1

قرن‌هاست که دانشمندان با مطالعه‌ی استخوان‌های موجود در موزه‌ها و فسیل‌های سنگی، به بررسی تکامل پرداخته‌اند. اما در دهه‌های اخیر، تغییری آرام و تدریجی در این رویکرد شکل گرفته است.

گروهی از پژوهشگران متعهد، روند تغییرات حیات را در لحظه بررسی می‌کنند – نه در طول هزاران یا میلیون‌ها سال، بلکه از طریق مشاهده‌ی مستقیم در زمان واقعی. در قلب این رویکرد، مجموعه‌ای از مطالعات طولانی‌مدت در مورد تکامل وجود دارد که برخی از آن‌ها نسل‌ها را در بر گرفته و برخی دیگر در سراسر قاره‌ها گسترش یافته‌اند.

اکنون، یک مقاله‌ی جدید که در ژورنال Nature منتشر شده، برای نخستین بار این یافته‌ها را در کنار هم قرار داده است. این تحقیق که توسط دانشمندان مؤسسه فناوری جورجیا (Georgia Tech) هدایت شده، بررسی می‌کند که چگونه این پروژه‌های تحقیقاتی گسترده، فرآیندهای فرار و دشوار تکامل را ثبت می‌کنند. یافته‌های این پژوهش نه‌تنها داده‌های زیستی را آشکار می‌کنند، بلکه به ما دیدی گسترده‌تر از داستان در حال شکل‌گیری زندگی ارائه می‌دهند.

جیمز استرود، نویسنده‌ی اصلی مقاله و استادیار دانشکده‌ی علوم زیستی در Georgia Tech، می‌گوید:
“تکامل فقط مربوط به تغییرات میلیون‌ها ساله در فسیل‌ها نیست – بلکه همین حالا، در اطراف ما در حال وقوع است.”

چرا تحقیقات طولانی‌مدت اهمیت دارند؟

درک تکامل فقط به مشاهده‌ی یک لحظه‌ی خاص محدود نمی‌شود، بلکه نیازمند بررسی روندی است که نسل به نسل اتفاق می‌افتد. بسیاری از رخدادهای تکاملی آن‌قدر کند یا غیرقابل‌پیش‌بینی هستند که نمی‌توان آن‌ها را در مطالعات کوتاه‌مدت شناسایی کرد.

مطالعات بلندمدت به دانشمندان این امکان را می‌دهد که تغییرات تدریجی را ببینند و الگوهای تکاملی را که در تحقیقات کوتاه‌مدت نادیده گرفته می‌شوند، ثبت کنند.

استرود توضیح می‌دهد:
“برای درک تکامل، باید آن را در زمان واقعی مشاهده کنیم – اغلب در طی نسل‌های متعدد. مطالعات طولانی‌مدت این امکان را برای ما فراهم می‌کنند و فرصتی نادر برای مشاهده‌ی تکامل در عمل به ما می‌دهند.”

این مقاله نخستین بررسی عمده‌ای است که نقش مطالعات تکاملی طولانی‌مدت را با چنین عمقی ارزیابی می‌کند. این پژوهش نه‌تنها ارزش علمی آن‌ها را نشان می‌دهد، بلکه ظرفیت آن‌ها را برای پاسخ به سؤالاتی که زمانی غیرقابل‌دسترس به نظر می‌رسیدند، آشکار می‌سازد.

از جزایر تا ظروف آزمایشگاهی: نمونه‌های مطالعاتی

این پژوهش مطالعات موردی را هم از طبیعت و هم از آزمایشگاه مورد بررسی قرار می‌دهد. یکی از برجسته‌ترین نمونه‌ها، پژوهشی است که در جزایر گالاپاگوس انجام شده است. در این پروژه، دانشمندان طی ۴۰ سال، فنچ‌های داروین را تحت مطالعه قرار داده‌اند.

این پرندگان آوازخوان، شاهد مستقیمی از گونه‌زایی (Speciation) بوده‌اند – فرایندی که طی آن، یک گونه‌ی جدید از طریق هیبریداسیون (ترکیب ژنتیکی) شکل می‌گیرد.

در آزمایشگاه نیز، دانشمندان تکامل ۷۵,۰۰۰ نسل از باکتری‌ها را مشاهده کرده‌اند. در طول زمان، این میکروب‌ها توانایی‌های متابولیکی جدیدی به دست آورده‌اند که در ابتدا هیچ‌کس پیش‌بینی نمی‌کرد.

