فرگشت همگرا چیست؟

• توسط : محبوبه خاوری
• در : ۱۳۹۹-۰۳-۱۲
• در : دانستنیها طبیعت

فرگشت همگرا که گاهی از آن به عنوان تکامل همگرا Convergent Evolution یاد می شود زمانی رخ می دهد که موجودات مختلف به طور مستقل صفات مشابه را تکامل می دهند. به عنوان مثال کوسه ها و دلفین ها علی رغم اینکه کاملاً نامرتبط هستند اما نسبتاً مشابه به نظر می رسند. بیایید ببینیم که فرگشت همگرا چیست.

بیایید با همان مثال کوسه ها و دلفین ها برگردیم؛ در حالی که کوسه ماهی ها، ماهی های تخم گذاری هستند که به خوبی بو و طعم چند قطره کوچک خون را در آب می یابد و از این طریق شامه قوی آن ها در مسیر یابی به آن ها کمک می کند؛ در عوض دلفین ها پستانداران کنجکاوی هستند که با اکو کردن صداها و بعد بازتاب صدها از سطح اشیاء مختلف راه خود را پیدا می کنند. با این حال تکامل همگرا یا فرگشت همگرا توضیح می دهند که این دو جانور در عین این که کاملاً مستقل اند با یکدیگر مشابه اند و آخرین اجداد مشترک آن ها در حدود ۲۹۰ میلیون سال پیش در دریاها زندگی می کرده است.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

احتمالاً در حدود ۲۹۰ میلیون سال پیش یکی از اجداد مشترک کوسه ها و دلفین ها وارد خشکی شد و با تغییراتی که متناسب با محیط جدیدش ایجاد شد وارد دسته پستانداران شد و تبدیل به حیوانی نظیر حیوانی گرگ مانند به نام پاکیستوس شد؛ پاکیستوس بعد ها همچون اجداد دریایی اش به آب بازگشت و چند در طی نسل های بعد دلفین ها و نهنگ ها را پدید آورد.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

بدین ترتیب نخستین دلفین ها پدید آمدند اما آن دسته از اجداد مشترک دلفین ها و کوسه ها که در دریا باقی مانده بودند و از ان خارج نشده بودند به دودمان خود ادامه داده و در طی سال های طولانی تغییراتی در نسل آن ها پدید آمد و کوسه های امروزی از همین دودمان به جای ماند. با وجود این مسیرهای طولانی و پر پیچ و خم هر دوی این حیوان ها به یک دسته فرگشت مشابه به تعلق دارند که شامل ویژگی هایی چون : شناگر بودن، پوست مناسب و صاف برای شنا، باله های مناسب و ایده آل برای زندگی در درون آب و تعقیب طعمه.

بیشتر بخوانید : آشنایی با زندگی شیرها

هر یک از زیستگاه های زمین چالش های خاص خود را داشته اند. گاهی اوقات گونه های مختلف راه حل یکسانی برای یک مشکل ارائه می دهند و دانشمندان این راه حل را همان فرگشت همگرا می نامند که زمانی رخ می دهد که دو ارگانیسم خصوصیاتی را به اشتراک می گذارند که مشترکاً از یک جد مشترک آن ها را به ارث نبرده اند.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

نمونه های کلاسیک فرگشت، مانند فنچ های گالاپاگوس که داروین به آن اشاره کرده است و روند متضادی را نشان می دهد که خود فرآیند دیگری به نام فرگشت واگرا است. این اصطلاح در اواخر دهه ۱۸۰۰ توسط جی. تی. گولیک J. T. Gulick که یک میسیونر آمریکایی بود مطرح شد. گولیک این گونه توصیف می کند که گونه های مجزا برای تبدیل شدن به نقش های مختلف در یک مجموعه خاص، به تعداد زیادی تبدیل می شوند. به عنوان مثال در میان فنچ های گالاپاگوس شکل منقار تغییر یافته است (یا واگرا شده است) تا پرنده بتواند با انواع مختلف مواد غذایی موجود در جزایر مختلف مطابقت داشته باشد و راحت تر بتواند غذای خود را بیابد.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

