إلى أين نتجه - وما زال التطور مستمرًا (بعد سنوات عديدة) / جون هوكس

على مدار 30,000 ألف عام، تغير الجنس البشري بسرعة مذهلة، والنهاية ليست في الأفق

البشر مخلوقات صعبة. لا يمكن لأي نوع آخر على وجه الأرض أن يوجه مصيره مثلنا. لقد قمنا بتحييد عدد لا يحصى من التهديدات التي قتلت الملايين منا في الماضي: تعلمنا أن نحمي أنفسنا من قوى الطبيعة والوحوش الجارحة؛ لقد قمنا بتطوير أدوية وعلاجات للعديد من الأمراض الفتاكة؛ لقد حولنا المزارع الصغيرة لأسلافنا المزارعين إلى مجالات واسعة للزراعة الصناعية وزادنا بشكل كبير من فرص إنجاب أطفال أصحاء على الرغم من كل الصعوبات المعتادة.

يزعم كثيرون أن التقدم التكنولوجي، أي قدرتنا على تحدي الطبيعة والسيطرة عليها، يعفي البشر من الانتقاء الطبيعي، وأن التطور البشري قد توقف فعليا. والحجة هي أن مبدأ "البقاء للأصلح" لم يعد موجودا إذا بقينا جميعا على قيد الحياة حتى سن الشيخوخة. هذه ليست فكرة عابرة في ذهن الجمهور، ولكنها ادعاء واسع الانتشار من قبل علماء محترفين مثل ستيفن جونز من جامعة كوليدج لندن، أو الباحثين ومذيعي الطبيعة مثل ديفيد أتينبورو الذين أعلنوا أن التطور البشري قد انتهى.

ولكنه ليس كذلك. لقد مررنا بتغيرات تطورية في ماضينا القريب، وسوف نستمر في الخضوع لمثل هذه التغييرات طالما أننا موجودون. إذا نظرنا إلى أكثر من سبعة ملايين سنة مضت منذ انفصال البشر والشمبانزي عن آخر سلف مشترك لهم على أنها يوم واحد يتكون من 24 ساعة، فإن آخر 30,000 ألف سنة تعادل ست دقائق فقط. ومع ذلك، في هذا الفصل الأخير من تطورنا كان هناك العديد من الأحداث: هجرات جماعية للشعوب إلى موائل جديدة، وتغيرات جذرية في النظام الغذائي وزيادة أكثر من 1,000 مرة في عدد سكان العالم. أضاف كل هؤلاء الأفراد الجدد العديد من الطفرات الفريدة إلى المجموعة العامة. والنتيجة هي نبضة من الانتقاء الطبيعي السريع. التطور البشري لا يتوقف على الإطلاق، بل يتسارع.

التراث الأنثروبولوجي

من المعروف منذ زمن طويل أن الهياكل العظمية البشرية القديمة تشير إلى أن الناس طوروا سمات معينة بسرعة وفي الماضي القريب. منذ حوالي 11,000 ألف سنة، عندما بدأ البشر في التحول من الصيد وجمع الثمار إلى الزراعة والطهي، تغير تشريح الإنسان. على سبيل المثال، قبل 10,000 آلاف سنة، كان لدى الناس في أوروبا وآسيا وشمال أفريقيا أسنان أكبر بنسبة 10%، في المتوسط، من أسناننا اليوم. عندما بدأ أسلافنا في تناول طعام أكثر ليونة ومطبوخًا ويتطلب مضغًا أقل، تقلصت فكيهم تدريجيًا، جيلًا بعد جيل.
على الرغم من أن علماء الأنثروبولوجيا عرفوا منذ عقود عديدة بوجود مثل هذه السمات، إلا أنه في العقد الماضي فقط أصبح من الواضح مدى حداثتها حقًا. ألقت دراسات الجينوم البشري الضوء على الجينات التي خضعت مؤخرًا لتغيرات في الانتقاء الطبيعي البشري. فقد تبين، على سبيل المثال، أن أحفاد المزارعين يميلون إلى إنتاج المزيد من الأميليز اللعابي، وهو إنزيم مهم يفكك النشا في الطعام. معظم الناس على قيد الحياة اليوم لديهم عدة نسخ من الجين AMY1، الذي يحتوي على رمز الأميليز. في المقابل، يمتلك الصيادون وجامعو الثمار المعاصرون، مثل قبيلة داتوجا في تنزانيا، نسخًا أقل بكثير من هذا الجين مقارنة بالأشخاص ذوي الأصول الزراعية، ومن بين هذه النسخ ما إذا كانوا قد نشأوا في أفريقيا أو آسيا أو الأمريكتين. من المحتمل أن زيادة معالجة النشا عند نقطة دخوله إلى الجسم قد أعطت المزارعين القدماء ميزة أينما تحولوا إلى نظام غذائي يتضمن الحبوب النشوية.

