نگاهى به كاربردهاى زيست شناسى تكاملى در زندگى روزمره

فناورى قرن بيست ويكم
 
جيم جى. بال
ترجمه: حسن سالارى
 
151830.jpgجيم جى. بال(Jim J. Bull) استاد زيست شناسى مولكولى دانشگاه تگزاس است. او درباره  ارتباط ژنتيك و تكامل با بيمارى ها مطالعه مى كند و براى درك چگونگى تكامل ويروس ها در حضور مهاركننده ها و اين كه چگونه مى توان آنها را براى توليد واكسن تغيير داد، آزمايش هايى انجام مى دهد. به علاوه، او روى اين موضوع  كار مى كند كه آيا از ويروس هايى كه به باكترى ها حمله مى كنند (فاژها) مى توان براى درمان عفونت هاى باكتريايى استفاده كرد يا خير؟
زيست شناسى تكاملى از آن دسته موضوع هايى است كه با مشكل تصوير ذهنى جامعه رو به رو است. برخى از آن احساس نگرانى مى كنند و بنابراين با آن مخالف هستند. تعداد زيادى، حتى بسيارى از موافقان آن، زيست شناسى تكاملى را بى ارتباط با محيط بيرون از مراكز علمى مى دانند. در برخى موارد، حتى تكامل را چيزى مرتبط با مرگ و نابودى و بدبختى و گاهى مسئول آن مى دانند؛ براى مثال مقاومت به دارو در پزشكى و مقاومت به حشره كش ها در كشاورزى.
بسيارى از مردم از كاربردهاى زيست شناسى تكاملى آگاهى ندارند. اين كه جامعه پذيرش خوبى نسبت به زيست شناسى تكاملى ندارد، ممكن است تا اندازه  زيادى به اين برداشت آنان مربوط باشد كه آن را با هر چيز ديگرى بى ارتباط مى دانند. با وجود اين، تكامل، به ويژه تكامل در اندازه  كوچك (microevolution) نقشى اساسى در بهبودهايى در زندگى ما طى قرن بيستم داشته است و انتظار مى رود در فناورى زيست پزشكى در قرن آينده نيز اهميت ويژه اى داشته باشد. براى مثال:
– تكامل در پس بسيارى از پيشرفت هايى قرار دارد كه در كشاورزى داشته ايم (براى مثال، انتخاب مصنوعى نژادهايى از گياهان و جانوران).
– برخى از اصل هاى تكامل براى توليد بسيارى از بهترين واكسن ها به كار گرفته شده اند و مشكلاتى كه در به كارگيرى برخى از اين واكسن ها وجود دارد نيز به تكامل باز مى گردد.
– پيشرفت هاى آتى در داروسازى و صنعت فناورى زيستى در به كارگيرى زيست شناسى تكاملى نهفته است؛ هزينه  زيادى به كار مى رود تا تكامل در لوله  آزمايش رخ دهد يا به نحوى از آن جلوگيرى شود.
• واكسن: هديه اى از تكامل
واكسن فلج اطفال نمونه قديمى اما بسيار خوبى از هديه هاى تكامل است.
– واكسنى كه در حال حاضر براى مصونيت در برابر فلج اطفال به صورت خوراكى در اختيار اطفال قرار مى گيرد، ويروس زنده عامل اين بيمارى است.
– اين ويروس زنده از لحاظ ژنتيكى ضعيف شده است. بنابراين دستگاه ايمنى بدن ما از عهده آن بر مى آيد. در نتيجه، ويروس ضعيف شده نمى تواند در بدن ما بيمارى ايجاد كند (به جز ۱ تا ۲ نفر در هر ميليون نفر كه واكسينه شده باشند).
– فرآيند ضعيف سازى ويروس در واقع نوعى فرآيند تكاملى است. «آلبرت سى بين» براى تهيه واكسن فلج اطفال سوش هاى بيمارى زا و بسيار خطرناك اين ويروس را بيرون از بدن انسان (در سلول هاى كليه ميمون كه سلول ميزبان اين ويروس محسوب نمى شود) پرورش داد و اين روند را تا اندازه اى ادامه داد تا ويروس هايى به دست آمدند كه با شرايط بيرون از بدن انسان سازش يافته و توانايى ايجاد بيمارى در انسان را از دست داده بودند.

