دکتر سید سلمان فاطمی

انعطاف پذیری يا قالب پذیری و یا plasticity مکانیسمی علیه سلطه ژن

پلاستيسيتي ميتواند یك عامل پیشران فرگشت باشد و به گیاهان و حيوانات اجازه دهد كه وارد زیست بوم های جدید شوند و سپس انتخاب طبیعی، ژنهای گیاه یا حيوان را با محیط جدید تطبیق خواهد داد. سوزان آنتوان از دانشگاه نیویورك در سخنرانی اي اظهار كرد كه قالب پذیری، ممكن است در فرگشت انسان نیز نقش بسیار مهمی بازی كرده باشد كه تا كنون بدان اهمیت لازم داده نشده است. علت آن، این است كه سنتز مدرن، مطالعات مربوط به فرگشت انسان در پنجاه سال اخیر را در جهت خاصی سو داده است.

دانشمندان تمایل دارند تفاوت در فسیلها را به ژنتیك متفاوت نسبت دهند. در دهه ٨٠ میلادی دانشمندان دریافتند كه اجداد باستانی ما تا حدود دو میلیون سال قبل كوتاه قامت و كوچك مغز بودند. سپس یك خانواده از نخستیان، قد بلند گشت و مغز بزرگی بدست آورد. این تغییر مبداء سرده هومو بود. اما گاهی اوقات دیرین شناسان فسیلهایی را پیدا می كنند كه براحتی قابل طبقه بندی نیستند. دو فسیل از بعضی جنبه ها بنظر می آید كه متعلق به یك گونه هستند ولی از جنبه های دیگر هم خانواده نمی باشند. دانشمندان در اینجا معمولا تفاوتها را محصول محیط زندگی قلمداد می كنند و با نادیده گرفتن آنها سعی می كنند، تنها تفاوتهای عمده و اساسی را منظور كنند.

اما آن تفاوتهای كوچك، اكنون آنقدر زیاد شده اند كه قابل چشم پوشی نیستند. دانشمندان تنوع گیج كننده ای از فسیل های شبه انسان یافته اند كه متعلق به یك و نیم تا دو میلیون سال قبل است. بعضی بلند و بعضی كوتاه هستند. بعضی دارای مغز بزرگ و برخی كوچك مغز می باشند. همه آنها تعدادی از ویژگی های هوموساپينس را در اسكلت خود دارند اما هر كدام، مخلوط گیج كننده ای از سایر گونه ها را نیز دارا میباشند.

آنتوان فكر می كند كه سنتز فرگشتی توسعه یافته
(extended evolutionary synthesis (EES)
میتواند به دانشمندان كمك كند تا این معمای پیچیده را حل كنند.

(این دیدگاه در مورد تکامل، از دیدگاه قبلی- که از سال 1930 جریان داشت و modern synthesis نامیده می شد- متفاوت است.

تاکيد !سنتز مدرن بر ژن ها یا دیدگاه قديمي، مانند تاکيد EES بر ژنها نیست. دیدگاه قدیمی می گوید:
-تفاوت در گونه ها در نتیجه جهشهای راندوم ژنتیکی رخ مي دهد.

- وراثت از طریق دی ان ای، رخ می دهد.

- انتخاب طبیعی ژنها علت اصلی سازگاری است.

در نگاه قبلی تکامل، تغییرات ژنتیکی است که منجر به تغییرات فنوتيپي و ساختاری میشود ولی در نگاه جدید یا EES, تطابق های فنوتيپي و ساختاری، میتواند پیش از تغییرات ژنتیکی وجود داشته باشد.

در نگاه قدیم جهشهای ژنتيکي در جهت گیری، تصادفی و خنثی و بی فایده است. در نگاه جدید تفاوتهای گونه ای، با جهت گيري و عملکرد سودمند است.

در نگاه قدیم، جهش های جدا- که باعث فنوتيپ می شود- در یک فرد رخ میدهد. در نگاه جدید، تفاوت های فنوتيپي و پی در پی و تکاملی به وسیله محيط و در افراد مختلف ایجاد خواهد شد.

در نگاه قدیم، تکامل انطباقی و سازگاری با محیط، از طریق انتخاب جهش ها پیش خواهد رفت و تاثیر آن، اندک است. در نگاه جدید فنوتيپ های بسیار متفاوت از طريق جهش ژنی یا از طریق تفاوت در محیط زندگی، تسهیل شده است.

در نگاه قدیم تکامل های تکراری در جمعیت های مختلف در نتيجه انتخاب هم سو است. در نگاه جدید، تکاملهاي تکراری در نتيجه انتخاب هم سو یا باياس محیطی است.

در نگاه قدیم، گونه های سازگار از طریق انتخاب ژن ها پیش میروند. در نگاه جدید، گونه های سازگار علاوه بر انتخاب، از طریق تاثیرات محیط ، وارثت غير ژنتیکی، آموزش و انتقال فرهنگی پیش میروند.

در نگاه قدیم، تکامل فنوتيپي نیازمند انتخابی قدرتمند بر تفاوت های ژنتیکی برجسته، است. در EES , تکامل فنوتیپی سریع میتواند گوناگون باشد و می تواند با القا و انتخاب تفاوت های عملکردی و محيطي باشد.

در نگاه قدیم، تفاوت های گونه بندي، با تفاوت در محیط انتخاب کننده توضیح داده میشود. در نگاه جدید به تکامل یا EES، تفاوت ها در گونه بندی، بیشتر با سیستم های رشدی به جای تظاهرات محيط توجیه میشود.

در نگاه قدیم، تفاوت قابل به ارث رسیدن، دچار سوگرايي و انحراف نمی شود. در EES این تفاوت ها به صورت سیستماتیک از طریق متغیرهایی- که عامل سازگار شدن و هماهنگی با جنبه های موجود در فنوتيپ است- به صورت سیستماتیک دچار سوگرایی و انحراف مي شود.

در نگاه قدیم، شرایط محیطی- که به وسیله اورگانيسم تغییر میکند- با آن محیط هایی- که به وسیله پروسه های مستقل از فعالیت اورگانيسم تغییر می کند- متفاوت نیست.

ساختار انطباقی و سازگاری (niche construction ) در EES با تغییراتی از محیط، دچار سوگرایی میشود- که مناسب فنوتيپ آن سازنده انطباق یا مناسب برای فرزندان آن باشد- و سازگاری سازنده و فرزندان آن را بهبود ببخشد.)
@salmanfatemi

( http://extendedevolutionarysynthesis.com/)

آنتوان تصور می كند كه لازم است قالب پذیری بطور ویژه مورد توجه قرار گیرد و می گوید كه انسانهای زنده نوعی از قالب پذیری خودشان را دارند. كیفیت تغذیه یك مادر در دوران بارداری، بر سلامت نوزاد اثر می گذارد كه تا بزرگسالی نیز ادامه خواهد یافت.

علاوه بر آن، اندازه یك زن، كه چیزیخود تحت تاثیر نوع تغذیه مادرش است، بر اندازه نوزاد آن زن اثر می گذارد. آنتوان پیشنهاد میكند كه این جورواجوری غریب در فسیلها میتواند مثالی چشمگیر از قالب پذیری باشد. تمام فسیلهای یافت شده مربوط به دوره ای از تاریخ آفریقا می باشند كه تغییرات آب و هوایی زیادی رخ داده بود. خشكسالی و یا بارانهای سیل آسا موجب تغییر زنجیره غذایی در نقاط مختلف زمین گردید كه احتمالا عامل رشد متفاوت هوموساپینس های اولیه بودهاست.
پلاستيسيتي و انطباق با محیط و تغییر در اجزای ریز مانند ژنها- به گونه ای که آنها را سازگار با محیط کند به جای آنکه محیط، ژنهای نامناسب با محیط را حذف کند-(سازگاری ژنها با محیط به جای حذف ژنها توسط محیط و انتخاب طبیعی)، فقط محدود به سازگاری ژنها نیست. مثلا در مغز و اجزای ساختاری مغز یعنی نورون ها اینگونه نیست که شرایط نامناسب محیطی، از طریق انتخاب طبیعی همیشه سلول های عصبی ناتوان تر را حذف کند بلکه گاهی برنامه ای درونی در این اجزا و حتی در پيوندهاي بین نورون ها هست که به جای حذف نورون و ابزار هوش نامناسب برای محيط، از طریق مکانیسم نوروپلاستيسيتي، همان مغز و نورون های ناسازگار با عملکردی خاص را پردازش و شایسته عملکردی مناسب تر مي کند.

در سطح اجزای ریزتر از نورون يعني آجرهای ساختمان ژنتیکی انسان( ژن ها )هم برنامه ای درونی هست که به جای حذف شدن در برابر انتخاب طبیعی، ژنها را دچار تغییر و انطباق می کند تا به جای انتخاب طبيعي، ارتقای طبیعی را داشته باشیم و این ارتقای طبیعی در برابر محیط، همان چیزی است که قدرت و ذهنی درونی را برای اجزای خلقت در حرکتی مداوم به سوی ابزار هوش برتر، نشان میدهد.

از ژنها تا اولین جزء ابزار هوش يعنی نورون تا اتصال بین نورون ها با اتصالات آگاهانه ای که بر اساس برنامه درونی خود گاهی حذف و اضافه میشود، تاابزار هوش، مرکب از میلیاردها نورون و برنامه پیچیده ای- که حتی گاهی از بزرگ تر شدن و توسعه ابزار هوش چشم می پوشد و گاهی بر خلاف جریان گذشته، ابزار هوش را با سرعتی زیاد توسعه میدهد، اینها چیزی نیست- که فقط توسط انتخاب ناآگاهانه در میان جمعیتی متفاوت و ناهمگون، توسط طبیعت، توجیه گردد.

سنتز فرگشتی توسعه یافته ممكن است كه به درك بخش مهمی از تاریخ ما كمك كند كه ظهور كشاورزی است. در آسیا، آفریقا و آمریكا مردم شروع به اهلی سازی احشام و محصولات زراعی نمودند. قبل از پیدایش كشاورزی، انسانها با شكار و یا كاوش كردن، غذای خود را تهیه میكردند. بر مبنای سنتز مدرن، این نوع رفتار توسط انتخاب طبیعی بدقت تنظیم شده بود تا تلاش آنها برای یافتن غذا بهترین نتیجه را داشته باشد. مشكل اینجاست كه نمیتوان براحتی توضیح داد كه چگونه كشاورزی جایگزین كاوش برای غذا شد. برخی محققان پیشنهاد می كنند كه كشاورزی هنگامی ظهور كرد كه بدنبال تغییرات آب و هوایی، یافتن گیاهان وحشی دشوار گردیده بود. اما نشانه های چنین تغییر آب و هوایی در زمان ظهور كشاورزی مشاهده نشده است.

ملیندا زِدر از بنیاد اسمیتسونیان میگوید كه روش بهتری برای تفكر در مورد این تغییر روش وجود دارد. انسانها زامبی هایی نیستند كه منفعلانه در یك محیط ثابت در تلاش برای بقاء باشند. آنها متفكرینی خلاق می باشند كه قادر هستند محیط را تغییر دهند و در این فرایند فرگشت را به سمت جدیدی هدایت كنند. دانشمندان این فرایند را سازندگی مناسب میخوانند
(niche construction)

مورد كلاسیك آن، سگ آبی میباشد كه با قطع درختان و ساخت سد، حوضچه كوچكی می سازد و بعضی از گیاهان و جانوران بهتر از سایر گونه ها خود را با این محیط جدید تطبیق خواهند داد.

حتی امروزه هوش انسان و کشف درمانهای مناسب برای بسیاری از بیماری ها سبب شده است تا اثر انتخاب طبیعی مثلا در افراد دیابتی حذف شود و این بیماران- که در گذشته در سن پایینی کور می شدند یا توانایی تولید مثلی خود را از دست می دادند امروزه با داروهای مناسبی، از کور شدن آنها و نابارور شدن آنها جلوگیری می شود و می توانند نسلی فراوان از بیماران دیابتی را تولید کنند که در گذشته امکان نداشت!

پس یکی از علل زیادشدن مثلا بیماران دیابتی یا بیماران سرطانی در جمعیت امروز ، حذف انتخاب طبیعی به وسیله واحد جمعیت انسانی یعنی انسان باهوش است و همین انطباق با محیط در سطح واحد های مغزی يعنی نورون و اتصالات بین این واحدها انجام میشود و در سطح واحدهای ژنتیکی یعنی ژنها هم رخ میدهد
@salmanfatemi

و این چیزی است که ما را از یک تصادف کور و بی هدف دور میکند و ما را با ژن یا واحد عصبي هوشمند یا قانون مند، مواجه ميکند.