يعد التكيف الغذائي الآخر أحد أكثر الأمثلة التي تمت دراستها للتطور البشري الحديث: القدرة على هضم اللاكتوز. يولد جميعهم تقريبًا بالقدرة على إنتاج إنزيم اللاكتاز، الذي يكسر سكر الحليب واللاكتوز، ويسهل إنتاج الطاقة من الحليب، وهي قدرة أساسية للأطفال الذين يرضعون رضاعة طبيعية. ويفقد معظم الناس هذه القدرة عندما يصبحون بالغين. على الأقل خمس مرات مختلفة في الماضي التطوري القريب، عندما بدأ الإنسان في اكتشاف منتجات الألبان، ظهرت طفرة جينية تزيد من فترة نشاط جين اللاكتاز. ثلاثة من هذه الطفرات نشأت في أجزاء مختلفة من أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى، حيث يوجد تاريخ طويل من رعي الماشية. هناك طفرة أخرى من بين الطفرات الخمسة منتشرة على نطاق واسع في شبه الجزيرة العربية وربما نشأت في المجموعات القديمة من رعاة الإبل والماعز.

النسخة الخامسة والأكثر شيوعًا من الطفرة التي ينشط فيها جين اللاكتاز حتى في مرحلة البلوغ موجودة حاليًا في التجمعات البشرية من أيرلندا إلى الهند، وأعلى تكرار لها هو في شمال أوروبا. يعود أصل الطفرة إلى شخص واحد عاش قبل 7,500 عام (مع احتمال حدوث خطأ لبضعة آلاف من السنين). وفي عام 2011، قام العلماء بتحليل الحمض النووي لرجل الثلج أوزي، وهو جسد تم تحنيطه بشكل طبيعي منذ حوالي 5,500 عام في شمال إيطاليا. ولم يكن لدى أوزي طفرة سمحت له بهضم اللاكتوز، في إشارة إلى أنه لم يكن شائعا في هذه المنطقة بعد آلاف السنين من ظهوره لأول مرة. في السنوات الأخيرة، قام الباحثون بتسلسل الحمض النووي للهياكل العظمية للمزارعين الذين عاشوا في أوروبا منذ أكثر من 5,000 سنة. ولم يكن لدى أي منهم طفرة في جين اللاكتاز. ومع ذلك، في نفس المنطقة اليوم، تشيع طفرات اللاكتيز لدى مئات الملايين من الأشخاص، وهو ما يمثل أكثر من 75% من مجموعة الجينات. هذه ليست مفارقة، ولكنها نتيجة للخصائص الرياضية للانتقاء الطبيعي. يتزايد توزيع الطفرة الجديدة تحت الانتقاء بشكل كبير، وتمر أجيال عديدة قبل أن يتم اكتشافها في المجتمع. ولكن بمجرد أن ينتشر على نطاق واسع بما فيه الكفاية، فإنه ينتشر بمعدل متسارع ويسيطر في نهاية المطاف على السكان بسرعة.

ضحالة السباق

ربما يكون أحد أكثر الأشياء المدهشة في التطور الحديث هو مقدار السمات الفيزيائية المشتركة الجديدة تمامًا في التشريح البشري. فالشعر الأسود الكثيف المستقيم الذي يميز معظم الناس في شرق آسيا، على سبيل المثال، لم يظهر إلا في الثلاثين ألف سنة الماضية، وذلك بسبب طفرة في جين يسمى EDAR، وهو ضروري لتنظيم التطور المبكر للبشرة والشعر والأسنان. والأظافر. وقد جاء هذا المتغير الجيني إلى أمريكا الشمالية والجنوبية من خلال المستوطنين الأوائل، الذين كان لكل منهم ماض تطوري شرق آسيوي.

