زيست‌شناسی تکاملی از آن دسته از موضوع‌هايی است که با مشکل تصوير ذهنی جامعه رو به روست. برخی از آن احساس نگرانی می‌کنند و بنابراين با آن مخالفت هستند. تعداد زيادی، حتی بسياری از موافقان آن، زيست‌شناسی تکاملی را بی‌ارتباط با محيط بيرون از مرکزهای علمی می‌دانند. در برخی موارد، حتی تکامل را چيزی مرتبط با مرگ و نابودی و بدبختی و گاهی مسوول آن می‌دانند؛ برای مثال مقاومت به دارو در پزشکی و مقاومت به حشره‌کش‌ها در کشاورزی.

بسياری از مردم ازکاربردهای زيست‌شناسی تکاملی آگاهی ندارند. اين که جامعه پذيرش خوبی نسبت به زيست‌شناسی تکاملی ندارد، ممکن است تا اندازه‌ی زيادی به اين برداشت آنان مربوط باشد که آن را با هر چيز ديگری بی‌ارتباط می‌دانند. با وجود اين، تکامل، به‌ويژه تکامل در اندازه‌ی کوچک ( microevolution )، نقشی اساسی در بهبودهايی در زندگی ما طی قرن بيستم داشته است و انتظار می‌رود در فناوری زيست‌پزشکی در قرن آينده نيز اهمين ويژه‌ای داشته باشد. برای مثال:

• تکامل در پس بسياری از پيشرفت‌هايی قرار دارد که در کشارزی داشته‌ايم( برای مثال، انتخاب مصنوعی نژادهايی از گياهان و جانوران).
• برخی از اصل‌های تکامل برای توليد بسياری از بهترين واکسن‌ها به کار گرفته شده‌اند و مشکلاتی که در به‌کارگيری برخی از اين واکسن‌ها وجود دارد نيز به تکامل بازمی‌گردد.
• پيشرفت‌های آتی در داروسازی و صنعت فناوری زيستی در به کارگيری زيست‌شناسی تکاملی نهفته است؛ هزينه‌ی زيادی به کار می‌رود تا تکامل در لوله‌ی آزمايش رخ دهد يا به نحوی از آن جلوگيری شود.

واکسن: هديه‌ای از تکامل

واکسن فلج اطفال نمونه قديمی اما بسيار خوبی از هد يه‌های تکامل است.

• واکسنی که در حال حاضر برای مصونيت در برابر فلج اطفال به صورت خوراکی در اختيار اطفال قرار می ‌ گيرد، ويروس زنده ‌ی عامل اين بيماری است.
• اين ويروس زنده از لحاظ ژنتيکی ضعيف شده است. بنابراين دستگاه ايمنی بدن ما از عهده آن بر می ‌ آيد. در نتيجه، ويروس ضعيف شده نمی ‌ تواند در بدن ما بيماری ايجاد کند ( به جز 1 تا 2 نفر در هر ميليون نفر که واکسينه شده باشند).
• فرايند ضعيف سازی ويروس در واقع نوعی فرايند تکاملی است. آلبرت سی‌بين( Albert sabin ) برای تهيه ‌ی واکسن فلج اطفال سوش های بيماريزا و بسيار خطرناک اين ويروس را بيرون از بدن انسان (در سلول ‌ های کليه ‌ی ميمون که سلول ميزبان اين ويروس محسوب نمی ‌ شود) پرورش داد و اين روند را تا اندازه‌ای ادامه داد تا ويروس ‌ هايی به دست آمدند که به شرايط بيرون از بدن انسان سازش يافته و توانايی ايجاد بيماری در انسان را از دست داده بودند.

اين روش تهيه‌ی واکسن هنوز هم برای توليد واکسن‌های زنده استفاده می‌شود. در اين‌جا تکامل ياور خوبی است چون به ما کمک می‌:ند واکسن بسازيم. اما نقش تکامل و زيست‌شناسی تکاملی به همين‌جا پايان نمی‌يابد و تکامل می‌تواند برای ما دردسر نيز بيافريند.