برای مثال اگر دو گونه پرنده را که یکی منقار بلند دارد و دیگری منقار کوتاه، در یکی جزیره رها کنیم و تنها راه تغذیه این پرنده ها شکار حشرات باشد آنگاه بعد از چندین نسل پرنده های منقار کوتاه که به دلیل فرم منقار خود راحت تر می توانسته اند حشرات را شکار کنند بدون تغییر باقی مانده اند اما در میان دسته پرنده های منقار بلند آن تعداد که به دلایل مختلف دارای منقار کوتاه بوده اند زنده مانده و بقیه آن ها از بین می روند و تنها ژن دسته اول پرنده های منقار بلند که نسبت به بقیه منقار کوتاه تری داشته اند باقی می ماند و این انتخاب طبیعی به تدریج موجب می شود که در نهایت پرنده های منقار بلند تغییر کرده و در طول زمان تفاوت چندانی با پرنده های منقار کوتاه نداشته باشند.
مثال مطرح شده نشان می دهد که دو گونه پرنده چگونه به صورت همگرایی به یک منقار مشابه رسیده اند که به ادامه حیات آن ها کمک می کند و این گونه است که فرگشت همگرا رخ می دهد.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

مفاهیم اساسی در فراگشت همگرا توسط ریچارد اوون Richard Owen، زیست شناس انگلیسی مطرح شدند. این زیست شناس در اوایل ۱۸۰۰ به نظریه فرگشت داروین شک کرد. اوون زمانی به ضعف نظریه داروین پی برد که متوجه شد گونه های زیادی وجود دارند که با وجود تفاوت در گونه خود در دیگری مشابهت های زیادی میان آن ها وجود داشت. برای مثال به دو گونه کاملاً متفاوت انسان و دلفین ها توجه کنید؛ یک باله دلفین و یک دست انسان با وجود تفاوت در کاربری ای که دارند و عملکرد آنها از آخرین اجداد مشترک ما متمایز از هم شده است به نوعی مشابه هم هستند. از طرف دیگر باله دلفین یک نمونه از باله کوسه است و برای تحقق یک هدف استفاده می شود و از یک شکل و صورت برخوردار است زیرا این باله ها در هر دو جانور به طور مستقل (و به صورت همگرا) تکامل یافته اند.

نمونه هایی از فرگشت همگرا

می توان نمونه های متعددی را برای فرگشت همگرا مثال زد اما دیدن آن ها در گونه های حیوانات آشنا ساده ترین و بهترین مثال است. یکی از بارزترین نمونه های فرگشت همگرا میان انسان و پاندا ها وجود دارد.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

در سال ۱۹۷۰ زیست شناسی به نام استفان جی گولد Stephen Jay Gould در مجله طبیعت این گونه توصیف کرد که پاندا ها که گونه ای از خرس ها هستند در میان انگشتان پنجه های خود انگشتی مانند انگشت شست انسان دارند که به آن ها در گرفتن شاخه ها و غذا خوردن کمک می کند؛ این در حالی است که در سایر گونه های خرس ها چون خرس های قطبی یا خرس های گریزلی چنین عضوی دیده نمی شود.

بیشتر بخوانید : ببر ها بزرگ ترین گربه های جهان

علاوه بر فرگشت میان انسان ها و پاندا ها، انسان ها و اختاپوس ها دارای چشم هایی مانند دوربین هستند که دارای عنبیه، لنز و شبکیه است و یا هر گونه پرندگان و خفش ها داری بال هستند.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

لذا هرچه این صفات مشابه تر باشند می توان نگاه دقیق تری به منشاء مستقل آن ها داشت. بررسی فرگشت همگرا و ریشه یابی تغییرات این گونه ها نشان می دهند که اندام شست در بدن انسان ها ۵۰ میلیون سال قبل پدیدار شده اما انگشت شست مانند پاندا ها با فاصله ۳۰ میلیون سال یعنی در حدود ۲۰ میلیون سال قبل ایجاد شده است. بررسی ها نشان می دهند که آخرین اجداد مشترک ما انسان ها و پاندا ها حدود ۶۵ میلیون تا ۹۰ میلیون سال پیش زندگی می کردند.
به طور مشابه می توان همین موضوع را به شباهت میان شبکه چشم انسان و هشت پا ها نسبت داد و گفت که چنین فرگشتی میان ما و هشت پاها رخ داده است.

