تکامل حیوانات سریع‌تر از حد تصور است

بررسی جدید پژوهشگران نیوزیلندی نشان می‌دهد که سرعت تکامل حیوانات سریع‌تر از آن چیزی است که تصور می‌کرده‌ایم.

کد خبر: ۴۴۳۹۱۱

تاریخ: ۰۸ خرداد ۱۴۰۱ - ۱۴:۲۶

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از دکانورسیشن، در تکامل تطبیقی، انتخاب طبیعی باعث بروز تغییرات ژنتیکی در صفاتی می‌شود که به سود بقا و تولید مثل ارگانیسم‌ها است.

اگرچه "چارلز داروین"(Charles Darwin) باور داشت که این فرآیند در بازه‌های زمانی زمین‌شناسی رخ داده است اما نمونه‌هایی از تکامل تطبیقی چشمگیر نیز تنها در چند نسل مشاهده شده‌اند. "شاپرک فلفلی"(Peppered moth) در واکنش به آلودگی هوا تغییر رنگ داده، شکار غیرقانونی باعث شده است تا برخی از فیل‌ها عاج خود را از دست بدهند و ماهی‌ها نیز برای مقاومت در برابر مواد شیمیایی سمی تکامل یافته‌اند.

با وجود این، هنوز هم تشخیص دادن سرعت تکامل تطبیقی دشوار است. همچنین، هنوز نمی‌دانیم که آیا این امر در سرنوشت جمعیت‌هایی که توسط تغییرات محیطی به چالش کشیده شده‌اند، نقشی دارد یا خیر.

پژوهشگران "دانشگاه آکلند"(University of Auckland) نیوزیلند برای اندازه‌گیری سرعت تکامل تطبیقی در حیات وحش، ۱۹ جمعیت پرنده و پستاندار را طی چندین دهه مورد بررسی قرار داده‌اند و متوجه شده‌اند که آنها با سرعتی دو تا چهار برابر سرعت پیشین تکامل می‌یابند. این امر نشان می‌دهد که تکامل تطبیقی ممکن است نقش مهمی در نحوه تغییر ویژگی‌ها و جمعیت حیوانات وحشی در دوره‌های نسبتا کوتاه داشته باشد.

چگونه می‌توانیم سرعت تکامل تطبیقی را اندازه‌گیری کنیم؟ با توجه به "قضیه اساسی انتخاب طبیعی"(fundamental theorem of natural selection)، میزان تفاوت ژنتیکی در تناسب برای بقا و تولید مثل در میان افراد یک جمعیت، با میزان تکامل تطبیقی جمعیت مطابقت دارد.

این قضیه اساسی برای ۹۰ سال شناخته‌شده بوده اما عملی کردن آن دشوار بوده است. تلاش برای استفاده از این قضیه در جمعیت‌های وحشی، نادر بوده و با مشکلات آماری مواجه شده است.

پژوهشگران با ۲۷ موسسه تحقیقاتی کار کردند تا داده‌های مربوط به ۱۹ جمعیت وحشی را جمع‌آوری کنند که برخی از آنها برای مدتی طولانی و از دهه ۱۹۵۰ تحت نظارت بوده‌اند. بسیاری از پژوهشگران، اطلاعاتی را در مورد تولد، جفت‌گیری، تولید مثل و مرگ در این جمعیت‌ها جمع‌آوری کردند.

این داده‌ها نشان‌دهنده اطلاعات مربوط به حدود ۲۵۰ هزار حیوان و ۲.۶ میلیون ساعت کار میدانی است. داده‌های به دست‌آمده پیشتر در هزاران پژوهش علمی مورد استفاده قرار گرفته‌اند و دوباره مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

سپس، پژوهشگران از مدل‌های ژنتیکی کمّی برای اعمال قضیه اساسی انتخاب طبیعی در مورد جمعیت تحت بررسی استفاده کردند. ژنتیک کمّی به جای پیگیری تغییرات ظاهر شده در هر ژن، از آمار به دست‌آمده برای ثبت اثر ناشی از تغییرات هزاران ژن استفاده می‌کند.

همچنین، پژوهشگران یک روش آماری جدید را توسعه دادند که بهتر از مدل‌های پیشین با داده‌ها مطابقت دارد. روش آنها دو ویژگی کلیدی را در مورد این موضوع نشان می‌دهد که بقا و تولید مثل چگونه به صورت نابرابر در میان جمعیت‌های حاضر در طبیعت توزیع می‌شوند.

نخست اینکه بیشتر اعضای جمعیت پیش از تولید مثل از دنیا می‌روند و این بدان معناست که تعداد زیادی ورودی در ستون موسوم به "فرزند صفر"(zero offspring) رکورد تولید مثل در طول عمر وجود دارد.

دوم این که اگرچه بیشتر اعضا فرزندان کمی دارند اما برخی از آنها دارای تعداد نامتناسب زیادی هستند که به توزیع نامتقارن منجر می‌شود.

میزان تکامل

پژوهشگران متوجه شدند که در میان ۱۹ جمعیت مورد بررسی، تغییرات ژنتیکی، مسئول افزایش ۱۸.۵ درصدی توانایی بقا و تولید مثل در هر نسل هستند.

این بدان معناست که فرزندان به طور متوسط ۱۸.۵ درصد بهتر از والدین خود هستند. به بیان دیگر، یک جمعیت متوسط می‌تواند از ۱۸.۵ درصد وخامت کیفیت محیط زیست خود جان سالم به در ببرد.

با توجه به این نتایج، پژوهشگران دریافتند که تکامل تطبیقی می‌تواند تغییرات اخیر در صفات حیوانات وحشی مانند اندازه یا زمان تولید مثل را توضیح دهد. مکانیسم‌های دیگر نیز مهم هستند اما شواهدی قوی نشان می‌دهند که تکامل باید در کنار سایر توضیحات در نظر گرفته شود.

این نتایج برای آینده چه معنایی دارند؟ در زمانی که محیط‌های طبیعی سراسر جهان به دلیل تغییرات آب و هوایی و سایر مشکلات به طور چشمگیری در حال تغییر هستند، آیا تکامل به حیوانات کمک می‌کند تا سازگار شوند؟

اینجاست که همه چیز پیچیده می‌شود زیرا این پژوهش فقط تغییرات ژنتیکی حاصل از انتخاب طبیعی را تخمین زده است اما در زمینه تغییرات آب و هوایی، نیروهای دیگری نیز در این میان وجود دارند.

نخستین مورد، نیروهای تکاملی دیگری مانند جهش، شانس تصادفی و مهاجرت هستند.

دوم این که تغییرات محیطی احتمالا محرک مهم‌تری نسبت به تغییرات ژنتیکی هستند. اگر وخامت محیط ادامه یابد، این نظریه به ما می گوید که تکامل تطبیقی به طور کلی قادر به جبران کامل نخواهد بود.

این پژوهش، در مجله "ساینس"(Science) به چاپ رسید.