چرا شبيه باكترى ها نيستيم (از باكترى تا انسان )

كارل زيمر
ترجمه: زينب همتى

«مايكل لينچ» مى خواهد بفهمد چرا ما شبيه باكترى ها نيستيم. 164484.jpg
زيست شناسان تكاملى بر روى اين نكته كه انسان و ديگر موجودات زنده از اجداد باكترى مانند مشتق شده اند، اتفاق نظر دارند. تقريباً حدود ۲ ميليارد سال قبل، اجداد انسان انشعاب يافتند.
اين گروه جديد كه يوكاريوت ها ناميده شدند، رشد كرده و به جانوران ديگر، گياهان، قارچ ها و پروتوزوآها تبديل شدند. اختلاف ميان يوكاريوت ها و ديگر موجودات كه به پروكاريوت ها معروف اند، زياد بوده و در عين حال بسيار اساسى است. دكتر «لينچ»، زيست شناس دانشگاه اينديانا، از جمله دانشمندانى است كه در پى كشف چگونگى تكامل اين اختلاف ها است.
يوكاريوت ها در مقايسه با پروكاريوت ها بزرگ هستند. حتى يك پروتوزوآى تك سلولى ممكن است هزاران بار بزرگ تر از يك باكترى باشد. هنگامى كه روى DNA اين موجودات تمركز مى كنيم درمى يابيم كه اين اختلاف ها بسيار اساسى تر و بنيادى تر هستند. ژنوم يوكاريوت ها بسيار پيچيده و در عين حال بسيار بزرگ بوده و حامل ژن هاى زيادترى است.
يوكاريوت ها علاوه براين قادرند به كمك ژن هاى خود فعاليت هاى بيشترى را انجام دهند. آنها مى توانند با الگوهاى بسيار پيچيده، مرتب ژن هاى خود را خاموش و روشن كرده و بدين ترتيب زمان و در نتيجه مكانى را كه پروتئين ها ساخته مى شوند، كنترل كنند. آنها همچنين مى توانند از يك ژن واحد پروتئين هاى بسيارى بسازند. دليل اين مسئله نيز به اين بازمى گردد كه ژن يوكاريوت ها از واحدهايى كه اگزون ناميده مى شوند، تشكيل شده است. اگزون ها در ميان ساختارهايى از جنس DNA كه به هنگام نسخه بردارى، مضاعف نشده و به اينترون ها معروف اند، پراكنده شده اند. سلول هاى انسانى هنگامى كه يك ژن را براى استفاده در ساختمان يك پروتئين مضاعف مى كنند، اين اينترون ها را ويرايش مى كنند (در مرحله نسخه بردارى، اينترون ها مضاعف نشده و پس از شناسايى محدوده هر اينترون، اين ناحيه بريده شده و دور انداخته مى شود-م). اما توانايى مهم ديگر اين سلول ها آن است كه قادرند اگزون ها را نيز ويرايش كنند، يعنى قادرند از ژن هاى يكسان پروتئين هاى مختلفى را ايجاد كنند. اين چندكار گى به اين معناست كه يوكاريوت ها قادرند انواع مختلفى از سلول ها، بافت ها و اندام ها را ايجاد كنند بدون آنكه انسان ها كوچكترين شباهتى به باكترى ها داشته باشند.

غالب دانشمندان در توجيه اين پيچيدگى ذهن خود را تنها متوجه يك نكته مى كنند: انتخاب طبيعى. از نظر اين دانشمندان، از آنجا كه چندكار گى مزيت توليدمثلى به دنبال دارد بنابراين انتخاب طبيعى زمينه را براى تكامل آن فراهم كرده است. اما دكتر «لينچ» معتقد است كه انتخاب طبيعى در مورد منشاء ژنوم يوكاريوت ها نقش ناچيزى داشته است. وى در اين رابطه چنين مى گويد: «براى غالب مردم تكامل در انتخاب طبيعى خلاصه مى شود و معتقدند اين انتخاب طبيعى است كه باعث تكامل مى شود اما انتخاب طبيعى تنها يكى از چندين نيروى اساسى و بنيادى دخيل در امر تكامل است.»
در مقاله اى كه براى چاپ در مجله «زيست شناسى مولكولى و تكامل» پذيرفته شده است، دكتر «لينچ» چنين آورده است: «پيچيدگى يوكاريوت ها ممكن است اتفاقى باشد.»
انتخاب طبيعى در واقع گسترش ژن ها در نتيجه توانايى آنها براى افزايش نسبت هاى بقا و توليدمثل است. اما دكتر «لينچ» نشان داد هنگامى كه ويژگى هاى منحصر به فرد يوكاريوت ها در ابتدا به صورت جهش هاى تصادفى ظاهر شدند، احتمالاً بسيارى از آنها مضر بوده اند.
از زمانى كه يك اينترون در ميانه يك ژن قرار مى گيرد، سلول مى بايد بتواند مرزهاى آن را تشخيص دهد. اين موضوع به سلول كمك مى كند تا به هنگام پروتئين سازى، بدون كپى كردن اين ناحيه، به نسخه بردارى و ساخت پروتئين ادامه دهد. اما جهش هاى صورت گرفته بر روى اينترون كار سلول براى شناسايى اين مرزها را مشكل تر مى كند. اگر سلول نتواند مرز اينترون ها را شناسايى كند، پروتئين ناقص ساخته مى شود. اگر انتخاب طبيعى در يوكاريوت هاى اوليه قدرتمند عمل كرده باشد مى بايست تمامى اينترون ها حذف شده باشند.زيست شناسان تكاملى مدت هاست دريافته اند كه انتخاب طبيعى مسئله احتمالات است، نه سرنوشت و تقدير. به همين دليل است كه ژن جهش يافته اى كه نسبت هاى توليدمثلى يك فرد را افزايش مى دهد نمى تواند گسترش اين صفت در يك جمعيت را تضمين كند.
فرض كنيد سكه اى را به هوا پرتاب كرده ايد. احتمال شير يا خط آمدن اين سكه ۵۰ به ۵۰ است. اگر شما براى دوبار اين كار را تكرار كرده و هر دو بار شير بيايد نبايد شگفت زده شويد. اما اگر براى ۱۰۰۰ مرتبه اين كار را تكرار كرديد و هر ۱۰۰۰ مرتبه شير آمد بايد متعجب و شگفت زده شويد.
به علاوه، انتخاب طبيعى با بزرگ تر شدن اندازه جمعيت بسيار كارآمدتر عمل مى كند. انتخاب طبيعى معمولاً در جمعيت هاى كوچك در گسترش ژن هاى مفيد و محدود كردن ژن هاى مضر چندان قابل اعتماد عمل نمى كند.هنگامى كه انتخاب طبيعى ضعيف عمل مى كند، ژن ها به مدد شانس بسيار فراوان تر مى شوند.