الانتقاء الاصطناعي

يجري الناس تجارب تطورية منذ 15,000 سنة

لم يقل أحد في المكسيك القديمة ولا في أوروبا العصر الجليدي: “لنجرِ تجربة انتقاء طويلة الأمد.” لكن هذا بالضبط ما حدث.

كلما احتفظ الناس ببذور أفضل النباتات، أو ربّوا أهدأ الحيوانات، قرروا من يُسمح له بالتكاثر. افعل ذلك جيلاً بعد جيل وستتغير الجماعة الحيوية. والحيوانات والنباتات حولك اليوم هي النتائج.

يسمي العلماء هذا الانتقاء الاصطناعي. وكل ما تقريباً في طبق عشائك دليل عليه.

الكلاب من الذئاب

كل كلب حي، من الشيواوا ذي الكيلوغرامين إلى الدانماركي الضخم الأطول من طفل، ينحدر من أسلاف ذئبية.

أقدم بقايا كلاب مقبولة على نطاق واسع جاءت من بون-أوبركاسل في ألمانيا وعمرها نحو 14,000 سنة. دُفن ذلك الكلب مع شخصين. وتفصله عظامه وحمضه النووي معاً عن الذئاب المحلية، وثمة دليل على أنه رُعي خلال مرض. وتدفع التقديرات الوراثية بداية التدجين إلى ما هو أقدم من ذلك، ويبدو أن جماعة الذئاب المعنية بالضبط منقرضة.

وهذا ما يجعل الكلاب مثالاً تعليمياً قوياً. لا تتفق السجلات على عدد دقيق، لأن كل واحد منها يستخدم قواعده الخاصة. أكبر هيئة دولية، وهي الاتحاد الدولي لعلم الكلاب (Fédération Cynologique Internationale)، تسرد أكثر من 350 سلالة. وأياً كان العدد، فإن تنوع أشكال الجسم داخل هذا النوع الواحد أكبر منه في أي ثدييات أخرى تقريباً.

ومع ذلك فإن معظم السلالات التي يمكنك أن تسميها لم تتشكل على مدى 15,000 سنة. بل تشكلت في نحو آخر 200 سنة، حين أوجدت معارض الكلاب وسجلات السلالات الرسمية انتقاءً قوياً وضيقاً.

قرنان. هذا ما أنتج الفرق بين الشيواوا والدانماركي الضخم. ولم يحتج أحد إلى اختراع جينات جديدة لذلك. فقد اختار المربون ببساطة، من التنوع الموجود، الأفراد الأقرب إلى ما يريدون، وكرروا الاختيار.

الذرة من عشب قد تمر به دون أن تلتفت

التقط كوز ذرة. والآن تخيل سلفه البري: عشباً مكسيكياً هزيلاً يسمى التيوسنتي (teosinte)، بفروع كثيرة نحيلة و”كوز” صغير يحمل نحو اثنتي عشرة حبة. وكل حبة مغلقة داخل غلاف صلب بما يكفي ليصعب أكله.

وتشير الأدلة الوراثية والأثرية إلى أن التدجين بدأ قبل نحو 9,000 سنة في وادي نهر بالساس في جنوب المكسيك.

والتحول هائل. فكوز الذرة الحديث يحمل مئات الحبوب العارية الصالحة للأكل على ساق قوية واحدة. وجزء كبير مدهش من هذا التغير يعود إلى عدد قليل من الجينات ذات الآثار الكبيرة.

اثنان منها مشهوران. الجين tb1، اختصار teosinte branched1، يتحكم في التفرع. وقد حولته التغيرات من عشب كثيف التفرع إلى نبات يضع طاقته في ساق رئيسية واحدة. والجين tga1، teosinte glume architecture1، يتحكم في الغلاف الصلب. وقد تركت التغيرات فيه الحبوب مكشوفة.

وأسهمت جينات أخرى ذات آثار أصغر أيضاً، فلم يكن هذا مفتاحاً سحرياً واحداً. لكنه يبين شيئاً مهماً: بضعة تغيرات في نقاط التحكم الصحيحة يمكنها أن تعيد تشكيل كائن حي إعادة جذرية.

