بزرگترین گونه است.

شکل و اندازه سر مورچه لاک‌پشتی سرباز با توجه به نوع تونلی که گونه‌های مورد نظر در آن ساکن می‌شوند، تعیین می‌شود. مورچه‌ها خودشان این تونل‌ها را حفر نمی‌کنند، بلکه در تونل‌هایی که توسط سوسک‌های چوب‌خوار حفر شده ساکن می‌شوند.

"کرونائر" می‌گوید از آنجا که یک تونل می‌تواند خیلی بزرگ یا خیلی کوچک باشد، مورچه‌ها به سرعت متنوع می‌شوند تا بتوانند ورودی آن را به خوبی محافظت کنند.

از این رو، ارتباط سر مورچه‌های لاک‌پشتی و تونل‌ها می‌تواند بینشی منحصر به فرد از انتخاب طبیعی را به ما ارائه دهد. به طوری که مشاهده می‌شود اندازه سر مورچه‌های سرباز در هر تونل متناسب با اندازه تونل و ورودی آن است.

محققان برای بررسی روند تکاملی اشکال مختلف سر مورچه‌های سرباز، ۸۹ گونه از مورچه‌های لاک‌پشتی را براساس شکل سر آن‌ها (مربعی، گنبدی، دایره‌ای و بشقابی) دسته بندی کردند. این گونه‌ها همچنین شامل گروهی از مورچه‌های لاک‌پشتی بودند که سرباز ندارند. محققان سپس با استفاده از اطلاعات ژنتیکی این گونه‌ها که قبلاً جمع‌آوری کرده بودند، روابط تکاملی این گروه‌ها را بررسی کردند.

اگر تکامل یک مسیر یک طرفه بود، اولین مورچه‌های لاک‌پشتی که تقریباً ۴۵ میلیون سال پیش ظاهر شده‌اند، باید به طور کلی فاقد سرباز می‌بودند، سپس به تدریج تخصصی می‌شدند، در حالی که این طور نبوده است و اولین مورچه‌های لاک‌پشتی دارای سربازان سر مربعی بوده‌اند.

تحلیل محققان جدید نشان می‌دهد قدیمی‌ترین جد مشترک این مورچه‌ها که محققان توانستند آن را ردیابی کنند، دارای یک سر مربعی بوده است. این مورچه‌ها در ادامه به انواع مختلفی فرگشت یافته‌اند و به گونه‌هایی که اصلاً سرباز ندارند تا گونه‌های دیگر با سطوح مختلف تخصص تبدیل شده‌اند. در بعضی موارد، گونه‌های تخصصی‌تر با گذشت زمان، معکوس گام برداشته‌اند و عمومی‌تر شده‌اند.

"پاول" می‌گوید این یافته‌ها به خوبی نشان می‌دهد که طبیعت در شکل دادن یک موجود، متناسب با محیطی که در آن قرار دارد، چقدر می‌تواند غافلگیرکننده باشد.

"کرونائر" نیز اضافه می‌کند: فضایی که فرگشت در آن نقش بازی می‌کند واقعاً بزرگتر از آن چیزی است که قبلاً تصور می‌شد.

فرگشت یا تکامل در حوزه زیست‌شناسی به‌معنی دگرگونی در یک یا چند ویژگی فنوتیپ و وراثت است که طی زمان در جمعیت‌های موجودات زنده رخ می‌دهد. این ویژگی‌های فنوتیپی، که از نسلی به نسل بعد جابجا می‌شوند، صفات کالبدشناسی (آناتومی)، بیوشیمیایی و رفتاری را تعیین می‌کنند.

وقوع تکامل منوط به وجود بستری از گوناگونی ژنی در جمعیت است. این بستر ممکن است از جمعیت‌های دیگر تأمین شود؛ که به شارش ژن شهرت دارد. همچنین ممکن است گوناگونی ژنی از درون جمعیت، با سازوکارهایی، چون جهش یا نوترکیبی پدید آید.

با توجه به اینکه ویژگی‌های فنوتیپی متفاوت، احتمال بقا و تولیدمثل را تحت تأثیرات متفاوتی قرار می‌دهند، انتخاب طبیعی می‌تواند سبب فراگیری ژنوتیپ‌های جدید در خزانه ژنی شود و چهره فنوتیپی جمعیت را به تدریج تغییر دهد.

