بیگ بنگ: توانایی پزشکی مدرن برای زنده نگه‌داشتنِ انسان، ما را وسوسه می‌کند که فکر کنیم فرگشت انسان متوقف شده است. مراقبت‌های بهداشتیِ بهتر، با طولانی‌تر کردن عمر برخی افراد، که احتمال بیشتری برای انتقال ژن بین آنها فراهم می‌کند، نیروی محرکۀ مهمی از فرگشت را مختل می‌کند. اما اگر به سرعت ِ فرگشت DNA نگاه کنیم، می‌بینیم که فرگشت انسان متوقف نشده است- حتی ممکن است سریع‌تر از قبل هم در حالِ رخ دادن باشد.

به گزارش بیگ بنگ، فرگشت، تغییر تدریجیِ DNA یک گونه‌ در نسل‌های بسیار است. فرگشت می‌تواند توسط انتخاب طبیعی رخ دهد، زمانی که صفات خاصی به وسیلۀ جهش‌های ژنتیکی به وجود آید، به بقا یا تکثیر موجود زنده کمک می‌کند. بنابراین چنین جهش‌هایی به احتمال زیاد به نسل بعد منتقل می‌شود، در نتیجه فراوانی آنها در جمعیت افزایش می‌یابد. به تدریج این جهش‌ها و صفات مربوط به آنها در میان کل گروه شایع‌تر می‌شود. با نگاهی به مطالعات جهانیِ DNA خود، می‌توانیم شواهدی را ببینیم که انتخاب طبیعی اخیراً تغییراتی را ایجاد کرده و همچنان تغییراتی را ایجاد می‌کند.

اگرچه مراقبت‌های بهداشتی و سلامتیِ مدرن ما را از بسیاری از علل مرگ دورتر می‌کند، اما در کشورهایی که فاقد دسترسی به مراقبت‌های سلامتی مناسبی هستند، جمعیت‌ها همچنان در حال تکامل می‌باشند. افرادی که از شیوع بیماری‌های عفونی جان سالم به در می‌برند، با دادنِ مقاومت ژنتیکیِ خود به فرزندانشان، انتخاب طبیعی را انجام می‌دهند.

DNA ما، شواهدی از انتخاب اخیر برای مقاومت در برابر بیماری‌های کشنده، مانند تب لاسا و مالاریا، را نشان می‌دهد. انتخاب در پاسخ به مالاریا در مناطقی که این بیماری در آنجا رایج مانده، هنوز در حال انجام است. انسان‌ها با محیط خود نیز سازگار می‌شوند. جهش‌هایی که موجب می‌شود انسان‌ها در ارتفاعات بالاتری زندگی کنند، در جمعیت‌های تبت، اتیوپی و کوهستان‌های آند رایج‌تر شده است. گسترش جهش‌های ژنتیکی در تبت احتمالاً سریع‌ترین تغییر فرگشتی در انسان‌هاست، که طی 3000 سال گذشته رخ داده است.

این افزایش سریع در فراوانی ژن ِ جهش‌یافته، که میزان اکسیژن خون را افزایش می‌دهد، مزیت بقا در ارتفاعات بالاتر را به افراد محلی اعطا می‌کند. “رژیم غذایی” منبع ِ دیگری برای سازگاری است. شواهدی از DNA سرخپوستان اینوست، سازگاری جدیدی را نشان می‌دهد که موجب شده این انسان‌ها با رژیم غذایی پرچربِ خود که از پستانداران قطب شمال به دست می‌آید، رشد و نمو کنند.

همچنین مطالعات نشان می‌دهد، انتخاب طبیعی مربوط به جهشی که باعث می‌شود بزرگسالان لاکتاز تولید کنند- آنزیمی که قندهای شیر را تجزیه می‌کند- دلیل این امر است که چرا برخی گروه‌های افراد می‌توانند بعد از از شیرگیری، شیر را هضم کنند. در بیش از 80 درصد از اروپایی‌های شمال غرب و همچنین بخش‌هایی از شرق آسیا که در آنجا شیر به میزان بسیار کمتری خورده می‌شود، ناتوانی در هضم لاکتوز عادی است. انتخاب به هضم شیر هم مانند سازگاری با ارتفاعات بالاتر، بیش از یک بار در انسان‌ها فرگشت یافته و ممکن است قوی‌ترین نوع از انتخاب‌های اخیر باشد.

ما هم ممکن است به رژیم‌های غذایی ناسالم، سازگاری زیادی داشته باشیم. مطالعه‌ای بر روی تغییرات ژنتیکی خانوادگی در ایالات متحده در قرن بیستم، نشان می دهد انتخاب برای کاهش فشار خون و سطح کلسترول وجود دارد؛ که هر دوی اینها می‌توانند در رژیم‌های غذایی مدرن به طور کشنده‌ای افزایش یابند. بنابراین با وجود این تغییرات، انتخاب طبیعی فقط بر 8 درصد از ژنوم ما تأثیر می‌گذارد. طبق نظریۀ فرگشت ِ خنثی، جهش‌ها در بقیۀ ژنوم می‌توانند به طور آزادانه فراوانی در جمعیت‌ها را به طور اتفاقی تغییر دهند.

