نظریه تکامل (theory of evolution) یکی از شناخته‌شده‌ترین نظریه‌های علمی است. سعی کنید یک روز را بدون استفاده یا شنیدن کلمه “تکامل” سپری کنید و خواهید دید که این نظریه چقدر شایع است.
تکامل جذاب است زیرا سعی می‌کند به یکی از اساسی‌ترین سوالات بشر پاسخ دهد: زندگی و انسان‌ها از کجا آمده‌اند؟ نظریه تکامل پیشنهاد می‌کند که زندگی و انسان‌ها از طریق یک فرآیند طبیعی پدید آمده‌اند. تعداد بسیار زیادی از مردم به این باور ندارند، که این موضوع باعث می‌شود تکامل همواره در اخبار باشد.
در این مقاله، ما نظریه تکامل و نحوه عملکرد آن را بررسی خواهیم کرد. همچنین به چندین حوزه مهم می‌پردازیم که نشان دهنده نقص‌های نظریه فعلی است. بسیاری از افراد این نقص‌ها را دلیلی بر رد نظریه تکامل می‌دانند. در نتیجه، از زمان نخستین پیشنهاد آن، تکامل با مقدار قابل توجهی از بحث و جدل همراه بوده است.
بیایید با نگاهی به اصول اساسی نظریه تکامل، بررسی برخی از مثال‌ها و سپس بررسی نقص‌ها شروع کنیم.
فرآیند اساسی تکامل
نظریه اساسی تکامل به طرز شگفت‌آوری ساده است. این نظریه دارای سه بخش اساسی است:
- امکان تغییر یا جهش گاه به گاه DNA یک ارگانیسم وجود دارد. یک جهش DNA یک ارگانیسم را به روشی تغییر می‌دهد که بر فرزندان آن، چه بلافاصله یا چند نسل بعد، تأثیر می‌گذارد.
- تغییری که توسط یک جهش ایجاد می‌شود، مفید، مضر یا خنثی است. اگر تغییر مضر باشد، بعید است که فرزندان برای تولید مثل زنده بمانند، بنابراین جهش از بین می‌رود و به جایی نمی‌رسد. اگر تغییر مفید باشد، احتمالاً فرزندان حاصل، بهتر از سایر فرزندان عمل خواهند کرد و بنابراین بیشتر تولید مثل خواهند کرد. از طریق تولید مثل، جهش مفید گسترش می‌یابد. فرآیند حذف جهش‌های بد و گسترش جهش‌های خوب، انتخاب طبیعی (natural selection) نامیده می‌شود.
- با وقوع و گسترش جهش‌ها در طول دوره‌های طولانی، گونه‌های جدید شکل می‌گیرند. در طول میلیون‌ها سال، فرآیندهای جهش و انتخاب طبیعی هر گونه‌ای از زندگی را که امروزه در جهان می‌بینیم، از ساده‌ترین باکتری‌ها تا انسان‌ها و هر چیزی بین آن‌ها، ایجاد کرده است.
میلیاردها سال پیش، طبق نظریه تکامل، مواد شیمیایی به طور تصادفی خود را به یک مولکول خودتکثیرشونده سازماندهی کردند. این جرقه زندگی، بذر هر موجود زنده‌ای بود که امروز می‌بینیم (و همچنین آن‌هایی را که دیگر نمی‌بینیم، مانند دایناسورها). آن ساده‌ترین شکل زندگی، از طریق فرآیندهای جهش و انتخاب طبیعی، به هر گونه موجود زنده‌ای در سیاره زمین شکل داده است. آیا چنین نظریه ساده‌ای می‌تواند کل حیات را همان‌طور که امروز می‌شناسیم توضیح دهد؟ بیایید با درک نحوه عملکرد حیات شروع کنیم و سپس به برخی از مثال‌ها نگاه بیاندازیم.