• وقتی فردی ويروس ضعيف شده را می ‌ خورد، ويروس سلول ‌ های معده و روده او را آلوده می ‌ کند و در آن جا تکثير می ‌ شود.
• زاده ‌ های ويروسی، سلول ‌ های ديگر معده و روده را آلوده می ‌ کنند و زاده ‌ های ديگری را به وجود می ‌ آورند. اين روند ادامه پيدا می کند و در نتيجه جمعيت ی از ويروس ‌ ها در دستگاه گوارش به وجود می‌آيد که همچنان در حال رشد است.
• برخی از آن ويروس‌ها دچار جهش می ‌ شوند و برخی از آن جهش ‌ ها (يک يا دو جهش) ، بيش ‌ تر توان بيماريزايی را يه ويروس باز می ‌ گردانند .
• ويروس ‌ هايی که بار ديگر توان بيماريزايی را به دست آورده اند، درون سلول ‌ های معده و روده بر ويروس ‌ های ضعيف شده برتری دارند و طی يک هفته يا اندکی بيش تر پس از خوردن ويروس، فرد به انبار ويروس های خطرناک و بيماريزا تبديل می ‌ شود.

بنابراين، روند تضعيف ويروس در دستگاه گوارش برعکس می ‌شود . اين ويروس ‌ ها به فردی که واکسن را دريافت کرده است آسيب نمی ‌ رسانند، زيرا هنگامی که آن ها درون معده و روده تکثير می ‌ شوند، دستگاه ايمنی برای مقابله با آن ‌ ها و جلوگيری از ورودشان به دستگاه عصبی مرکزی آماده می ‌ شود.

• با وجود اين، اگر در جمعيتی از افراد ی که به وی روس فلج اطفال ايمن نشده‌اند ، تنها يک نفر واکسينه شود، ويروس ‌ هايی که در بدن آن فرد توان بيماريزايی خود را بازمی يابند، ممکن است افراد ديگر را آلوده کنند و در نتيجه باعث فراگيری بيماری در جمعيت شوند.
• خوشبختانه اين مشکل، که تکامل آن را به وجود می‌آورد، راه حل ساده ای دارد. برای جلوگيری از چنين رويدادی ، تلاش می کند جامعه را در يک زمان و به طور کامل واکسينه کنند.
• برای مثال ، سازمان بهداشت جهانی ( WHO ) در يک روز 90 ميليون نفر را در هندوستان و در سه روز کل جامعه چين را عليه فلج اطفال واکسينه کرد.
• بنابراين ، شناخت ما از تکامل ويروس فلج اطفال به ما امکان داده است که بدون ايجاد بيماری ناخواسته، از واکسن آن استفاده کنيم.

خطر فهم نادرست از تکامل

تکامل مقاومت به دارو در باکتری‌ها يکی از ساده‌ترين نمونه‌های تکامل است که در طبيعت رخ می‌دهد و بسيار به پزشکی مربوط است. به علاوه، نمونه‌ای از تکامل در اندازه‌ی کوچک است که می‌تواند پيامدهای گسترده‌ای داشته باشد. با وجود اين، بسياری از مردم درک درستی از آن ندارند و حتی در گزارش‌های رسانه‌هايی مانند بی‌بی‌سی( BBC ) نيز نادرست بيان می‌شود.

مقاومت به پادزی‌ها(آنتی‌بيوتيک‌ها) يک پديده‌ی تکاملی است:

• استفاده بيش از اندازه و نادرست از پادزی‌ ها باعث گزينش باکتری ‌ هايی می ‌ شود که ژن مقاوم ت به پادزی دارند.
• با ادامه پيدا کردن استفاده از پادزی‌ ها ، تعداد باکتری ‌ های مقاوم به پادزی‌ افزايش می‌يابد و به ميزبان ‌ های ديگری منتقل می‌ شو ن د.
• در نهايت، باکتری ‌ های مقاوم به پادزی‌ جايگزين جمعيت باکتری ‌ های حساس به پادزی‌ می ‌ شوند.