في الواقع، فإن التاريخ التطوري الكامل لبشرة الإنسان وشعره ولون عينيه سطحي بشكل لا يصدق. في المراحل الأولى من تطورنا، كان لجميع أسلافنا عيون وبشرة وشعر داكنة. ومنذ ذلك الحين، أدت العشرات من التغيرات الجينية إلى تفتيح اللون إلى حد ما. بعض هذه التعديلات هي إصدارات قديمة وجدت في أفريقيا، ولكنها أكثر شيوعا في أجزاء أخرى من العالم. لكن معظمها عبارة عن طفرات جديدة ظهرت لدى بعض السكان: على سبيل المثال، تغيير في جين يسمى TYRP1، يجعل بعض سكان جزر سليمان أشقرًا؛ طفرة في HERC2 تسبب عيون زرقاء؛ التغيرات في MC1R تسبب ظهور شعر أحمر بدلاً من الأسود؛ والطفرة في الجين SLC24A5 تؤدي إلى تفتيح لون البشرة وهي موجودة حاليا في أكثر من 95% من الأوروبيين. وكما في حالة اللاكتاز، يوفر الحمض النووي القديم معلومات واضحة عن عمر هذه الطفرات. من المحتمل أن العيون الزرقاء ظهرت لدى الأشخاص الذين عاشوا قبل أكثر من 9,000 عام، لكن التغيير الشامل SLC24A5 لم يتم اكتشافه بعد في الحمض النووي للهياكل العظمية القديمة من ذلك الوقت. تطور لون البشرة والشعر والعينين بسرعة مذهلة.

تعد التغيرات في التصبغ من بين الاختلافات الأكثر وضوحًا بين الأجناس، وإلى حد ما هي الأسهل للدراسة. وقد درس العلماء أيضًا سمات أكثر غرابة وأقل وضوحًا في التشريح البشري، مثل شمع الأذن. يعاني معظم الناس في العالم اليوم من شمع الأذن اللزج. لكن العديد من سكان شرق آسيا لديهم شمع أذن جاف يشبه التقشر ولا يلتصق ببعضه البعض. لقد عرف علماء الأنثروبولوجيا عن هذه السمة منذ 100 عام، لكن علماء الوراثة اكتشفوا سببها مؤخرًا فقط. ينتج شمع الأذن الجاف عن طفرة جديدة نسبيًا في الجين المعروف باسم ABCC11. وتؤثر الطفرة، التي يتراوح عمرها بين 30,000 إلى 20,000 سنة فقط، على الغدد العرقية أيضًا. إذا كان لديك شمع أذن جاف ولا تحتاج أبدًا إلى مزيل العرق، فمن المرجح أنك تحمل الطفرة الجديدة.

قبل بضعة آلاف من السنين من ظهور شمع الأذن الجاف لأول مرة في شرق آسيا، بدأت طفرة أخرى تبدو بسيطة في إنقاذ حياة ملايين الأفارقة من مرض فتاك. ينتج الجين المعروف باسم DARC جزيئًا نشويًا على سطح خلايا الدم الحمراء، والذي يمتص جزيئات الجهاز المناعي الزائدة التي تسمى الكيموكينات من الدم. منذ 45,000 سنة مضت، منحت طفرة في DARC مقاومة استثنائية لواحد من أكثر طفيليات الملاريا شيوعًا بين البشر اليوم، Plasmodium vivax. تدخل هذه الطفيليات إلى خلايا الدم الحمراء من خلال جزيء DARC الذي ينتجه هذا الجين. الطفرة التي تضعف التعبير الجيني تمنع مسببات الأمراض. كما أدى غياب جزيئات DARC في الدم إلى زيادة كمية المواد الكيميائية الالتهابية في الدم، والتي بدورها ترتبط بزيادة الإصابة بسرطان البروستاتا لدى الرجال الأمريكيين من أصل أفريقي. ومع ذلك، في النهاية، كانت الطفرة ناجحة جدًا لدرجة أنها توجد اليوم في 95٪ من السكان جنوب الصحراء الكبرى، وفي 5٪ فقط من الأوروبيين والآسيويين.