چگونگی کارکرد حیات: دی‌ان‌ای (DNA) و آنزیم‌ها
تکامل را می‌توان در خالص‌ترین شکل آن در تکامل روزانه باکتری‌ها مشاهده کرد. اگر مطلب “چگونه سلول‌ها کار می‌کنند” را خوانده‌اید، با کارکرد داخلی باکتری اشرشیا کُلی (Escherichia coli)یا به اختصار ای کلی (E. coli) آشنا هستید و می‌توانید از این بخش بگذرید. در اینجا خلاصه‌ای سریع برای برجسته‌کردن مهم‌ترین نکات مطلب “چگونه سلول‌ها کار می‌کنند” آورده شده است:
- باکتری یک ارگانیسم کوچک تک‌سلولی است. در مورد coli، باکتری‌ها حدود یک‌صدم اندازه یک سلول انسانی معمولی هستند. می‌توانید باکتری‌ها را به عنوان یک دیواره سلولی (دیواره سلولی را مانند یک کیسه پلاستیکی کوچک تصور کنید) پر از پروتئین‌ها، آنزیم‌ها و مولکول‌های مختلف، به علاوه یک رشته طولانی دی‌ان‌ای (DNA)، که همه در آب شناور هستند تصور کنید.
- رشته دی‌ان‌ای (DNA) در باکتری coli حاوی حدود 4 میلیون جفت باز (base pairs) است و این جفت‌های باز به صورت حدود 1000 ژن سازماندهی شده‌اند. یک ژن به سادگی یک الگو برای یک پروتئین است و اغلب این پروتئین‌ها آنزیم هستند.
- آنزیم پروتئینی است که یک واکنش شیمیایی خاص را سرعت می‌بخشد. به عنوان مثال، یکی از 1000 آنزیم در دی‌ان‌ای (DNA) یک باکتری coli ممکن است بداند چگونه یک مولکول مالتوز (maltose molecule) (یک قند ساده) را به دو مولکول گلوکز بشکند. این تنها کاری است که آن آنزیم خاص می‌تواند انجام دهد، اما این عمل زمانی مهم است که یک باکتری E. coli در حال خوردن مالتوز است. هنگامی که مالتوز به گلوکز شکسته شد، آنزیم‌های دیگر روی مولکول‌های گلوکز عمل می‌کنند تا آن‌ها را به انرژی قابل استفاده برای سلول تبدیل کنند.
- برای ساختن آنزیمی که سلول نیاز دارد، مکانیسم‌های شیمیایی داخل یک سلول coli کپی‌ای از یک ژن را از رشته دی‌ان‌ای (DNA) می‌سازند و از این الگو برای تشکیل آنزیم استفاده می‌کنند. باکتری E. coli ممکن است هزاران نسخه از برخی آنزیم‌ها و تنها چند نسخه از برخی دیگر را در داخل خود به صورت شناور داشته باشد. مجموعه 1000 یا بیشتر انواع مختلف آنزیم شناور در سلول، تمام واکنش‌های شیمیایی سلول را ممکن می‌سازد. این شیمی، سلول را “زنده” می‌کند – به E. coli اجازه می‌دهد تا غذا را حس کند، حرکت کند، غذا بخورد و تولید مثل کند. برای جزئیات بیشتر به “چگونه سلول‌ها کار می‌کنند” مراجعه کنید.
همان‌طور که می‌بینید، در هر سلول زنده، دی‌ان‌ای (DNA) به ایجاد آنزیم کمک می‌کند و آنزیم‌ها، واکنش‌های شیمیایی که به زندگی منجر می‌شوند را ایجاد می‌کنند.
در بخش بعدی، در مورد نحوه تولید مثل باکتری‌ها بحث خواهیم کرد.
چگونگی کارکرد حیات: تولید مثل غیرجنسی
باکتری‌ها به صورت غیرجنسی تکثیر می‌شوند. این بدان معناست که وقتی یک سلول باکتری تقسیم می‌شود، هر دو نیمه‌ی تقسیم‌شده، یکسان هستند – یعنی حاوی دقیقاً همان DNA هستند. فرزندان یک “مشابه” (clone) از والدین هستند.
