دانش و فناوری پیشنهاد سردبیر

فرگشت موازی یا فرگشت همگرا چیست؟

فرگشت موازی یا فرگشت همگرا چیست؟

به‌طور بسیار خلاصه، فرگشت همگرا به شکلی از فرگشت (یا به‌اصطلاح اشتباه رایج، تکامل!) گفته می‌شود که در آن گونه‌ها مختلف با ویژگی‌های مختلف در طول نسل‌های زیاد نهایتاً ویژگی‌های مشابهی پیدا می‌کنند. مثلاً شاید در نگاه اول دلفین‌ها و کوسه‌ها جانوران مشابهی به نظر برسند، ولی واقعیت آن است که این دو جاندار کاملاً باهم متفاوت هستند. همان طور که همه می‌دانیم، دلفین‌ها از دسته پستانداران محسوب می‌شوند در حالی که کوسه‌ها ماهی بزرگ جثه تخم گذار هستند. شاید باز هم این تفاوت زیاد جلوه نکند که در این صورت لازم خواهد بود کمی بیشتر وارد جزئیات شویم.

تفاوت اصلی این دو حیوان را باید جایی بررسی کرد که این دو از هم جدا شدند. آن جاست که مسیر بسیار متفاوت فرگشت این دو جانور شما را شگفت زده می‌کند. یعنی حدود 290 میلیون سال پیش، وقتی که آخرین جد مشترک کوسه و دلفین در دریا زندگی می‌کرد. از آن زمان به بعد این دو گونه در ظاهر مشابه امروزی، دو مسیر کاملاً متفاوت را طی کردند.

از جد مشترک دلفین و کوسه، دو گونه ‌ایجاد شد که یکی از آن‌ها راه خشکی را در پیش گرفت و دیگری در همان خانه سابق خودش باقی ماند. گونه‌ای که راهی دریا شد بعدتر به پستانداران متنوعی فرگشت پیدا کرد، از جمله حیوانی گرگ مانند به نام پاکیستوس (Pakicetus). برای پی بردن به سرونوشوت خاندان دلفین‌ها، ما باید داستان فرگشت پاکیستوس را دنبال کنیم چرا که در مرحله بعد این حیوان مجدداً به آب برگشت و معدود حیوانات آبی پستانداری که امروز می‌شناسیم، یعنی نهنگ‌ها و دلفین‌ها را تشکیل داد.

گونه دیگری که 290 میلیون سال پیش در آب‌ها باقی ماند هم مانند برادر خشکی زی خود تغییر و تحولات زیادی پیدا کرد که یکی از گونه‌های حاصل شده، کوسه‌ها بودند. در نتیجه می‌بینیم که باوجود پیچش زیاد مسیر و فرگشت های متفاوت، این دو جانور نهایتاً شکل و شمایلی یکسان پیدا کرده‌اند. آب زی هایی بزرگ، با پوست صاف و با باله‌هایی که به شکار و مانور به کمکشان می‌آید. و همین‌طور شباهت‌های دیگر.

این تنها یک نمونه از فرگشت های متفاوتی است که به نتیجه تقریباً مشابه ختم شده است. این فرآیند همان چیزی است که به آن فرگشت همگرا می‌گوییم. به‌طور معمول، ما فرگشت را فرآیندی می‌دانیم که عملکردی برعکس آن چه گفته شد دارد. فرآیندی که یک گونه را به گونه‌های دیگر و آن‌ها را هم به گونه‌های مختلف دیگر تبدیل می‌کند. مثل فنچ‌های گالاپاگوس که به دلیل قرار گرفتن در شرایطی متفاوت در طی سال‌ها، منقاری متفاوت و مناسب‌تر برای شرایط زندگی خود به دست آوردند.

پس می‌توان گفت که در تاریخ تحولات جانداران ما با دو پدیده اساساً متضاد رو به رو هستیم.  یکی فرگشت که یک گونه را به گونه‌های مختلف و متنوع‌تر تبدیل می‌کند و دیگری فرگشت همگرا که گونه‌های متفاوت را به سمت یک گونه مشابه سوق می‌دهد. پدیده دوم به ما می‌گوید که اگر ما دو گونه متفاوت، مثلاً یک طوطی و یک توکان، را در یک جزیره بگذاریم و چندین نسل آن‌ها را مشاهده کنیم، نهایتاً به یک گونه یکسان یا دو گونه بسیار مشابه خواهیم رسید. ولی چرا؟

مثلاً اگر فرض می‌کنیم در آن جزیره غذای اصلی پرنده‌های ما را حشرات تشکیل دهند. در حالی که طوطی‌ها برای شکار حشرات با منقارشان مشکلی نخواهند داشت، توکان‌ها به دلیل نداشتن چنین توانایی، خیلی زود از بین خواهند رفت و ژن‌هایشان را به نسل بعد نخواهند رساند. تنها آن دسته از توکان‌هایی باقی خواهند ماند که به هر علت (جهش) منقارهای کوچک‌تر و بهتری دارند و می‌توانند از حشرات تغذیه کنند. به این صورت در طی نسل‌های متمادی، طوطی‌ها که همچنان شکل و ظاهر خود را حفظ کرده‌اند با توکان‌هایی که نسل به نسل به دلیل انتخاب طبیعی منقارشان کوچک‌تر و کوتاه‌تر می‌شود، تشابه پیدا خواهند کرد. یعنی هر دو گونه نهایتاً به شکلی از منقار خواهند رسید که برای شکار حشرات آن جزیره بهترین ویژگی‌ها را دارد.

