تکامل یا تطور؟ فرگشت یا دگرگشت؟
خلاف تصور شایع، مسیرهای تکاملی قابل پیش‌بینی‌اند!
هرچند در نگاه زیست‌شناسان تکاملی، می‌توان به بحث بر سر انتخاب یا پذیرش یک واژه اولویت سوم داد، و به بحث بر سر مفاهیم مورد نظرشان اولویت دوم؛ درباره‌ی واژه‌ی رایج «تکامل» و معادل‌های دیگر آن، مقاله‌‌ای تاریخی و فلسفی عرضه شده و به دلایل ارجحیت این واژه پرداخته شده‌است (اینجا را ببینید).
حال، برکنار از بحث واژگان و مفاهیم، پرسش‌های مهمی پیش روی تکامل‌دانان است که اهمیت مرتبه‌ی اولی دارند: آیا تکامل جهت‌دار و ازاین‌رو قابل پیش‌بینی است؟ نقش فرایندهای تصادفی مانند رانش چقدر است و نقش انتخاب طبیعی چقدر؟ هر چند طرفداران و مخالفان هر دو سوی طیف، دلایلی بر دعوی خود دارند اما خوانش رایج‌تر آن است که فرایندهای تکاملی جهت مشخصی ندارند. حالا یافته‌‌ی یک پژوهش که با رویکرد «یادگیری ماشین» انجام‌شده و در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (امریکا) منتشر شده خلاف نظر رایج را در باکتری ای‌کولای نشان‌می‌دهد.
این یافته در زمره‌ی داده‌هایی است که می‌تواند مسیر روایت‌گری را در نظریه‌ی تکامل تغییر دهد. به همین دلیل نیز سرپرست گروه پژوهشگران، مدعی «انقلابی بودن» این یافته است و می‌گوید «با نشان دادن اینکه تکامل آن‌طور که قبلاً فکر می‌کردیم تصادفی نیست، در را به روی مجموعه‌ای از پژوهش‌های آتی در زیست‌شناسی مصنوعی [که کارش بازطراحی برخی سامانه‌های زیستی در آزمایشگاه است]، پزشکی، و علوم زیست‌محیطی باز کرده‌ایم».
خلاصه‌ی پژوهش در یک نگاه:
هر باکتری ای‌کولای بین ۴۰۰۰ تا ۵۵۰۰ ژن دارد (به‌طور متوسط ۴۴۰۰). مشخصا همه‌ی ژن‌ها در همه‌ی باکتری‌ها وجود ندارد و گرنه تنوعی از ای‌کولای‌ها وجود نداشت. ژن‌های هر باکتری را در یک مجموعه قرار می‌دهیم. یکبار اجتماع این مجموعه‌ها را به‌دست می‌آوریم و نام آن را “پان‌ژنوم” یا “ژنوم کلی” ای‌کولای می‌گذاریم. بار دیگر بین این مجموعه‌ها اشتراک می‌گیریم تا به ژن‌های مشترک میان همه‌ی ای‌کولای‌ها برسیم. این‌بار این مجموعه را “ژنوم مرکزی” می‌نامیم. مشخصا این دو مجموعه متفاوت‌اند: به عبارتی برخی ژن‌ها وجود دارند که در برخی تبارهای ای‌کولای وجود دارند و در بقیه وجود ندارند.
از برنامه‌ای کامپیوتری استفاده کردند تا دسته‌هایی از ژن‌ها را پیدا کند که در ژنوم مرکزی نیستند اما معمولا در برخی از تبارهای ای‌کولای با هم هستند.
سوال مهم این است که آیا هر ژنی از یک تبار می‌تواند به نحوی تصادفی در یک تبار دیگر قرار بگیرد یا نه. نگاه رایج می‌گوید بله. نتایج این پژوهش خلاف این را می‌گویند.
ژن‌های هر تبار به‌سان یک اکوسیستم یا یک خانواده می‌مانند. هر ژنی، هرچند متعلق به گونه‌ی ای‌کولای باشد، نمی‌تواند از طریق انتقال افقی به خانواده‌ای از ژن‌ها که به آن تعلق ندارد منتقل شود. به‌عبارتی ژن‌های پس‌زمینه، خلاف تصور رایج، به نحوی خنثی و تصادفی هر ژن بیگانه‌ای را به جمع خود راه نمی‌دهند. به این ترتیب قابلیت پیش‌بینی مسیرهای تکاملی بالا می‌رود و این یعنی تکامل جهت‌های مشخصی دارد و تصادفی نیست.
درس‌هایی برای چگونگی علم‌ورزی:
در کشور ما علاقه‌ی خاصی به واژه‌کاوی و زبان‌کاوی وجود دارد. در حوزه‌هایی مانند فلسفه، وسواس به خرج دادن بر سر برابرنهاد مناسب برای یک واژه‌ی بیگانه عملی کاملا به‌جا است. هرچند این وسواس در علوم تجربی نیز به‌جاست اما گیر افتادن در آن به سهولت می‌تواند ما را از پرسش‌های اصلی دور کند. ذیل مشاجره برسر برابرنهاد مناسب برای «Evolution» پرسش علمی مهم این است که آیا مسیرهای تکاملی قابل پیش‌بینی‌اند یا نه؟ دانشمند واقعی کسی‌ست که درصدد عرضه‌ی پاسخی آزمون‌پذیر به این پرسش است. در این صورت، از آنجا که در جهت حل اختلاف، فرضیه‌های خود را با واقعیت خارجی مواجه کرده‌ایم، طبیعت نیز با ما وارد گفت‌وگو می‌شود و بخشی از اسرار خود را، البته به وسع دایره‌ی نظری ما، در اختیارمان قرار می‌دهد تا آن را بازتفسیر کنیم. در اینصورت است که پاسخ به یک پرسش نظری می‌تواند پیامدهای عملی نیز داشته باشد.
مقابله با عفونت‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک:
مثلا از جمله پیامدهای عملی این پژوهش این است که حالا می‌توانیم راه‌های جدیدی برای مقابله با عفونت‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک‌ها معرفی کنیم. چه ربطی دارد؟!
ژن مقاومت به آنتی‌بیوتیک نیز گروه ژن‌های حمایت‌گر خود را دارد. تا به حال پژوهشگران خود ژن مقاومت به آنتی‌بیوتیک را هدف قرار می‌دادند. حالا می‌توانیم به سراغ خانواده‌ی حامی او برویم و حامیانش را تضعیف کنیم و به این ترتیب امکان بیان آن ژن را کم کنیم.
پیش‌بینی فرایندهای تکاملی
در مطلب قبل اشاره شد که فرایندهای تکاملی قابل‌پیش‌بینی‌اند، یا به‌عبارتی این فرایندها یکسره تصادفی نیستند.
چند نکته در اینجا قابل‌ذکر است:
یک. وقتی گفته می‌شود فرایندی قابل‌پیش‌بینی است، به‌معنای پیش‌بینی کامل آن فرایند نیست. مشخصا در علوم فیزیکی نیز پیش‌بینی کامل و بدون خطا ناممکن است. ما در جهانی نامتعین زندگی می‌کنیم. چارلز سندرس پیرس، به‌عنوان فیلسوفی که پیش از سایرین بر مفهوم شانس و عدم تعین در جهان و به ویژه در فرایندهای تکاملی تاکید داشت به‌درستی می‌گفت که تاکید بر عدم تعین به این معنا نیست که جهان را نمی‌توان پیش‌بینی کرد. جهان در بخش‌های مختلف آن به درجات متفاوتی قابلیت پیش‌بینی دارد. گاه تاکید درست بر آنکه تصادف، از جمله در قالب جهش‌ها، نقشی اساسی در فرایند تکامل دارد به معنای آن گرفته می‌شود که فرایند تکامل یکسره فرایند تطور است. پیرس با چنین خوانشی از تکامل قاطعانه مخالف بود.
دو. در میان صاحب‌نام‌ترین زیست‌شناسان تکاملی در قرن بیستم بر سر اینکه آیا فرایندهای تکاملی جهت‌دار و بنابراین قابل‌پیش‌بینی‌اند یا نه اختلاف‌نظرهای اساسی وجود داشت. دو تن از معماران اصلی تلفیق نوین، هاگسلی و سیمسون، در این‌باره متفاوت می‌اندیشیدند. هاگسلی، همانند پدربزرگ خود، بر جهت‌داری فرایندهای تکاملی پای می‌فشرد و سیمسون به‌شدت مخالف این رأی بود. در اواخر قرن بیستم این مناظره را میان داوکینز و گولد شاهد بودیم. داوکینز از جهت‌داری دفاع می‌کرد و گولد مخالف آن بود. (اینکه ایدئولوژی‌های سیاسی به چه میزان بر خوانش‌های علمی اثر دارند محل بحث‌های فراوانی بوده است و آثار زیادی نیز درباره‌ی آن نگاشته شده است. برخی معتقدند روحیه‌ی پیشرفت‌باوری حاکم بر جهان کاپیتالیسم رو به گسترش در بریتانیا، هاگسلی را به خوانشی پیشرفت‌باورانه و جهت‌دار نسبت به تکامل سوق داد و در مقابل، کسی مانند گولد که سوسیالیست بود چنین خوانشی را نمی‌پذیرفت. مایکل روس استدلال‌های جالبی دارد مبنی بر اینکه بدون تردید دانشمندان استعاره‌هایی را از اجتماعی که در آن زیست می‌کنند وام می‌گیرند اما به مرور زمان این نقش استعاری کم‌رنگ می‌شود و آنچه مهم است این است که شواهد تجربی، کدام نظریه را کنار می‌زنند و کدام را رو می‌آورند.)
سه. طی سال‌های اخیر شاهد شواهد تجربی‌ای هستیم که امکان پیش‌بینی‌پذیری نظریه‌ی تکامل را تقویت می‌کنند. شاهدی که در پست قبلی آورده شد یکی از آنهاست. انجمن سلطنتی علوم بریتانیا ویژه‌نامه‌ای را که حاوی ۱۲ مقاله و یک مقدمه است در ۲۰۲۳ منتشر کرد که علاقه‌مندان می‌توانند این دسته شواهد میان‌رشته‌ای را در آنجا پی گیرند.
چهار. به‌عنوان یکی از نمونه‌های جالب می‌شود به پدیده‌ی “سوگیری جهش‌ها” اشاره کرد. مثلا هالدین، یکی دیگر از معماران تلفیق نوین در قرن بیستم به این نکته اشاره کرده بود که برخی جهش‌ها با نرخی بیش از حد متعارف رخ می‌دهند. وجود این پدیده امکان پیش‌بینی بهتر از حالت شانسی را فراهم می‌کند. اما اینکه این پدیده چه نقشی در فرایندهای تکاملی دارد محل اختلاف بوده است. در سال‌های اخیر، از جمله در یکی از مقالات ویژه‌نامه‌ی یادشده، استدلال می‌شود که چرا پدیده‌ی سوگیری جهش می‌تواند امکان پیش‌بینی فرایندهای تکاملی را فراهم کند.
پنج. بحث پیش‌بینی فرایندهای تکاملی جدا از اهمیت نظری آن، در مباحث تکاملی کاربردهای عملی بسیار زیادی دارد. مثلا در پیش‌بینی جهش‌های بعدی ویروس کووید، یا در مقابله با باکتری‌هایی که ژن‌های مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها را دارند، یا در سطح کلان‌تر برای پیش‌بینی راه‌های جلوگیری از انقراض گونه‌های در معرض انقراض. وقتی چنین پیامدهای عملی مهمی پیش رو است کوچک‌ترین راه‌های پیش‌بینی فراتر از شانس نیز برای دانشمندان مهم می‌شوند. بنابراين هر چه جلوتر رویم بیشتر خواهیم شنید که فرایندهای تکاملی قابل پیش‌بینی‌اند.
شش. اینکه فرایندهای تکاملی تا چه حدی قابلیت پیش‌بینی دارند، و به این ترتیب به فرایندهایی شیمیایی شبیه هستند، بحثی در درون پارادایم زیست‌شناسی تکاملی به‌عنوان یک علم تجربی است. این مباحث هیچ ربطی به نظریه‌ی موسوم به طراحی هوشمندانه ندارند. نظریه‌ی طراحی هوشمند پیش‌فرض‌های «فراطبیعی» دارد که بنا بر تعریف علوم‌طبیعی، خارج از علوم‌طبیعی است. (کسی که خلاف این را مدعی است با این پرسش مواجه خواهد بود که چگونه داوکینز که از مخالفان نظریه‌ی طراحی هوشمندانه است از جهت‌داری فرایندهای تکاملی دفاع می‌کند.)