همان‌طور که در مطلب “چگونه تولید مثل انسان کار می‌کند” توضیح داده شد، ارگانیسم‌های پیچیده‌تر مانند گیاهان، حشرات و حیوانات به صورت جنسی تولید مثل می‌کنند، و این فرآیند باعث می‌شود که مکانیسم‌های تکامل جالب‌تر شوند. تولید مثل جنسی می‌تواند تنوع زیادی را در یک گونه ایجاد کند. به عنوان مثال، اگر دو والد، چندین فرزند داشته باشند، همه فرزندان می‌توانند تفاوت‌های قابل توجهی داشته باشند. دو برادر می‌توانند رنگ مو، قد، گروه خونی و غیره متفاوتی داشته باشند. در اینجا دلیل این اتفاق را توضیح می‌دهیم:
- به جای یک حلقه طولانی دی‌ان‌ای (DNA) مانند یک باکتری، سلول‌های گیاهان و حیوانات دارای کروموزوم‌هایی هستند که رشته‌های دی‌ان‌ای (DNA) را نگه می‌دارند. انسان‌ها 23 جفت کروموزوم (chromosome) دارند که در مجموع 46 کروموزوم می‌شود. مگس‌های میوه پنج جفت دارند. سگ‌ها 39 جفت دارند و برخی از گیاهان تا 100 جفت دارند.
- کروموزوم‌ها به صورت جفت هستند. هر کروموزوم یک رشته دی‌ان‌ای (DNA) به شدت فشرده شده است. دو رشته دی‌ان‌ای (DNA) در سانترومر (centromere) به هم متصل شده‌اند تا یک ساختار X شکل تشکیل دهند. یک رشته از مادر و دیگری از پدر می‌آید.
- از آنجایی که دو رشته دی‌ان‌ای (DNA) وجود دارد، این بدان معنی است که حیوانات دو نسخه از هر ژن دارند، نه یک نسخه مانند یک سلول. coli
- هنگامی که یک زن تخمک یا یک مرد اسپرم تولید می‌کند، دو رشته دی‌ان‌ای (DNA) باید به صورت یک رشته واحد با هم ترکیب شوند. اسپرم و تخمک از مادر و پدر هر کدام یک نسخه از هر کروموزوم را اهدا می‌کنند. آن‌ها با هم ترکیب می‌شوند تا به فرزند جدید دو نسخه از هر ژن بدهند.
- برای تشکیل رشته واحد در اسپرم یا تخمک، یکی از دو نسخه هر ژن به طور تصادفی انتخاب می‌شود. یکی از دو ژن از جفت ژن‌های هر کروموزوم به فرزند منتقل می‌شود.
به دلیل ماهیت تصادفی انتخاب ژن، هر فرزند ترکیبی متفاوت از ژن‌ها را از دی‌ان‌ای (DNA) مادر و پدر دریافت می‌کند. به همین دلیل است که فرزندان والدین مشترک می‌توانند تفاوت‌های زیادی داشته باشند.
یک ژن چیزی جز یک الگو برای ایجاد یک آنزیم نیست. این بدان معناست که در هر گیاه یا حیوانی، در واقع دو الگو برای هر آنزیم وجود دارد. در برخی موارد، دو الگو یکسان هستند (homozygous)، اما در بسیاری از موارد دو الگو متفاوت هستند (heterozygous).
