تکامل با چه سرعتی رخ می‌دهد؟_کویر دانش

چارلز داروین در اواسط قرن نوزدهم نظریه تکامل را نقل کرد، اما بر این باور می بود که فرایند بنیادین تکامل زیاد آهسته و در مقیاس‌های وقتی زمین‌شناسی، یعنی میلیون‌ها سال رخ می‌دهد. اما آیا حق با داروین است، یا تکامل می‌تواند سریع تر نیز رخ دهد؟ تکامل با چه سرعتی عمل می‌کند؟

در ابتدا، باید تکامل را تعریف کنیم. تکامل فرآیندی است که در طی آن، ژن‌ها یا ظاهر فیزیکی هر گونه کم کم و در طول زمان، تحول می‌کند. نیروی محرک فرایند تکامل «انتخاب طبیعی» است، یعنی افرادی که ویژگی‌های سودمندتری دارند، زنده می‌همانند و تولیدمثل می‌کنند و این ویژگی‌ها را به نسل‌های بعدی خود منتقل می‌کنند. این چنین فرایندی در طی نسل‌های متعدد، به گفتن تکامل تطبیقی شناخته می‌بشود.

ترکیب انتخاب طبیعی و تکامل تطبیقی به گونه‌ها پشتیبانی می‌کند تا خود را با تغییرات محیطی تطبیق دهند. تیموتی بونه، زیست‌شناس فرگشتی از مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه و دانشگاه لا روشل، به‌ لایوساینس می‌گوید: «این فرآیند به گونه امکان می‌دهد تا تغییرات محیط زندگی خود را ردیابی کند.»

برای مثال، در مثالی معروف «سهره‌های داروین» یا فنچ‌های گالاپاگوس، پرنده‌هایی اثرگذار از جزایر گالاپاگوس، می‌بینیم که گونه‌های مختلفی از این پرنده‌ها در طی چند دهه، منقارهایی با شکل‌ها و اندازه‌های متفاوت را تکامل دادند تا در تغذیه از انواع گوناگون مغزها و حشرات، تخصص اشکار کنند. یافته‌ها بعد از انتشار کردن کتاب برنده‌ی جایزه پولیتزر با گفتن «منقار سهره: داستانی از تحول در دوره ما» دقت تعداد بسیاری را به خود جلب کرد.

اما مؤلفه‌ی سومی نیز وجود دارد: گونه‌زایی. هر طوری در طی این فرایند، به مرور زمان به دو گونه‌ی نزدیک تقسیم می‌بشود. بونه می‌گوید این فرآیند زیاد آهسته‌تر از تکامل تطبیقی رخ می‌دهد.

انتخاب مصنوعی، شدت تکامل را افزایش داد. اما فرایند تکامل به طور طبیعی با چه سرعتی رخ می‌دهد؟

بونه و گروهی بین‌المللی از محققان، برای جواب به این سوال، دهه‌ها داده‌ی ژنتیکی مربوط به ۱۹ گونه پرنده و پستاندار را تحلیل کردند. آن‌ها دریافتند که شدت تکامل تطبیقی، دو تا چهار برابر سریع تر از برآوردهای قبل است. به طور دقیق‌تر، در هر نسل از مثالهای مطالعه، بقا و تولیدمثل در شرایط کاملاً پایدار به طور متوسط ۱۸٫۵ درصد افزایش داشت.

یعنی اگر بقا و تولیدمثل به مقدار یک‌سوم افت یابد، تکامل تطبیقی در سه تا هفت نسل، جمعیت را بازیابی می‌کند. برای مثال، گوسفندهای بزرگ‌شاخ (Ovis canadensis) در طی ۲۰ سال یا سه نسل، شاخ‌های خود را به اندازه‌ی دو سانتی‌متر مختصر‌تر کردند، چون آن‌هایی که شاخ‌های بزرگتری داشتند، توسط شکارچیان مورد مقصد قرار می‌گرفتند. موش‌های برفی (Chionomys nivalis) در طی ۱۰ سال یا هشت نسل، تا سه گرم از وزن خود را از دست دادند که به گمان زیادً به علت تحول در مقدار بارش برف اتفاق افتاده می بود.

اما شرایط در طبیعت، هیچ زمان پایدار باقی نمی‌ماند. بونه توضیح می‌دهد: «می‌بینیم که جمعیت‌ها در حال تطبیق می باشند، اما نمی‌دانیم که با چه چیزی تطبیق می‌یابند.» او افزود تغییرات محیطی، رقابت، بیماری‌ها و انسان‌ها، همه انها می‌توانند علتتحول در شدت تکامل شوند. بونه می‌گوید: «تکامل برای تثبیت یا دست‌کم افت تأثیر تغییراتی که در محیط رخ می‌دهد، در صحنه وجود دارد.»

جیمز استرود، زیست‌شناس فرگشتی در مؤسسه فناوری جورجیا، می‌گوید: «تکامل همیشه در حال رخ‌دادن است.» اما او می‌پرسد اگر انتخاب طبیعی این‌قدر قوت دارد، چرا همه چیز با شدت تکامل اشکار نمی‌کند؟ این سوال، او را به سمت پژوهش در این عرصه سوق داد.

استرود و همکارانش از پژوهش‌های خود نتیجه گرفتند که انتخاب طبیعی در بازه‌های وقتی مختصر‌زمان (چند نسل یا چند سال) در مارمولک‌های مناطق گرمسیری زیاد پویاتر است، اما در بازه‌های وقتی طویل‌تر (میلیون‌ها سال) این تغییرات به اعتدال می‌رسد و عملاً تحول خاصی رخ نمی‌دهد.

دانشمندان چطور شدت تکامل را اندازه می‌گیرند؟ فلیپ جینجریچ، دیرین‌شناس از دانشگاه میشیگان، روشی را ابداع کرد که با منفعت گیری از واحدی به نام «داروین»، شدت تکامل را اندازه‌گیری می‌کند. او دریافت که تکامل در بازه‌های وقتی طویل‌زمان، به آهستگی رخ می‌دهد، در حالی که در بازه‌های مختصر‌تر، شدت آن زیاد زیاد تر است.

مایکل بنتن، دیرین‌شناس مهره‌داران از دانشگاه بریستول، می‌گوید: «شدت تکامل می‌تواند به علت تغییرات محیطی مداوم، به نحوه شگفت‌انگیزی بالا باشد. هر چه مقیاس وقتی مختصر‌تر باشد، شدت تکامل زیاد تر است، حتی بعد از این که تأثیر زمان را در نظر بگیریم.»

اسبق فسیلی نیز سرنخ‌هایی را اراعه خواهند داد. در دوره تریاس (۲۵۱٫۹ تا ۲۰۱٫۳ میلیون سال پیش)، بعد از انقراض پرمین، خزندگان دریایی بزرگی به نام ایکتئوسورها در کمتر از ۳ میلیون سال و سریع تر از نهنگ‌ها، به موجوداتی غول‌پیکر تبدیل شدند، چون آن‌ها برترین شکارچیان اقیانوسی بودند.

بنتن توضیح می‌دهد که عواملی همانند تطبیق با شرایط محیطی تازه، پرکردن موقعیت‌های زیست‌محیطی تازه، فرار از شکارچیان و رقابت با دیگر حیوانات، زیاد تر علتافزایش شدت تکامل خواهد شد. او می‌گوید: «احتمالا جواب درست این باشد که همه‌ی موجودات، در صورت نیاز، از توانایی تکامل بسیار سریع برخوردار می باشند.»