با وجود اين، مفهوم مقاومت به پادزی به شکل نادرستی در ذهن عموم مردم جا افتاده است. اغلب افراد تصور می ‌ کنند، استفاده نادرست از پادزی ، به افزايش تحمل فرد در برابر دارو می ‌ انجامد و در نتيجه پادزی در آن فرد موثر واقع نمی ‌ شود. در واقع، آنان تصور می ‌ کنند مصرف نادرست پادزی ، باعث تغيير هايی در فرد (و نه در باکتری) می ‌ شود. اما مقاومت به پادزی يک فرايندتکاملی است و استفاده نادرست از پادزی‌ ها تنها به فرد مصرف ‌ کننده آسيب نمی ‌ رساند، بلکه استفاده نادرست همسايه شما از پادزی‌ها می ‌ تواند به شما نيز آسيب برساند و حتی باعث مرگ شما شود. حتی استفاده‌ی نادرست از پادزی‌ها در يکی از کشورهای اروپايی می تواند سوش‌های مقاومی را برای يک کشور آمريکايی يا آسيايی به ارمغان آورد که راهی نيز برای مقابله با آن وجود نداشته باشد. بنابراين، در اين‌جا استفاده‌ی درست يک نفر مطرح نيست بلکه بايد برای استفاده‌ی درست همگان از پادزی‌ها برنامه‌ريزی کرد.

کاربردهای نوين زيست‌شناسی تکاملی

راه‌های بی‌شمار ديگری وجود دارد تا زيست‌شناسی تکاملی را برای برآورده کردن نيازهايمان به کار گيريم. از آن جمله:

1. افزايش طول عمر داروها و مواد شيميايی
2. تهيه‌ی درخت‌های تکاملی
3. رديابی ميکروب‌های آسيب‌رسان
4. توليد صنعتی مواد بيوشيميايی و مواد ديگر

1. مقاومت به دارو و مواد شيميايی در ميکروب‌ها، گياهان و جانوران. در نيمه‌ی دوم قرن بيستم، کارخانه‌ها در تهيه‌ی ترکيب‌هايی برای نابودی ويروس‌ها، باکتری‌ها، حشره‌هايی که محصول کشاورزی را می‌خورند و علف‌های هرزی که در کشتزار می‌رويند، موفقيت‌های چشمگيری داشته‌اند. حتی تعداد زيادی داروی شيمی‌درمانی داريم که برای نابودی سلول‌های سرطانی به کار می‌روند. با وجود اين، تلاش‌های ما برای نابودی اين جانداران باعث شده است مقاومت عليه مواد شيميايی که برای نابودی آن‌هابه کار می‌گيريم، در آن‌ها تکامل يابد. برای مثال:

• سوش‌هايی از ويروس ايدز با 15 جهش مقاومت به دارو جداسازی شده است و تازه‌ترين داروها نيز در حال ناکارآمد شدن هستند.
• برخی سوش‌های باکتری‌ها به همه‌ی پادزی‌های موجود مقاوم شده‌اند.
• برای سل مقاوم به چند دارو، جراحی تنها راه درمان است، زيرا پادزی‌ها پاسخ خوبی ندارند و فقط 50 درصد بيماران آلوده زنده می‌مانند.
• شيمی‌درمانی برای سرطان اغلب ناکارآمد است، زيرا سلول‌های مقاوم به دارو طی دوره‌ی درمان به وجود می‌آيند.
• مقاومت به حشره‌کش‌ها و مقاومت به علف‌کش‌ها آن اندازه فراگير شده است که انگيزه‌ برای ساختن حشره‌کش‌ها و علف‌کش‌های جديد ضعيف شده يا حتی به طور کامل وجود ندارد.

زيست‌شناسی تکاملی راه‌هايی به ما پيشنهاد می‌کند تا عمر مفيد داروهاو مواد شيميايی را افزايش دهيم. مقدار ماده‌ی شيميايی که به کار می‌رود، چه ترکيبی از مواد شيميايی استفاده می‌شود و زمانی که آن‌ها به کار گرفته می‌شوند، پرسش‌های مهمی هستند که از نظر پيشگيری يا آهسته کردن روند تکامل مقاومت، بايد ارزيابی شوند. برخی شرکت‌ها ترکيب‌هايی را می‌فروشند که به دليل ماندگاری فراورده‌شان بهره‌ی مالی دارند و آن‌ها هزينه‌ی کافی برای زيست‌شناسان تکاملی در نظر گرفته‌اند تا دستور استفاده‌ی دارو را خردمندانه‌تر تهيه کنند. در موارد ديگر، فشارهای اقتصادی و احساسی سياست‌هايی را تحميل می‌کنند که روند تکامل مقاومت را سرعت می‌بخشند(برای مثال، تقاضای بيمار پزشک را وامی‌دارد پادزی تجويز کند؛ پزشک توجه کافی ندارد و پادزی‌ها در غذای جانوران وجود دارد.)