استرود بیان می‌کند:
“این رخدادهای چشمگیر تکاملی تنها به این دلیل ثبت شده‌اند که مطالعات طولانی‌مدت امکان رصد آن‌ها را فراهم کرده‌اند. حتی اگر مطالعات کوتاه‌مدت نیز چنین تغییراتی را ثبت کنند، درک اهمیت تکاملی آن‌ها بدون زمینه‌ی تاریخی که تحقیقات بلندمدت ارائه می‌دهند، دشوار خواهد بود.”

نتایج غیرمنتظره در تکامل

یکی از مهم‌ترین درس‌هایی که از مطالعات بلندمدت می‌توان گرفت این است که طبیعت اغلب از پیش‌بینی‌های ما پیروی نمی‌کند. برخی از جالب‌ترین کشفیات علمی تنها پس از سال‌ها مشاهده و بررسی مداوم آشکار می‌شوند.

ویلیام راتکلیف، استاد و یکی از نویسندگان مقاله، می‌گوید:
“نتایج شگفت‌انگیز مطالعات تکاملی بلندمدت، معمولاً کاملاً غیرمنتظره هستند – این کشفیات تصادفی چیزی نیستند که بتوان آن‌ها را از قبل پیش‌بینی کرد.”

او همچنین اشاره می‌کند که سرعت پیشرفت علمی را می‌توان افزایش داد، اما تکامل همچنان با سرعت خودش حرکت می‌کند. هیچ میانبری برای مشاهده‌ی فرآیند انطباق گونه‌ها در طول نسل‌ها وجود ندارد.

واکنش تکامل به تغییرات اقلیمی

مطالعات طولانی‌مدت همچنین نشان داده‌اند که چگونه تغییرات زیستی تحت تأثیر تغییرات آب‌وهوایی قرار می‌گیرند. یکی از حوزه‌های مهم این بررسی، فنولوژی (Phenology) است – یعنی زمان‌بندی رخدادهای زیستی مانند گل‌دهی یا مهاجرت.

همان‌طور که دمای زمین افزایش می‌یابد، بسیاری از گونه‌ها زمان‌بندی رفتارهای خود را تغییر می‌دهند. اما آیا این تغییرات یک واکنش موقتی هستند، یا نتیجه‌ی یک تغییر تکاملی دائمی؟

پژوهش‌های بلندمدت پاسخ را مشخص می‌کنند. آن‌ها نشان می‌دهند که آیا این ویژگی‌ها به ارث برده می‌شوند یا فقط یک تغییر تطبیقی کوتاه‌مدت هستند.

تحقیقات بلندمدت و کشف تکامل پیچیده

استرود و راتکلیف نه‌تنها پژوهش‌های سایر دانشمندان را بررسی کرده‌اند، بلکه خودشان نیز آزمایش‌های تکاملی بلندمدت را اجرا می‌کنند.

در فلوریدای جنوبی، استرود پروژه‌ای را با نام غیررسمی “جزیره‌ی مارمولک‌ها” مدیریت می‌کند. طی ده سال گذشته، تیم او یک جزیره‌ی کوچک با ۱۰۰۰ مارمولک از پنج گونه‌ی مختلف را تحت نظر داشته است.

در همین حال، راتکلیف بر روی یک تحول تکاملی بنیادی‌تر کار می‌کند: خاستگاه حیات چندسلولی. آزمایش او به نام MuLTEE، فرآیند تکامل مخمرهای تک‌سلولی را به سوی شکل‌های چندسلولی بررسی می‌کند.

این پژوهش تاکنون بیش از ۹,۰۰۰ نسل را پوشش داده و ممکن است تا ۲۵ سال دیگر نیز ادامه یابد.

حفاظت از پژوهش‌های بلندمدت در دنیای سرعت‌محور

امروزه، فرهنگ دانشگاهی بیشتر به نتایج سریع پاداش می‌دهد. چرخه‌های تأمین مالی معمولاً فقط چند سال دوام دارند و سیستم‌های انتشار علمی، بیشتر به کشفیات جدید اهمیت می‌دهند تا به پیشرفت‌های تدریجی.

اما همان‌طور که استرود و راتکلیف استدلال می‌کنند، برخی از مهم‌ترین یافته‌های علمی تنها زمانی به‌دست می‌آیند که پژوهشگران به تحقیقات خود ادامه دهند – حتی زمانی که نتایج فوری مشخص نیستند.