شواهدی وجود دارد كه انسانهاي نخستین نیز گیاهان وحشی را به نزدیكی محل زندگی خود انتقال داده اند. با آب دادن به این گیاهان و محافظت از آنان در مقابل آفات، این گیاهان با محیط جدید وفق یافتند و در طول زمان به محصولات زراعی تبدیل گشتند. برخی انواع حیوانات نیز با محیط جدید تطبیق یافته و تبدیل شدند به سگ، گربه یا انواع دیگری از گونه های اهلی.

این محیط جدید فقط محرك فرگشت گیاهان و جانوران نبود بلكه موجب دگرگونی فرهنگی كشاورزان نیز گشت. آنها بجای پرسه زدن و خانه بدوشی، در روستاها سكنی گزیدند تا بتوانند بر روی زمینهای خود كار كنند. جامعه پایدارتر گشت، زیرا فرزندان اكنون زمینهای زراعی والدین خود را نیز به ارث میبردند و تمدن آغاز گشت.

سخنران بعدی دنیس نوبل از دانشگاه آكسفورد بود. او گفت كه ژنوم همانند دستورالعملی برای تولید حیات نیست بلكه همانند یك اندام حساس است. وقتی تحت تنش قرار می گیرد آرایش خود را تغییر می دهد. او برای روشن ساختن دیدگاه خود به یك آزمایش تجربی اشاره كرد كه نتایج آن اخیرا منتشر شده است. این آزمایش بر روی باكتری انجام شده بود كه برای شنا كردن دم تاژكی طولانی خود را می چرخاند. در ابتدا، دانشمندان یكی از ژنهای ضروری برای ساخت این دم را از DNA باكتری خارج ساختند و سپس باكتری بی دم را در یك ظرف قرار دادند كه حاوی مقدار ناچیزی غذا بود. طولی نكشید كه باكتری تمام غذای نزدیكش را مصرف كرد و چون قادر به حركت نبود، انتظار میرفت كه بمیرد. اما در این شرایط بحرانی و در كمتر از چهار روز، مشاهده شد كه باكتریها دوباره شنا می كنند. با بررسی دقیق روشن شد كه آنها دم جدیدی در آورده اند.

نوبل اظهار كرد كه این استراتژی در تغییر سریع ژنوم، پاسخی است به محیط نامناسب.

این یك سیستم خود-تعمیر است كه بدون وابستگی به DNA اجازه میدهد یك صفت یا ویژگی، تولید شود.

یكی از حضار- كه زیست شناسی بنام دیوید شوكر از دانشگاه سنت آندرو بود و تا آن زمان فقط در سكوت به سخنرانی ها گوش سپرده بود-، دیگر نتوانست طاقت بیاورد و دست خود را بلند كرد و پرسید: لطفا نظر خود را در مورد مكانیزمی- كه زمینه چنین كشفی بوده است- بفرمایید؟

نوبل در جواب شروع به صحبت در مورد شبكه ها و تنظیمات آنها نمود و اینكه جستجویی بی وقفه لازم است تا راه حلی برای برون رفت از بحران موجود پیدا شود. شوكر كه جواب خود را دریافت نكرده بود گفت: شما برای پاسخگویی باید به متن تحقیق منتشر شده استناد كنید.

همزمان كه نوبل در تقلا بود تا پاسخی بیابد، شوكر متن مقاله منتشر شده را روی آیپد خود یافت و خواند: نتایج ما نشان میدهد كه انتخاب طبیعی میتواند به سرعت شبكه های تنظیم كننده را سیم كشی مجدد كند.

شوكر سپس آیپد خود را كنار نهاد و گفت: پس این یك مثال كامل و زیبا از فرگشت سریع نئوداروینیسمی است.

بسیاری از شكاكین حاضر در كنفرانس با شوكر هم رأی بودند كه علی رغم شواهد ارائه شده، كماكان نیازی به تحول اساسی در الگوهای فعلی نیست. بعضی از آنها خود نیز از جمله سخنرانان بودند.

داگلاس فوتویاما- كه زیست شناسی از دانشگاه استونی بروك در نیویورك و مولف بسیاری از كتب دانشگاهی است- در سخنرانی خود گفت: تصور میكنم كه از من انتظار میرود یك دیدگاه ژوراسیكی از فرگشت ارائه دهم.