قوة العشوائية

لقد اعتدنا على التفكير في التطور باعتباره عملية تحل فيها الجينات "الجيدة" محل الجينات "السيئة"، ولكن التطور البشري الحديث هو شهادة على قوة العشوائية في التطور. الطفرات المفيدة لا تبقى بالضرورة على قيد الحياة: كل هذا يتوقف على التوقيت وحجم السكان.

لقد تعلمت هذا الدرس لأول مرة من عالم الأنثروبولوجيا الراحل فرانك ليفينغستون. تزامنت بداية تدريبي مع نهاية مسيرته الطويلة التي درس خلالها الأساس الجيني لمقاومة الملاريا. منذ أكثر من 3,000 عام، ظهرت طفرة في أفريقيا والهند في الجين الذي يشفر الهيموجلوبين، وهو الجزيء المسؤول عن نقل الأكسجين في الدم. عندما ورث الناس نسختين من الطفرة، المعروفة باسم الهيموجلوبين S، أصيبوا بمرض الخلايا المنجلية، وهو مرض تسد فيه خلايا الدم المشوهة الأوعية الدموية. عادة، تكون خلايا الدم الحمراء ناعمة ومرنة بدرجة كافية لتمريرها عبر الشعيرات الدموية الدقيقة، لكن خلايا الدم الطافرة تكون صلبة ومنحنية في شكل "منجل" مميز. وتبين أن التغير في شكل خلايا الدم يضعف أيضًا قدرة طفيل الملاريا على إصابة هذه الخلايا.

الطفرة الأخرى التي أثارت اهتمام ليفنجستون هي الهيموجلوبين E، وهو شائع اليوم في جنوب شرق آسيا. تمنح الطفرة مقاومة كبيرة للملاريا دون الآثار الجانبية الشديدة للهيموجلوبين S. "يبدو الهيموجلوبين E خيارًا أفضل بكثير من الهيموجلوبين S،" قلت في الفصل ذات يوم. "لماذا لم يحصلوا على طفرة E في أفريقيا؟"
أجاب ليفينغستون: "لأن ذلك لم يحدث هناك".

إجابته أذهلتني. لقد افترضت أن الانتقاء الطبيعي كان أقوى قوة في ترسانة التطور. لقد عاش الناس في أفريقيا مع مرض الملاريا القاتل الذي ينتقل عن طريق طفيل البلازموفروم منذ آلاف السنين. وغني عن القول أن الانتقاء الطبيعي سوف يتخلص من الطفرات الأقل فعالية ويترك الطفرات الناجحة.

لكن ليفنجستون أظهر لنا لماذا كان الوجود المبكر لطفرة الهيموجلوبين S في المجتمع السكاني سبباً في جعل من الصعب على طفرة الهيموجلوبين E اختراقها. وتصنع الملاريا اسمها بين مجموعة سكانية تتكون فقط من حاملي الهيموجلوبين الطبيعي، وطفرة جديدة تحمل الهيموجلوبين الطبيعي. يعطي حتى ميزة طفيفة وسرعان ما ينتشر على نطاق واسع. ومع ذلك، في السكان المجهزين بالفعل بطفرة وقائية، مثل الهيموجلوبين S، ينخفض ​​خطر الوفاة. لا يزال حاملو فقر الدم المنجلي يواجهون مخاطر كبيرة، لكن الهيموجلوبين E يمنح ميزة نسبية أصغر لدى السكان الذين لديهم بالفعل مقاومة جزئية للملاريا. ولا يكفي أن نكون محظوظين وأن تظهر طفرة فعالة، بل يجب أن تظهر في الوقت المناسب. التكيف الجزئي، حتى لو كان له آثار جانبية سلبية، يمكن أن ينتصر، على الأقل في الفترة الزمنية لآلاف السنين الأخيرة عندما يتكيف البشر مع الملاريا.

منذ أن بدأ الإنسان يصاب بالملاريا لأول مرة، ظهرت العشرات من الطفرات المختلفة التي تزيد من المناعة ضد المرض، كل طفرة في منطقة مختلفة. بدأت كل واحدة منها كحدث عشوائي ناجح تمكن من ترسيخ جذوره بين السكان المحليين على الرغم من أنه كان نادرًا جدًا في البداية. ومن المحتمل أن كلاً من هذه الطفرات لم تكن لتتمكن من البقاء لفترة كافية لتترسخ، لكن العدد الكبير من أسلافنا، الذين تكاثروا بمعدل سريع، أتاح العديد من الفرص لحدوث الطفرات. عندما بدأ البشر في التكاثر والانتشار في مناطق جديدة من العالم، تكيفوا بسرعة مع منازلهم الجديدة على وجه التحديد لأن عدد السكان كان كبيرًا جدًا.
مستقبلنا التطوري

يستمر السكان البشريون في الخضوع لتغيرات تطورية حتى اليوم. وخلافاً لما كان عليه الحال في الماضي البعيد، حيث كان يتعين علينا أن نستنتج وجود الانتقاء الطبيعي استناداً إلى تأثيراته الطويلة الأمد على الجينات، يستطيع العلماء اليوم ملاحظة التطور أثناء العمل، غالباً من خلال دراسة الاتجاهات في الصحة والخصوبة. على الرغم من أن التكنولوجيا الطبية والنظافة والتطعيمات أدت إلى إطالة متوسط ​​العمر المتوقع بشكل كبير، إلا أن معدل المواليد في العديد من السكان لا يزال يتقلب.

في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى، هناك نسخة معينة من جين FLT1 تجعل من غير المرجح أن تصيب طفيليات الملاريا المشيمة أثناء الحمل. إن فرص ولادة النساء اللاتي يحملن هذا الإصدار ويصبحن حوامل خلال موسم الملاريا أعلى قليلاً من النساء الأخريات. ما زلنا لا نفهم كيف يقلل هذا الجين من خطر الإصابة بالملاريا المشيمية، لكن التأثير واضح وقابل للقياس.

قام ستيفن ستيرنز من جامعة ييل وزملاؤه بفحص سجلات دراسات الصحة العامة طويلة المدى لاكتشاف الارتباطات المحتملة بين السمات ومعدلات المواليد الحالية. خلال الستين عامًا الماضية في الولايات المتحدة الأمريكية، كان متوسط ​​عدد أطفال النساء القصيرات والسمنة نسبيًا، اللاتي لديهن مستويات منخفضة من الكوليسترول، أقل قليلاً من عدد أطفال النساء ذوات الخصائص المعاكسة. ليس من الواضح سبب ارتباط هذه السمات بحجم الأسرة.