اگر انتخاب طبیعی ضعیف شود، جهش‌هایی که به طور معمول توسط انتخاب طبیعی تصفیه می‌شوند، حذف نخواهند شد، و این می‌تواند فراوانی آنها و در نتیجه سرعت ِ فرگشت را افزایش دهد. اما “فرگشت ِ خنثی” نمی‌تواند توضیح دهد که چرا برخی ژن‌ها سریع‌تر از برخی دیگر فرگشت می‌یابند. ما سرعت فرگشت ژن‌ها را با مقایسة DNA انسان با DNA سایر گونه‌ها می‌سنجیم؛ که نشان می دهد کدام ژن‌ها فقط در انسان‌ها به طور سریع، در حال فرگشت هستند.

یکی از ژن‌هایی که دارای سرعت فرگشت بالایی است، ژن HAR1 می‌باشد که در زمان ِ رشد مغز به آن نیاز است. بخشی تصادفی‌ از DNA انسان به طور متوسط بیش از 98٪ شبیه به همتایش، یعنی شامپانزه است، اما سرعت فرگشت ژن HAR1 آن قدر زیاد است که فقط در حدود 85٪ شباهت دارد. اگرچه دانشمندان می‌توانند این تغییراتی که در حال رخ دادن است- و میزان سرعت آنها- را ببینند، اما هنوز به طور کامل نمی‌دانیم که چرا فرگشت سریع برای برخی ژن‌ها رخ می‌دهد و برای برخی دیگر خیر.

در اصل تصور می‌شود که صرفاً نتیجۀ انتخاب طبیعی است، اما اکنون می‌دانیم که این تصور همیشه درست نیست. اخیراً به فرآیند تبدیل ژنِ جهت‌دار و غیرتصادفی توجه می‌شود؛ این فرآیند زمانی رخ می‌دهد که DNA ما از طریق اسپرم و تخمک منتقل می‌شود. ساخت این سلول‌های جنسی شامل شکستن مولکول‌های DNA، ترکیب دوبارۀ آنها، و سپس ترمیم شکستگی می‌باشد. با این حال، ترمیم‌های مولکولی به شیوه‌ای جهت‌دار و غیرتصادفی رخ می‌دهند.

مولکول‌های DNA با چهار پایۀ شیمیایی متفاوت به نام‌های C، G، A و T ساخته می‌شوند. فرآیند ترمیم ترجیح می‌دهد که بیشتر از C و G استفاده کند. در حالی که مشخص نیست که چرا این سوگیری وجود دارد، اما مشخص است که این امر سبب می‌شود که G و C بیشتر و رایج‌تر شوند. افزایش C و G در سایت‌های ترمیم منظم DNA موجب فرگشت فوق‌العاده سریع بخش‌های ژنوم ما می‌شود، فرآیندی که به راحتی با انتخاب طبیعی اشتباه گرفته می‌شود، زیرا هر دوی آنها موجب تغییر سریع DNA در سایت‌های بسیار محلی می‌شوند.

تقریباً یک پنجم از ژن‌های ما که سرعتفرگشت بالایی دارند، از جمله ژن HAR1، تحت تأثیر این فرآیند قرار گرفته‌اند. اگر تغییراتِ GC مضر باشد، انتخاب طبیعی معمولاً با آنها مخالفت می‌کند. اما وقتی انتخاب ضعیف شود، این فرآیند می‌تواند تا حد زیادی بدون کنترل شدن پیش رود و حتی می‌تواند به سریع‌تر کردن فرگشت DNA ما کمک کند. خود سرعت جهش انسان نیز در حال تغییر است. منبع اصلی جهش‌ها در DNA انسان، فرآیند تقسیم سلولی است که سلول‌های اسپرم را تولید می‌کند. هرچه مردان پیرتر شوند، جهش‌های بیشتری در اسپرم آنها رخ می‌دهد.

بنابراین اگر سهم آنها در ساختار ژن‌ها تغییر کند- به عنوان مثال اگر مردان، دیرتر بچه‌دار شوند- سرعت جهش هم تغییر خواهد کرد. این امر، سرعت تکامل خنثی را تعیین می‌کند. درک اینکه فرگشت فقط توسط ِ انتخاب طبیعی رخ نمی‌دهد، مشخص می‌کند که این فرآیند احتمالاً هرگز متوقف نمی‌شود. آزاد شدن ژنوم‌های ما از فشارهای انتخاب طبیعی، فقط آنها را در معرض فرآیندهای فرگشتی ِ دیگری قرار می‌دهد- که حتی پیش‌بینی اینکه انسان در آینده چطور و چه شکلی خواهد بود را دشوار می‌سازد. با این وجود کاملاً امکان‌‌پذیر است که با محافظت‌های پزشکی مدرن، مشکلات ژنتیکیِ بیشتری در نسل‌های آینده وجود داشته باشد. جزئیات بیشتر این مقاله در Creative Commons، منتشر شده است.

لورنس دی. هرست، استاد ژنتیک تکاملی مرکز فرگشت میلنر در دانشگاه باث.

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: theconversation.com