اين روش تهيه واكسن هنوز هم براى توليد واكسن هاى زنده استفاده مى شود. در 
اين جا تكامل ياور خوبى است چون به ما كمك مى  كند واكسن بسازيم. اما نقش تكامل 
و زيست شناسى تكاملى در همين جا پايان نمى يابد و تكامل مى تواند براى ما دردسر 
نيز بيافريند. <br />
- وقتى فردى ويروس ضعيف&nbsp;شده را مى&nbsp;خورد، ويروس سلول&nbsp;هاى معده و روده او را 
آلوده مى&nbsp;كند و در آن&nbsp;جا تكثير مى&nbsp;شود.<br />
- زاده&nbsp;هاى ويروسى، سلول&nbsp;هاى ديگر معده و روده را آلوده مى&nbsp;كنند و زاده&nbsp;هاى 
ديگرى را به وجود مى&nbsp;آورند. اين روند ادامه پيدا مى&nbsp;كند و در نتيجه جمعيتى از 
ويروس&nbsp;ها در دستگاه گوارش به وجود مى&nbsp;آيد كه همچنان در حال رشد است.<br />
- برخى از آن ويروس&nbsp;ها دچار جهش مى&nbsp;شوند و برخى از آن جهش&nbsp;ها (يك يا دو جهش)، 
بيشتر توان بيمارى&nbsp;زايى را به ويروس باز مى&nbsp;گردانند.<br />
- ويروس&nbsp;هايى كه بار ديگر توان بيمارى&nbsp;زايى را به&nbsp;دست آورده&nbsp;اند، درون سلول&nbsp;هاى 
معده و روده&nbsp;بر ويروس&nbsp;هاى ضعيف شده برترى دارند و طى يك هفته يا اندكى بيشتر پس 
از خوردن ويروس، فرد به انبار ويروس&nbsp;هاى خطرناك و بيمارى&nbsp;زا تبديل مى&nbsp;شود. 
بنابراين، روند تضعيف ويروس در دستگاه گوارش برعكس مى&nbsp;شود. اين ويروس&nbsp;ها به 
فردى كه واكسن را دريافت كرده است آسيب نمى&nbsp;رسانند، زيرا هنگامى كه آنها درون 
معده و روده تكثير مى&nbsp;شوند، دستگاه ايمنى براى مقابله با آنها و جلوگيرى از 
ورودشان به دستگاه عصبى مركزى آماده مى&nbsp;شود. <br />
- با وجود اين، اگر در جمعيتى از افرادى كه به ويروس فلج اطفال ايمن نشده&nbsp;اند 
تنها يك نفر واكسينه شود، ويروس&nbsp;هايى كه در بدن آن فرد توان بيمارى&nbsp;زايى خود را 
باز مى&nbsp;يابند، ممكن است افراد ديگر را آلوده كنند و در نتيجه باعث فراگيرى 
بيمارى در جمعيت شوند.<br />
- خوشبختانه اين مشكل، كه تكامل آن را به وجود مى&nbsp;آورد، راه&nbsp;حل ساده&nbsp;اى دارد. 
