درخت حیات همچنان در تکامل

کیسی دان (C.Dunn) به سهم خود جانوران عجیب و غریب زیاد جمع کرده است. عنکبوت‌های دریایی را بیرون کشیده است که در اطراف حوضچه‌های وایکیکی (ساحلی مشهور در هاوایی) زندگی می‌کنند. تا کف دریا شیرجه می‌رود تا در جست‌وجوی موجودات کوچک شگفت‌انگیزی به نام خارتنان (kinorhyncha) که از یک دانه شن کوچک‌ترند، گل جمع کند. دان، زیست‌شناس دانشگاه براون، شکارچی جانوران عجیب و غریبی است تا بتواند به DNAشان دسترسی پیدا کند. آنچه در ژن‌هایشان پنهان شده، تاریخی است از کل سلسله جانوران؛ چیزی در حدود ۷۰۰ میلیون سال تغییر تکاملی.
او و همکارانش با تحلیل DNA ده‌ها نوع مختلف از جانوران، اکتشافات خیره‌کننده‌ای در مورد تکامل جانوران انجام داده‌اند. یکی اینکه نیای تمام جانوران کنونی احتمالا از آنچه پیش از این گمان می‌شد پیچیده‌تر بوده است. با آنکه اکنون چند دهه است که دانشمندان مشغول تحلیل DNA هستند، اما این کار متفاوت است. دان و هم‌دوره‌هایش برخلاف دانشمندان ۱۰ سال پیش که ممکن بود قطعه‌ای از یک ژن را با هم مقایسه کنند، می‌توانند در تمام DNA یک جانور- ژنوم کامل آن- جست‌وجو کنند.
این علم نوپا که ژنومیک مقایسه‌ای نامیده می‌شود، با فراهم کردن امکان پاسخگویی دانشمندان به برخی از عمیق‌ترین پرسش‌های علم، دارد تاثیری عظیم روی زیست‌شناسی می‌گذارد. برای مثال نویدبخش آن است که کمک کند معلوم شود ژن‌هایمان چگونه ما را مستعد ابتلا به بیماری‌ها می‌سازند و چگونه ژن‌های موجودات بیماریزا آنها را مرگبار می‌سازند. استیون برنر (S.Brenner)، زیست‌شناس محاسباتی دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، می‌گوید «در توانایی ما در درک زیست‌شناسی انقلابی پدید آورده است.»
پیش از ژنومیک مقایسه‌ای، بعضی پژوهشگران نگران آن بودند که شاید هرگز از تکامل جانوران نخستین درست سردر‌نیاورند. مثل تماشای یک بازی ورق از چند کیلومتر دورتر با تلسکوپ است. جزئیات می‌توانند محو باشند. دان می‌گوید «از این فاصله زیاد مجبورید به چیزی نگاه کنید که نسبتا سریع اتفاق می‌افتد. خیلی‌ها از خودشان می‌پرسیدند آیا هرگز خواهیم توانست به چگونگی روابط خویشاوندی میان گروه‌های اصلی جانوران با همدیگر پی ببریم.»
دان و همکارانش اکنون نشان داده‌اند که می‌توانند. این دانشمندان بزرگ‌ترین مجموعه‌ای از داده‌ها درباره جانوران را تحلیل کرده‌اند که تاکنون گرد آورده شده است. آنها داده‌های مربوط به DNA متعلق به ۷۷ گونه مختلف، از اسفنج‌ها و صدف خوراکی گرفته تا انسان را با هم ترکیب کردند. بعضی از این داده‌ها از پژوهش‌های پیشین توسط دانشمندان دیگر به دست آمده‌اند. علاوه بر آن، دان و همکارانش برای داشتن مجموعه‌ای فراگیرتر در جست‌وجوی جانوران گمنام نیز بوده‌اند. دان می‌گوید «دو سال طول کشید تا همه چیز را جور کنیم.»
با این اطلاعات آنها توانستند درخت حیات را از نو پیکربندی کنند. در تمام این ۷۷گونه ژن‌های اساسی که گمان می‌کردند اطلاعاتی درباره تکامل فراهم کنند را شناسایی کردند. سپس این فهرست تقریبا ۳ هزار ژنی را به ۱۵۰ ژنی کاهش دادند که بیشترین اطلاعات را درباره تکامل فراهم می‌کردند.
دان می‌گوید: «برای به دست آوردن کمترین اطلاعات معنی‌دار از این داده‌ها، ناچار شدیم بیش از صد کامپیوتر را چند ماه با تمام توان‌شان به کار گیریم. یکی از مهم‌ترین نتایج آن است که ما نتیجه‌ای به دست آوردیم.» به جای گم شدن در یک ابهام باستانی، بسیاری از شاخه‌های سلسله جانوران در این بررسی واضح شدند. دان می‌گوید: «خیال‌مان کمی جمع شد.»
بعضی از نتایج خویشاوندی‌های مبتنی بر آناتومی را تایید کردند. برای مثال نزدیک‌ترین خویشاوندان مهره‌داران، شامل خارپوستان (گروهی شامل ستاره‌های دریایی و مانند آنها) می‌شود. اما نتایج دیگر شگفت‌انگیز بودند. دو تا از پرگونه‌ترین گروه‌های جانوران حشرات و نماتودها یا کرم‌های گرد هستند. از سال‌ها پیش بسیاری از دانشمندان گفته‌اند که خویشاوندی حشرات با ما نزدیک‌تر است تا با کرم‌های گرد. به عنوان شاهد آنها به ویژگی‌های مشترک میان حشرات و مهره‌داران، نظیر یک حفره بدنی داخلی اشاره می‌کنند که در کرم‌های گرد وجود ندارد. اما این بررسی جدید دیدگاه متفاوتی درباره تکامل جانوران را تایید می‌کند: خویشاوندی حشرات و کرم‌های گرد با همدیگر بیشتر از خویشاوندی هرکدام از آنها با ماست.
این نتیجه فقط برای درک چگونگی تکامل جانوران مهم نیست. (در این مورد، به نظر می‌رسد که نماتودها حفره بدنی‌شان را پس از انشعاب از نیاکان حشرات از دست داده‌اند.) دانشمندان هرچه بیشتر از نحوه خویشاوندی حشرات و کرم‌های گرد با ما سردرمی‌آورند، بهتر می‌توانند نتایج آزمایش‌های مربوط به این جانوران را به زیست‌شناسی انسان ترجمه کنند. مارک پالن (M.Pallen)، زیست‌شناس تکاملی دانشگاه بیرمنگام در انگلستان، می‌گوید «بدون ارزش افزوده مقایسه‌های تکاملی با جانداران دیگر توالی ژنوم انسان تقریبا بی‌ارزش می‌بود.»
بزرگ‌ترین شگفتی این بررسی جدید درست در بن درخت جانوران نهفته است. دانشمندان، از دیرباز، اسفنج‌ها را متعلق به قدیمی‌ترین دودمان جانوران کنونی به شمار آورده‌اند. پس از آن قدیمی‌ترین دودمان‌ها گروهی از گونه‌ها را تشکیل می‌دهند که عروس‌های دریایی و شانه‌داران را دربرمی‌گیرند. بر اساس این دیدگاه، نیای مشترک جانوران کنونی نسبتا ساده بود. تنها پس از انشعاب نیاکان اسفنج‌ها بود که تکامل دستگاه عصبی آغاز شد. دان و همکارانش در عین شگفتی کشف کردند که دودمان شانه‌دار از همه قدیمی‌تر است. استیون هداک (S.Haddock) از آکواریوم مانتری بی، برای آزمودن این نتیجه، با استفاده از یک زیردریایی کنترل از راه دور شانه‌داری از گونه دیگر برای تحلیل به دست آورد. معلوم شد که شانه‌دار نخستین آنها یک اتفاق ژنتیکی نبوده است.
دان تاکید می‌کند که کشف آنها به معنای آن نیست که نیاکان ما شبیه شانه‌داران بودند. او می‌گوید: «این مثل آن است که بگویید پسرعموی شما پدربزرگ‌تان است.» بخش عمده آناتومی شانه‌دار احتمالا پس از واگرایی نیاکان آن از نیاکان جانوران کنونی دیگر تکامل یافت. اما این واقعیت که شانه‌داران و بیشتر جانوران دیگر در داشتن یک دستگاه عصبی با هم مشترک‌اند، نشان می‌دهد که نیای مشترک‌شان هم دستگاه عصبی داشته است. نیای مشترک جانوران کنونی برخلاف آنچه زمانی پنداشته می‌شد، به جای آنکه ساده باشند، از قبل آنقدر تکامل یافته بود که نسبتا پیچیده باشد و حتما هنگامی که نیاکان اسفنج‌ها منشعب شدند، دستگاه عصبی‌شان را از دست داده و به صورت فیلترکننده‌های متصل به کف دریا تکامل یافته‌اند. (مشکل بتوان آنها را تنها جانورانی شمرد که ویژگی‌هایی را از دست داده‌اند ــ حفره بدنی از بین‌رفته در کرم‌های گرد یا استخوان‌های تحلیل‌رفته دم در خودمان را در نظر بگیرید.) دان می‌گوید: «به نظر می‌رسد در سرتاسر درخت جانوران هم از منافع پیچیدگی بهره برده شده و هم از منافع سادگی.»
کارشناسان دیگر این بررسی جدید را ستوده‌اند. ماکسیمیلیان تلفورد(M.Telford) از یونیورسیتی کالج لندن در ژورنال «سلول تکوینی» نوشت: «این بررسی با آنکه آشکارا حرف آخر نیست، شاهکار تبارشناسی جانوری است.» دان پیش‌بینی می‌کند که ژنومیک مقایسه‌ای به روشن شدن خویشاوندی‌های میان سایر گروه‌های عمده گونه‌ها، همچون گیاهان و باکتری‌ها، کمک خواهد کرد. با کاهش قیمت‌ها و بهبود روش‌ها، کل درخت حیات پیوسته روشن‌تر خواهد شد. دانشمندان خواهند توانست برای ردیابی تاریخ هریک از ژن‌ها از این درخت استفاده کنند. بعضی از آن ژن‌ها انسان را در برابر بیماری‌هایی نظیر دیابت و چاقی آسیب‌پذیر می‌سازند. ژن‌های دیگر که در میان باکتری‌ها مشترک‌اند، خطر آنها برای سلامتی ما را تشدید می‌کنند. کامپیوترها و ردیف‌یاب‌های DNA نمی‌توانند جای کار دشوار جست‌وجو برای تنوع حیات را بگیرند. دان می‌گوید: «اگر در مورد درک چگونگی خویشاوندی تمام چیزها با همدیگر جدی باشیم، چالش واقعی همانی خواهد بود که طبیعی‌دانان ۲۰۰ سال پیش با آن روبه‌رو شدند.» تنگنایی که دان پیش‌بینی می‌کند، نیاز به یافتن گونه‌های بیشتر است.

Globe Correspondent, Apr.۲۸, ۲۰۰۸
کارل زیمر
کاوه فیض‌اللهی

منبع : روزنامه کارگزاران