گسترش تصادفى ژن ها به دريفت ژنتيكى يا رانش ژنى موسوم است. (به تكامل ساختار ژنتيكى يك جمعيت كه انحصاراً از طريق تصادف پيش آمده باشد رانش ژنتيكى مى گويند. رانش ژنتيكى بسامدهاى آللى يك جمعيت را از نسلى به نسل ديگر تغيير مى دهد. يك آلل ممكن است صرف نظر از اينكه سودمند، زيانبار يا بى فايده باشد به طور اتفاقى حذف شود. بدين ترتيب رانش ژنتيكى مى تواند از تنوع ژنتيكى در درون يك جمعيت بكاهد ضمن آنكه مى تواند تفاوت هاى ژنتيكى بين جمعيت هاى مختلف را افزايش دهد.م) دكتر «لينچ» معتقد است كه رانش ژنتيكى در يوكاريوت ها نسبت به پروكاريوت ها بسيار قوى تر عمل مى كند. چندين عامل در اين امر دخيل اند كه اندازه بزرگ تر يوكاريوت ها يكى از آنها است. حتى يك سلول يوكاريوتى واحد ممكن است ۱۰ هزار بار بزرگ تر از يك باكترى باشد. از طرف ديگر تعداد كمى از يوكاريوت ها قادرند نسبت به پروكاريوت ها در يك فضاى بسيار كوچك به حيات خود ادامه دهند و همين مسئله موجب ايجاد جمعيت هاى كوچك ترى از يوكاريوت ها مى شود.
دكتر «لينچ» بيان مى كند كه يوكاريوت هاى اوليه رانش ژنتيكى قدرتمندترى را تجربه كرده اند. در واقع همزمان با كاهش جمعيت آنها انتخاب طبيعى ضعيف و رانش ژنتيكى قدرتمندتر شده است. بنابراين ژن هايى كه براى اين جمعيت پروتو- يوكاريوتى كاملاً مضر بوده است در نتيجه اين مسئله گسترش يافته است.اگرچه اين تغييرات ممكن است به وسيله رانش ژنتيكى اتفاق افتاده باشد اما تغييرات صورت گرفته اين شانس را به انتخاب طبيعى داده اند تا سازگارى هايى را خلق كند. اگزون ها توانسته اند به هم متصل شده و پروتئين هاى سازگار با وظايف مختلف را ايجاد كنند. ژن ها توانسته اند در مكان هاى مختلف روشن شده و به ساخت اندام هاى جديد كمك كنند. در نتيجه موجودات چندسلولى پيچيده- مانند انسان- به وجود آمده اند.
انتخاب طبيعى، سازگارى هاى مفيدى را در يوكاريوت ها موجب شده است. به گفته دكتر «لينچ»: «اگر اين سازگارى ها نبود ما الآن اينجا نبوديم.»
پروكاريوت ها هرگز شانس تكامل اين پيچيدگى را در خود نداشته اند و علت اين مسئله نيز به اندازه بسيار بزرگ جمعيت آنها بازمى گردد- انتخاب طبيعى به علت بزرگ بودن اندازه جمعيت پروكاريوت ها مراحل اوليه تكامل را در آنها مسدود كرده است. به گفته دكتر «لينچ»: «تنها يك دودمان خوش شانس وجود داشته كه يوكاريوت هاى ايجادكننده ما در آن قرار داشته اند.»
دكتر «لينچ» ادعاهاى طرفداران «آفرينش هوشمند» را رد كرده و معتقد است كه حيات در نتيجه تكامل پديد آمده است- طرفداران «آفرينش هوشمند» معتقدند حيات و تمامى پيچيدگى هاى موجود در آن حاصل تكامل نبوده و بلكه به دست موجودى هوشمند آفريده شده است. وى در اين باره مى گويد: «در حقيقت بخش جذاب آنچه كه زيست شناسان تكاملى تحقيق مى كنند به اين موضوع بازمى گردد كه چرا همه چيز اينقدر بد و ضعيف طراحى شده اند؟ اگر ما به ژنوم بزرگ ترى نياز داشتيم قطعاً تكامل راه هوشمندانه ديگرى را براى ايجاد آن انتخاب مى كرد.»
NewYorkTimes,Jan.3.2006