2. درخت‌های تکاملی. اصل نظريه تکامل اين است که همه جانداران از راه نياکان مشترک به هم مرتبط می ‌ شوند. امروزه زيست شناسی مولکولی اين ديدگاه را در سطحی بيش از آن‌چه که تا 50 سال پيش تصور می‌شد، تقويت کرده است. البته، در مقياس زمانی کوچک نيز اين حقيقت را می‌بينيم: هر چيز زنده‌ای از چيز ديگری پديد می‌آيد که هم زنده است و هم به آن شباهت دارد.

يکی از پيشرفت‌های مهم در زيست‌شناسی تکاملی طی دو دهه‌ی اخير روشی برای برآورد کردن الگوی نياکانی ميان جاندران است. اين روش که فيلوژنتيک( Phylogenetics ) نام گرفته است، به ما امکان داده تاريخ جانداران را به نحو دقيق ‌ تری دنبال و آن را د ر قالب نمودارهای درخت ‌ مانند بازسازی کنيم. در اين روش از داده‌های مولکولی استفاده می‌شود تا نياکان مشترک جانداران را تا زمانی که می‌خواهيم، برای مثال، بين باکتری‌ها و ميتوکندری‌های سلول‌هايمان، دنبال بکنيم. اين روش ، علاوه بر افزايش درک ما از تاريخ تکاملی زندگی ، کاربردهای مفيد زيادی به خصوص در پيگيری بيماری ‌ های عفونی پيدا کرده است.

3. رديابی ميکروب‌های آسيب‌ رسان. در يک مطالعه‌ی همه‌گيرشناختی بيماری‌های عفونی، دانستن اين که فردی چگونه يا در کجا به عامل آن بيماری آلوده شده است، اهميت زيادی دارد. اين اطلاعات شايد مهم‌ترين دانستنی پايه‌ای باشند که برای پيش‌گيری از گسترش بيش‌تر بيماری به ما کمک می‌کنند. بيش از يک ‌دهه است که همه‌گيرشناسان( epidemiologist ) از توالی DNA ويروس‌ها برای تهيه‌ی درخت‌های فيلوژنتيک استفاده می‌کنند تا منبع عفونت را رديابی کنند. برخی از نمونه‌های فعاليت آنان بسيار جالب است.

در سال 1994 زنی ادعا کرد که معشوقش ( يک پزشک ) برای انتقام جويی ، به او خون آلوده به ويروس ايدز ( HIV ) تزريق کرده است. بنابر ادعای آن زن، پزشک متهم بارها به او ويتامين B تزريق کرده و در يکی از تزريق ها از مقداری خون آلوده استفاده کرده بود. هيچ شاهد و مدرکی در اين باره وجود نداشت و پزشک نيز ادعا می کرد که آن زن با افراد ديگری ارتباط داشته و به از اين راه آلوده شده است. در اين جا ، درخت های فيلوژنی به کمک قاضی آمدند و ثابت کردند که تکامل ، در عرصه قضاوت نيز می تواند راه گشا باشد.

• ويروس ايدز به سرعت دچار جهش می شود ، حتی در بدن يک فرد.
• اگر ويروس ايدز از بدن فردی به بدن فرد ديگری منتقل شود، تفاوت‌هايی بين ويروس فرد دهنده و فرد گيرنده وجود دارد.
• همين‌طور که ويروس از فردی به فرد ديگر منتقل می‌شود، بيش‌تر تغيير می‌کند و طی زمان متفاوت‌تر می‌شود.
• بنابراين توالی ماده‌ی ژنتيک ويروس ايدز در دو فردی که از دو منبع متفاوت به اين ويروس آلوده شده‌اند، بسيار متفاوت است.
• بنابراين، اگر سخن زن حقيقت داشته باشد، ويروس بدن او با ويروس بدن فردی که خون آلوده از او به زن تزريق شده است، شباهت زيادی خواهد داشت.

