کلید پیش‌بینی فرگشت گونه‌های جانوری کشف شد

تینا مزدکی: از زمانی که چارلز داروین نظریه فرگشت را منتشر کرد، زیست‌شناسان زیادی مجذوب مکانیسم‌های پیچیده‌ای شده‌اند که فرگشت را امکان‌پذیر می‌کند. آیا مکانیسمی که باعث فرگشت گونه‌ها طی چند نسل می‌شود و به «خُردفرگشت‌» (mircoevolution) معروف است، می‌تواند توضیح دهد که چطور کلان‌فرگشت رخ می‌دهد و گونه‌ها به هزاران یا میلیون‌ها نسل گسترش می‌یابند؟

مطالعه‌ای تازه که نتایج آن در نشریه ساینس منتشر شده، نشان می‌دهد توانایی جمعیت‌های جانداران برای فرگشت و سازگار شدن با محیط در طول فقط چند نسل، که ازآن به فرگشت‌پذیری (evolvability) یاد می‌شود، به ما کمک می‌کند تا بفهمیم فرگشت در مقیاس‌های زمانی بسیار طولانی، چطور می‌تواند تاثیر بگذارد.

به گزارش سیلاد، با گردآوری و تجزیه‌وتحلیل مجموعه داده‌های عظیم از گونه‌های موجود و همچنین بررسی فسیل‌ها، محققان توانسته‌اند نشان دهند که فرگشت‌پذیریِ عاملِ خردفرگشتِ بسیاری از صفات مختلف، می‌تواند میزان تغییرات مشاهده‌شده بین جمعیت‌ها و گونه‌های جداشده را تا یک‌میلیون سال بعد پیش‌بینی کند.

داروین می‌گفت گونه‌ها به تدریج فرگشت پیدا می‌کنند؛ اما مشاهدات اخیر دانشمندان حاکی از آن است که هرچند جمعیت‌های جانداران در کوتاه‌مدت به‌سرعت فرگشت پیدا می‌کنند، اما این فرگشت‌های کوتاه‌مدت در طول زمان انباشته نمی‌شوند. بااین‌حال فرگشت جانوران در طولانی‌مدت، به خردفرگشت آن‌ها در دوره‌های زمانی کوتاه بستگی دارد.

توانایی پاسخگویی به انتخاب و سازگاری (انطباق) و به طور کلی فرگشت‌پذیری، به میزان تنوع وراثتی (ژنتیکی) بستگی دارد. محققان تجزیه‌وتحلیل خود را با جمع‌آوری مجموعه داده عظیمی با معیارهای فرگشت‌پذیری برای جمعیت‌ها و گونه‌های زنده انجام دادند. آن‌ها سپس فرگشت‌پذیری را در برابر جمعیت و واگرایی گونه‌ها برای صفات مختلف مانند اندازه منقار در پرندگان، تعداد فرزندان و ابعاد در گل و گیاه و موارد دیگر ترسیم کردند.

در مرحله بعد، آن‌ها اطلاعات ۱۵۰ دودمان مختلف فسیلی را موردبررسی قرار دادند و بدین‌ترتیب، تفاوت‌های صفات مورفولوژیکی جانداران را از بازه‌های زمانی کوتاه‌تر از ۱۰ سال تا ۷٫۶ میلیون سال اندازه‌گیری کردند. در نهایت مشخص شد که صفات دارای فرگشت‌پذیری بالاتر، در میان جمعیت‌ها و گونه‌های موجود واگراتر بودند و به احتمال زیاد بین دو نمونه فسیلی متوالی هم تفاوت داشتند. برعکس، صفات با فرگشت‌پذیری کم، بین جمعیت‌ها یا بین نمونه‌های فسیلی متوالی تغییر چندانی نداشت.

نوسانات محیطی، کلید فرگشت!

محققان می‌گویند که صفات دارای فرگشت‌پذیری بالاتر، به سرعت تغییر می‌کنند زیرا می‌توانند سریع‌تر به تغییرات محیطی پاسخ دهند. محیط -شامل چیزهایی مانند دما، نوع غذای موجود یا هر ویژگی دیگری که برای بقا و زادآوری مهم باشد- نیروی محرک تغییرات فرگشتی است؛ زیرا جمعیت‌ها سعی می‌کنند با محیط خود سازگارتر شوند.

محیط‌ها به طور معمول از سالی به سال دیگر یا دهه‌ای به دهه دیگر تغییر می‌کنند و حول میانگین‌های پایدار در نوسانند. این مهم باعث ایجاد نوسان در جهت انتخاب می‌شود. صفات به‌شدت فرگشت‌پذیر می‌توانند به سرعت به این نوسانات در انتخاب پاسخ دهند و در طول زمان با دامنه‌ای گسترده‌تر نوسان خواهند داشت. صفات کمتر فرگشت‌پذیر نیز نوسان خواهند داشت، اما آهسته‌تر و با دامنه‌ای محدودتر.

‌جمعیت‌ها یا گونه‌هایی که از نظر جغرافیایی با هم فاصله دارند، در معرض محیط‌هایی قرار می‌گیرند که نوسان‌های آن‌ها همگام نیست؛ در نتیجه، هر یک از این جمعیت‌ها صفت متفاوتی خواهند داشت و اندازه این تفاوت به دامنه نوسان صفت بستگی دارد که درنهایت روی فرگشت‌پذیری این صفت تاثیر می‌گذارد.

پیامدهای تنوع زیستی

نتایج پژوهشگران نشان می‌دهد که انتخاب و محیط در گذشته نسبتاً پایدار بوده است. از آن‌جایی که با تغییرات آب‌وهوایی همه چیز به سرعت در تغییر است؛ همه این تغییرات که عمدتا هم‌جهت هستند، ممکن است به شدت بر الگوهای انتخاب و نحوه سازگاری گونه‌ها با محیط‌هایی که هنوز در نوسان هستند تاثیر بگذارند.

باید توجه داشت که این انتخاب و نحوه‌ سازگاری گونه‌ها باید حول بهینه‌هایی باشد که حتی تا چند دهه دیگر پایدار نیستند و در واقع، گونه‌ها باید خود را با این شرایط وفق دهند. اینکه چقدر گونه‌ها می‌توانند این بهینه‌ها را ردیابی کنند و سازگار شوند، نامشخص است، اما به احتمال زیاد سازگاری آن‌ها برای تنوع زیستی، حتی در مقیاس زمانی کوتاه، پیامدهایی خواهد داشت.

منبع: phys

۵۴۳۲۳