روزنامه شرق

Share

2 فکر می‌کنند “چرا شبيه باكترى ها نيستيم (از باكترى تا انسان )”

  1. علم زیست شناسی، هرچند به صورت توصیفی از قدیم‌ترین علومی بوده که بشر به آن توجه داشته است؛ اما از حدود یک قرن پیش این علم وارد مرحله جدیدی شد که بعدا آن را ژنتیک نامیده‌اند و این امر انقلابی در علم زیست شناسی به وجود آورد. در قرن هجدهم، عده‌ای از پژوهشگران بر آن شدند که نحوه انتقال صفات ارثی را از نسلی به نسل دیگر بررسی کنند ولی به ۲ دلیل مهم که یکی عدم انتخاب صفات مناسب و دیگری نداشتن اطلاعات کافی در زمینه ریاضیات بود، به نتیجه‌ای نرسیدند. اولین کسی که توانست قوانین حاکم بر انتقال صفات ارثی را شناسایی کند، کشیشی اتریشی به نام گریگور مندل بود که در سال ۱۸۶۵ این قوانین را که حاصل آزمایشاتش روی گیاه نخود فرنگی بود، ارائه کرد. اما متاسفانه جامعه علمی آن دوران به دیدگاه‌ها و کشفیات او اهمیت چندانی نداد و نتایج کارهای مندل به دست فراموشی سپرده شد. در سال ۱۹۰۰ میلادی کشف مجدد قوانین ارائه شده از سوی مندل، توسط «درویس»، «شرماک» و «کورنز» باعث شد که نظریات او مورد توجه و قبول قرار گرفته و مندل به عنوان پدر علم ژنتیک شناخته شود. در سال ۱۹۵۳با کشف ساختمان جایگاه ژنها (DNA) از سوی جیمز واتسن و فرانسیس کریک، رشته‌ای جدید در علم زیست شناسی به وجود آمد که زیست شناسی ملکولی نام گرفت. با حدود گذشت یک قرن از کشفیات مندل در خلال سالهای ۱۹۷۱ و ۱۹۷۳ در رشته زیست شناسی ملکولی و ژنتیک که اولی به بررسی ساختمان و مکانیسم عمل ژنها و دومی به بررسی بیماری‌های ژنتیک و پیدا کردن درمانی برای آنها می‌پرداخت، ادغام شدند و رشته‌ای به نام «مهندسی ژنتیک» را به وجود آوردند که طی اندک زمانی توانست رشته‌های مختلفی اعم از پزشکی، صنعت و کشاورزی را تحت الشعاع خود قرار دهد. پایه اصلی این رشته بر این اصل استوار است که با انتقال ژنی به درون ذخیره ژنی یک ارگانیسم، آن ارگانیسم را وادار می کند – که در شرایط محیطی مناسب برای بیان آن ژن – به دستورات آن ژن که می‌تواند بروز یک صنعت یا ساختار شدن یک ماده بیوشیمیایی و… باشد، عمل کند. امروزه مهندسی ژنتیک خدمات شایان ذکری را به بشر ارائه کرده که در تصویر دیروز او نمی‌گنجیده و امری محال محسوب می‌شد! از برجسته‌ترین خدمات این علم در حال حاضر می‌توان موارد زیر را برشمرد: اصلاح نژادی حیوانات و نباتات که باعث بالا رفتن سطح کیفیت و کمیت فرآورده های غذایی استحصال شده از آنان گردیده است. تهیه داروها و هورمون ها با درجه خلوص بالا و صرف هزینه های پایین درمان بیماری های ژنتیکی با ایجاد تغییرات در سلول تخم که از جدیدترین دستاوردهای مهندسی ژنتیک محسوب می شود و بسیار محدود است . پیش بینی محدود بیماری ها در فرزندان آینده یک زوج که از این طریق به زوجهای جوانی که می خواهند با یکدیگر ازدواج کنند. خدمات مشاوره ژنتیک می دهند و آنها را از وضعیت جسمانی فرزندان آینده شان مطلع می سازند. اما اگر بخواهیم دورنمای مهندسی ژنتیک را ترسیم کنیم ، تمامی موارد زیر قابل تصورند: اعضای بدن انسان از قلب گرفته تا چشم و دست و پا به صورت مجزا از طریق مهندسی ژنتیک تولید می‌شوند و بانکهای اعضای بدن به نیازمندان پیوند عضو، عضو جدید عرضه می کنند و هر فرد می تواند عضوی که دقیقا مشابهت ژنتیکی با خودش را دارد، خریداری کند و از این طریق مشکل دفع پیوند که به دلیل شباهت نداشتن رموز ژنتیکی، فرد دهنده و گیرنده عضو ناشی می‌شود، مرتفع خواهد شد. در نتیجه آمار مرگ و میر انسان نیز پایین خواهد آمد. تمامی بیماری‌های ژنتیکی حتی در دوره جنینی نیز قابل درمان خواهد بود. از جهشهای متوالی عوامل بیماری‌زا که عامل اصلی فناناپذیر بودنشان است ، جلوگیری به عمل می آید و درصد بالایی از بیماری های شناخته شده ریشه کن خواهد شد. کارتهای شناسایی افراد ژنتیکی خواهد شد که برای هر دو فردی روی کره زمین (بجز ۲قلوهای همسان و کلونها) متفاوت خواهد بود و دقیقا هویت هر فرد را تعیین می کنند. مجرمان با گذاشتن کوچکترین اثر بیولوژیکی از خود مثل یک تار مو بسرعت شناسایی خواهند شد. می‌توان سرعت رشد موجودات مختلف را افزایش داد که خود این امر مزایای بسیاری را فراهم می‌آورد که از آن جمله می‌توان به پرورش سریع حیواناتی همچون گاو و گوسفند اشاره کرد که می‌توانند نیازهای غذایی یک جامعه را تا حد زیادی مرتفع کنند. به نظر می‌رسد ژنتیک بخش بسیار عظیمی از آینده را به خود اختصاص خواهد داد و شاید یکه تاز زمان باشد. البته برای این علم جنجال برانگیز پایانی نمی‌توان متصور شد. تمامی مواردی که در بالا ذکر شد، از لحاظ نظری امکانپذیر است؛ ولی نیاز به تحقیق، مطالعات و آزمایشات فراوان دارد که بشر بتواند به آنها دست یابد و چون مسلط بودن بر این علم نیاز به پشتوانه قوی علومی همچون بیولوژی سلولی ملکولی، بیوشیمی، فیزیولوژی و آمار و احتمالات دارد، باید زحمات فراوانی برای دستیابی به ویژگی‌های این رشته از علم متحمل شد. در آخر ذکر این نکته نیز مهم است که باید قوانین بین المللی سخت و محکمی برای این رشته علمی تبیین کرد تا از انجام آزمایشاتی با نتایج اسفبار که این رشته امکان آن را فراهم می سازد، جلوگیری کرد؛ زیرا آنچه مسلم است این که ژنتیک در حالی که علم بسیار مفیدی برای انسان است ، می تواند در صورت استفاده های غیرمنطقی از آن نسل بشریت را گرفتار عواقب وحشتناکی کند و باعث انقراض او گردد.

    [پاسخ]

  2. مطالبتون فوق العاده است لطفا درباره ي باكتري هاي هوازي وبي هوازي هم مطلب بذارين

    باسپاس

    [پاسخ]

پاسخ دهید

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