انتخاب مصنوعی

مردم 15000 سال است که آزمایش‌های فرگشتی انجام می‌دهند

هیچ‌کس در مکزیک باستان یا اروپای عصر یخبندان نگفت: «بیایید یک آزمایش انتخاب درازمدت انجام دهیم.» اما دقیقاً همین اتفاق افتاد.

هر وقت مردم دانه‌های بهترین گیاهان را نگه داشتند، یا آرام‌ترین جانوران را پرورش دادند، تصمیم گرفتند چه کسی زادآوری کند. این کار را نسل پس از نسل بکنید و جمعیت تغییر می‌کند. جانوران و گیاهانی که امروز دورتان هستند نتیجه این کارند.

دانشمندان به این انتخاب مصنوعی می‌گویند. تقریباً هر چیزی که در بشقاب شامتان است شاهدی بر آن است.

سگ‌ها از گرگ‌ها

هر سگ زنده‌ای، از یک چی‌هوآهوآ دو کیلوگرمی تا یک گریت دین بلندتر از کودک، از نیاکان گرگ آمده است.

قدیمی‌ترین بقایای سگ که به‌طور گسترده پذیرفته شده از بُن-اوبرکاسل (Bonn-Oberkassel) در آلمان است و حدود 14000 سال قدمت دارد. آن سگ در کنار دو انسان دفن شده بود. استخوان‌ها و DNA‌اش هر دو آن را از گرگ‌های محلی جدا می‌کند، و شواهدی هست که در دوره بیماری از آن مراقبت شده بود. برآوردهای ژنتیکی آغاز اهلی‌سازی را باز هم به عقب‌تر می‌برند، و جمعیت گرگ دقیقی که در آن نقش داشته به نظر می‌رسد منقرض شده است.

آنچه سگ‌ها را به نمونه آموزشی چنین قدرتمندی تبدیل می‌کند این است. ثبت‌خانه‌ها بر سر شمار دقیق توافق ندارند، چون هر کدام قواعد خودش را دارد. بزرگ‌ترین نهاد بین‌المللی، فدراسیون بین‌المللی سگ‌شناسی (Fédération Cynologique Internationale)، بیش از 350 نژاد فهرست می‌کند. هر عددی که باشد، گستره شکل‌های بدن در این یک گونه از تقریباً هر پستاندار دیگری بیشتر است.

با این حال بیشتر نژادهایی که می‌توانید نام ببرید طی 15000 سال شکل نگرفتند. آن‌ها در حدود 200 سال گذشته شکل گرفتند، وقتی نمایشگاه‌های سگ و ثبت‌خانه‌های رسمی نژاد انتخابی قوی و باریک ساختند.

دو قرن. همین تفاوت چی‌هوآهوآ و گریت دین را ساخت. هیچ‌کس مجبور نبود ژن تازه‌ای اختراع کند. پرورش‌دهندگان فقط از میان تنوع موجود افرادی را برگزیدند که به خواسته‌شان نزدیک‌تر بودند، و این انتخاب را تکرار کردند.

ذرت از علفی که از کنارش رد می‌شدید

یک بلال ذرت بردارید. حالا نیای وحشی‌اش را تصور کنید: علفی لاغر مکزیکی به نام تئوسینت، با شاخه‌های باریک بسیار و یک «بلال» ریز که حدود دوازده دانه دارد. هر دانه داخل پوششی بسته است که آن‌قدر سخت است که خوردنش دشوار است.

شواهد ژنتیکی و باستان‌شناختی به این اشاره دارند که اهلی‌سازی حدود 9000 سال پیش در دره رود بالساس در جنوب مکزیک آغاز شد.

دگرگونی عظیم است. یک بلال ذرت امروزی صدها دانه دارد، همه لخت و خوردنی، روی یک ساقه قوی. و مقدار شگفت‌آوری از آن تغییر به تعداد کمی ژن با اثر بزرگ برمی‌گردد.

دو تا از آن‌ها مشهورند. ژن tb1، کوتاه‌شده teosinte branched1، انشعاب را کنترل می‌کند. تغییر در آن علفی پرشاخه و بوته‌مانند را به گیاهی تبدیل کرد که انرژی‌اش را روی یک ساقه اصلی می‌گذارد. ژن tga1، teosinte glume architecture1، پوشش سخت را اداره می‌کند. تغییر در آن دانه‌ها را بی‌پوشش گذاشت.

ژن‌های دیگر با اثر کوچک‌تر هم سهم داشتند، پس این یک کلید جادویی واحد نبود. اما چیز مهمی را نشان می‌دهد: چند تغییر در نقطه‌های کنترلی درست می‌تواند یک جاندار را به‌طرز چشمگیری دگرگون کند.

یک جزئیات دیگر هم مهم است. ذرت امروزی بدون ما نمی‌تواند زنده بماند. دانه‌هایش روی چوب‌بلالی قفل شده‌اند که با برگ‌های پوشاننده پیچیده شده، پس نمی‌توانند پراکنده شوند. ما به ذرت وابسته‌ایم، و ذرت حالا به کشاورزان وابسته است. انتخاب یک شراکت ساخت.