براى جلوگيرى از چنين رويدادى، تلاش مى&nbsp;كنند جامعه را در يك زمان و به طور كامل 
واكسينه كنند.<br />
- براى مثال، سازمان بهداشت جهانى (WHO) در يك روز ۹۰ ميليون نفر را در 
هندوستان و در سه روز كل جامعه چين را عليه فلج اطفال واكسينه كرد.<br />
- بنابراين، شناخت ما از تكامل ويروس فلج اطفال به ما امكان داده است كه بدون 
ايجاد بيمارى ناخواسته، از واكسن آن استفاده كنيم.<br />
• خطر فهم نادرست از تكامل <br />
تكامل مقاومت به دارو در باكترى&nbsp;ها يكى از ساده&nbsp;ترين نمونه&nbsp;هاى تكامل است كه در 
طبيعت رخ مى&nbsp;دهد و بسيار به پزشكى مربوط است. به علاوه، نمونه&nbsp;اى از تكامل در 
اندازه كوچك است كه مى&nbsp;تواند پيامدهاى گسترده&nbsp;اى داشته باشد. با وجود اين، 
بسيارى از مردم درك درستى از آن ندارند و حتى در گزارش&nbsp;هاى رسانه&nbsp;هايى مانند 
بى&nbsp;بى&nbsp;سى نيز نادرست بيان مى&nbsp;شود. مقاومت به پادزى&nbsp;ها (آنتى&nbsp;بيوتيك&nbsp;ها) يك 
پديده تكاملى است: <br />
- استفاده بيش از اندازه و نادرست از پادزى&nbsp;ها باعث گزينش باكترى&nbsp;هايى مى&nbsp;شود 
كه ژن مقاومت به پادزى دارند.<br />
- با ادامه پيدا كردن استفاده از پادزى&nbsp;ها، تعداد باكترى&nbsp;هاى مقاوم به پادزى&nbsp; 
افزايش مى&nbsp;يابند و به ميزبان&nbsp;هاى ديگرى منتقل مى&nbsp;شوند.<br />
- در نهايت، باكترى&nbsp;هاى مقاوم به پادزى&nbsp; جايگزين جمعيت باكترى&nbsp;هاى حساس به 
پادزى&nbsp; مى&nbsp;شوند.<br />
با وجود اين، مفهوم مقاومت به پادزى به شكل نادرستى در ذهن عموم مردم جا&nbsp;افتاده 
است. اغلب افراد تصور مى&nbsp;كنند استفاده نادرست از پادزى به افزايش تحمل فرد در 
برابر دارو مى&nbsp;انجامد و در نتيجه پادزى در آن فرد موثر واقع نمى&nbsp;شود. در واقع، 
آنان تصور مى&nbsp;كنند مصرف نادرست پادزى باعث تغييراتى در فرد (و نه در باكترى) 
مى&nbsp;شود. اما مقاومت به پادزى يك فرآيند تكاملى است و استفاده نادرست از 
پادزى&nbsp;&nbsp;ها تنها به فرد مصرف&nbsp;كننده آسيب نمى&nbsp;رساند، بلكه استفاده نادرست همسايه 
شما از پادزى&nbsp;ها مى&nbsp;تواند به شما نيز آسيب برساند و حتى باعث مرگ شما شود. حتى 
استفاده&nbsp; نادرست از پادزى&nbsp;ها در يكى از كشورهاى اروپايى مى&nbsp;تواند سوش&nbsp;هاى 
مقاومى را براى يك كشور آمريكايى يا آسيايى به ارمغان آورد كه راهى نيز براى 
مقابله با آن وجود نداشته باشد. بنابراين، در اين&nbsp;جا استفاده درست يك نفر مطرح 
نيست بلكه بايد براى استفاده&nbsp; درست همگان از پادزى&nbsp;ها برنامه&nbsp;ريزى كرد. </font>
<p align="center"><font face="Tahoma" size="2">
<img alt="151836.jpg" hspace="0" src="http://www.knowclub.net/paper/images/151836.jpg" width="210" height="268"/></font></p>
<font face="Tahoma" size="2">• كاربردهاى نوين زيست&nbsp;شناسى تكاملى <br />
راه&nbsp;هاى بى&nbsp;شمار ديگرى وجود دارد تا زيست&nbsp;شناسى تكاملى را براى برآورده كردن 
نيازهايمان به كار گيريم. از آن جمله: <br />