Convergent Evolution

فرگشت همگرا نظریه جدیدی نیست

نظریه فرگشت همگرا اولین بار توسط یک زیست شناس بریتانیایی به نام ریچارد اُوِن (Richard Owen) مطرح شد، کسی که در آن زمان به نظریه فرگشت داروین در اواسط قرن 1800 میلادی تردید داشت. ریچارد اون گونه‌های مختلف با تشابهات بسیار زیاد را اساس شک و تردید خود در نظریه داروین می‌دانست. او به حیواناتی متفاوت که دارای اندام‌ها و کارایی مشابه بودند (هم‌ساخت) اشاره کرده بود که نظریه داروین توضیحی برای آن نداشت. به‌طور مثال دست انسان و باله دلفین هم‌ساخت هستند چرا که از نظر ساختار اسکلت کاملاً تشابه دارند، هر چند که در عمل کاربرد آن‌ها بسیار متفاوت است. این تشابه به جد مشترک گونه‌ها به هم باز می‌گردد و تفاوت‌ها مربوط به مسیر فرگشت متفاوت است. از طرف دیگر باله‌های دلفین را می‌توان با باله کوسه مقایسه کرد که کارکردی دقیقاً مشابه دارد ولی شکل و ساختار اسکلت آن کاملاً متفاوت است و دلیل آن را هم می‌توان در فرگشت همگرای آن‌ها دانست.

 

فرگشت همگرا تا چه حد رایج است؟

نمونه‌های زیادی از فرگشت همگرا یا فرگشت همگرا را می‌توان در گونه‌های موجود در یک شاخه با جد مشترک پیدا کرد. مثل پانداهای بزرگ اندامی مشابه شست دست انسان دارد که از آن برای گرفتن درختان بامبو کمک می‌گیرد، در حالی که خرس‌های دیگر چنین ویژگی ندارند.

البته در بستگان بسیار دور موارد جالبی از فرگشت همگرا دیده می‌شود. مثلاً هشت پا درست مانند انسان چشم‌هایی با ساختار مشابه دوربین دارد که از عدسی، عنبیه، شبکیه و … تشکیل شده است. مثال دیگر مربوط به خفاش و پرنده‌هاست. خفاش در واقع پستانداری بالدار است در صورتی که جد پرندگان به دایناسورهای دوپا (نزدیک به 160 میلیون سال پیش) می‌رسد. حتی نگاه دقیق‌تر به بسیاری از جانوران با ظاهر مشابه هم این حقیقت را مشخص می‌کند که آن‌ها از دو مسیر کاملاً متفاوت به اینجا رسیده‌اند.

انگشت ششم پاندا که در ظاهر به انگشت شست ما شباهت دارد، حدود 20 میلیون سال پیش ایجاد شده در حالی که انگشت ما نزدیک به 50 میلیون سال سابقه دارد و آخرین جد مشترکمان احتمالاً در سال‌های دور، بین 65 تا 90 میلیون سال پیش بر زمین قدم گذاشته است. چشم بی‌نظیر و شگفت انگیز هشت پا هم که هیچ نقطه کوری ندارد، هم به همین شکل است.

در واقع فرگشت همگرا، تطابقی است که گونه‌های مختلف در شرایط کم و بیش یکسان با محیط پیدا کرده‌اند. مثلاً زندگی در دریا برای یک پستاندار (دلفین) یا یک ماهی( کوسه) تفاوتی زیادی ندارد. هر دو باید بتوانند به‌خوبی در آب شنا کنند و با شکار حیوانات دیگر به بقا ادامه دهند. بنابراین هر دو اندام‌هایی ایده آل برای این محیط و این کار به دست می‌آورند. درست مثل حیواناتی که در جنگل و درخت‌ها زندگی می‌کنند و اندامی مشابه دم تقریباً در همه آن‌ها دیده می‌شود.

ولی شاید شگفت انگیز ترین نمونه‌های فرگشت همگرا را بتوان در استرالیا پیدا کرد. جایی که پستانداران کیسه دار سال‌هاست از باقی جهان جدا افتاده‌اند و مسیر فرگشت خاص خود را پیش گرفته‌اند. قاره استرالیا ده‌ها میلیون سال قبل از قاره‌های دیگر جدا شد. با این حال در این سرزمین حیواناتی زندگی می‌کنند که شباهت غیرقابل انکاری با حیوانات دیگر سایر نقاط جهان دارند.