در اینجا یک مثال شناخته شده از گیاه نخود فرنگی آورده شده است که به درک نحوه تعامل جفت‌ژن‌ها کمک می‌کند. نخودفرنگی‌ها می‌توانند بلند یا کوتاه باشند. تفاوت، طبق گفته کارول دپ (Carol Deppe) در کتاب “انواع سبزیجات خود را پرورش دهید”، در سنتز هورمون گیاهی به نام جیبرلین (gibberellin) است. نسخه “بلند” ژن، معمولاً نوعی است که در طبیعت یافت می‌شود. نسخه “کوتاه”، در بسیاری از موارد، نوع کم‌فعال‌تری از یکی از آنزیم‌های دخیل در سنتز هورمون دارد، بنابراین این گیاهان کوتاه‌تر هستند. ما به دو ژن، زمانی که آن‌ها به عنوان جایگزین یکدیگر به ارث می‌رسند، آلل‌های (alleles) یکدیگر می‌گوییم. از نظر مولکولی، آلل‌ها اشکال مختلف یک ژن هستند. می‌تواند بیش از دو آلل از یک ژن در یک گروه از ارگانیسم‌ها وجود داشته باشد. اما هر ارگانیسم خاص حداکثر دارای دو آلل است. گیاهان کوتاه‌تر معمولاً نمی‌توانند با اشکال بلندتر در طبیعت رقابت کنند. یک گونه جهش‌یافته کوتاه در میان گیاهان بلند، زیر سایه خواهد بود و نمی‌تواند رشد کند. این مشکل زمانی که یک انسان یک تکه یا زمین را با گیاهان کوتاه می‌کارد، بوجود نمی‌آید. از طرفی گیاهان کوتاه ممکن است کمتر در معرض باران یا باد باشند. آن‌ها همچنین ممکن است نسبت بالاتری از دانه به بقیه گیاهان داشته باشند. بنابراین گیاهان کوتاه‌تر می‌توانند به عنوان محصولات زراعی مفید باشند. جهش‌ها یا آلل‌های خاص، به خودی خود خوب یا بد نیستند، بلکه فقط در یک زمینه خاص خوب یا بد هستند. به عنوان مثال، آللی که رشد بهتر در هوای گرم را ترویج می‌کند، ممکن است رشد ضعیف‌تری در هوای سرد داشته باشد.
یک نکته قابل توجه در نقل قول دپ این است که یک جهش در یک ژن واحد ممکن است هیچ تأثیری بر یک ارگانیسم یا فرزندان آن یا فرزندان فرزندان آن نداشته باشد. به عنوان مثال، یک حیوانی را تصور کنید که دو نسخه یکسان از یک ژن در یک آلل دارد. یک جهش، یکی از این دو ژن را به روشی مضر تغییر می‌دهد. فرض کنید کودکی این ژن جهش‌یافته را از پدر دریافت می‌کند. مادر یک ژن طبیعی را اهدا می‌کند، بنابراین ممکن است هیچ تأثیری بر کودک نداشته باشد (مانند مورد ژن “کوتاه” نخود فرنگی). ژن جهش‌یافته ممکن است در طول چندین نسل باقی بماند و تا زمانی که در نقطه‌ای از وراثت و در یک نسل آینده، هر دو والدین کودک یک نسخه از ژن جهش‌یافته را اهدا کنند، متوجه آن نشود. در آن مرحله، با توجه به مثال نقل قول دپ، ممکن است یک گیاه نخود فرنگی کوتاه به دست آورید زیرا گیاه مقدار طبیعی جیبرلین (gibberellin) را تشکیل نمی‌دهد.
نکته دیگری که باید به آن توجه داشت این است که بسیاری از اشکال مختلف یک ژن می‌توانند در یک گونه شناور باشند. ترکیب همه نسخه‌های همه ژن‌ها در یک گونه، استخر ژنی گونه نامیده می‌شود. استخر ژنی زمانی افزایش می‌یابد که یک جهش یک ژن را تغییر دهد و جهش زنده بماند. از طرفی استخر ژنی زمانی کاهش می‌یابد که یک ژن از بین برود.
یکی از ساده‌ترین مثال‌های تکامل را می‌توان در یک سلول E. coli مشاهده کرد. در قسمت‌های بعدی این مقاله، برای درک بهتر این فرآیند، نگاهی به آنچه در این سلول اتفاق می‌افتد خواهیم انداخت.
ساده‌ترین مثال تکامل
فرآیند تکامل بر روی یک سلول E.coli با ایجاد جهش در دی‌ان‌ای عمل می‌کند. آسیب دیدن رشته دی‌ان‌ای در E.coli امری غیرمعمول نیست. اشعه ایکس، اشعه کیهانی یا یک واکنش شیمیایی سرگردان می‌تواند رشته دی‌ان‌ای را تغییر دهد یا به آن آسیب زند. در اکثر موارد، یک سلول E.coli خاص با دی‌ان‌ای جهش‌یافته یا می‌میرد، یا آسیب را در رشته ترمیم می‌کند یا قادر به تولیدمثل نیست. به عبارت دیگر، اکثر جهش‌ها به جایی نمی‌رسند. اما گاهی اوقات، یک جهش در واقع زنده می‌ماند و سلول تولید مثل می‌کند.
