چرا بیشتر موجودات زنده از دو جنس نر و ماده هستند؟

[یوتاب درخشنده]

Please, ورود or عضویت to view URLs content!

زندگی موجودات زنده‌ای که دو جنس دارند تماما تحت تاثیر مسئله‌ی جفت‌گیری است


در حقیقت ۹۹ درصد موجودات زنده‌ی پرسلولی روی زمین، دو جنس دارند. وجود دو جنس بدین معنیست که این موجودات تولید مثل جنـ*ـسی می‌کنند.


ما انسان ها دو جنس زن و مرد داریم.
بیشتر گونه‌های جانوری و گیاهی که در اطرافمان می‌بینیم هم از دو جنس نر و ماده هستند.

در حقیقت ۹۹ درصد موجودات زنده‌ی پرسلولی روی زمین، دو جنس دارند. وجود دو جنس بدین معنیست که این موجودات تولید مثل جنـ*ـسی می‌کنند.

یعنی برای تولید فرزند، باید دو ماده‌ی جنـ*ـسی را با هم ترکیب کنند. این درحالیست که خیلی از موجودات دیگر تک جنـ*ـسی هستند و تولید مثل غیر جنـ*ـسی می کنند. مثلا تنها کاری که باکتری ها باید برای تولید مثل بکنند این است که به دو نیم تقسیم شوند.

ولی چرا بعضی از موجودات تک جنـ*ـسی هستند و تولید مثل غیر جنـ*ـسی می کنند و چرا بعضی دیگر دو جنس دارند؟

چارلز داروین هم حسابی با مسئله‌ی وجود دو جنس و تولید مثل جنـ*ـسی گیج شده بود. او در سال ۱۸۶۲ نوشت: «ما علت وجود دو جنس را نمی دانیم. چرا موجودات زنده‌ی جدید [فرزندان] باید با ترکیب دو ماده‌ی جنـ*ـسی متولد شوند؟ کل مسئله هنوز در تاریکی کامل است.» زندگی موجودات زنده‌ای که دو جنس دارند، کاملا تحت‌تاثیر مسئله‌ی جفت‌گیری است. «مرغ کریج ساز» نر برای تحت تاثیر قرار دادن ماده‌ها سعی می‌کند آشیانه‌های زیبا بسازد.

کرم شب تاب ماده برای اغوای کرم های شب تاب نر، دم خود را با روشنایی زیاد به درخشش در می‌آورد. حتی عطر گل ها هم برای این است که حشرات جذب شوند و روی آن ها بنشینند تا از طریق گرده افشانی، گیاهان ماده را بارور کنند. تمام هدف زندگی موجودات زنده ای که نر و ماده دارند، تولید مثل جنـ*ـسی است.

در تولید مثل جنـ*ـسی، همه ی موجودات زنده تقریبا از روشی ساده و یکسان استفاده می‌کنند. دو عضو از یک گونه، یعنی یک نر و یک ماده، DNA خود را با هم ترکیب می کنند تا ژنوم جدیدی بوجود آورند.

زندگی موجودات زنده‌ای که دو جنس دارند تماما تحت تاثیر مسئله‌ی جفت‌گیری است.

مزیت های تکاملی
پیش از بوجود آمدن تولید مثل جنـ*ـسی، تولید مثل‌ به صورت غیر جنـ*ـسی انجام می‌شد. یعنی موجودات زنده، تقسیم سلولی انجام می‌دادند.

خیلی ساده، یک جاندار به دو نیم تقسیم می‌شد تا دو جاندار تازه بوجود آید. این مکانسیم ساده‌ی کپی شدن، کاری است که همه‌ی باکتری‌ها، بیشتر گیاهان و حتی بعضی از جانوران انجام می‌دهند. مکانسیم‌های تولید مثل غیر جنـ*ـسی خیلی بهینه‌ و کم‌هزینه‌تر از تولید مثل جنـ*ـسی هستند.

گونه‌ای که تولید مثل غیر جنـ*ـسی می‌کند، لازم نیست وقت و انرژی زیادی برای تحت تاثیر قرار دادن جنس مقابل صرف کند. آن‌ها صرفا رشد می‌کنند و به دو نیم تقسیم می‌شوند. این را مقایسه کنید با فرایند خطرناک و پرهزینه‌ی جذب جفت برای تولید مثل جنـ*ـسی!

تولید مثل جنـ*ـسی هزینه‌های دیگری هم دارد؛ یعنی حتما یک تخم باید بارور شود. در ضمن ترکیب کردن دو ژنوم مختلف نیاز به فرایندی کاملا متفاوت از تقسیم شدن صرف دارد. تولید مثل جنـ*ـسی همچنین بدین معنیست که هر والد تنها نیمی از ژن‌هایش را به فرزند منتقل می‌کند.

این درحالیست که در تولید مثل غیر جنـ*ـسی، والد فرزندانی بوجود می‌آورد که همه‌ی ژن‌هایش را به او منتقل می‌کند و تقریبا فتوکپی خودش هستند. در نگاه اول به نظر می‌رسد تولید مثل غیر جنـ*ـسی در دنیایی که گفته می‌شود ژن‌ها تماما در تلاش برای تضمین بقای خود هستند، کارآمدتر است.

پیش از بوجود آمدن تولید مثل جنـ*ـسی، موجودات زنده با تقسیم شدن تولید مثل می‌کردند. کاری که همه ی باکتری‌ها انجام می‌دهند.

پس چرا با وجود این همه مزیت در تولید مثل جنـ*ـسی بسیاری از گونه‌ها راه طولانی و پر مشقت این نوع تولید مثل را پیش می‌گیرند؟ جواب آن تقریبا مشخص است، تولید مثل جنـ*ـسی دارای بعضی مزیت‌های تکاملی است که بر مضرات آن چیره می‌شود.

در سال ۱۸۸۶ یک زیست‌شناس تکاملی آلمانی به نام «آگوست وایزمن» یک ایده‌ی جالب مطرح کرد. او گفت که در تولید مثل جنـ*ـسی، ژن‌ها ترکیب می‌شوند تا تفاوت‌های فردی زیاد بوجود آیند. تفاوت‌های فردی، تنوع ژنتیکی را می‌سازند که این تنوع به نوبه‌ی خود باعث بوجود آمدن پدیده‌ی انتخاب طبیعی می‌شود.

بنابراین تولید مثل جنـ*ـسی فرصت ترکیب کردن ژن‌های دو فرد در یک گونه را فراهم می‌کند. این بدین معنیست که جمعیت بوجود آمده بر اثر تولید مثل جنـ*ـسی، می‌تواند نسبت به تنش‌های محیطی واکنش بهتری نشان دهد. در حقیقت تولید مثل جنـ*ـسی می‌تواند سرعت فرگشت را بالاتر ببرد. پس تولید مثل جنـ*ـسی مزیت بزرگی برای زندگی در محیطی است که با سرعت زیاد دگرگون می‌شود.

بعضی از موجودات زنده به طرز جالب و عجیبی می‌توانند بین تولید مثل جنـ*ـسی و غیر جنـ*ـسی سوییچ کنند.

جانداران تک سلولی باستانی معمولا در تولید مثل غیر جنـ*ـسی خیلی خوب عمل می‌کنند ولی اگر تنش‌های محیطی زیاد شود، به سراغ تولید مثل جنـ*ـسی می‌روند. مخمرها، حلزون‌ها، ستاره‌های دریایی و شته‌ها از جمله موجوداتی هستند که می‌توانند این کار را انجام دهند.

این موجودات معمولا تولید مثل غیر جنـ*ـسی را ترجیح می‌دهند و فقط وقتی شرایط محیطی بر آن‌ها سخت می‌آید تولید مثل جنـ*ـسی می‌کنند. منظورمان از تنش‌های محیطی، اتفاقات مختلفی مثل تغییر در شرایط آب و هوایی یا برخورد شهاب سنگ است.

زمین اولیه مکان خیلی ناخوشایندی بود و معمولا شرایط آن به سرعت تغییر می‌کرد. احتمالا در چنین شرایطی، موجوداتی که تولید مثل غیر جنـ*ـسی می‌کردند بر اثر فرایند تکامل و انتخاب طبیعی به موجوداتی تبدیل شدند که تولید مثل جنـ*ـسی را ترجیح می‌دادند.

تولید مثل جنـ*ـسی تنوع ژنتیکی را زیاد می‌کند و این به بقای گونه در شرایط سخت کمک می‌کند.

انتخاب جنـ*ـسی
حال یک پرسش بزرگ دیگر باقی می‌ماند. اینکه اساسا چرا در تولید مثل جنـ*ـسی فقط یک جنس می‌تواند فرزندآوری کند؟ چرا نرها وجود دارند؟ این طوری نیمی از جمعیت نمی توانند فرزند‌آوری کنند و این یک زیان بزرگ به حساب می‌آید.

داروین در پاسخ به این سوال گفت که شاید انتخاب طبیعی، تنها نیرویی نبوده که تولید مثل جنـ*ـسی را بوجود آورده است. یک چیز دیگر هم وجود داشته که داروین آن را «انتخاب جنـ*ـسی» می‌نامد. انتخاب جنـ*ـسی یعنی اینکه یک فرد از یک گونه، خصوصیاتی در جنس مقابل را دوست دارد و طبق آن به سوی جنس مقابل جذب می‌شود.

طبق پژوهشی که در سال ۲۰۱۵ منتشر شد، رقابت بین نرها برای بدست آوردن یک یا چند ماده و انتخاب ماده‌ها از بین نرهای رقیب برای بقای گونه کاملا ضروری است. انتخاب جنـ*ـسی، سلامت جمعیت را تضمین و گونه را در برابر انقراض مصون می‌کند. انتخاب جنـ*ـسی کاری می‌کند می‌کند که تنوع ژنتیکی در جمعیت حفظ شود.

وقتی فردی از یک گونه با هم‌جنس‌هایش رقابت می‌کند، باید دارای خصوصیاتی برتر باشد تا موفق به جذب فردی از جنس مقابل برای تولید مثل شود. بنابراین انتخاب جنـ*ـسی، فیلتری مهم و تاثیرگذار برای حفظ و بهبود سلامت ژنتیکی جمعیت فراهم می‌کند.

ولی دقیقا چه زمانی تولید مثل جنـ*ـسی تکامل یافت و ابتدا چه موجوداتی این کار را انجام دادند؟ تاریخچه‌ی پیدایش تولید مثل جنـ*ـسی را باید در زمان های خیلی دور و تا یک ماهی باستانی به نام Microbrachius dicki دنبال کنیم.

فسیل‌های این ماهی که در صخره‌هایی در اسکاتلند پیدا شده، متعلق به ۳۸۵ میلیون سال پیش هستند. Microbrachius یعنی بازوهای کوچک، یعنی اینکه این ماهی دارای بازوهای کوچکی است. دانشمندان به تازگی توانسته‌اند بفهمند که این بازوها برای چه کاری بوده‌اند. در نوک بازوها مکنده‌های کوچکی قرار دارد. آنالیز دقیق فسیل‌ها نشان داد که نسخه‌های ماده‌ی این بازوها دارای صفحات کوچکی بودند که نسخه‌های نر را در سر جا محکم نگه می‌داشته است. این بازوها برای تولید مثل جنـ*ـسی بوجود آمده بودند. اولین مهره‌دارانی که از طریق لقاح داخلی تولید مثل می‌کردند، همین ماهی ها بودند.

لقاح داخلی درست همان کاری است که ما انسان‌ها انجام می‌دهیم. آن ها همچنین نخستین گونه‌هایی بودند که جنس نر و ماده‌ی آن ها از نظر ظاهری متفاوت داشتند. زیست‌شناسان این تفاوت ظاهری را به نام «دودیسی جنـ*ـسی» می‌شناسند.

البته بیشتر ماهی‌های امروزی از طریق آزاد کردن تخم‌ها و اسپرم ها به خارج از بدن تولید مثل می‌کنند. پژوهشگران نمی دانند چرا M.dicki سامانه ی لقاح داخلی داشت. ولی واقعیت این است که این ماهی، راه تولید مثل جنـ*ـسی به آن شکلی که می شناسیم را هموار کرد.

رقابت بین نرها برای بدست آوردن یک یا چند ماده و انتخاب ماده‌ها از بین نرهای رقیب برای بقای گونه کاملا ضروری است.

برای فهمیدن منشاء واقعی تولید مثل جنـ*ـسی ما باید باز هم به زمانی دورتر برویم. ما می‌دانیم همه‌ی موجودات زنده‌ای که تولید مثل جنـ*ـسی می‌کنند از یک جد مشترک ریشه گرفته اند.

بنابراین می‌توان فسیل‌های پراکنده‌ی یافت شده را آنالیز کرد و فهمید که این اجداد کی و کجا زندگی می‌کرده‌اند. این صخره ها که ۱٫۲ میلیارد سال سن دارند، در شمال کانادا هستند و اطلاعات خیلی خوبی درباره‌ی نخستین جانداری که تولید مثل جنـ*ـسی کرد در اختیار دانشمندان می‌گذارند.

در این صخره ها فسیل جانداری پرسلولی به نام Bangiomorpha pubescens یافت شد که تولید مثل جنـ*ـسی می‌کرده است. B. pubescens ماهی یا حیوان نبود بلکه نوعی جلبک قرمز یا جلبک دریایی بود. بنابراین اولین موجودی که تولید مثل جنـ*ـسی کرد، جلبک دریایی بود. این نشان می‌دهد که هاگ‌ها یا همان سلول‌های جنـ*ـسی که آن‌ها تولید می‌کردند، در دو شکل نر و ماده بودند. اکنون ما می دانیم جلبک قرمز فاقد اسپرمی است که شنا کند.

آن ها برای انتقال سلول‌های تولید مثلی خود به جریان آب احتیاج داشتند. به نظر می‌رسد این همان کاری است که این موجودات در ۱٫۲ میلیارد سال پیش انجام می‌دادند.

جلبک قرمز یکی از بزرگترین و قدیمی ترین گروه های جلبک است و بین ۵۰۰۰ تا ۶۰۰۰ گونه‌ی آبی پرسلولی دارد. گونه‌های آن خیلی متنوع هستند و با این حال طی ۱٫۲ میلیارد سال ظاهر خود را کاملا حفظ کرده‌اند. این قدمت زیاد بدین معنی ست که می‌توانیم آن‌ها را فسیل‌های زنده بدانیم.

آن‌ها بازماندگان گذشته‌ای دور هستند و به ما یادآوری می‌کنند که از کجا آمده‌ایم. محیط خشن و متغیری که ۱٫۲ میلیارد سال پیش B. pubescebs در آن زندگی می‌کرد باعث شد به توانایی تولید مثل جنـ*ـسی برسد. «گالن هالورسون» از دانشگاه مک‌گیل در مونترال کانادا می‌گوید: «با در نظر گرفتن اقلیم به نظر می‌رسد فسیل‌های Bangiomorpha pubescens همان زمانی پدیدار شدند که صدها میلیون سال تغییرات محیطی سپری شده بود. ما در این دوره نوسانات زیادی را در چرخه‌های کربن و اکسیژن می‌بینیم که نشان‌دهنده‌ی تغییرات محیطی بزرگ هستند.»

در این زمان، تولید مثل جنـ*ـسی برای موفقیت‌های پی در پی و تکامل موجودات زنده‌ی پرسلولی ضروری بوده است.

این فسیل ها پیشرفت های بزرگی را در تکامل حیات نشان می‌دهند. هالورسون می‌افزاید: «اینکه چه ارتباطاتی بین تولید مثل جنـ*ـسی، پرسلولی بودن، اکسیژن‌زایی و چرخه‌ی جهانی کربن وجود دارد هنوز ناشناخته است. ولی سخت نیست تصور کنیم که این رویدادها ارتباط نزدیکی با هم دارند.»

مطالعه‌ی این صخره‌ها برای فهم نوع محیطی که اجازه‌ی بوجود آمدن تولید مثل جنـ*ـسی را داد و متعاقبا فهم چرایی بوجود آمدن جانداران پرسلولی، نه تنها ما را درباره‌ی گذشته و اینکه از کجا آمده‌ایم آگاه می‌کند، بلکه درک بهتری از حیات روی دیگر سیارات به ما می‌دهد.