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

بيتوته/ در حقيقت ۹۹ درصد موجودات زنده‌ي پرسلولي روي زمين، دو جنس دارند. وجود دو جنس بدين معنيست که اين موجودات توليد مثل جنسي مي‌کنند. ما انسان ها دو جنس زن و مرد داريم. بيشتر گونه‌هاي جانوري و گياهي که در اطرافمان مي‌بينيم هم از دو جنس نر و ماده هستند. در حقيقت ۹۹ درصد موجودات زنده‌ي پرسلولي روي زمين، دو جنس دارند. وجود دو جنس بدين معنيست که اين موجودات توليد مثل جنسي مي‌کنند. يعني براي توليد فرزند، بايد دو ماده‌ي جنسي را با هم ترکيب کنند. اين درحاليست که خيلي از موجودات ديگر تک جنسي هستند و توليد مثل غير جنسي مي کنند. مثلا تنها کاري که باکتري ها بايد براي توليد مثل بکنند اين است که به دو نيم تقسيم شوند. ولي چرا بعضي از موجودات تک جنسي هستند و توليد مثل غير جنسي مي کنند و چرا بعضي ديگر دو جنس دارند؟ چارلز داروين هم حسابي با مسئله‌ي وجود دو جنس و توليد مثل جنسي گيج شده بود. او در سال ۱۸۶۲ نوشت: «ما علت وجود دو جنس را نمي دانيم. چرا موجودات زنده‌ي جديد [فرزندان] بايد با ترکيب دو ماده‌ي جنسي متولد شوند؟ کل مسئله هنوز در تاريکي کامل است.» زندگي موجودات زنده‌اي که دو جنس دارند، کاملا تحت‌تاثير مسئله‌ي جفت‌گيري است. «مرغ کريج ساز» نر براي تحت تاثير قرار دادن ماده‌ها سعي مي‌کند آشيانه‌هاي زيبا بسازد. کرم شب تاب ماده براي اغواي کرم هاي شب تاب نر، دم خود را با روشنايي زياد به درخشش در مي‌آورد. حتي عطر گل ها هم براي اين است که حشرات جذب شوند و روي آن ها بنشينند تا از طريق گرده افشاني، گياهان ماده را بارور کنند. تمام هدف زندگي موجودات زنده اي که نر و ماده دارند، توليد مثل جنسي است. در توليد مثل جنسي، همه ي موجودات زنده تقريبا از روشي ساده و يکسان استفاده مي‌کنند. دو عضو از يک گونه، يعني يک نر و يک ماده، DNA خود را با هم ترکيب مي کنند تا ژنوم جديدي بوجود آورند. زندگي موجودات زنده‌اي که دو جنس دارند تماما تحت تاثير مسئله‌ي جفت‌گيري است. مزيت هاي تکاملي پيش از بوجود آمدن توليد مثل جنسي، توليد مثل‌ به صورت غير جنسي انجام مي‌شد. يعني موجودات زنده، تقسيم سلولي انجام مي‌دادند. خيلي ساده، يک جاندار به دو نيم تقسيم مي‌شد تا دو جاندار تازه بوجود آيد. اين مکانسيم ساده‌ي کپي شدن، کاري است که همه‌ي باکتري‌ها، بيشتر گياهان و حتي بعضي از جانوران انجام مي‌دهند. مکانسيم‌هاي توليد مثل غير جنسي خيلي بهينه‌ و کم‌هزينه‌تر از توليد مثل جنسي هستند. گونه‌اي که توليد مثل غير جنسي مي‌کند، لازم نيست وقت و انرژي زيادي براي تحت تاثير قرار دادن جنس مقابل صرف کند. آن‌ها صرفا رشد مي‌کنند و به دو نيم تقسيم مي‌شوند. اين را مقايسه کنيد با فرايند خطرناک و پرهزينه‌ي جذب جفت براي توليد مثل جنسي! توليد مثل جنسي هزينه‌هاي