- افزايش طول عمر داروها و مواد شيميايى <br />
- تهيه&nbsp; درخت&nbsp;هاى تكاملى <br />
- رديابى ميكروب&nbsp;هاى آسيب&nbsp;رسان <br />
- توليد صنعتى مواد بيوشيميايى و مواد ديگر <br />
• مقاومت به دارو و مواد شيميايى در ميكروب&nbsp;ها، گياهان و جانوران<br />
در نيمه&nbsp; دوم قرن بيستم كارخانه&nbsp;ها در تهيه&nbsp; تركيب&nbsp;هايى براى نابودى ويروس&nbsp;ها، 
باكترى&nbsp;ها، حشره&nbsp;هايى كه محصول كشاورزى را مى&nbsp;خورند و علف&nbsp;هاى هرزى كه در 
كشتزار مى&nbsp;رويند، موفقيت&nbsp;هاى چشمگيرى داشته&nbsp;اند. حتى تعداد زيادى داروى 
شيمى&nbsp;درمانى داريم كه براى نابودى سلول&nbsp;هاى سرطانى به كار مى&nbsp;روند. با وجود 
اين، تلاش&nbsp;هاى ما براى نابودى اين جانداران باعث شده است مقاومت عليه مواد 
شيميايى كه براى نابودى آنها به كار مى&nbsp;گيريم در آنها تكامل يابد. براى مثال:
<br />
- سوش&nbsp;هايى از ويروس ايدز با ۱۵ جهش مقاومت به دارو جداسازى شده است و 
تازه&nbsp;ترين داروها نيز در حال ناكارآمد شدن هستند.<br />
- برخى سوش&nbsp;هاى باكترى&nbsp;ها به همه&nbsp; پادزى&nbsp;هاى موجود مقاوم شده&nbsp;اند.<br />
- براى سل مقاوم به چند دارو، جراحى تنها راه درمان است، زيرا پادزى&nbsp;ها پاسخ 
خوبى ندارند و فقط ۵۰ درصد بيماران آلوده زنده مى&nbsp;مانند.<br />
- شيمى&nbsp;درمانى براى سرطان اغلب ناكارآمد است زيرا سلول&nbsp;هاى مقاوم به دارو طى 
دوره&nbsp; درمان به وجود مى&nbsp;آيند.<br />
- مقاومت به حشره&nbsp;كش&nbsp;ها و مقاومت به علف&nbsp;كش&nbsp;ها آن اندازه فراگير شده است كه 
انگيزه&nbsp; براى ساختن حشره&nbsp;كش&nbsp;ها و علف&nbsp;كش&nbsp;هاى جديد ضعيف شده يا حتى به&nbsp;طور كامل 
وجود ندارد.زيست&nbsp;شناسى تكاملى راه&nbsp;هايى به ما پيشنهاد مى&nbsp;كند تا عمر مفيد 
داروها و مواد شيميايى را افزايش دهيم. مقدار ماده&nbsp; شيميايى كه به كار مى&nbsp;رود، 
چه تركيبى از مواد شيميايى استفاده مى&nbsp;شود و زمانى كه آنها به كار گرفته 
مى&nbsp;شوند، پرسش&nbsp;هاى مهمى هستند كه از نظر پيشگيرى يا آهسته كردن روند تكامل 
مقاومت، بايد ارزيابى شوند. برخى شركت&nbsp;ها تركيب&nbsp;هايى را مى&nbsp;فروشند كه به دليل 
ماندگارى فرآورده&nbsp;شان بهره&nbsp; مالى دارند و آنها هزينه&nbsp; كافى براى زيست&nbsp;شناسان 
تكاملى در نظر گرفته&nbsp;اند تا دستور استفاده دارو را خردمندانه&nbsp;تر تهيه كنند. در 
موارد ديگر، فشارهاى اقتصادى و احساسى سياست&nbsp;هايى را تحميل مى&nbsp;كنند كه روند 
تكامل مقاومت را سرعت مى&nbsp;بخشند (براى مثال، تقاضاى بيمار پزشك را وامى&nbsp;دارد 
پادزى تجويز كند؛ پزشك توجه كافى ندارد و پادزى&nbsp;ها در غذاى جانوران وجود 
دارند.)<br />
• درخت&nbsp;هاى تكاملى<br />
اصل نظريه تكامل اين است كه همه جانداران از راه نياكان مشترك به هم مرتبط 
مى&nbsp;شوند. امروزه زيست&nbsp;شناسى مولكولى اين ديدگاه را در سطحى بيش از آنچه كه تا 
۵۰ سال پيش تصور مى&nbsp;شد، تقويت كرده است. البته در مقياس زمانى كوچك نيز اين 