وتلوح في الأفق دراسات جديدة في مجال الصحة العامة، مثل مشروع البنك الحيوي في المملكة المتحدة، الذي سيقوم بتحليل التسلسل الجيني لمئات الآلاف من الأشخاص ومقارنته بحالتهم الصحية أثناء الحياة. يتم إجراء مثل هذه الدراسات لأن العلاقات المتبادلة بين الجينات معقدة، ويتعين علينا اختبار آلاف الاحتمالات لفهم أي التغيرات الجينية تكمن وراء صحة الإنسان. إن تتبع الأنساب الجينية للطفرات البشرية يمنحنا قوة هائلة لمراقبة التطور على مدى مئات الأجيال. لكن مثل هذا الرصد قد يخفي العلاقات المتبادلة المعقدة التي تطورت في الماضي بين البيئة وبين البقاء والخصوبة. نحن نرى فقط الجينات التي "انتصرت" مع مرور الوقت، مثل نشاط جين اللاكتاز، لكننا نفتقد الأحداث قصيرة المدى. إن التجمعات السكانية البشرية على وشك أن تصبح تجربة طويلة الأمد ستجذب المزيد من الاهتمام في مجال علم الأحياء التطوري أكثر من أي تجربة قبلها.
كيف سيبدو مستقبل التطور البشري؟ على مدى آلاف السنين الماضية، اتبع التطور البشري مسارات مختلفة في مجموعات سكانية مختلفة، لكنه حافظ أيضًا على تماثل مدهش. لقد اخترقت طفرات جديدة مجموعات بشرية مختلفة، لكنها لم تدفع النسخ القديمة من الجينات جانبًا. ظلت معظم الإصدارات "المبكرة" من الجينات معنا. وفي الوقت نفسه، ينتقل ملايين الأشخاص من بلد إلى آخر كل عام، مما يؤدي إلى تبادل الجينات واختلاطها بمعدل غير مسبوق.
مع هذا المعدل من الاختلاط الجيني، فمن المعقول أن نتوقع أن سمات مثل لون البشرة، وهو مجموع التأثيرات المستقلة للعديد من الجينات، سوف تصبح أكثر تجانسا في المستقبل. هل سيبدو البشر في المستقبل مثل حساء موحد بدلاً من الحساء الملون المتنوع؟
الجواب هو لا. لا يمكن ربط العديد من السمات، التي يتم التعبير عنها بشكل مختلف في مجموعات سكانية مختلفة. حتى لون البشرة ليس بهذه البساطة، كما يمكنك أن ترى بسهولة في المجموعات السكانية المختلطة في الولايات المتحدة الأمريكية والمكسيك والبرازيل. فبدلاً من قطيع عادي من الأشخاص المستنسخين ذوي الألوان الموكا، بدأنا بالفعل نرى شغبًا نابضًا بالحياة من المتغيرات: أشقر منمش مع بشرة داكنة ومجموعات مذهلة مثل العيون الخضراء والبشرة الزيتونية. سيكون كل واحد من أحفادنا بمثابة فسيفساء حية لتاريخ البشرية.

باختصار
هناك علماء وكتاب علميين يزعمون أن الإنسان لم يعد خاضعاً لتأثير الانتقاء الطبيعي وأن تطور الإنسان قد توقف.
في الواقع، لقد شهد البشر تطورًا سريعًا بشكل مثير للدهشة خلال الثلاثين ألف عام الماضية. يعد الشعر الأسود المستقيم والعيون الزرقاء والقدرة على هضم اللاكتوز أمثلة على السمات الجديدة نسبيًا.
أصبح هذا التطور السريع ممكنًا لعدة أسباب، بما في ذلك الانتقال من مجتمع الصيد وجمع الثمار إلى المجتمع الزراعي، مما أتاح نموًا كبيرًا في عدد السكان. كلما زاد عدد الأشخاص الذين ينتجون ذرية في مجموعة سكانية معينة، زادت فرصة حدوث طفرات جديدة ومفيدة.
ليس هناك شك في أن البشر سوف يستمرون في التطور في المستقبل. على الرغم من أننا نسير نحو خلط موحد وعالمي للجينات البشرية، فمن المرجح أن تكون أجيال المستقبل فسيفساء محيرة لماضينا التطوري بأكمله.
عن المؤلف
جون هوكس هو عالم أنثروبولوجيا وخبير في التطور البشري في جامعة ويسكونسن ماديسون.
المزيد عن هذا الموضوع
هل ما زال البشر يتطورون؟ قد يبدو أن التطور مستحيل الآن بعد أن أصبحت القدرة على التكاثر متاحة عالميًا. هل نحن مع ذلك نتغير كنوع؟ ميريديث ف. سمول؛ اسأل الخبراء، موقع ScientificAmerican.com، 21 أكتوبر 1999.
إن التكيف الأفريقي مع هضم الحليب هو "أقوى إشارة للاختيار على الإطلاق". نيخيل سواميناثان؛ ScientificAmerican.com11 ديسمبر 2006.
هل تطورت القدرة على تحمل اللاكتوز لأول مرة في وسط أوروبا، وليس في شمال أوروبا؟ لين بيبلز؛ ScientificAmerican.com28 أغسطس 2009.

تم نشر المقال بإذن من مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل

وفي نفس الموضوع على موقع العلوم :

• مستقبل المستقبل - متى سنقوم بتقسيم/تنظيف مارجاليت
• سمحت طفرة للبشر الأوائل بالهجرة داخل أفريقيا
• المرأة التي كانت حلقة داروين المفقودة