ديگري هم دارد؛ يعني حتما يک تخم بايد بارور شود. در ضمن ترکيب کردن دو ژنوم مختلف نياز به فرايندي کاملا متفاوت از تقسيم شدن صرف دارد. توليد مثل جنسي همچنين بدين معنيست که هر والد تنها نيمي از ژن‌هايش را به فرزند منتقل مي‌کند. اين درحاليست که در توليد مثل غير جنسي، والد فرزنداني بوجود مي‌آورد که همه‌ي ژن‌هايش را به او منتقل مي‌کند و تقريبا فتوکپي خودش هستند. در نگاه اول به نظر مي‌رسد توليد مثل غير جنسي در دنيايي که گفته مي‌شود ژن‌ها تماما در تلاش براي تضمين بقاي خود هستند، کارآمدتر است. پيش از بوجود آمدن توليد مثل جنسي، موجودات زنده با تقسيم شدن توليد مثل مي‌کردند. کاري که همه ي باکتري‌ها انجام مي‌دهند. پس چرا با وجود اين همه مزيت در توليد مثل جنسي بسياري از گونه‌ها راه طولاني و پر مشقت اين نوع توليد مثل را پيش مي‌گيرند؟ جواب آن تقريبا مشخص است، توليد مثل جنسي داراي بعضي مزيت‌هاي تکاملي است که بر مضرات آن چيره مي‌شود. در سال ۱۸۸۶ يک زيست‌شناس تکاملي آلماني به نام «آگوست وايزمن» يک ايده‌ي جالب مطرح کرد. او گفت که در توليد مثل جنسي، ژن‌ها ترکيب مي‌شوند تا تفاوت‌هاي فردي زياد بوجود آيند. تفاوت‌هاي فردي، تنوع ژنتيکي را مي‌سازند که اين تنوع به نوبه‌ي خود باعث بوجود آمدن پديده‌ي انتخاب طبيعي مي‌شود. بنابراين توليد مثل جنسي فرصت ترکيب کردن ژن‌هاي دو فرد در يک گونه را فراهم مي‌کند. اين بدين معنيست که جمعيت بوجود آمده بر اثر توليد مثل جنسي، مي‌تواند نسبت به تنش‌هاي محيطي واکنش بهتري نشان دهد. در حقيقت توليد مثل جنسي مي‌تواند سرعت فرگشت را بالاتر ببرد. پس توليد مثل جنسي مزيت بزرگي براي زندگي در محيطي است که با سرعت زياد دگرگون مي‌شود. بعضي از موجودات زنده به طرز جالب و عجيبي مي‌توانند بين توليد مثل جنسي و غير جنسي سوييچ کنند. جانداران تک سلولي باستاني معمولا در توليد مثل غير جنسي خيلي خوب عمل مي‌کنند ولي اگر تنش‌هاي محيطي زياد شود، به سراغ توليد مثل جنسي مي‌روند. مخمرها، حلزون‌ها، ستاره‌هاي دريايي و شته‌ها از جمله موجوداتي هستند که مي‌توانند اين کار را انجام دهند. اين موجودات معمولا توليد مثل غير جنسي را ترجيح مي‌دهند و فقط وقتي شرايط محيطي بر آن‌ها سخت مي‌آيد توليد مثل جنسي مي‌کنند. منظورمان از تنش‌هاي محيطي، اتفاقات مختلفي مثل تغيير در شرايط آب و هوايي يا برخورد شهاب سنگ است. زمين اوليه مکان خيلي ناخوشايندي بود و معمولا شرايط آن به سرعت تغيير مي‌کرد. احتمالا در چنين شرايطي، موجوداتي که توليد مثل غير جنسي مي‌کردند بر اثر فرايند تکامل و انتخاب طبيعي به موجوداتي تبديل شدند که توليد مثل جنسي را ترجيح مي‌دادند. توليد مثل جنسي تنوع ژنتيکي را زياد مي‌کند و اين به بقاي گونه در شرايط سخت کمک مي‌کند. انتخاب جنسي حال يک پرسش بزرگ ديگر باقي مي‌ماند. اينکه اساسا چرا در توليد مثل جنسي فقط يک جنس مي‌تواند فرزندآوري کند؟ چرا نرها وجود دارند؟ اين طوري نيمي از جمعيت نمي توانند فرزند‌آوري کنند و اين يک زيان بزرگ به حساب مي‌آيد. داروين در پاسخ به اين سوال گفت که شايد انتخاب طبيعي، تنها نيرويي نبوده که توليد مثل جنسي را بوجود آورده است. يک چيز ديگر هم وجود داشته که داروين آن را «انتخاب جنسي» مي‌نامد. انتخاب جنسي يعني اينکه يک فرد از يک گونه، خصوصياتي در جنس مقابل را دوست دارد و طبق آن به سوي جنس مقابل جذب مي‌شود. طبق پژوهشي که در سال ۲۰۱۵ منتشر شد، رقابت بين نرها براي بدست آوردن يک يا چند ماده و انتخاب ماده‌ها از بين نرهاي رقيب براي بقاي گونه کاملا ضروري است. انتخاب جنسي، سلامت جمعيت را تضمين و گونه را در برابر انقراض مصون مي‌کند. انتخاب جنسي کاري مي‌کند مي‌کند که تنوع ژنتيکي در جمعيت حفظ شود. وقتي فردي از يک گونه با هم‌جنس‌هايش رقابت مي‌کند، بايد داراي خصوصياتي برتر باشد تا موفق به جذب فردي از جنس مقابل براي توليد مثل شود. بنابراين انتخاب جنسي، فيلتري مهم و تاثيرگذار براي حفظ و بهبود سلامت ژنتيکي جمعيت فراهم مي‌کند. ولي دقيقا چه زماني توليد مثل جنسي تکامل يافت و ابتدا چه موجوداتي اين کار را انجام دادند؟ تاريخچه‌ي پيدايش توليد مثل جنسي را بايد در زمان هاي خيلي دور و تا يک ماهي باستاني به نام Microbrachius dicki دنبال کنيم. فسيل‌هاي اين ماهي که در صخره‌هايي در اسکاتلند پيدا شده، متعلق به ۳۸۵ ميليون سال پيش هستند. Microbrachius يعني بازوهاي کوچک، يعني اينکه اين ماهي داراي بازوهاي کوچکي است. دانشمندان به تازگي توانسته‌اند بفهمند که اين بازوها براي چه کاري بوده‌اند. در نوک بازوها مکنده‌هاي کوچکي قرار دارد. آناليز دقيق فسيل‌ها نشان داد که نسخه‌هاي ماده‌ي اين بازوها داراي صفحات کوچکي بودند که نسخه‌هاي نر را در سر جا محکم نگه مي‌داشته است. اين بازوها براي توليد مثل جنسي بوجود آمده بودند. اولين مهره‌داراني که از طريق لقاح داخلي توليد مثل مي‌کردند، همين ماهي ها بودند. لقاح داخلي درست همان کاري است که ما انسان‌ها انجام مي‌دهيم. آن ها همچنين نخستين گونه‌هايي بودند که جنس نر و ماده‌ي آن ها از نظر ظاهري متفاوت داشتند. زيست‌شناسان اين تفاوت ظاهري را به نام «دوديسي جنسي» مي‌شناسند. البته بيشتر ماهي‌هاي امروزي از طريق آزاد کردن تخم‌ها و اسپرم ها به خارج از بدن توليد مثل مي‌کنند. پژوهشگران نمي دانند چرا M.dicki سامانه ي لقاح داخلي داشت. ولي واقعيت اين است که اين ماهي، راه توليد مثل جنسي به آن شکلي که مي شناسيم را هموار کرد. رقابت بين نرها براي بدست آوردن يک يا چند ماده و انتخاب ماده‌ها از بين نرهاي رقيب براي بقاي گونه کاملا ضروري است. براي فهميدن منشاء واقعي توليد مثل جنسي ما بايد باز هم به زماني دورتر برويم. ما مي‌دانيم همه‌ي موجودات زنده‌اي که توليد مثل جنسي مي‌کنند از يک جد مشترک ريشه گرفته اند. بنابراين مي‌توان فسيل‌هاي پراکنده‌ي يافت شده را آناليز کرد و فهميد که اين اجداد کي و کجا زندگي مي‌کرده‌اند. اين صخره ها که ۱٫۲ ميليارد سال سن دارند، در شمال کانادا هستند و اطلاعات خيلي خوبي درباره‌ي نخستين جانداري که توليد مثل جنسي کرد در اختيار دانشمندان مي‌گذارند. در اين صخره ها فسيل جانداري پرسلولي به نام Bangiomorpha pubescens يافت شد که توليد مثل جنسي مي‌کرده است. B. pubescens ماهي يا حيوان نبود بلکه نوعي جلبک قرمز يا جلبک دريايي بود. بنابراين اولين موجودي که توليد مثل جنسي کرد، جلبک دريايي بود. اين نشان مي‌دهد که هاگ‌ها يا همان سلول‌هاي جنسي که آن‌ها توليد مي‌کردند، در دو شکل نر و ماده بودند. اکنون ما مي دانيم جلبک قرمز فاقد اسپرمي است که شنا کند. آن ها براي انتقال سلول‌هاي توليد مثلي خود به جريان آب احتياج داشتند. به نظر مي‌رسد اين همان کاري است که اين موجودات در ۱٫۲ ميليارد سال پيش انجام مي‌دادند. جلبک قرمز يکي از بزرگترين و قديمي ترين گروه هاي جلبک است و بين ۵۰۰۰ تا ۶۰۰۰ گونه‌ي آبي پرسلولي دارد. گونه‌هاي آن خيلي متنوع هستند و با اين حال طي ۱٫۲ ميليارد سال ظاهر خود را کاملا حفظ کرده‌اند. اين قدمت زياد بدين معني ست که مي‌توانيم آن‌ها را فسيل‌هاي زنده بدانيم. آن‌ها بازماندگان گذشته‌اي دور هستند و به ما يادآوري مي‌کنند که از کجا آمده‌ايم. محيط خشن و متغيري که ۱٫۲ ميليارد سال پيش B. pubescebs در آن زندگي مي‌کرد باعث شد به توانايي توليد مثل جنسي برسد. «گالن هالورسون» از دانشگاه مک‌گيل در مونترال کانادا مي‌گويد: «با در نظر گرفتن اقليم به نظر مي‌رسد فسيل‌هاي Bangiomorpha pubescens همان زماني پديدار شدند که صدها ميليون سال تغييرات محيطي سپري شده بود. ما در اين دوره نوسانات زيادي را در چرخه‌هاي کربن و اکسيژن مي‌بينيم که نشان‌دهنده‌ي تغييرات محيطي بزرگ هستند.» در اين زمان، توليد مثل جنسي براي موفقيت‌هاي پي در پي و تکامل موجودات زنده‌ي پرسلولي ضروري بوده است. اين فسيل ها پيشرفت هاي بزرگي را در تکامل حيات نشان مي‌دهند. هالورسون مي‌افزايد: «اينکه چه ارتباطاتي بين توليد مثل جنسي، پرسلولي بودن، اکسيژن‌زايي و چرخه‌ي جهاني کربن وجود دارد هنوز ناشناخته است. ولي سخت نيست تصور کنيم که اين رويدادها ارتباط نزديکي با هم دارند.» مطالعه‌ي اين صخره‌ها براي فهم نوع محيطي که اجازه‌ي بوجود آمدن توليد مثل جنسي را داد و متعاقبا فهم چرايي بوجود آمدن جانداران پرسلولي، نه تنها ما را درباره‌ي گذشته و اينکه از کجا آمده‌ايم آگاه مي‌کند، بلکه درک بهتري از حيات روي ديگر سيارات به ما مي‌دهد. با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد