اغلب تصور می‌شود که فرایند تکامل، روندی کند و خزنده است. اما وقتی صحبت از اختاپوس‌ها و ماهی‌های مرکب می‌شود، به‌نظر می‌رسد طبیعت با جهش‌های سریع و ناگهانی کار خود را پیش می‌برد.
در طول ۵۰۰ میلیون سال گذشته، تقریباً تمام تغییرات تکاملی در این موجودات در بازه‌های زمانی کوتاهی اتفاق افتاده‌اند؛ زمانی‌که گونه‌های جدیدی پدید آمده‌اند.
شواهد علمی تازه از دانشگاه اوکلند
بررسی مجدد یک نظریه قدیمی
دانشمندانی از دانشگاه اوکلند در نیوزیلند، این حیوانات شگفت‌انگیز را مورد مطالعه قرار داده‌اند و شواهد جدیدی برای یک ایده قدیمی اما بحث‌برانگیز ارائه داده‌اند.
نظریه «توازن منقطع» چیست؟
نظریه‌ای با نام «توازن منقطع» (Punctuated Equilibrium) نخستین‌بار در دهه ۱۹۷۰ توسط دیرین‌شناسانی به نام استیون جی گولد و نیلز الدریج معرفی شد. این نظریه برخلاف دیدگاه تکامل تدریجی، ادعا می‌کند که تکامل به‌طور معمول در جهش‌های ناگهانی و سریع رخ می‌دهد، با دوره‌های طولانی از سکون در میان آن‌ها.
روش‌شناسی جدید برای بررسی تکامل
استفاده از مدل‌های احتمالاتی و ابزارهای مدرن
پژوهشگران دپارتمان فیزیک دانشگاه اوکلند با بهره‌گیری از مدل‌های احتمالاتی بهبودیافته و نرم‌افزاری به نام BEAST 2، به ترسیم درخت‌های تکاملی پرداختند و مسیر تغییرات گونه‌ها را در طول زمان دنبال کردند.
تمرکز بر روی سفالوپودها
آن‌ها روش خود را بر روی گروهی از جانوران به نام سفالوپودها که شامل اختاپوس‌ها، ماهی‌های مرکب، سپیداج‌ها و ماهی‌های مرکب خون‌آشام می‌شود، اجرا کردند.
با بررسی ویژگی‌هایی مانند شکل صدف، تعداد بازوها و ساختار باله‌ها، پژوهشگران دریافتند که تکامل تدریجی تنها نقش ناچیزی در فرایند تغییرات ایفا کرده است.
کشف تکاملی با سرعت بالا
شاخه‌بندی جهشی: تغییری در نگاه به تکامل
تیم تحقیقاتی همچنین به مطالعه تکامل زبان‌های هندواروپایی و آنزیم‌های باستانی درگیر در رمزگذاری ژنتیکی پرداخت. نتایج نشان داد که این ساختارها نیز در جهش‌های ناگهانی و چشمگیر تکامل یافته‌اند؛ چیزی که محققان آن را «شاخه‌بندی جهشی» (Saltative Branching) می‌نامند.
این مفهوم نشان‌دهنده تحولی در نگاه علمی به تکامل است. در واقع، این جهش‌های سریع دقیقاً زمانی رخ می‌دهند که گونه‌ای جدید از درخت خانوادگی منشعب می‌شود.
بازنگری در درک سنتی از تکامل
برخلاف مسیر یکنواخت و آهسته، تکامل – حداقل برای سفالوپودها و سیستم‌های مشابه – به‌صورت پرانرژی، جهشی و غیرقابل پیش‌بینی رخ می‌دهد. این موضوع یادآور این است که طبیعت اغلب قوانین خود را بازنویسی می‌کند، آن‌هم گاه به‌صورت ناگهانی.
فراتر از زیست‌شناسی: زبان، زندگی و جهش‌ها
زبان‌های هندواروپایی نیز همین الگو را دنبال می‌کنند
مطالعه انجام‌شده تنها به زیست‌شناسی محدود نمی‌شود. تکامل زبان‌های هندواروپایی نیز الگویی مشابه از تغییرات سریع را نشان می‌دهد.