به بیان دیگر، او در طی كنفرانس آماج انتقادات زیادی قرار گرفت كه چرا به چیزهایی نظیر اپی ژنتیك و قالب پذیری در كتب دانشگاهی اهمیت كافی داده نمیشود. در حقیقت فوتویاما به كنفرانس دعوت شده بود تا به همكارانش توضیح دهد كه چرا این مفاهیم مورد غفلت قرار گرفته اند.

او گفت: ما باید تشخیص دهیم كه اصول محوری سنتز مدرن، قدرتمند می باشند و بخوبی با شواهد پشتیبانی میشوند. این نوع از زیست شناسی كه در انجمن سلطنتی مورد بحث قرار دارد در واقع چندان هم جدید نیست. معماران سنتز مدرن، برای بیش از پنجاه سال در مورد این مفاهیم گفتگو كرده اند و تحقیقات زیادی با هدایت سنتز مدرن انجام شده تا درك درستی حاصل آید.

برای مثال قالب پذیری را در نظر بگیرید. تغییرات ژنتیكی در یك جانور یا گیاه محدوده ای از فرمها را كنترل می كند كه ارگانیزم در قالب آن می تواند شكل یابد. جهشها می توانند آن محدوده را جابجا كنند و مدلهای ریاضی انتخاب طبیعی نشان میدهد كه چگونه برخی از انواع قالب پذیری بر انواع دیگر ارجحیت میابند.

اگر سنتز فرگشتی توسعه یافته چیز زائد و غیر ضروری بود، پس چگونه این میزان از توجه را بخود جلب كرد تا جایی كه این همایش در انجمن سلطنتی برگزار شد؟

@salmanfatemi

با این حال فوتویاما درخواست برای بازبینی مبانی فعلی را بیشتر احساسی میداند تا علمی. به گفته وی دیدگاه های فعلی نیز حیات را نیرویی فعال میدانند و نه یك حامل منفعل برای جهشهای ژنی. آنچه كه برای ما بدلایل احساسی و یا زیبایی شناختی جذابیت دارد نمیتواند مبنای علم قرار گیرد.

با اینحال او حاضر بود قبول کند كه این نوع از تحقیقات- كه در همایش ارائه شد- میتواند ما را به بینشهای جالبی در مورد فرگشت هدایت كند، اما آن بینش ها تنها هنگامی بدست خواهند آمد كه داده های قابل اطمینان با كار سخت بدست آیند. او گفت كه تا بحال بیش از حد لازم نظر و مقاله ارائه شده است.

لالاند اظهار کرد كه همایش هایی زیاد نظیر این در آینده برگزار خواهند شد. گروهی از دانشمندان اروپایی و آمریكایی در ماه سپتامبر، یازده میلیون دلار دریافت كرده اند تا بیست و دو پژوهش بر روی سنتز فرگشتی توسعه یافته به انجام رسانند. بسیاری از این پژوهش ها قرار است كه پیش بینی های ارائه شده در سالهای اخیر را به بوته آزمایش بگذارند.

برای مثال آنها مطالعه خواهند كرد كه آیا گونه هایی از جانوران- كه برای خود محیط سازی می كنند- (نظیر تار عنكبوت و یا لانه زنبور) در مقایسه با گونه هایی كه این كار را نمی كنند، گونه زایی بیشتری خواهند داشت یا نه.

آنها همچنین مطالعه خواهند كرد كه آیا قالب پذیری بیشتر به گونه ها اجازه خواهد داد كه با محیط جدید سریع تر تطبیق یابند؟

لالاند می گوید كه قرار است شواهد لازم پیدا شود و این همان چیزی است كه منتقدان به ما می گویند كه باید انجام دهیم.

این دیدگاه جدید از فرگشت، نشان دهنده نقش فعال و نه passive موجودات به ویژه انسان در سیر تکامل است.👇👇

http://www.daneshagahi.com/scientists-posts/70-%D8%AF%D8%A7%D9%86%D8%B4%D9%85%D9%86%D8%AF%D8%A7%D9%86-%D8%AF%D8%B1-%D9%BE%DB%8C-%D8%A8%D8%B1%D9%88%D8%B2-%D9%83%D8%B1%D8%AF%D9%86-%D9%81%D8%B1%DA%AF%D8%B4%D8%AA-%D9%85%DB%8C-%D8%A8%D8%A7%D8%B4%D9%86%D8%AF

https://www.quantamagazine.org/20161122-scientists-seek-to-update-evolution/