مثلاً در استرالیا موش کور کیسه دار با رفتار و عملکرد و ظاهری تقریباً مشابه داریم. یا موش‌ها همتایانی به نام مولگارا در استرالیا دارند. در این میان گونه‌هایی هم در استرالیا زندگی می‌کنند که همتایان خود را از دست داده‌اند، مثل کانگوروها. یا ببر تاسمانی که فقط تا قرن پیش در قاره استرالیا یافت می‌شد (و حالا در هر دو جهان منقرض شده به‌حساب می‌آید). در تمام این موارد ما نمونه‌های عالی از فرگشت همگرا داریم. پس فرگشت همگرا شاید نه به‌اندازه خود فرگشت، ولی به میزان قابل توجهی، اتفاق افتاده است.

فرگشت همگرا موازی

 

آیا همگرایی غیرقابل اجتناب است؟

بررسی فسیل‌ها و تاریخ و مسیر فرگشت حیوانات نشان داده که گونه‌های مختلف در شرایط مشابه نهایتاً به راهکارهایی تقریباً یکسان رسیده‌اند. دست‌ها، پاها، باله‌ها، چشم‌ها، سپرهای استخوانی و … که در بسیاری از جانوران به‌صورت مستقل ولی با کارکردی مشابه ایجاد شده است. این حقیقت به این سؤال می‌انجامد که بدانیم آیا فرگشت همگرا و تشابه حیوانات به هم غیرقابل اجتناب است؟ در واقع سؤال درست این است که بپرسیم فرآیند فرگشت تا چه حد تصادفی است و محیط ما تا چه حد تمایل دارد این تفاوت‌ها را از بین برد؟ یعنی آیا اگر ما تاریخ زمین را مجدداً تکرار کنیم، باز هم به همین شکلی که هست خواهیم رسید؟ و مهم‌تر از آن اینکه آیا ممکن است گونه‌ها پس از چند شاخه شدن، مجدداً به هم پیوندند و دوباره یک گونه شوند؟

فرایند فرگشت تنها بر این نکته تأکید دارد که گونه‌ای با سازگاری بهتر، عملکرد بهتر و در نتیجه شانس زنده ماندن و گسترش بیشتر، صرف نظر از استراتژی یا هر چیز دیگر، زنده می‌ماند.

در انتها لازم است به این نکته هم اشاره شود که فرگشت همگرا و فرگشت موازی دو پدیده متفاوت ولی بسیار مشابه هستند. در فرگشت موازی یک گونه به چند شاخه تقسیم شده و شاخه‌ها به‌طور مستقل فرآیندی مشابه را طی می‌کنند. ولی در فرگشت همگرا، گونه‌های متفاوت با فرآیندی متفاوت به یک نتیجه می‌رسند. به هر حال مرز بین این دو تعریف در مورد فرآیند تحول جانوران، در میان دانشمندان مورد بحث است.

منبع: livescience

مطالب مرتبط

ایلان ماسک یک میلیون دلار برای کاشت یک میلیون درخت هدیه داد

محمد امین نعمتی

کنترل جمعیت زمین مشکل تغییرات آب و هوایی را حل نخواهد کرد

محمد امین نعمتی

دانشمندان می‌گویند کمتر گوشت قرمز بخورید اما برخی افراد اعتقادی به این توصیه ندارند

نوید بیک زاده

تغییرات اقلیمی اقیانوس‌ها را 5 برابر گرم‌تر می‌کند

عباس رهامی

ژنراتور پیل سوختی تویوتا روشی نوین برای تولید انرژی پاک

عباس رهامی

مرکز داده اروپایی 3.3 میلیارد دلاری گوگل در اروپا

عباس رهامی

گوگل با سرمایه‌گذاری جدید خود در زمینه انرژی تجدیدپذیر یک رکورد بر جا می‌گذارد

محمد امین نعمتی

رفتار عجیب سوراخ اوزون این بار به نفع ساکنین زمین

عباس رهامی

محققان چطور ماندگاری میوه‌ها را افزایش می دهند؟

کیوان

هواپیمای بدون سرنشین به داد جنگل آمازون می‌رسد

عباس رهامی

بهترین عکس‌های حیات وحش سال 2019

عباس رهامی

وقتی کودهای زیستی به یاری گیاهان آمدند!

کیوان

دانشمندان موفق به ارائه روشی جدید برای تولید انرژی سبز شدند

کیوان

نوع جدیدی از گیاه کلزا با ویرایش ژن جدید تولید شد

کیوان

آیا می‌شود عصر یخبندان بعدی را به تعویق انداخت؟ عصر یخبندان چیست؟

عباس رهامی

کمبود کلم در انگلیس به دنبال گرمایش زمین!

کیوان

اولین خط راه‌آهن مبتنی بر نیروی خورشیدی جهان در بریتانیا راه‌اندازی شد

نوید بیک زاده

آلودگی هوا ابتلا به نابینایی را 2 برابر افزایش می‌دهد!

کیوان

دیدگاه شما چیست؟