انتخاب جنسی ممکن است به همه‌گیری ژن‌هایی ختم شود که نقش مثبتی در افزایش بقای جاندار نداشته باشند و دیگر سازوکار‌های تکاملی همچون همبستگی ژنی و رانش ژن، ممکن است ژن‌هایی را انتخاب کنند که امتیاز مستقیمی برای بقا یا تولیدمثل جاندار ارائه نمی‌دهند.

رویداد فرگشت بدان معناست که تمام موجودات زنده با همه تنوعی که دارند، از نیاکانی مشترک پدیدار گشته‌اند. فرگشت علت پدیده گونه‌زایی است که طی آن یک گونه اجدادی منفرد به دو یا چند گونه متفاوت تقسیم می‌شود. گونه‌زایی در شباهت‌های ساختاری، جنینی و ژنتیکی جانداران، پراکندگی جغرافیایی گونه‌های مرتبط با هم و ثبت سنگواره‌ای تغییرات، قابل مشاهده است.

نیای مشترک جانداران امروزی تا بیش از ۳٫۵ میلیارد سال پیش، یعنی از زمان پیدایش حیات روی زمین، قدمت دارد. تکامل چه به صورت درون‌جمعیتی و چه به صورت گونه‌زایی میان جمعیت‌ها، از طرق گوناگونی روی می‌دهد، آهسته و پیوسته به نام انتخاب انباشتی، یا به سرعت از یک موضع ایستا تا موضع بعدی که تعادل نقطه‌ای خوانده می‌شود.

مطالعه علمی فرگشت (تکامل) از نیمه قرن نوزدهم آغاز شد، زمانی که پژوهش‌ها روی ثبت سنگواره‌ای و تنوع جانداران، بسیاری از دانشمندان را متقاعد کرد که می‌بایست گونه‌ها به نحوی تکامل یابند. بر مبنای سنگواره‌ها می‌یابیم که جانداران امروزی متفاوت از گذشته هستند و به میزانی که به گذشته‌های دورتر می‌نگریم، فسیل‌ها متفاوت‌تر می‌شوند.

سازوکار‌های پیش‌برنده تکامل همچنان نامشخص باقی‌ماندند تا سال ۱۸۵۸ که نظریه انتخاب طبیعی، به‌طور مستقل توسط "چارلز داروین" و "آلفرد راسل والاس" ارائه شد. در اوایل قرن بیستم، تئوری‌های داروینی تکامل با ژنتیک، دیرین‌شناسی و سامانه‌شناسی ادغام شدند که با پیوستن یافته‌های بعدی، چون زیست‌شناسی مولکولی تحت عنوان تلفیق تکاملی جدید به اوج رسید. این تلفیق به یک بنیان اصلی در زیست‌شناسی بدل شد، چنان‌که تبیینی منسجم و یکپارچه، برای تاریخ و تنوع زیستی حیات روی زمین فراهم ساخت.

امروزه تکامل در شاخه‌های مختلف علوم زیستی، چون زیست‌شناسی بقا، جنین‌شناسی، بوم‌شناسی، فیزیولوژی، دیرین‌شناسی و پزشکی مطالعه و به‌کاربسته می‌شود. به علاوه، تکامل بر دیگر حیطه‌های مطالعات بشری، همچون کشاورزی، انسان‌شناسی، فلسفه و روان‌شناسی نیز اثرگذار بوده است.

نظریه فرگشت پارادایم حاکم بر زیست‌شناسی نوین است که پایه و اساس آن را تشکیل می‌دهد و با شواهد بسیاری پشتیبانی می‌گردد، به‌طوری‌که به گفته "دبژنسکی" «هیچ چیز در زیست‌شناسی جز در پرتو آن معنا نمی‌یابد».

هم‌زمان در جزئیات اختلاف نظر هست و پرسش‌های بسیاری نیازمند پاسخ هستند که زیست‌شناسان تکاملی به آن‌ها می‌پردازند. زیست‌شناسان تکاملی واقعیت وقوع تکامل را مستند کرده و همچنین نظریاتی در شرح علل آن توسعه داده و می‌آزمایند.