به عنوان مثال، تصور کنید یک دسته از سلول‌های یکسانE.coli در یک ظرف آزمایشگاهی پتری دیش (petri dish) زندگی می‌کنند. با وجود غذای فراوان و دمای مناسب، آن‌ها می‌توانند هر ۲۰ دقیقه یکبار دو برابر شوند. یعنی هر سلول E.coli می‌تواند رشته دی‌ان‌ای خود را تکثیر کرده و در ۲۰ دقیقه به دو سلول جدید تقسیم شود.
حال تصور کنید که کسی یک آنتی‌بیوتیک به پتری دیش اضافه می‌کند. بسیاری از آنتی‌بیوتیک‌ها با چسبیدن به یکی از آنزیم‌های حیاتی مورد نیاز باکتری، آن‌ها را می‌کشند. به عنوان مثال، یک آنتی‌بیوتیک رایج، فرآیند آنزیمی که دیواره سلولی را می‌سازد را مختل می‌کند. بدون توانایی ساخت و ساز دیواره سلولی، باکتری‌ها نمی‌توانند تولید مثل کنند و در نهایت می‌میرند.
وقتی آنتی‌بیوتیک وارد پتری دیش می‌شود، همه باکتری‌ها باید بمیرند. اما تصور کنید که در میان میلیون‌ها باکتری موجود در ظرف، یکی از آن‌ها جهشی کسب می‌کند که آنزیم سازنده دیواره سلولی آن را متفاوت از حالت عادی می‌کند. به دلیل این تفاوت، مولکول آنتی‌بیوتیک به درستی به آنزیم متصل نمی‌شود و بنابراین بر آن تأثیری نمی‌گذارد. آن یک سلولِ E.coli زنده می‌ماند و از آنجایی که همه همسایگانش مرده‌اند، می‌تواند تولید مثل کند و پتری دیش را تصرف کند. اکنون سویه ای از E.coli وجود دارد که به آن آنتی‌بیوتیک خاص مقاوم است.
در این مثال، می‌توانید تکامل را در عمل ببینید. یک جهش تصادفی دی‌ان‌ای نوعی سلول E.coli ایجاد کرد که منحصر به فرد است. این سلول تحت تأثیر آنتی‌بیوتیکی که همه همسایگانش را می‌کشد، قرار نمی‌گیرد. این سلول منحصر به فرد، در محیط پتری دیش، قادر به زنده ماندن است.
E.coli تقریباً ساده‌ترین موجود زنده‌ای است که می‌توان یافت و به دلیل تولید مثل سریع آن‌ها، در واقع می‌توانید اثرات تکامل را در مقیاس زمانی طبیعی مشاهده کنید. در چند دهه گذشته، بسیاری از انواع مختلف باکتری‌ها به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم شده‌اند. به روشی مشابه، حشرات به دلیل تولید مثل سریع به حشره‌کش‌ها مقاوم می‌شوند. به عنوان مثال، پشه‌های مقاوم به DDT (نوعی حشره‌کش پرکاربرد قدیمی که امروزه استفاده از آن دیگر ممنوع است-م) از تکامل پشه‌های معمولی ایجاد شده‌اند.
در اکثر موارد، تکامل فرآیندی بسیار کندتر از این مثال‌ها است.
سرعت جهش
همان‌طور که در بخش قبلی ذکر شد، عوامل بسیاری می‌توانند باعث جهش دی‌ان‌ای شوند، از جمله:
- اشعه ایکس
- اشعه کیهانی
- تشعشع هسته‌ای
- واکنش‌های شیمیایی تصادفی در سلول
بنابراین، جهش‌ها نسبتاً رایج هستند. جهش‌ها با نرخ ثابتی در هر جمعیت رخ می‌دهند، اما مکان و نوع هر جهش کاملاً تصادفی است. طبق گفته کارل سگان (Carl Sagan) در کتاب “اژدهای ادن (Dragons of Eden) “:
- ارگانیسم‌های بزرگ مانند انسان‌ها به طور متوسط حدود یک جهش در هر ده گامت دارند (گامت یک سلول جنسی، اسپرم یا تخمک است) – یعنی ۱۰ درصد احتمال دارد که هر اسپرم یا تخمک تولید شده تغییر جدید و ارثی در دستورالعمل‌های ژنتیکی داشته باشد که نسل بعدی را تشکیل می‌دهند. این جهش‌ها به طور تصادفی رخ می‌دهند و تقریباً همیشه مضر هستند – یعنی به ندرت اتفاق می‌افتد که یک ماشین دقیق با تغییر تصادفی در دستورالعمل‌های ساخت آن، بهبود یابد.