حقيقت را مى&nbsp;بينيم: هر چيز زنده&nbsp;اى از چيز ديگرى پديد مى&nbsp;آيد كه هم زنده است و 
هم به آن شباهت دارد. <br />
يكى از پيشرفت&nbsp;هاى مهم در زيست&nbsp;شناسى تكاملى طى دو دهه&nbsp; اخير روشى براى برآورد 
كردن الگوى نياكانى ميان جانداران است. اين روش كه فيلوژنتيك (Phylogenetics) 
نام گرفته است، به ما امكان داده تاريخ جانداران را به نحو دقيق&nbsp;ترى دنبال و آن 
را در قالب نمودارهاى درخت&nbsp;مانند بازسازى كنيم. در اين روش از داده&nbsp;هاى مولكولى 
استفاده مى&nbsp;شود تا نياكان مشترك جانداران را تا زمانى كه مى&nbsp;خواهيم، براى مثال، 
بين باكترى&nbsp;ها و ميتوكندرى&nbsp;هاى سلول&nbsp;هايمان، دنبال بكنيم. اين روش، علاوه بر 
افزايش درك ما از تاريخ تكاملى زندگى، كاربردهاى مفيد زيادى به&nbsp;خصوص در پيگيرى 
بيمارى&nbsp;هاى عفونى پيدا كرده است. <br />
• رديابى ميكروب&nbsp;هاى آسيب&nbsp;رسان<br />
در يك مطالعه همه&nbsp;گيرشناختى بيمارى&nbsp;هاى عفونى، دانستن اين كه فردى چگونه يا در 
كجا به عامل آن بيمارى آلوده شده است، اهميت زيادى دارد. اين اطلاعات شايد 
مهم&nbsp;ترين دانستنى پايه&nbsp;اى باشند كه براى پيشگيرى از گسترش بيشتر بيمارى به ما 
كمك مى&nbsp;كنند. بيش از يك &nbsp;دهه است كه همه&nbsp;گيرشناسان (epidemiologist) از توالى 
DNA ويروس&nbsp;ها براى تهيه&nbsp; درخت&nbsp;هاى فيلوژنتيك استفاده مى&nbsp;كنند تا منبع عفونت را 
رديابى كنند. برخى از نمونه&nbsp;هاى فعاليت آنان بسيار جالب است. در سال ۱۹۹۴ زنى 
ادعا كرد كه معشوقه&nbsp;اش (يك پزشك) براى انتقامجويى، به او خون آلوده به ويروس 
ايدز (HIV) تزريق كرده است. بنابر ادعاى آن زن، پزشك متهم بارها به او ويتامين 
B تزريق كرده و در يكى از تزريق&nbsp;ها از مقدارى خون آلوده استفاده كرده بود. هيچ 
شاهد و مدركى دراين&nbsp;باره وجود نداشت و پزشك نيز ادعا مى&nbsp;كرد كه آن زن با افراد 
ديگرى ارتباط داشته و از اين راه آلوده شده است. در اينجا، درخت&nbsp;هاى فيلوژنى به 
كمك قاضى آمدند و ثابت كردند كه تكامل، در عرصه قضاوت نيز مى&nbsp;تواند راهگشا 
باشد. <br />
- ويروس ايدز به سرعت دچار جهش مى&nbsp;شود، حتى در بدن يك فرد.<br />
- اگر ويروس ايدز از بدن فردى به بدن فرد ديگرى منتقل شود، تفاوت&nbsp;هايى بين 
ويروس فرد دهنده و فرد گيرنده وجود دارد.<br />
- همين&nbsp;طور كه ويروس از فردى به فرد ديگر منتقل مى&nbsp;شود، بيشتر تغيير مى&nbsp;كند و 
طى زمان متفاوت&nbsp;تر مى&nbsp;شود.<br />
- بنابراين توالى ماده&nbsp; ژنتيك ويروس ايدز در دو فردى كه از دو منبع متفاوت به 
اين ويروس آلوده شده&nbsp;اند، بسيار متفاوت است.<br />
- بنابراين، اگر سخن زن حقيقت داشته باشد، ويروس بدن او با ويروس بدن فردى كه 
خون آلوده از او به زن تزريق شده است، شباهت زيادى خواهد داشت.<br />
بررسى پرونده پزشكى زن نشان داد در آوريل ۱۹۹۴ كه او براى اهداى خون مراجعه 
كرده، به ويروس آلوده نبوده است. بنابر ادعاى او، در آگوست همان سال به او خون 
آلوده تزريق شده و او چند ماه بعد، ادعاى خود را تسليم دادگاه كرده است. 