وهناك تفصيل آخر مهم. فالذرة الحديثة لا تستطيع البقاء من دوننا. حبوبها مثبتة على كوز ملفوف بقشور، فلا تستطيع التناثر. نحن نعتمد على الذرة، والذرة الآن تعتمد على المزارعين. لقد بنى الانتقاء شراكة.

ستة خضراوات من نبات واحد

وهذه تفاجئ الجميع تقريباً.

الملفوف والبروكلي والقرنبيط والكرنب الأجعد وكرنب بروكسل والكرنب السلجمي ليست ستة أنواع. إنها كلها Brassica oleracea، نوع واحد ينمو شكله البري على المنحدرات البحرية على طول البحر المتوسط والساحل الأطلسي لأوروبا.

أخذ المزارعون هذا النبات الواحد ودفعوا أجزاءه المختلفة في اتجاهات مختلفة:

• انتقِ الأوراق الكبيرة تحصل على الكرنب الأجعد (kale) والكولارد
• انتقِ برعماً رئيسياً مشدوداً تحصل على الملفوف
• انتقِ براعم منتفخة على طول الساق تحصل على كرنب بروكسل
• انتقِ ساقاً سميكة تحصل على الكرنب السلجمي (kohlrabi)
• انتقِ سيقان أزهار وبراعم ممتلئة تحصل على البروكلي
• انتقِ رأساً كثيفاً من الأزهار المغلقة تحصل على القرنبيط

ويعود تدجين هذه المجموعة إلى آلاف السنين. لم يضف شيء من الخارج. كان كل ذلك التنوع كامناً في نبات بري واحد، وسحبه مزارعون مختلفون في اتجاهات مختلفة.

وإذا أردت صورة لكيف يمكن لجماعة سلفية واحدة أن تتفرع إلى أحفاد مختلفين تماماً في المظهر، فإن ممر الخضراوات ذاك هو أوضح صورة ستجدها.

تجربة الثعلب: انتقاء يمكنك أن تراقبه

حدث معظم الانتقاء الاصطناعي منذ زمن بعيد، بلا سجلات. وفي عام 1959 قرر عالم وراثة سوفييتي يدعى دميتري بيلييف أن يجريه عمداً من البداية ويكتب كل شيء.

في معهد علم الخلايا والوراثة في نوفوسيبيرسك بسيبيريا، بدأ فريق بيلييف بنحو 130 ثعلباً فضياً من مزارع الفراء. وكانت هذه الحيوانات قد عاشت قرب البشر أجيالاً وما زالت تعض وتذعر عند رؤية أحدهم.

انتقى الفريق على شيء واحد بالضبط: الهدوء تجاه الناس. في كل جيل كان يُسمح بالتكاثر فقط للثعالب الأقل خوفاً من يد الإنسان. ولم يُنتقَ شيء آخر. لا الآذان ولا اللون ولا الأذيال. وأدارت زميلته ليودميلا تروت المشروع عقوداً بعده.

زادت الألفة، وهذا ما كانوا يتوقعونه. أما ما لم يتوقعوه فكان كل ما جاء معها. بدأت السلالة الأليفة تظهر آذاناً متدلية وأذيالاً ملتفة وبقعاً بيضاء في الفرو وخطوماً أقصر وأكثر استدارة وأصواتاً تشبه أصوات الكلاب. ويسمي علماء الأحياء هذه المجموعة متلازمة التدجين (domestication syndrome).

لماذا يحدث هذا؟ لأن الجينات ليست مفاتيح مستقلة. فالأنظمة التي تتحكم في الخوف والإجهاد تؤثر أيضاً في النمو على نطاق أوسع. ادفع إحداها، تتحرك صفات أخرى معها.

وهناك تحفظ صادق واحد. فقد جادل بعض الباحثين لاحقاً بأن الثعالب المؤسسة جاءت من مزارع كانت فيها أليفة جزئياً أصلاً، وتحمل بعض التنوع في الفرو. فحجم الأثر موضع نقاش. لكن الدرس الجوهري يصمد أمام هذا النقاش: انتقاء صفة واحدة قد يغير صفات أخرى لم تطلبها.

العملية نفسها، بمصفاة مختلفة

والآن النقطة الجوهرية.

الانتقاء الطبيعي يحتاج إلى ثلاثة أشياء: يختلف الأفراد، وبعض هذه الفروق موروثة، وبعض الأفراد يتركون ذرية أكثر من غيرهم.

والانتقاء الاصطناعي يحتاج إلى الأشياء الثلاثة نفسها بالضبط. وحده الثالث يغير يديه. فبدلاً من أن تقرر البيئة من يتكاثر، يقرر شخص.

هذا هو الفرق كله. ليس آلية مختلفة. بل مصفاة مختلفة.

كان تشارلز داروين يعرف هذا، واستخدمه. فحين نشر أصل الأنواع عام 1859، لم يفتتحه بالعصافير ولا بالأحافير. بل افتتحه بالفصل الأول، “التنوع تحت التدجين”، وأمضاه في مربي الحمام والحيوانات الزراعية.

كانت الخطوة مقصودة. فقد رأى قراؤه المربين يعيدون تشكيل الحمام خلال حياتهم. ولم ينازع أحد في أن ذلك ينجح. وكانت حجة داروين: أنتم تقبلون أصلاً أن الانتقاء يستطيع تحويل جماعة، لأنكم شاهدتم الناس يفعلون ذلك. والآن تأملوا ما يحدث عبر مدد أطول بكثير، والبيئة هي التي تختار.

فالبدء من شيء مألوف جعل الفكرة الغريبة في المتناول. وما زال كذلك.

التكاليف حقيقية

الانتقاء الاصطناعي ليس نهاية سعيدة في كل حالة، والصدق في ذلك مهم.

الكلاب تدفع ثمناً. مرت سلالات كثيرة بعنق زجاجة وراثي شديد. وتتطلب معايير السلالات التزاوج داخل مجموعة مغلقة، فالتزاوج الداخلي مضمن فيها. وهذا يرفع احتمال وراثة نسختين من نسخة جينية ضارة، وهو سبب رئيسي في أن سلالات بعينها تحمل اضطرابات موروثة بعينها. وقد أنتج الانتقاء القوي لوجه مسطح في كلاب البغ والبولدوغ والبولدوغ الفرنسي متلازمة انسداد مجرى الهواء القصيرة الرأس (brachycephalic obstructive airway syndrome): كلاباً تعاني للتنفس وترتفع حرارتها بسهولة وتنام بشكل سيئ. فالصفة التي اختارها الناس كانت مظهراً. وكانت النتيجة مشكلة في الرفق بالحيوان.

والمحاصيل تدفع ثمناً أيضاً. فانتقاء حقول متجانسة عالية الإنتاج يعني زراعة ملايين النباتات المتطابقة تقريباً. والنباتات المتطابقة تشترك في نقاط الضعف نفسها.

في عام 1970 اجتاح مرض فطري يسمى لفحة أوراق الذرة الجنوبية الولايات المتحدة. وكان معظم البذور الهجينة في ذلك العام قد أنتج باستخدام خلفية وراثية واحدة بعينها، تعرف بالسيتوبلازم العقيم الذكري التكساسي. وهاجم شكل جديد من الفطر تلك الخلفية بالضبط. وفُقد نحو 15 بالمئة من محصول الذرة الوطني في موسم واحد. وتحول منتجو البذور بعيداً عن تلك الخلفية، وانتهى الوباء في العام التالي.

والتنوع الوراثي القليل كفؤ حتى اللحظة التي يصل فيها شيء تكون الجماعة كلها عرضة له. وهذا درس عن التطور، لا عن الزراعة وحدها: التنوع هو ما يتيح للجماعة أن تستجيب لتغير لم يتوقعه أحد.

ما تخرج به

الانتقاء الاصطناعي تطور يمكنك أن تمسكه بيدك. كلب، وكوز ذرة، ورأس بروكلي.

ولم يتطلب شيء من ذلك آلية جديدة. الجماعات متنوعة. وبعض هذا التنوع موروث. وشخص ما أو شيء ما يقرر من يتكاثر. كرر ذلك لأجيال كافية وسيتوقف الأحفاد عن الشبه الكبير بالأسلاف.

يفعل البشر هذا منذ آلاف السنين، في الغالب عن غير قصد، وحصلوا من الذئاب على الشيواوا ومن عشب هزيل على الذرة. والعالم الطبيعي يفعل الشيء نفسه، من دون من يختار، منذ زمن أطول بكثير.

لترى العملية في البرية، اقرأ الانتقاء الطبيعي. ولترى التغير يُقاس وهو يحدث، اقرأ التطور المرصود.