طبق کتاب “زیست‌شناسی مولکولی سلول”:
- تنها حدود یک جفت نوکلئوتید (Nucleotide) در هر ۲۰۰۰۰۰ سال یکبار به طور تصادفی تغییر می‌کند. با این حال، در جمعیت ۱۰،۰۰۰ نفری، هر جایگزینی ممکن نوکلئوتیدی در طول یک میلیون سال حدود ۵۰ بار “اثبات شده” است، که در مقایسه با تکامل گونه‌ها، بازه زمانی کوتاهی است. بسیاری از تغییرات ایجاد شده به این روش برای ارگانیسم مضر خواهد بود. با این حال، زمانی که یک توالی متغیر نادر، سودمند باشد، به سرعت توسط انتخاب طبیعی تکثیر خواهد شد. در نتیجه، می‌توان انتظار داشت که در هر گونه، عملکرد اکثر ژن‌ها توسط جهش نقطه‌ای تصادفی و انتخاب، بهینه شده باشد.
طبق کتاب “تکامل” نوشته روث مور (Ruth Moore)، می‌توان با تابش به جهش‌ها سرعت بخشید:
- پس مولر صدها مگس میوه را در کپسول‌های ژلاتینی قرار داد و آن‌ها را با اشعه ایکس بمباران کرد. سپس مگس‌های تابش‌دیده با مگس‌های درمان‌نشده پرورش داده شدند. طی ۱۰ روز هزاران فرزند آن‌ها در حال وزوز کردن روی غذای پوره موز خود بودند و مولر بر فوران بی‌سابقه جهش‌های دست‌ساز انسان نظارت می‌کرد. مگس‌هایی با چشم‌های برآمده، چشم‌های صاف، بنفش، زرد و قهوه‌ای وجود داشتند. برخی دارای موهای مجعد و برخی بدون مو بودند…
جهش‌ها با فراهم کردن ژن‌های جدید در استخر ژنی یک گونه، فرآیند تکامل را تقویت می‌کنند.
سپس انتخاب طبیعی وارد عمل می‌شود.
انتخاب طبیعی
همان‌طور که در بخش قبلی دیدید، جهش‌ها یک فرآیند تصادفی و مداوم هستند. با وقوع جهش‌ها، انتخاب طبیعی تصمیم می‌گیرد که کدام جهش‌ها زنده می‌مانند و کدام‌ها از بین می‌روند. اگر جهش مضر باشد، ارگانیسم جهش‌یافته شانس بسیار کمتری برای زنده ماندن و تولید مثل دارد. اگر جهش مفید باشد، ارگانیسم جهش‌یافته زنده می‌ماند تا تولید مثل کند و جهش به فرزندانش منتقل می‌شود. به این ترتیب، انتخاب طبیعی فرآیند تکامل را هدایت می‌کند تا تنها جهش‌های خوب را در گونه بگنجاند و جهش‌های بد را حذف کند.