در خصوص شباهت میان پرنده ها و خفاش ها – خفاش ها از نوع پستانداران هستند – نیز باید گفت که گرچه بال های پرنده شبیه به “بازو” است اما بالهای خفاش بیشتر شبیه “دست” با انگشتانی محکم است.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

زمانی می توان دسته بندی ریچارد اون را درک کرد که دسته بندی های او را نه از دیدگاه homologous (یکسان و یکی بودن) که از دید analogous ( شباهت داشتن) بررسی کرد.
محرک تکامل همگرا در دسترس بودن نقش های خاص ارائه شده توسط محیط است. زمانی جانورانی از آب وارد خشکی های شدند و نیاز بود که برای ادامه حیات دارای پا باشند ( مانند گرگ های پاکیستوس ها که اجدادشان با دلفین ها و کوسه ها یکی بود ). بعضی از جانوران وارد آب دریاها و اقیانوس ها شدند و محیط زندگی آن ها ایجاب می کرد که باله داشته باشند تا شنا کنند مانند پاکیستوس  هایی که به دریا ها و اقیانوس ها برگشتند و از نسل آن ها در طی میلیون ها سال بعد نهنگ ها و دلفین ها پدید آمدند. جانورانی بودند که در محیط آسمان زندگی می کردند و به بال احتیاج داشتند و یا موجوداتی بودند که روی درخت ها زندگی می کردند و با آن ها سر و کار داشتند لذا باید دارای اندامی می شدند که به آن ها در گرفتن شاخه ها کمک می کرد و بهترین اندام ها هم برای این کار دم و دست و پنجه بودند.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

یکی از جالب ترین و شاید شگفت انگیز ترین نمونه های فرگشت که می توان نکات بسیاری را از آن فرا گرفت در قاره استرالیا رخ داده است. این قاره در سال های خیلی دو – در حدود ده میلیون سال قبل – از سایر خشکی های جهان جدا شد و لذا این انتظار وجود داشت که گونه های جانوری موجود در خشکی آن به دلیل جدا بودن از سایر جانوران و گونه های جهان به صورت کاملاً مستقل تکامل پیدا کنند اما این موضوع واقعیت پیدا نکرد! بله در این قسمت جدا افتاده از کره زمین جانوران و حیواناتی وجود دارند که شباهت های عجیبی به همتایان خود در قاره های آفریقا، آمریکا و اوراسیا ( اروپا و آسیا ) دارند. در حقیقت در این قاره پستانداران کیسه داری وجود دارند که میلیون ها سال از موجودات دیگر جدا بودند اما مسیر فرگشت آن ها تفاوت چندانی با سایر حیوانات همتای آن ها ندارد.

به طور کلی دو گروه همگرا از حیوانات پستاندار کیسه دار وجود دارند؛ گونه های پستاندار کیسه داری که در استرالیا موجودند و گونه های پستاندار کیسه داری که در سایر نقاط دنیا زندگی می کنند و هر دو آن ها مسیر فرگشت و تکامل مشابهی داشته اند.

در استرالیا برای حفر زمین دو گونه پستاندار وجود دارد؛ گونه اول موش های کور هستند و گونه دوم هم موش کور های مارسوپیل هستند. دو گونه پستاندار هستند که مناسب دویدن اند و این دو مولگار هایند که شباهت زیادی به موش های سایر نقاط جهان دارند. در شکار کردن نیز پستانداران دیگری در استرالیا وجود دارند که مشابه سایر پستانداران شکارچی در مناطق دیگر جهان هستند.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

در کنار این گونه ها، گونه های دیگری از پستانداران کیسه دار در استرالیا وجود دارند که همتایان آن ها سال ها قبل از بین رفته است. برای مثال کانگوررو ها.

در این میان گونه منقرض شده ببر تاسمانی Thylacinus cynocephalus نیز قرار دارد که در حدود نود سال تا صد سال گذشته وجود داشت؛ این حیوان بومی سرزمین اصلی استرالیا و پاپوآ گینه نو بود و از نظر جسمانی و ظاهری دارای سری شبیه به سگ بود و در قسمت پشت خطوط راه راه سیاه شبیه به ببر داشت که گاهی تا دم حیوان را می پوشاند. ببر تاسمانی از حیوانات دیگری چون پرندگان و پستانداران کوچک تغذیه می کرد. آخرین گونه این پستانداران کیسه دار در سال ۱۹۳۶ جان سپرد و بعد از گذشت پنجاه سال از مرگ آخرین نوع آن در سال ۱۹۸۶، گونه ببر تاسمانی به طور کامل به عنوان گونه منقرض شده معرفی شد.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

یکی از ویژگی های خاص ببر تاسمانی این بود که جنس نر آن نیز هم دارای کیسه بود در حالی که در میان سایر پستانداران کیسه دار این تنها ماده ها بودند که کیسه دارند.
گزارش ها نشان داده است که تخریب زیستگاه این جانور، شکار بی رویه آن ها که توسط دامدارن صورت می گرفت و نیز نوعی بیماری مشابه به هاری و در آخر از بین رفتن سایر جانورانی که منبع تغذیه ان ها بودند موجب انقراض این گونه شده است.
در سال های اخیر دانشمندان ادعا کرده اند که با استفاده از دی ان ای این حیوان قصد دارند مجدداً این گونه را بازسازی کنند.

بیشتر بخوانید : معرفی کامل ماهی بتا

آیا تکامل همگرا اجتناب ناپذیر است؟

بررسی های متعددی برای پاسخ به این سوال صورت گرفته است و مسیر فرگشت جانوران و حیوانات و گونه های مختلفی نیز بررسی شده اند و به طور کلی می توان این گونه نتیجه گرفت که اگر شرایط به ویژه شرایط محیطی همین طور باقی بمانند آن گاه نتایج حاصل شده و فرگشت هایی که رقم می خورند نیز یکسان اند و تا میلیون ها سال بعد ما شاهد همین دست ها، باله ها، پاها، پوسته های زرهی و پنجه ها و ساختار بدنی در خودمان و دیگر جانوران خواهیم بود.

فرگشت همگرا چیست – تکامل همگرا

پدیده فرگشت  باعث شده است زیست شناسان تکاملی این سؤال را مطرح کنند که تکامل یک فرآیند تصادفی تا چه میزان است و نتیجه آن توسط محیط تا چه حد ثابت است؛ در حقیقت این همان سوالی بود که استفان جی گولد زیست شناس هم آن را از خود پرسیده است؛ به عبارتی اگر ما قادر بودیم تاریخ جهان را مجدداً از همان ابتدا بازنویسی کنیم آیا کلیه تغییراتی که در طی میلیون ها سال موجودات زنده کره زمین و جانوران و گیاهان را تکامل بخشیده اند باز همان مسیر را طی می کردند که قبلاً طی شده است؟ آیا درخت هایی که اطراف محل زندگی ما وجود دارند باز به همین شکل و صورت بودند؟

نظریه فرگشت همگرا نمی تواند به این سوال پاسخ دهد! فرگشت تنها نظریه ای است که نشان می دهد چگونه در عمل آن دسته از گونه هایی که بیشترین سازگاری را با محیط داشته اند؛ یا از عملکرد بهتری نسبت به بقیه برخوردار بودند توانستند زنده بمانند.