راهنماتو-وقتی چارلز داروین در اواسط قرن نوزدهم نظریه تکامل (فرگشت) خودش را مطرح کرد، فهمید که این فرایند بنیادی خیلی آهسته در مقیاس زمانی زمین‌شناسی رخ داده و میلیون‌ها سال طول کشیده است. اما آیا این نظریه درست است یا تکامل می‌تواند خیلی سریع رخ بدهد؟ تکامل چقدر سریع کار می‌کند؟
به گزارش راهنماتو، اول بیایید تکامل را تعریف کنیم. تکامل فرایندی است که طی آن ژن‌های یک گونه یا ظاهر فیزیکی‌اش به تدریج در طی زمان تغییر پیدا می‌کند. نیروی پیش‌برنده تکامل انتخاب طبیعی است که بر طبق آن افرادی که ویژگی‌های مفیدتری دارند بقا پیدا و تولیدمثل و این خصیصه‌ها را به نسل بعدی منتقل می‌کنند. این فرایند در طی نسل‌های بسیار به عنوان تکامل تطبیقی شناخته می‌شود.
تیموتی بونت، زیست‌شناس تکاملی در مرکز ملی فرانسه در بخش تحقیقات علمی، می‌گوید: «ترکیب انتخاب طبیعی و تکامل تطبیقی به یک گونه امکان می‌دهد که تغییرات محیط‌اش را رصد کند.»
مثلاً در مثال معروف فنچ‌های داروین در جزایر گالاپاگوس، گونه‌های متفاوت ظرف چند دهه دارای منقارهایی در اشکال و اندازه‌های مختلف شدند تا بتوانند در تغذیه از انواع مختلف دانه‌ها و حشرات تخصص پیدا کنند. به دنبال انتشار یک کتاب برنده جایزه پولتزر با عنوان «منقار فنچ: داستانی درباره تکامل در دوران ما»، موجی از یافته‌های مشابه دیگر به راه افتاد.
سپس به عنصر سومی به نام «گونه‌زایی» می‌رسیم. گونه‌زایی زمانی است که یک گونه در طی زمان به دو شاخه متفاوت از گونه‌ها تقسیم می‌شود. بونت می‌گوید که گونه‌زایی در مقایسه با تکامل تطبیقی خیلی کندتر رخ می‌دهد.
از اوایل تا اواسط قرن بیستم، دانشمندان از طریق استفاده از نظریه انتخاب طبیعی برای خوشمزه‌تر کردن محصولات کشاورزی در طی 7سال و همینطور اهلی کردن سگ‌ها در طی چند نسل اندک، فهمیدند تکامل خیلی سریع‌تر از آنچه داروین فکرش را می‌کرد، می‌تواند رخ بدهد. بونت می‌گوید: «ما توانستیم مشاهده کنیم که تغییراتی که در مقیاس چند نسل رخ می‌دهند، می‌توانند بسیار چشمگیر باشند.»
این انتخاب مصنوعی توانست سرعت تکامل را افزایش بدهد اما تکامل به شکل طبیعی چقدر طول می‌کشد؟
بونت و یک تیم تحقیقاتی برای پاسخ دادن به این پرسش داده‌های ژنتیکی 19پرنده و گونه پستاندار را تجزیه و تحلیل کردند. آن‌ها دریافتند که سرعت تکامل تطبیقی 2 تا 4برابر سریع‌تر از تخمین‌های گذشته بود. به طور خاص، هر نسلی، تحت شرایط کاملاً باثبات، نرخ بقا و تولیدمثلش را به طور میانگین تا 18.5درصد افزایش داده بود. معنایش این است که اگر بقا و تولیدمثل یک-سوم کاهش پیدا می‌کرد، تکامل تطبیقی به یک جمعیت کمک می‌کرد تا ظرف 3 تا 7نسل خودش را بازیابی کند.
یک نوع گوسفند بزرگ‌شاخ وحشی (Ovis Canadensis) شاخ‌هایی را به دست آورد که در حدود 2سانتی‌متر کوتاه‌تر از 20سال قبل، یا سه نسل قبل، بودند، آن هم به این علت که شکارچیان گوسفندانی با شاخ‌های بزرگ‌تر را هدف قرار داده بودند. موش برفی (Chionomys nivalis)، طی 10سال یا ظرف 8نسل، 3گرم وزن کم کرد، که احتمالاً به دلیل تغییرات در بارش برف بود.
اما در طبیعت شرایط هرگز باثبات نیستند.