این یافته‌ها نظریه «ترکیبی» را پشتیبانی می‌کنند؛ نظریه‌ای که می‌گوید منشأ این زبان‌ها در جنوب رشته‌کوه قفقاز بوده و سپس به سمت شمال گسترش یافته‌اند.
حتی آنزیم‌های باستانی نیز به‌سرعت تکامل یافته‌اند
جالب‌تر اینکه آنزیم‌هایی مانند آمینواسیل tRNA سنتتاز، که به آغاز حیات روی زمین بازمی‌گردند، نیز نشانه‌هایی از تکامل جهشی در خود دارند.
نظریه‌ای که در حال تثبیت جایگاه خود است
نظریه‌ای بحث‌برانگیز که در حال پذیرش عمومی است
طی چند دهه گذشته، نظریه توازن منقطع در حوزه‌های گوناگون از جمله باکتری‌ها، دایناسورها، سرطان و حتی فرهنگ انسانی مورد بحث قرار گرفته است. با این حال، همواره درباره اعتبار گسترده آن تردیدهایی وجود داشته است.
نیلز الدریج، از موزه تاریخ طبیعی آمریکا در نیویورک، در ایمیلی به نویسندگان این پژوهش اعلام کرد که این تحقیق ممکن است نقطه عطفی در پذیرش عمومی این نظریه باشد.
او افزود: «در پنجاه سال گذشته، این مفهوم به‌صورت گسترده‌ای به‌کار رفته، اما تردید درباره میزان کاربرد عمومی آن همچنان پابرجا بوده است.»
حذف شک‌ها با ریاضیات پیشرفته
اکنون، با بهره‌گیری از تکنیک‌های ریاضی پیشرفته، این پژوهش نشان می‌دهد که تغییرات سریع در تکامل تقریباً همیشه با ظهور گونه‌های جدید هم‌زمان است. الدریج گفت: «این مقاله تمام تردیدها را از میان برداشته است.»
اهمیت تکامل سریع برای علم و آینده بشر
نگاهی نو به تاریخ حیات
ایده اینکه تکامل می‌تواند با جهش‌های سریع اتفاق بیفتد، افق‌های جدیدی برای درک تاریخ حیات گشوده است. این امر نشان می‌دهد که تغییرات ناگهانی زیست‌محیطی، جهش‌های ژنتیکی یا حتی شانس می‌توانند موجب شکل‌گیری گونه‌های جدید در مدت‌زمانی نسبتاً کوتاه شوند.
پیامدهایی برای دنیای امروز
این یافته‌ها، نگاه سنتی به تکامل به‌عنوان یک روند تدریجی را به چالش می‌کشد و تصویری از یک منظره پرپیچ‌وخم، با انطباق‌های سریع و جهش‌های غیرمنتظره ارائه می‌دهد.
برای پژوهشگران، این بدان معناست که باید بیشتر بر لحظاتی تمرکز کنند که گونه‌های جدید پدید می‌آیند؛ چرا که همین لحظات ممکن است نقطه‌های اوج تاریخ تکاملی باشند.
پاسخی احتمالی به تغییرات زیست‌محیطی مدرن
این پژوهش همچنین نشان می‌دهد که حیات ممکن است نسبت به تغییرات سریع زیست‌محیطی امروز نیز پاسخی سریع ارائه دهد. اگر تکامل می‌تواند در مواقع ضروری به‌سرعت رخ دهد، امید و البته سؤالاتی درباره نحوه انطباق گونه‌ها با فشارهای ناشی از تغییرات اقلیمی و از دست رفتن زیستگاه‌ها مطرح می‌شود.
نتیجه‌گیری
مطالعه اختاپوس‌ها و ماهی‌های مرکب لایه‌ای تازه به درک ما از تکامل می‌افزاید – لایه‌ای که نشان می‌دهد طبیعت، در زمان مناسب، می‌تواند با گام‌هایی سریع و شگفت‌انگیز حرکت کند.
این تحقیق در نشریه علمی Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences منتشر شده است.