شش سبزی، یک گیاه

این یکی تقریباً همه را شگفت‌زده می‌کند.

کلم، بروکلی، گل‌کلم، کیل، کلم بروکسل و کلم‌قمری شش گونه نیستند. همه آن‌ها Brassica oleracea هستند، یک گونه واحد که شکل وحشی‌اش روی صخره‌های ساحلی مدیترانه و ساحل اقیانوس اطلس اروپا می‌روید.

کشاورزان آن یک گیاه را گرفتند و روی بخش‌های متفاوتش فشار آوردند:

• برای برگ‌های بزرگ انتخاب کنید، کیل و کلم برگ (collards) به دست می‌آید
• برای غنچه اصلی فشرده انتخاب کنید، کلم به دست می‌آید
• برای غنچه‌های متورم در طول ساقه انتخاب کنید، کلم بروکسل به دست می‌آید
• برای ساقه ضخیم انتخاب کنید، کلم‌قمری به دست می‌آید
• برای دم‌گل‌ها و غنچه‌های درشت انتخاب کنید، بروکلی به دست می‌آید
• برای سر متراکم گل‌های نشکفته انتخاب کنید، گل‌کلم به دست می‌آید

اهلی‌سازی این گروه به هزاران سال پیش برمی‌گردد. هیچ چیز از بیرون اضافه نشد. همه آن تنوع در یک گیاه وحشی پنهان بود، و کشاورزان متفاوت آن را به جهت‌های متفاوت کشیدند.

اگر تصویری می‌خواهید از اینکه یک جمعیت نیا چطور می‌تواند به نوادگانی با ظاهرهای بسیار متفاوت شاخه‌شاخه شود، آن قفسه سبزی‌فروشی روشن‌ترین تصویری است که پیدا می‌کنید.

آزمایش روباه: انتخابی که می‌توانید تماشا کنید

بیشتر انتخاب مصنوعی خیلی وقت پیش و بدون سابقه ثبت‌شده رخ داد. در 1959 ژنتیک‌دانی شوروی به نام دیمیتری بلیایف (Dmitry Belyaev) تصمیم گرفت آن را عمداً، از ابتدا، اجرا کند و همه چیز را بنویسد.

در مؤسسه سیتولوژی و ژنتیک در نووسیبیرسک، سیبری، تیم بلیایف با حدود 130 روباه نقره‌ای از مزرعه‌های پوست شروع کرد. این جانوران نسل‌ها نزدیک انسان زندگی کرده بودند و هنوز با دیدن انسان گاز می‌گرفتند و وحشت می‌کردند.

تیم فقط روی یک چیز انتخاب کرد: آرامش در برابر مردم. در هر نسل فقط روباه‌هایی اجازه زادآوری داشتند که کمتر از دست انسان می‌ترسیدند. برای هیچ چیز دیگری انتخاب نشد. نه گوش، نه رنگ، نه دم. همکارش لیودمیلا تروت (Lyudmila Trut) دهه‌ها پس از او پروژه را اداره کرد.

اهلی بودن افزایش یافت، که همان چیزی بود که انتظار داشتند. چیزی که انتظارش را نداشتند همه چیزهای دیگری بود که با آن آمد. تبار اهلی شروع کرد به نشان دادن گوش‌های افتاده، دم‌های حلقه‌شده، لکه‌های سفید در پوشش، پوزه‌های کوتاه‌تر و گردتر، و صداهای سگ‌مانند. زیست‌شناسان به این مجموعه سندرم اهلی‌سازی (domestication syndrome) می‌گویند.

چرا این رخ می‌دهد؟ چون ژن‌ها کلیدهای مستقل نیستند. سامانه‌هایی که ترس و استرس را کنترل می‌کنند بر رشد به‌طور گسترده‌تری هم اثر می‌گذارند. روی یکی فشار بیاورید، ویژگی‌های دیگر هم جابه‌جا می‌شوند.

یک هشدار صادقانه. بعضی پژوهشگران بعدی استدلال کرده‌اند روباه‌های بنیان‌گذار از مزرعه‌هایی آمده بودند که از قبل نیمه‌اهلی بودند و از قبل مقداری تنوع پوشش داشتند. پس اندازه اثر محل بحث است. درس اصلی از این بحث جان به در می‌برد: انتخاب برای یک ویژگی می‌تواند ویژگی‌های دیگری را که هرگز نخواسته بودید تغییر دهد.

همان فرایند، صافی دیگر

حالا نکته کلیدی.

انتخاب طبیعی به سه چیز نیاز دارد: افراد تفاوت دارند، بعضی از این تفاوت‌ها ارثی‌اند و بعضی افراد فرزندان بیشتری از بقیه می‌گذارند.

انتخاب مصنوعی دقیقاً به همان سه چیز نیاز دارد. فقط سومی دست به دست می‌شود. به‌جای اینکه محیط تعیین کند چه کسی زادآوری کند، یک انسان تعیین می‌کند.

همه تفاوت همین است. سازوکار دیگری نیست. صافی دیگری است.

چارلز داروین این را می‌دانست و از آن استفاده کرد. وقتی در 1859 درباره خاستگاه گونه‌ها (On the Origin of Species) را منتشر کرد، آن را با فنچ‌ها یا فسیل‌ها آغاز نکرد. با فصل 1، «تنوع در اهلی‌سازی»، آغاز کرد و آن را به پرورش‌دهندگان کبوتر و جانوران مزرعه اختصاص داد.

این حرکت عمدی بود. خوانندگانش دیده بودند پرورش‌دهندگان کبوترها را در طول عمر خودشان دگرگون می‌کنند. هیچ‌کس تردید نداشت که جواب می‌دهد. استدلال داروین این بود: شما از قبل می‌پذیرید انتخاب می‌تواند یک جمعیت را دگرگون کند، چون دیده‌اید مردم این کار را می‌کنند. حالا در نظر بگیرید در بازه‌های زمانی بسیار طولانی‌تر، وقتی محیط انتخاب می‌کند، چه می‌شود.

شروع از چیزی آشنا یک ایده غریب را در دسترس کرد. هنوز هم می‌کند.

هزینه‌ها واقعی‌اند

انتخاب مصنوعی در همه موردها پایان خوشی نیست، و صادق بودن درباره این مهم است.

سگ‌ها بها می‌پردازند. بسیاری از نژادها از تنگناهای ژنتیکی شدید گذشتند. استانداردهای نژاد جفت‌گیری درون یک گروه بسته را می‌طلبد، پس زادآوری خویشاوندی (inbreeding) در آن‌ها تعبیه شده است. این احتمال به ارث بردن دو نسخه از یک ژن زیان‌بار را بالا می‌برد و دلیل عمده‌ای است که نژادهای خاص اختلال‌های ارثی خاص دارند. انتخاب سخت برای صورت پهن در پاگ‌ها، بولداگ‌ها و بولداگ‌های فرانسوی سندرم انسداد راه هوایی کوتاه‌جمجمه‌ای (brachycephalic obstructive airway syndrome) را ساخت: سگ‌هایی که برای نفس کشیدن دست‌وپنجه نرم می‌کنند، به‌آسانی بیش‌ازحد گرم می‌شوند و بد می‌خوابند. چیزی که مردم انتخاب کردند یک ظاهر بود. پیامدش یک مشکل رفاه جانور بود.

محصولات کشاورزی هم بها می‌پردازند. انتخاب برای مزرعه‌های یکنواخت و پرمحصول یعنی کاشتن میلیون‌ها گیاه تقریباً یکسان. گیاهان یکسان ضعف‌های یکسان دارند.

در 1970 یک بیماری قارچی به نام سوختگی برگ ذرت جنوبی (southern corn leaf blight) ایالات متحده را فرا گرفت. بیشتر بذر دورگه آن سال با استفاده از یک زمینه ژنتیکی مشخص تولید شده بود که به سیتوپلاسم نرعقیم تگزاس (Texas male-sterile cytoplasm) معروف است. شکل تازه‌ای از قارچ دقیقاً به همان زمینه حمله کرد. تقریباً 15 درصد از محصول ذرت کشور در یک فصل از دست رفت. تولیدکنندگان بذر از آن زمینه دور شدند و اپیدمی در سال بعد پایان یافت.

تنوع ژنتیکی کم تا لحظه‌ای که چیزی برسد که کل جمعیت در برابرش آسیب‌پذیر است کارآمد است. این درسی درباره فرگشت است، نه فقط کشاورزی: تنوع چیزی است که به یک جمعیت اجازه می‌دهد به تغییری که کسی پیش‌بینی نکرده بود پاسخ دهد.

چه چیزی باید با خود ببرید

انتخاب مصنوعی فرگشتی است که می‌توانید در دست بگیرید. یک سگ، یک بلال ذرت، یک سر بروکلی.

هیچ‌کدام به سازوکار تازه‌ای نیاز نداشت. جمعیت‌ها تنوع دارند. بخشی از آن تنوع ارثی است. کسی یا چیزی تعیین می‌کند چه کسی زادآوری کند. برای نسل‌های کافی تکرار کنید و نوادگان دیگر چندان شبیه نیاکان نیستند.

انسان‌ها هزاران سال است این کار را می‌کنند، بیشتر به‌طور ناخواسته، و از گرگ‌ها چی‌هوآهوآ و از علفی ژولیده ذرت ساختند. دنیای طبیعی همین کار را، بدون انتخاب‌کننده، بسیار طولانی‌تر انجام داده است.

برای دیدن این فرایند در طبیعت، انتخاب طبیعی را بخوانید. برای دیدن تغییری که در حین رخ دادن اندازه‌گیری می‌شود، فرگشت مشاهده‌شده را بخوانید.