بونت می‌گوید: «ما جمعیت‌هایی داریم که خودشان را سازگار می‌کنند اما نمی‌دانیم سازگار به چه چیزی می‌کنند. تغییرات محیط‌زیستی، رقابت، بیماری و انسان می‌توانند تکامل سریع را برانگیزنند. تکامل آنجاست تا تغییراتی که در حال رخ دادن در محیط هستند را باثبات کند یا حداقل تا حدودی آن را حفظ کند.»
بونت می‌گوید تغییرات اقلیمی یکی دیگر از عوامل بزرگ پیش‌برنده تکامل تطبیقی است اما دانشمندان مطمئن نیستند که آیا جمعیت‌ها می‌توانند با سرعت آن تطبیق پیدا کنند یا نه. با افزایش دمای هوا، الگوهای آب‌وهوایی و افزایش سطح آب دریاها، برخی گونه‌ها به مکان‌های سردتر مهاجرت کرده یا خودشان را با شرایط آب شور تطبیق داده‌اند. بونت می‌گوید، این امر می‌گوید که محیط‌ها خیلی سریع‌تر از آنکه تکامل وارد عمل شود، دارند تخریب می‌شوند.
جیمز اشترود، زیست‌شناس تکاملی در موسسه تکنولوژی جورجیا، می‌گوید: «تکامل همیشه در حال وقوع است.»
اشترود که برایش سوال شده بود، اگر انتخاب طبیعی قوی است، «چرا چیزها همیشه با سرعت دچار تکامل نمی‌شوند؟»، کتابی درباره همین موضوع منتشر کرد. او و همکارانش دریافتند که گزینش طبیعی در مارمولک‌های گرمسیری در یک مقایس زمانی کوتاه (چند نسل یا چند سال) بسیار پویا بود اما در مقیاس زمانی بلندتر (میلیون‌ها سال)، لغو می‌شد و عملاً هیچ تغییری ایجاد نمی‌کرد.
اساساً دانشمندان چگونه سرعت تکامل را اندازه‌گیری می‌کنند؟
فیلیپ گینگریچ، دیرینه‌شناس در دانشگاه میشیگان، با استفاده از واحد اندازه‌گیری صحیحی با عنوان «یک داروین»، روشی برای اندازه‌گیری سرعت تکامل ابداع کرده است. او دریافت که در یک مقیاس زمانی طولانی، تکامل خیلی آهسته کار می‌کند اما در بازه‌های زمانی کوتاه‌تر سریع‌تر است.
مایکل بنتون، دیرینه‌شناس مهره‌داران در دانشگاه بریستول، می‌گوید: «سرعت تکامل می‌تواند به دلیل تغییرات محیط‌زیستی پیوسته، به طرز شگفت‌انگیز سریع رخ دهد. اما هر چه مقیاس زمانی کوتاه‌تر باشد، نرخ تکامل سریع‌تر می‌شود و این امر موقعی رخ می‌دهد که زمان را تصحیح کرده باشید.»
اشترود و همکارانش در دانشگاه میامی دارند از ایگوآناهای سبز بومی برای مطالعه سرعت تکامل به عنوان نمونه‌های موردی استفاده می‌کنند. این مارمولک‌ها که به گرما عادت کرده‌اند، معروف است که در زمان‌های سرد که خیلی هم رخ نمی‌دهد، یخ می‌زنند و از روی درختان میامی روی زمین سقوط می‌کنند.
اشترود می‌گوید: «ما دیدیم که برخی‌شان می‌میرند اما برخی‌شان زنده می‌مانند و آن‌هایی که زنده می‌مانند می‌توانند دماهای سردتری را در مقایسه با قبل تحمل کنند. بنابراین به نظر می‌رسد که تکامل اتفاق افتاده باشد.»
تاریخچه‌های فسیلی نیز سرنخ‌های مشابهی دارند. در دوران تریاس (251.9میلیون تا 201.3میلیون سال قبل)، بعد از انقراض پریمین، خزندگان دریایی بزرگ به نام اکتیوسورس‌ها تکامل یافتند و ظرف کم‌تر از 3میلیون سال به جانوران غول‌پیکر تبدیل شدند. سرعت تکامل آن‌ها خیلی سریع‌تر از نهنگ‌ها بود، زیرا آن‌ها تبدیل به شکارچیان رأس هرم در اقیانوس شدند.
عواملی از قبیل تطبیق دادن خود به شرایط جدید، حمله به شکارچیان و رقابت با سایر حیوانات در کنار سایر عوامل اغلب بر سرعتی که یک حیوان می‌تواند تکامل پیدا کند، اثر می‌گذارد.
بنتون می‌گوید: «شاید پاسخ این باشد که همه چیز قادر است با سرعتی دیوانه‌وار تکامل پیدا کند، کافی است که مجبور باشد!»