کتاب “انسان‌های منقرض شده (Extinct Humans)” نوشته ایان تترسال (Ian Tattersall) و جفری شوارتز (Jeffrey Schwartz)، آن را اینگونه بیان می‌کند:
- … در هر نسل، تعداد افراد بسیار بیشتری تولید می‌شوند تا اینکه به بلوغ برسند و مثل خود را تولید کنند. کسانی که موفق می‌شوند – “متناسب‌ترین‌ها/منطبق‌ترین‌ها” – دارای ویژگی‌هایی ارثی هستند که نه تنها بقای خود را تقویت می‌کنند، بلکه به طور ترجیحی به فرزندان خود نیز منتقل می‌کنند. از این دیدگاه، انتخاب طبیعی چیزی بیش از مجموع تمام عواملی نیست که برای ارتقای موفقیت تولید مثلیِ برخی افراد (و فقدان آن در دیگران) عمل می‌کنند. بُعد زمان را اضافه کنید و در طول نسل‌ها، انتخاب طبیعی عمل می‌کند تا چهره هر نسل در حال تکامل را تغییر دهد، زیرا تغییرات مفید در جمعیت به قیمت تغییرات کمتر مفید رواج می‌یابند.
بیایید به یک مثال از انتخاب طبیعی در نهنگ‌ها نگاه کنیم.
اجداد نهنگ‌ها روی خشکی زندگی می‌کردند – شواهدی از تکامل نهنگ از زندگی روی خشکی به زندگی در دریا وجود دارد (برای جزئیات به “نهنگ‌ها چگونه هستند” مراجعه کنید)، اما چگونه و چرا این اتفاق افتاد؟ “چرایی ” این سوال معمولاً به فراوانی غذا در دریا نسبت داده می‌شود. اساساً، نهنگ‌ها به جایی رفتند که غذا بود. “چگونگی” آن کمی پیچیده‌تر است: نهنگ‌ها پستاندار هستند، مانند انسان‌ها، و مانند انسان‌ها، روی زمین جامد زندگی می‌کردند و راه می‌رفتند و هوا را به ریه‌های خود می‌کشیدند. چگونه نهنگ‌ها به موجودات دریایی تبدیل شدند؟ یکی از جنبه‌های این تکامل، به گفته تام هریس (Tom Harris)، نویسنده “نهنگ‌ها چگونه هستند“، به شرح زیر توضیح داده شده است:
- برای انجام این گذار، نهنگ‌ها مجبور بودند بر تعدادی از موانع غلبه کنند. اول از همه، آن‌ها مجبور بودند با کاهش دسترسی به هوای قابل تنفس (در دریا) مقابله کنند. این امر منجر به تعدادی سازگاری‌های قابل توجه شد. “بینی” نهنگ از صورت به بالای سر منتقل شد. این سوراخ تنفسی باعث می‌شود نهنگ‌ها به راحتی بدون حضور کامل در سطح آب، هوا را تنفس کنند. در عوض، نهنگ نزدیک سطح شنا می‌کند، بدنش را قوس می‌دهد تا کمی پشتش ظاهر شود و سپس دم خود را خم می‌کند که این کار نهنگ را به سرعت به اعماق پایین‌تر می‌فرستد.
به نظر می‌رسد که “بینی” نهنگ در واقع تغییر مکان داده است، اما نظریه تکامل این پدیده را به عنوان یک فرآیند طولانی که شاید میلیون‌ها سال طول می‌کشد توضیح می‌دهد:
- جهش تصادفی منجر به ایجاد حداقل یک نهنگ شد که اطلاعات ژنتیکی‌اش، “بینی” او را بیشتر به عقب سرش قرار می‌داد.
- نهنگ‌هایی با این جهش نسبت به نهنگ‌های “عادی” بیشتر با محیط دریا (جایی که غذا بود) سازگار بودند، بنابراین آن‌ها رشد کردند و تولید مثل کردند و این جهش ژنتیکی را به فرزندان خود منتقل کردند: انتخاب طبیعی این ویژگی را به عنوان ویژگی مطلوب “انتخاب” کرد.
- در نسل‌های متوالی، جهش‌های بیشتر، بینی را بیشتر به عقب سر می‌برد، زیرا نهنگ‌هایی با این جهش، بیشتر احتمال داشت تولید مثل کنند و دی‌ان‌ای تغییر یافته خود را منتقل کنند. در نهایت، بینی نهنگ به موقعیتی رسید که امروز می‌بینیم.
