ایده کلیدی: افراد در طول زندگی‌شان تغییر میکنند، اما فرگشت نمی‌یابند. فرگشت تغییر در رایجبودن صفتهای موروثی در یک جمعیت است و در طول نسلها رخ می‌دهد.
باور نادرست در یک تصویر
نسخه کلاسیک این باور نادرست درباره زرافه‌هاست. زرافه‌ای باستانی با گردن کوتاه برای رسیدن به برگ‌های بلند خودش را میکشد. گردنش کمی بلندتر می‌شود. بچه‌هایش با گردن کمی بلندتر به دنیا می‌آیند و آنها هم خودشان را می‌کشند. پس از نسلهای بسیار، زرافه گردن‌دراز امروزی پدید می‌آید.
داستان ساده و به‌یادماندنی است. با شیوه حرف‌زدن معمول ما هم جور است: «جانور خودش را وفق داد»، «فرگشت یافت تا زنده بماند.» اما گام اصلی را اشتباه می‌گیرد. تغییر بدن در طول زندگی، ژن‌هایی را که نسل بعد به ارث می‌برد تغییر نمی‌دهد.
Lamarck واقعاً چه گفت
داستان زرافه به طبیعی‌دان فرانسوی Jean-Baptiste Lamarck ربط داده می‌شود. او ایده‌هایش را به کامل‌ترین شکل در کتاب 1809 خود Philosophie zoologique بیان کرد.
Lamarck سزاوار شنیده‌شدن منصفانه است. او یکی از نخستین دانشمندانی بود که آشکارا استدلال کرد گونهها در طول زمان تغییر میکنند. این ادعایی جسورانه بود، دهه‌ها پیش از داروین. او همچنین متخصص برجسته جانوران بیمهره بود. واژه «بیمهره» (invertebrate) را او ساخت و نخستین کسی بود که گروه‌هایی مثل عنکبوت‌ها و سخت‌پوستان را از حشره‌ها جدا کرد.
نظریه او درباره چگونگی رخ‌دادن تغییر دو بخش داشت:
- کاربرد و عدم کاربرد. عضوی از بدن که زیاد به کار برود قوی‌تر می‌شود و عضوی که به کار نرود کوچک می‌شود.
- وراثت. این تغییرها به فرزندان منتقل میشوند.
از نگاه Lamarck، تغییر در محیط نیاز جانوران را عوض میکرد. این عادت‌هایشان را عوض میکرد و عادت‌ها بدنشان را. کاریکاتور رایج زرافه‌ای که گردن بلندتر آرزو میکند با او منصف نیست. او از نیازها و عادت‌ها نوشت، نه آرزوها.
بسیاری از طبیعی‌دانان زمان او بخش دوم را پذیرفتند. حتی داروین فکر میکرد کاربرد و عدم کاربرد ممکن است نقشی داشته باشد. مشکل این است که بخش دوم غلط از آب درآمد.
چرا تغییرهای بدن منتقل نمی‌شوند
بدن شما از دو نوع سلول ساخته شده است. بیشتر سلول‌ها پوست، ماهیچه‌ها، استخوان‌ها و اندام‌های شما را می‌سازند. مجموعه کوچکی، تخمک‌ها یا اسپرم‌ها، DNA را به نسل بعد می‌برند. وزنه‌برداری ماهیچه‌های شما را تغییر می‌دهد. DNA تخمک یا اسپرم شما را بازنویسی نمی‌کند.
در اواخر دهه 1880، زیست‌شناس آلمانی August Weismann آزمونی ساده انجام داد. از سال 1887، دم گروهی از موش‌های سفید را برید و آنها را پرورش داد. بعد دم بچه‌هایشان را هم برید و آنها را هم پرورش داد. پنج نسل ادامه داد. او 901 بچه گزارش کرد و هیچ‌کدام با دم کوتاه‌شده به دنیا نیامد.
این آزمون محدودیت دارد. بریدن دم آسیب است، نه «کاربرد و عدم کاربرد»ی که Lamarck توصیف کرد. اما با مجموعه بسیار بزرگ‌تری از شواهد جور بود. از آن زمان، مطالعه DNA نشان داده صفتها واقعاً چگونه به ارث می‌رسند، و راه عمومی‌ای نشان نمی‌دهد که گردن کشیده یا بازوی نیرومند به نسل بعد برسد.