مسئله&nbsp;اى كه پرونده را پيچيده كرد اين بود كه پزشك متهم، خود به ويروس آلوده 
نبود. اما بررسى&nbsp;ها نشان دادند كه در مطب آن پزشك از دو بيمار، يكى آلوده به 
ويروس ايدز و ديگرى آلوده به ويروس هپاتيت C، نمونه خون تهيه شده بود. بررسى 
فيلوژنى ويروس&nbsp;هاى به&nbsp;دست آمده از آن زن و فرد آلوده به HIV، ادعاى زن را ثابت 
كرد. پزشك به قتل درجه دوم و در نتيجه ۵۰ سال زندان محكوم شد. <br />
• توليد صنعتى مواد بيوشيميايى و مواد ديگر<br />
تكامل جهت&nbsp;دار، يعنى تكاملى كه به صورت ساختگى (مصنوعى) به راه افتاده است، 
بخشى از زبان تخصصى در فناورى&nbsp;زيستى شده است: <br />
- آنزيم&nbsp;ها و ديگر پروتئين&nbsp;هايى كه به&nbsp;طور ساختگى تكامل يافته&nbsp;اند، به&nbsp;زودى 
بخشى از فناورى پزشكى مى&nbsp;شوند و حتى در خانه&nbsp;دارى به كمك ما مى&nbsp;آيند.<br />
- داروهايى با اساس پروتئينى خواهيم داشت كه برخلاف پروتئين&nbsp;هاى درون بدنمان، 
به آهستگى تخريب مى&nbsp;شوند و بنابراين، لازم نيست مقدار زيادى از آنها دريافت 
كنيم.<br />
- آنزيم&nbsp;ها طورى تكامل پيدا مى&nbsp;كنند كه در پودرهاى شست&nbsp;و شو بهتر كار كنند.<br />
- مولكول&nbsp;هايى به وجود خواهند آمد كه با هاگ عامل&nbsp;هاى بيمارى&nbsp;زايى مانند عامل 
سياه&nbsp;زخم و ديگر عامل&nbsp;هاى خطرناك پيوند شوند.آرى، دانشمندان با بهره&nbsp;گيرى از 
آن&nbsp;چه كه داروين به ما آموخت، تكامل را در دستان خود گرفته&nbsp;اند و مولكول&nbsp;هايى 
مى&nbsp;آفرينند كه ويژگى&nbsp;هاى مورد نياز ما را بروز مى&nbsp;دهند و حتى مولكول&nbsp;هايى 
ساخته&nbsp;اند كه تا ده سال پيش&nbsp; وجود آنها ناممكن به نظر مى&nbsp;رسيد. <br />
• نتيجه <br />
گام&nbsp;هايى كه زيست&nbsp;شناسى تكاملى در جهت بهبود زندگى انسان برداشته است براى مردم 
عادى روشن نيست. مردم بايد بدانند كه در قرن جديد زيست&nbsp;شناسى تكاملى كاربردهايى 
در پزشكى، كشاورزى، فناورى &nbsp;زيستى و حتى حقوق و خانه&nbsp;دارى دارد. به علاوه، 
آنان&nbsp; بايد بدانند آگاهى پايه از اصل&nbsp;هاى تكامل براى مبارزه كارآمد با عامل&nbsp;هاى 
بيمارى&nbsp;زا ضرورى است. <br />
Evolutionary Biology: Technology for the 21st Century, By Jim J. Bull. 
actionbioscience.org</font><p><font size="2" face="Tahoma">روزنامه شرق</font></p>

694 total views, 1 views today

Share

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *