تکامل با چه سرعتی رخ می‌دهد؟

چارلز داروین نظریه تکامل را در اواسط قرن بیستم مطرح کرد، اما معتقد بود که فرآیند بزرگ تکامل به آرامی و در مقیاس های زمانی طبیعی یعنی میلیون ها سال اتفاق می افتد. اما آیا داروین درست می گوید یا تکامل می تواند خیلی سریع اتفاق بیفتد؟ تکامل چقدر سریع عمل می کند؟

ابتدا باید تکامل را تعریف کنیم. تکامل فرآیندی است که طی آن ژن ها یا ویژگی های هر گونه به تدریج در طول زمان تغییر می کند. نیروی محرکه تکامل “انتخاب طبیعی” است، به این معنی که افراد دارای ویژگی های مفید زنده می مانند و تولید مثل می کنند و آن را به نسل بعدی منتقل می کنند. چنین فرآیندی در بسیاری از نسل ها به عنوان تکامل تطبیقی ​​شناخته می شود.

ترکیبی از انتخاب طبیعی و تکامل تطبیقی ​​به گونه‌ها کمک می‌کند تا با محیط‌های در حال تغییر سازگار شوند. تیموتی بونیک زیست شناس در مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه و دانشگاه لاروشل به LiveScience گفت: این فرآیند به ارگانیسم ها اجازه می دهد تا تغییرات محیطی را زیر نظر بگیرند.

به عنوان مثال، در نمونه معروف “فینچ های داروین” یا فنچ های گالاپاگوس، پرندگان جذاب جزایر گالاپاگوس، می بینیم که گونه های مختلف این پرندگان در طول دهه ها منقارهای خود را با رنگ ها و اندازه های مختلف تغییر داده اند تا از انواع مختلف تغذیه کنند. مغز و حشرات، تخصص پیدا کنید. این کشف پس از انتشار کتاب برنده جایزه پولیتزر به نام “دهان شب: داستانی از تغییر در زمانه ما” توجه بسیاری را به خود جلب کرد.

اما یک جزء سوم نیز وجود دارد: گونه زایی. در طول این مدت، هر گونه در طول زمان به دو گونه مختلف تقسیم می شود. بونه می گوید که این امر کندتر از روند تکاملی اتفاق می افتد.

انتخاب مصنوعی سرعت تکامل را افزایش داد. اما تکامل به طور طبیعی با چه سرعتی اتفاق می افتد؟

Boneh و یک تیم بین المللی از محققان دهه ها داده های ژنتیکی 19 گونه از پرندگان و پستانداران را برای پاسخ به این سوال تجزیه و تحلیل کردند. آنها دریافتند که سرعت تغییرات تکاملی چهار برابر سریعتر از آنچه قبلا تصور می شد است. در واقع، بقا و تولید مثل در شرایط عادی در هر نسل از نمونه های مورد مطالعه حدود 18.5 درصد افزایش یافت.

یعنی اگر بقا و تولیدمثل یک سوم کاهش یابد، تغییر تکاملی جمعیت را در سه یا هفت نسل بازمی‌گرداند. به عنوان مثال، گوسفند بزرگ (Ovis canadensis) بیش از 20 سال یا سه نسل شاخ های خود را دو سانتی متر کوتاه کردند زیرا آنهایی که شاخ های بزرگ داشتند توسط حیوانات وحشی شکار می شدند. موش های برفیکیونومیس نیوالیس) در 10 سال یا 8 نسل سه گرم وزن کم کرد، احتمالاً به دلیل تغییرات برف.

اما چیزهای طبیعی پایدار نیستند. بونه توضیح می دهد: «ما می بینیم که مردم در حال تغییر هستند، اما نمی دانیم چه چیزی را تغییر می دهند. وی افزود: تغییرات محیطی، رقابت، بیماری و انسان همگی می توانند به تغییرات تکاملی منجر شوند. بون می گوید: «تکامل برای تثبیت یا محدود کردن تغییراتی که در طبیعت رخ می دهد وجود دارد.

جیمز استرودیک زیست شناس در موسسه فناوری جورجیا می گوید: «تکامل همیشه اتفاق می افتد. اما اگر انتخاب طبیعی بسیار قدرتمند است، او می‌پرسد، چرا همه چیز سریع‌تر تغییر نمی‌کند؟ این سوال او را به بررسی موضوع واداشت.

استرود و همکارانش از تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند که انتخاب طبیعی در بازه‌های زمانی کوتاه (چند نسل یا سال) در مارمولک‌های گرمسیری قوی‌تر است، اما در فریم‌های طولانی‌تر (میلیون‌ها سال) این تغییرات به سطح مثبت می‌رسند. تقریبا هیچ تغییر واقعی رخ نمی دهد.

دانشمندان چگونه سرعت تکامل را اندازه گیری می کنند؟ فیلیپ گینگریچدانشمندی از دانشگاه میشیگان راهی برای اندازه گیری سرعت تکامل با استفاده از دستگاهی به نام “داروین” کشف کرد. او دریافت که تکامل به کندی در دوره های زمانی طولانی اتفاق می افتد، در حالی که در دوره های زمانی کوتاه تر بسیار سریعتر است.

مایکل بنتونزیست‌شناس دانشگاه بریستول می‌گوید: «تکامل به دلیل تغییرات مداوم محیطی می‌تواند بسیار بالا باشد. “کوتاه شدن زمان، حتی اگر به زمان فکر کنید، تکامل را سریعتر می کند.”

اسناد باستانی نیز اطلاعاتی را در اختیار ما قرار می دهد. در طول دوره تریاس (251.9 تا 201.3 میلیون سال پیش)، پس از پایان دوره پرمین، خزندگان دریایی بزرگ به نام ایکتیوسورها در کمتر از 3 میلیون سال به موجودات غول پیکر تکامل یافتند، سریعتر از نهنگ ها، زیرا آنها برترین شکارچیان در دریا بودند.

بنتون توضیح می‌دهد که چیزهایی مانند سازگاری با محیط جدید، پر کردن زیستگاه‌های طبیعی جدید، فرار از شکارچیان و رقابت با حیوانات دیگر اغلب به تکامل سرعت می‌بخشند. او می گوید: «شاید پاسخ صحیح این باشد که همه موجودات می توانند در صورت نیاز به سرعت تکامل یابند.