جمعیت‌ها فرگشت می‌یابند، نه افراد
اگر افراد فرگشت نمی‌یابند، پس چه چیزی مییابد؟ پاسخ جمعیت است، گروهی از یک گونه که با هم زندگی و زاد و ولد میکنند. فرگشت تغییر در رایجبودن صفتهای موروثی در آن جمعیت در طول نسل‌هاست.
پروانه شبانه فلفلی (peppered moth) نمونه‌ای مشهور است. پیش از 1848، تقریباً همه پروانه‌های فلفلی اطراف Manchester در انگلستان روشن با لکه‌های تیره بودند. در آن سال، شکلی تقریباً کاملاً سیاه ثبت شد. دوده کارخانه‌ها پوست درختان را تیره میکرد و پروانه‌های روشنی که روی پوست تیره می‌نشستند برای پرندگان راحت‌تر دیده می‌شدند. تا 1895، حدود 98 درصد پروانه‌های فلفلی اطراف Manchester شکل تیره بودند.
توجه کنید چه چیزی رخ نداد. هیچ پروانه روشنی تیره نشد. هر پروانه در تمام عمرش همان رنگی را نگه داشت که با آن به دنیا آمده بود. آنچه تغییر کرد سهم پروانه‌های تیره در هر نسل تازه بود، چون پروانه‌های تیره بیشتر زنده می‌ماندند و زاد و ولد می‌کردند. این انتخاب طبیعی است که روی یک جمعیت کار میکند.
پس از آن‌که قوانین هوای پاک در دهه‌های 1950 و 1960 دوده را کم کردند، تغییر در جهت مخالف رفت. پروانه‌های روشن دوباره رایج شدند.
اقلیمپذیری در برابر سازگاری
سردرگمی اغلب از دو واژه‌ای می‌آید که شبیه هم به گوش می‌رسند.
| اقلیمپذیری (acclimatization) | سازگاری (adaptation) | |
|---|---|---|
| چه کسی تغییر میکند؟ | یک فرد | یک جمعیت |
| چه‌قدر سریع؟ | روزها تا ماه‌ها | معمولاً نسلهای بسیار |
| از راه ژنها به ارث می‌رسد؟ | نه | بله |
| نمونه | ساختن گلبول قرمز بیشتر در ارتفاع زیاد | رایج‌شدن یک واریانت ژنی در قومی که در ارتفاع زیاد زندگی میکند |
| آیا برمی‌گردد؟ | بله، وقتی شرایط به حالت قبل برگردد | فقط اگر انتخاب در طول نسلها تغییر کند |
بدن شما در وفق‌دادن خودش خوب است. چند هفته در ارتفاع کوهستان بمانید، بدنتان برای حمل اکسیژن گلبول قرمز بیشتری می‌سازد. زیر آفتاب بمانید، پوستتان تیره می‌شود. سخت تمرین کنید، ماهیچه‌هایتان رشد میکنند. این‌ها تغییرهای واقعی و مفیدند. اما فرگشت نیستند، و فرزندان شما آنها را به ارث نمی‌برند.
غواص‌های Bajau
پژوهشی در سال 2018 درباره مردم Bajau در اندونزی این تفاوت را روشن نشان می‌دهد. Bajau نسل‌هاست که با شیرجه‌زدن و حبس نفس برای غذا زندگی میکنند. طحال به غواص‌ها کمک میکند چون گلبول‌های قرمز پر از اکسیژن را ذخیره میکند و هنگام شیرجه به خون می‌فشارد.
پژوهشگران طحال را در 59 نفر از Bajau و 34 نفر از گروهی نزدیک به نام Saluan که در خشکی زندگی میکنند و کم شیرجه می‌زنند اندازه گرفتند. طحال‌های Bajau به‌طور میانگین حدود 50 درصد بزرگ‌تر بود. اگر فقط غواصی باعث این می‌شد، Bajauهایی که غواصی نمی‌کنند باید طحال عادی می‌داشتند. نداشتند. Bajauهایی که غواصی نمی‌کردند طحالی تقریباً به بزرگی طحال غواص‌ها داشتند.
گروه سپس واریانتی ژنی پیدا کرد، در ژنی به نام PDE10A، که به طحال بزرگ‌تر مربوط است و در Bajau بسیار رایج‌تر است. این به سازگاری اشاره دارد. در نسلهای بسیار، Bajauهای دارای این واریانت احتمالاً بیشتر زنده ماندند و خانواده بزرگ کردند، پس آن واریانت گسترش یافت. هیچ غواصی آن را با شیرجه‌زدن رشد نداد.
اپیژنتیک چه؟
شاید خوانده باشید اپیژنتیک ثابت میکند Lamarck درست میگفت. حقیقت محتاطانه‌تر از این است.
نشانههای اپیژنتیکی برچسبهای شیمیایی روی DNA هستند که ژنها را بدون تغییر حروف DNA کم یا زیاد میکنند. محیط میتواند بعضی از آنها را تغییر دهد. مثلاً کسانی که در قحطی «زمستان گرسنگی هلند» (Dutch Hunger Winter) در 1944 تا 1945 باردار شدند، حدود 60 سال بعد بررسی شدند. در مقایسه با برادران یا خواهرانشان که در معرض آن قرار نگرفته بودند، در ژنی رشدی به نام IGF2 یک نوع نشانه را کمی کمتر داشتند، حدود 5 درصد کمتر. این نشان می‌دهد شرایط اوایل زندگی می‌توانند در یک نفر نشانههای پایدار بگذارند.
اما این تغییری در یک زندگی است که شرایط رحم باعثش شده. منتقل‌شدن چنین نشانه‌هایی در نسلهای بسیار پرسشی دیگر است. در پستانداران، بیشتر این نشانهها در تخمک‌ها، اسپرم‌ها و جنین نخستین پاک میشوند. بعضی اثرها در گیاهان و در چند جانور آزمایشگاهی چند نسل میمانند. در انسان‌ها هنوز شواهد روشنی نیست که نشانههای اکتسابی در چند نسل به ارث برسند. پس اپیژنتیک جزئیات جالبی اضافه میکند، اما جای وراثت ژنتیکی را نمی‌گیرد و داستان زرافه را به داستانی درست تبدیل نمی‌کند.
پس زرافه‌ها چگونه گردن بلند پیدا کردند؟
پاسخ مدرن در سطح جمعیت کار میکند. در هر گروه از زرافه‌های نیاکانی، طول گردن‌ها کمی فرق داشت، تا حدی به‌خاطر تفاوت ژن‌هایشان. اگر گردن بلندتر به بعضی جانوران کمک میکرد بهتر غذا بخورند، جفت بیشتری بیابند یا از فصل‌های خشک جان به در ببرند، آن جانوران بچه بیشتری به جا می‌گذاشتند. ژن‌هایشان برای گردن بلندتر در هر نسل کمی رایج‌تر می‌شد. دانشمندان هنوز بحث دارند کدام یک از این فشارها بیشتر اهمیت داشت. اما هیچ زرافه‌ای هرگز با کشیدن خودش برای فرزندانش گردن بلندتر نساخت.
«نیاز» کجا اشتباه میکند
این باور نادرست فرض میکند جانداران تغییرهایی را که نیاز دارند به دست می‌آورند. نمی‌آورند. جهش‌های تازه چه کمک کنند چه نکنند پدید می‌آیند. یک باکتری نمی‌تواند همان جهشی را بسازد که او را از آنتی‌بیوتیک محافظت کند. انتخاب فقط با تنوعی کار میکند که از پیش اتفاقاً وجود دارد. درباره این بیشتر می‌توانید در آیا فرگشت تصادفی است؟ بخوانید.
بهترین پاسخ یک‌جمله‌ای
اگر پاسخ کوتاه و دقیقی می‌خواهید، این را به کار ببرید:
«افراد در طول زندگی‌شان تغییر میکنند، اما فقط جمعیت‌ها فرگشت می‌یابند، چون فرگشت تغییر در صفتهای موروثی در طول نسل‌هاست.»
گام بعد
برای دیدن اینکه دانشمندان چگونه از ایده‌های Lamarck به ایده‌های داروین رسیدند، داروین و تاریخچه این ایده را بخوانید. برای دیدن فرایندی که جمعیت‌ها را تغییر می‌دهد، انتخاب طبیعی را بخوانید. برای دیدن اینکه چرا «شایسته‌ترین» یعنی «قوی‌ترین» نیست، آیا بقای شایسته‌ترین یعنی قوی‌ترین زنده می‌ماند؟ را بخوانید.