انتخاب طبیعی جهش‌های ژنتیکی‌ای را انتخاب می‌کند که ارگانیسم را بیشتر با محیط زیستش سازگار می‌کند و بنابراین بیشتر احتمال دارد که زنده بماند و تولید مثل کند. به این ترتیب، حیوانات یک گونه که در محیط‌های مختلف قرار می‌گیرند می‌توانند به روش‌های کاملاً متفاوتی تکامل یابند.
تولید یک گونه‌ی جدید
تصور کنید که گروهی از سگ‌های سنت برنارد (Saint Bernard) را به یک جزیره می‌برید و در جزیره دیگر گروهی از چیواواها (Chihuahuas) (نوعی دیگر از سگ) را قرار می‌دهید. سنت برناردها و چیواواها در حال حاضر هر دو عضو گونه “سگ” هستند – یک سنت برنارد می‌تواند با یک چیواوا (احتمالاً از طریق لقاح مصنوعی) جفت‌گیری کند و توله‌های طبیعی تولید کند. آن‌ها توله‌های عجیب و غریبی خواهند بود، اما با این وجود توله‌های طبیعی هستند.
با گذشت زمان کافی، می‌توان دید که چگونه گونه‌زایی (speciation) – یعنی توسعه گونه جدید از طریق تکامل – می‌تواند در میان سنت برناردها و چیواواها در جزایر مربوطه رخ دهد. آنچه اتفاق می‌افتد این است که استخر ژنی سنت برنارد جهش‌های تصادفی را به دست می‌آورد که توسط همه سنت برناردهای جزیره (از طریق آمیختگی) به اشتراک گذاشته می‌شود، و چیواواها مجموعه کاملاً متفاوتی از جهش‌های تصادفی را به دست می‌آورند که توسط همه چیواواهای جزیره به اشتراک گذاشته می‌شود. این دو استخر ژنی در نهایت با یکدیگر ناسازگار می‌شوند، تا جایی که دو نژاد دیگر نمی‌توانند با هم آمیخته شوند. در آن مرحله، شما دو گونه متمایز دارید.
به دلیل تفاوت اندازه بسیار زیاد بین یک سنت برنارد و یک چیواوا، می‌توان هر دو نوع سگ را در یک جزیره قرار داد و دقیقاً همین فرآیند را انجام داد. سنت برناردها به طور طبیعی فقط با سنت برناردها، و چیواواها به طور طبیعی فقط با چیواواها جفت‌گیری می‌کنند، بنابراین گونه‌زایی همچنان رخ می‌دهد.
اگر دو گروه چیواوا را در دو جزیره جداگانه قرار دهید، این فرآیند نیز رخ خواهد داد. دو گروه چیواوا مجموعه‌های متفاوتی از جهش‌ها را در استخرهای ژنی خود جمع می‌کنند و در نهایت به گونه‌های متفاوتی تبدیل می‌شوند که نمی‌توانند با هم تلاقی کنند.
نظریه تکامل پیشنهاد می‌کند که فرآیندی که ممکن است یک گونه جداگانه از نوع چیواوا و یک گونه از نوع سنت برنارد ایجاد کند، همان فرآیندی است که همه گونه‌هایی را که امروز می‌بینیم ایجاد کرده است. وقتی یک گونه به دو (یا چند) زیرمجموعه متمایز تقسیم می‌شود، مثلاً توسط یک رشته کوه، یک اقیانوس یا یک تفاوت اندازه، زیرمجموعه‌ها جهش‌های متفاوتی را انتخاب می‌کنند، استخرهای ژنی متفاوتی ایجاد می‌کنند و در نهایت گونه‌های متمایزی تشکیل می‌دهند.
آیا این واقعاً همان روشی است که همه گونه‌های مختلفی که امروز می‌بینیم شکل گرفته‌اند؟ اکثر مردم موافقند که باکتری‌ها به روش‌های کوچک (ریزتکامل (microevolution)) تکامل می‌یابند، اما در مورد ایده گونه‌زایی (ماکروتکامل (macroevolution)) اختلاف نظر وجود دارد. در قسمت بعدی نگاهی می‌اندازیم به این که این اختلاف از کجا ناشی می‌شود.
یعنی وجود خداوند را منکر می شود اصلا اینگونه می شود