بررسی پرونده ‌ی پزشکی زن نشان داد، در آوريل 1994 که او برای اهدای خون مراجعه کرده، به ويروس آلوده نبوده است. بنابر ادعای او ، در آگوست همان سال به او خون آلوده تزريق شده و او چند ماه بعد ، ادعای خود را تسليم دادگاه کرده است. مساله ای که پرونده را پيچيده کرد اين بود که پزشک متهم ، خود به ويروس آلوده نبود. اما بررسی ها نشان دادند که در مطب آن پزشک از دو بيمار، يکی آلوده به ويروس ايدز و ديگری آلوده به ويروس هپاتيت C ، نمونه ‌ی خون تهيه شده بود . بررسی فيلوژنی ويروس های به دست آمده از آن زن و فرد آلوده به HIV ، ادعای زن را ثابت کرد. پزشک به قتل درجه دوم و در نتيجه 50 سال زندان محکوم شد.

توليد صنعتی مواد بيوشيميايی و مواد ديگر. تکامل جهت‌دار، يعنی تکاملی که به صورت ساختگی(مصنوعی) به راه افتاده است، بخش از زبان تخصصی در فناوری‌زيستی شده است:

• آنزيم‌ها و ديگر پروتيين‌هايی که به طور ساختگی تکامل يافته‌اند، به‌زودی بخش از فناوری پزشکی و می‌شوند و حتی در خانه‌داری به کمک ما می‌آيند.
• داروهايی با اساس پروتيينی خواهيم داشت که برخلاف پروتيين‌های درون بدنمان، به آهستگی تخريب می‌شوند و بنابراين، لازم نيست مقدار زيادی از آن‌ها دريافت کنيم.
• آنزيم‌های طوری تکامل پيدا می‌کنند که در پودرهای شست و شو بهتر کار کنند.
• مولکول‌هايی به وجود خواهند آمد که با هاگ عامل‌های بيماريزايی مانند عامل سياه‌زخم و ديگر عامل‌های خطرناک پيوند شوند.

آری، دانشمندان با بهره ‌ گيری از آن چه که داروين به ما آموخت، تکامل را در دستان خود گرفته ‌اند و مولکول ‌ هايی می‌ آفری نن د که ويژگی‌های مورد نياز ما را بروز می‌دهند و حتی مولکول‌هايی ساخته‌اند که تا ده سال پيش‌ وجود آن‌ها ناممکن به نظر می‌رسيد.

نتيجه

گام‌هايی که زيست‌شناسی تکاملی در جهت بهبود زندگی انسان برداشته، برای مردم عادی روشن نيست. مردم بايد بدانند که در قرن جديد زيست‌شناسی تکاملی کاربردهای در پزشکی، کشاورزی، فناوری‌زيستی و حتی حقوق و خانه‌داری دارد. به علاوه، آنان‌ بايد بدانند آگاهی پايه از اصل‌های تکامل برای مبارزه‌ی کارآمد با عامل‌های بيماريزا ضروری است.

درباره‌ی نويسنده

جيم جی. بال( Jim J. Bull ) استاد زيست‌شناسی مولکولی در دانشگاه تگزاس است. او درباره‌ی ارتباط ژنتيک و تکامل با بيماری‌ها مطالعه می‌کند و برای درک چگونگی تکامل ويروس‌ها در حضور مهارکننده‌ها و اين که چگونه می‌توان آن‌ها را برای توليد واکسن تغيير داد، آزمايش‌هايی انجام می‌دهد. به علاوه، او روی اين موضوع‌ کار می‌کند که آيا از ويروس‌هايی که به باکتری‌ها حمله می‌کنند(فاژها) می‌توان برای درمان عفونت‌های باکتريايی استفاده کرد.

Evolutionary Biology: Technology for the 21st Century, By Jim J. Bull, actionbioscience.org

پايگاه تکامل