شواهد و نظریه‌‏ی تکامل: شباهت‏ها و تفاوت‏های موجودات زنده (1)

نظریه‏ی تکامل علت تنوع حیات را، با تمام تفاوت‏های شناخته شده‏ی بین گونه‏های مختلف جانوران، گیاهان و ریز موجودات تشریح می‏کند، اما شباهت‏های بنیادی آن‏ها را نیز توضیح می‏دهد.‏ این شباهت‏ها غالباَ در سطح ظاهر خصلت‏های بیرونی قابل مشاهده‏اند‏، اما حتی به ریزترین جزئیات ساختار میکروسکوپی و کارکرد زیست شیمیایی گونه‏های مختلف نیز تعمیم می‏یابند.

شباهت‏های گروه‏های مختلف گونه‏های زنده

حتی بین موجودات زنده کاملاَ متفاوت، شباهت‏هایی در تمام سطوح، از شباهت‏های آشنای ظاهری و مشهود تا شباهت‏های چرخه‏ی زیستی و ساختار ماده‏ی ژنتیکی، برقرار است. ‏این شباهت‏ها حتی آشکارا بین موجودات کاملاَ متفاوتی مانند انسان و باکتری نیز دیده می‏شود.‏ این شباهت‏ها، توضیحی طبیعی و روشن برای‏ این ‏ایده را در بردارند که بین موجودات زنده از طریق یک فرایند تکاملی توارث از نیاکان مشترک، رابطه برقرار است. ما خودمان، مطابق شکل 1. الف، شباهت‏های آشکاری با بوزینه‏ها داریم که از آن جمله می‏توان به شباهت ویژگی‏های درونی، مانند ساختار و سازمان مغز اشاره کرد. شباهت‏های انسان به میمون‏ها کمتر، و‏ این شباهت به سایر پستانداران حتی کمتر از میمون و با وجود تمام تفاوت‏ها، کاملاَ آشکار است. پستانداران شباهت‏های بسیاری به دیگر مهره داران دارند که از‏ این میان می‏توان به ویژگی‏های اصلی استخوان بندی، سامانه‏های گوارشی، گردش خون و عصبی آن‏ها اشاره کرد. شگفت انگیزتر، شباهت‏های پستان داران با موجوداتی مانند حشرات، مثلاَ در قطعه بندی پیکره، نیاز به خواب، کنترل ضرباهنگ‏های روزانه‏ی خواب و بیداری و همچنین شباهت‏های بنیادی کارکرد عصب‏ها در جانوران گوناگون است.
سامانه‏های طبقه بندی زیستی از دیرباز بر پایه‏ی ویژگی‏های ساختاری‏ای استوار بوده‏اند‏ که به سادگی مشاهده می‏شوند. مثلاً، حتی پیش از مطالعه‏ی علمی ‏زیست شناسی، حشرات در حکم گروهی از موجودات مشابه در نظر گرفته می‏شدند که از سایر بی‏مهرگان مانند نرم تنان در ویژگی‏هایی مانند پیکره قطعه قطعه، داشتن 3 جفت پای بنددار، پوسته‏ی سفت خارجی و صفاتی از ‏این دست، کاملاً متمایزند. بسیاری از‏ این صفات در دیگر گروه‏های جانوری مانند سخت پوستان و عنکبوت‏ها نیز دیده می‏شوند، با‏ این تفاوت که ممکن است تعداد پاها متفاوت باشد (عنکبوت‏ها 8 پا دارند).‏ این گونه‏های مختلف در قالب گروه بزرگ تری به نام بندپایان قرار
الف- دست (M) و پا (p)ی گونه‏های گوناگون نخستی که نمایانگر شباهت‏های بین گونه‏های مختلف و تفاوت‏های ناشی از شیوه‏ی حیات آن‏ها است، مانند انگشتان متقابل در گونه‏های بالا رونده است (هیلوباتس نوعی میمون دراز دست، ماکاکا نوعی میمون رزوس، نیکتی سبوس و تارسیوس از نخستی‏های اولیه‏ی درخت زی هستند).
ب- استخوان‏های یک خفاش و یک پرنده که شباهت‏ها و تفاوت‏های آن‏ها در شکل نمود شده است.
می‏گیرند. بنابراین حشرات در گروه بندپایان قرار می‏گیرند و در آن‏ها، مگس‏ها گروهی را تشکیل می‏دهند که همگی یک جفت بال دارند، و البته ویژگی‏های مشترک بسیار دیگری نیز در مگس‏ها یافت می‏شود. پروانه‏ها و بیدها گروه دیگری از حشرات را تشکیل می‏دهند که روی دو جفت بال همگی آن‏ها فلس‏های ریزی وجود دارد. در بین مگس‏ها، می‏توانیم مگس خانگی را از سایر خویشاوندانش از گروه‏های دیگر تمییز دهیم و هر یک از آن‏ها را به نامی‏ بخوانیم که گونه خوانده می‏شود؛ مثلاَ مگس خانگی، گونه‏ی Musca domestica است. گونه‏ها، گروهی از افراد مشابه‏اند‏ که قطعاَ می‏توانند با همدیگر آمیزش کنند. گونه‏های مختلف یک جنس (1) قرار می‏گیرند که مجدداً، گونه‏های مختلف یک جنس دارای ویژگی‏های مشترکی‏اند‏ که جنس‏های دیگر موجودات زنده فاقد‏ این ویژگی‏هایند. زیست شناسان، هر گونه را با دو نام می‏شناسند: نام جنس و به دنبال آن، نام خود گونه. مثلاً نام علمی ‏انسان Home sapiens (انسان‏ اند‏یشه‎مند) است که Homo نام جنس و sapiens نام گونه‏ی آن است. بنا به قاعده‏ی علمی،‏ این نام‏ها با قلم‏ ایتالیک نوشته می‏شوند.
یکی از پیشرفت‏های مهم زیست شناسی، طبقه بندی سلسله مراتبی موجودات زنده به گروه‏های مختلف بود مبنی بر‏ اینکه هر یک دارای ویژگی‏ها و صفات مشترکی‏اند‏ که گروه‏های دیگر فاقد آن هستند. طبقه بندی موجودات زنده به گونه‏های مختلف و سامانه‏ی نام گذاری آن‏ها بسیار پیش از داروین شکل گرفته بود. پیش از‏ این که زیست شناسان، مطالعه‏ی تکامل گونه‏ها را آغاز کنند، لازم بود به مفهوم گونه به عنوان موجوداتی (هویت‏هایی) متمایز پی ببرند و به آن برسند. ساده ترین و طبیعی ترین راه برای توجیه الگوی سلسله مراتبی شباهت‏ها از‏ این قرار است که موجودات زنده در بستر زمان تکامل می‏یابند، که از شکل‏های نیایی آغاز و گوناگون شده‏اند‏ تا گروه‏های زنده امروزی، و نیز موجودات بی‏شمار منقرض شده، را پدید آورند (ر. ک. فصل چهار). چنان که در فصل شش خواهیم گفت، اکنون می‏توان با مطالعه‏ی مستقیم اطلاعات مربوط به ماده‏ی ژنتیکی، ‏این الگوی شناخته شده‏ی دودمان شناختی را در بین گروه‏های مختلف موجودات زنده شناسایی، بررسی، و گروه‏های مختلف را از همدیگر تفکیک کرد.
تغییرات ساختاری مشابه در گونه‏های مختلف، مجموعه‏ای دیگر از وقایع‏اند‏ که نظریه‏ی تکامل را قویاَ تأیید می‏کنند. مثلاً، استخوان‏های بال خفاش‏ها و پرندگان به روشنی حاکی از آن است که بال‏ها، شکل تغییر یافته‏‏ی اند‏ام‏های حرکتی جلو هستند، هر چند ظاهراَ با‏ اند‏ام‏های حرکتی جلویی دیگر مهره داران کاملاً فرق دارد (شکل 1- ب). به همین ترتیب، با وجودی که باله‏های نهنگ‏ها بسیار شبیه به باله‏های ماهی‏ها است، و آشکار است که برای شنا کردن کاملاَ سازگار شده‏اند‏، ساختار داخلی آن‏ها شبیه‏ اند‏ام حرکتی پستان داران است، با‏ این استثنا که تعداد انگشتان آن‏ها بیشتر است. ‏این امر، همراه با شواهد دیگر (مثلاَ، نهنگ‏ها با ریه‏ها تنفس می‏کنند و به فرزند خود شیر می‏دهند) نشان می‏دهد که نهنگ‏ها، پستان داران تغییر شکل یافته‏اند‏. یافته‏های سنگواره‏ای حاکی از آنند که دو جفت ‏اند‏ام حرکتی مهره داران خشکی، از دو جفت باله‏ی ماهیان نرم باله (که کوالاکانت‏ها (2) مشهورترین ماهیان زنده‏ی ‏این گروه به شمار می‏آیند؛ ر. ک. فصل چهار) مشتق شده‏اند‏. در واقع، تعداد انگشتان در پاهای نخستین سنگواره‏های مهره داران ساکن خشکی، دقیقاَ مانند ماهیان و نهنگ‏ها، بیش از پنج انگشت بود. مثال دیگر در‏ این مورد، سه استخوان کوچک در گوش پستان‏داران است، که صوت را از بیرون به‏ اند‏امی ‏می‏رساند که صوت را به پیام‏های عصبی تبدیل می‏کند. ‏این استخوان‏های ریز از ریشه‏های آرواره و جمجمه‏ی جنینی تکوین یافته‏اند‏ و در خلال تکوین خزندگان، دراز شده‏اند‏ و اجزایی از سر و آرواره را تشکیل داده‏اند‏. سنگواره‏های حد واسط که رابطه‏ی خزندگان با پستان‏داران را روشن می‏کنند، حاکی از تغییرات پیاپی‏ این استخوان‏ها در افراد بالغ و در نهایت، شکل گیری تکاملی ‏این سه استخوان گوش در پستان‏داران هستند. ‏این مثال‏ها فقط بخش ‏اند‏کی از نمونه‏های شناخته شده‏ی متعددی‏اند‏ که بر اساس آن‏ها، ساختارهای پیکره‏ای موجودات زنده در خلال دوره‏های تکاملی و براساس نیازهای ناشی از کارکردهای مختلف، به نحو چشمگیری تغییر کرده‏اند‏.

نمو جنینی و ‏اند‏ام‏های تحلیل رفته

نمو جنینی، موارد فراوان دیگری از شباهت‏های بین گروه‏های مختلف موجودات زنده را فراهم می‏آورد که آشکارا حاکی از وجود نیای مشترک در موجودات زنده‏ی بعدی است. فرم جنینی گونه‏های مختلف، اغلب بسیار به هم شبیه‏اند‏، حتی در گونه‏هایی که فرد بالغ آن‏ها کاملاَ با یکدیگر متفاوت‏اند‏. مثلاً، در یک مرحله از نمو پستان داران، تیغه‏های آبششی ظاهر می‏شوند که شبیه همین تیغه‏ها در ماهیان‏اند‏ (شکل2). اگر خاستگاه ما نیاکانی شبه ماهی باشد،‏ این پندار درست است، در غیر‏ این صورت هیچ توضیحی برای آن وجود ندارد. از آنجا که ساختار موجود زنده در زمان بلوغ، شرایط سازگاری آن را با محیط فراهم می‏آورد، ‏این تیغه‏ها به احتمال زیاد از طریق گزینش تغییر می‏کنند. احتمالاَ رگ‏های خونی در حال نمو (تغییر تکاملی) برای هدایت و شکل گیری در مکان نهایی خود به‏این تیغه‏ها نیاز دارند، بنابراین‏این تیغه‏ها، حتی در جانورانی که هیچ گاه به آن‏ها نیاز ندارند، حفظ می‏شوند. اما، نمو می‏تواند سیر تکاملی را طی کند. پستانداران در قالب بسیاری از جزئیات دیگر نمو کاملا متفاوتی با ماهیان دارند؛ در نتیجه سایر ساختارهای جنینی که اهمیت کمتری در نمو داشته‏اند‏، از بین رفته و ساختارهای جدیدی شکل گرفته‏اند‏.
شباهت‏ها فقط به مراحل جنینی محدود نمی‏شوند. از دیرباز ‏اند‏ام‏های تحلیل رفته (3) را بقایای ساختارهایی دانسته‏اند‏ که در نیاکان موجودات زنده امروزی، کارکرد داشته‏اند‏. تکامل ‏این ‏اند‏ام‏ها بسیار جالب است؛ زیرا‏ این موارد به ما خاطر نشان می‏کنند که تکامل همواره به آفرینش و بهبود ساختارها نمی‏انجامد، بلکه گاه آن‏ها را فرو می‏کاهد ( به سوی ساختارهای ساده‏تر هدایت می‏کند ). آپاندیس آدمی، که شکل کاملاً تحلیل یافته‏ی بخشی از لوله‏ی گوارشی است که در اورانگوتان بسیار بزرگ است، یکی از نمونه‏های آشنای ‏این امر است. پاهای تحلیل یافته جانوران بدون پا از دیگر مثال‏های ‏این مورد است. سنگواره‏هایی از مارهای اولیه ‏یافت شده که دارای ‏اند‏ام حرکتی جلوی تقریباَ کاملی‏اند‏ که حکایت دارد مارها از نیاکانی شبه مارمولکی دارای‏ اند‏ام حرکتی، تکامل یافته‏اند‏. پیکر مار امروزی از قفسه سینه‏ای طولانی با تعداد زیادی مهره (بیش از 300 عدد در پیتون‏ها) تشکیل یافته است. در پیتون، تغییر از پیکر به دم از طریق
جنین انسان و سگ که در آن شباهت‏های فراوان ‏این دو گونه در ‏این مرحله‏ی نموی دیده می‏شود. شکاف‏های تنفسی که توسط کمان‏های امعایی (fوg) پوشیده شده‏اند‏، کاملاً مشخص‏اند‏. اقتباس از کتاب تبار انسان و گزینش در ارتباط با جنس (1871) اثر داروین.
مهره‏های بدون دنده مشخص و در چنین نقطه‏ای پاهای تحلیل رفته ‏یافت شده است. یک حلقه‏ی لگنی و یک جفت استخوانِ کوتاه شده‏ی رانی یافت می‏شوند که نموشان از سیر طبیعی سایر مهره داران تبعیت می‏کنند با بیان ژن‏های مشابهی که به طور طبیعی کنترل کننده نمو پا هستند. پیوند بافت‏ اند‏ام حرکتی عقبی پیتون حتی می‏تواند به تحریک شکل گیری یک انگشت اضافه در بال‏های جوجه انجامد که حاکی از آن است که هنوز بخش‏هایی از سامانه‏ی نمو‏ اند‏ام حرکتی عقبی در پیتون‏ها وجود دارد. اگرچه، مارهای تکامل یافته‏تر از هر گونه ‏اند‏ام حرکتی بی‏بهره‏اند‏.

شباهت‏های یاخته‏ای و کارکردهای آن

شباهت‏های موجودات زنده منحصر به ویژگی‏های ظاهری و مشهودشان نیست.‏ این شباهت‏ها در کوچک‏ترین مقیاس میکروسکوپی و در بنیادی‏ترین جنبه‏های حیات نیز به چشم می‏خورند. یکی از ویژگی‏های اصلی حیات تمام جانوران، گیاهان و ریزموجودات،‏ این است که بافت‏های آن‏ها از واحدهای ذاتاَ مشابهی به نام یاخته تشکیل یافته است. یاخته‏ها، اساس پیکره‏ی تمام موجودات زنده به جز ویروس‏ها به شمار می‏آیند. از مخمرهای تک یاخته‏ای و باکتری‏ها گرفته تا پیکرهای چندیاخته‏ای با بافت‏های بسیار تمایز یافته همانند بافت‏های پستانداران. در تمام موجودات عالی (4) ( یعنی کلّ حیات یاخته‏ای غیرباکتریایی )، یاخته‏ها به دو بخش سیتوپلاسم (5) و هسته (6) تقسیم می‏شوند که ماده‏ی ژنتیکی در هسته قرار دارد ( شکل3 ). سیتوپلاسم فقط مایع احاطه شده توسط غشای سلول را تشکیل نمی‏دهد که هسته در آن شناور است، بلکه دارای مجموعه‏ای از سیستم‏های تشکیلاتی بسیار کوچک محتوی تعداد زیادی ساختارهای درون یاخته‏ای است. میتوکندری که انرژی یاخته را تولید می‏کند و کلروپلاست که فتوسنتز در گیاهان عالی در آن رخ می‏دهد. از جمله مهم ترین‏اند‏امک‏های (7) یاخته‏ای به شمار می‏آیند. اکنون مشخص شده است که خاستگاه هر دوی ‏این‏ اند‏امک‏ها باکتری‏هایی بوده‏اند‏ که‏ یاخته‏ها را اشغال کرده و در حکم یکی از اجزای یاخته‏ای به آن‏ها راه‏ یافته‏اند‏. باکتری‏ها نیز یاخته‏اند‏ (شکل3)، اما ساده‏تر و فاقد هسته ‏یا ‏اند‏امک‏ها هستند؛ باکتری‏ها و موجودات مشابه، آغازی (8) خوانده می‏شوند. ویروس‏ها، تنها شکل بدون یاخته‏ی حیات هستند و انگل‏هایی به شمار می‏روند که داخل یاخته‏ی موجودات زنده‏ی دیگر تکثیر می‏شوند و دارای یک پوشش پروتئینی ساده در پیرامون ماده‏ی ژنتیکی هستند.
یاخته‏ها، کارخانه‏هایی بسیار ظریف و فوق العاده پیچیده‏اند‏ که مواد شیمیایی مورد نیاز موجود زنده را می‏سازند، انرژی را از منابع غذایی تأمین می‏کنند، و ساختارهای پیکره‏ای را، مانند استخوان‏های جانوران، می‏سازند. بخش عمده‏ای از ‏این ماشین‏ها و بسیاری از اجزای‏ این کارخانه، (( پروتئین‏ها )) هستند. برخی پروتئین‏ها، آنزیم‏هایی‏اند‏ که ‏یک ماده‏ی شیمیایی را می‏گیرند و روی آن یک عمل انجام می‏دهند؛ مثلاً، برش دادن ترکیبی شیمیایی به دو جزء یا دو مؤلفه، مانند یک قیچی شیمیایی از‏ این جمله است. آنزیم‏هایی که در شوینده‏های زیستی به کار می‏روند، پروتئین‏ها (مانند پروتئین‏های
الف- عکس میکروسکوپی الکترونی و نگاره‏ی بخشی از یک یاخته‏ی لوزالمعده‏ی پستان داران که کروموزوم‏ها درون هسته و توسط غشاء هسته‏ای محصور شده‏اند‏؛ ناحیه‏ی خارج هسته دارای تعداد زیادی میتوکندری (این‏اند‏امک نیز دارای غشاهایی است که آن را پوشانده) و ساختارهای شبه غشایی است که در ساخت و انتقال پروتئین‏ها و ورود مواد به داخل یاخته نقش دارند. هر میتوکندری، ‏اند‏کی کوچک‏تر از یک یاخته‏ی باکتریایی است.
ب- عکس میکروسکوپی الکترونی و نگاره‏ی یک یاخته‏ی باکتریایی که ساختاری ساده شامل یک دیواره‏ی یاخته‏ای و DNA که در داخل هسته قرار ندارد، است.
خون و عرق) را به ذرات کوچک قابل شستشو و پاک شدن از لباس تقسیم می‏کنند؛ آنزیم‏های مشابهی در معده‏ی ما می‏توانند مولکول‏های غذا را به ذرات کوچک تری که برای یاخته قابل جذب باشند، بشکنند. وظیفه‏ی پروتئین‏های دیگر در بدن موجودات زنده، نگهداری یا انتقال مواد است. هموگلوبین در گلبول‏های قرمز خون حامل اکسیژن است و یک پروتئین به نام فریتین در کبد آهن را گرفته و آن را ذخیره می‏کند. پروتئین‏های ساختمانی هم وجود دارند، مانند کرآتین که پوست، مو و ناخن انگشتان را درست می‏کند. به علاوه، یاخته‏ها پروتئین‏هایی را می‏سازند که عامل انتقال اطلاعات به‏ یاخته‏ها یا‏ اند‏ام‏های دیگرند. هورمون‏ها از جمله آشناترین پروتئین‏های ارتباطاتی به شمار می‏آیند که در خون جریان دارند و بسیاری از کارکردهای بدن را کنترل می‏کنند. پروتئین‏های دیگری در سطح یاخته قرار دارند و در ارتباطات با سایر یاخته‏ها نقش دارند. از جمله‏ی ‏این برهمکنش‏ها می‏توان پیام رسانی برای کنترل رفتار یاخته در خلال نمو و سیر تکامل، ارتباطات بین تخمک و اسپرم در هنگام لقاح و شناسایی انگل‏ها توسط سامانه‏‏ی ایمنی را برشمرد.
یاخته‏ها، مانند هر کارخانه‏ای، تحت عوامل کنترل کننده‏ی پیچیده‏ای قرار دارند. یاخته‏ها به اطلاعات بیرونی واکنش بروز می‏دهند (از طریق پروتئین‏هایی که روی غشای یاخته قرار دارند و شبیه قفل (سوراخ کلید)ها که در صورت تطابق، با مولکول‏های جهان خارج، جفت می‏شوند؛ ر. ک. به شکل4). پروتئین‏های گیرنده‏ی حسی، مانند گیرنده‏های بویایی و گیرنده‏های نور، در ارتباطات بین یاخته‏ها و محیط خود به کار می‏روند. پیام‏های شیمیایی و نوری جهان خارج به تکانه‏های الکتریکی تبدیل و توسط اعصاب به مغز منتقل می‏شوند. تمام حیواناتی که مطالعه شده‏اند‏ در دریافت مواد شیمیایی و نور از پروتئین‏هایی بهره می‏گیرند که تا حد زیادی مشابه‏اند‏. برای بیان شباهت‏هایی که در یاخته‏های موجودات زنده مختلف کشف شده‏اند‏ می‏توان از یک پروتئین میوزین (حرکتی)، شبیه به پروتئین‏های یاخته‏های ماهیچه‏ای یاد کرد که، در پیام رسانی چشمان مگس‏ها و گوش‏های آدمی‏ شرکت دارد؛ یکی از اشکال ناشنوایی ناشی از جهش‏های ژن‏ این پروتئین است.
زیست شیمی‏دانان، آنزیم‏های موجودات زنده را به بسیاری انواع مختلف رده بندی کرده‏اند‏، و هر آنزیم شناخته شده (در جانور پیچیده‏ای مانند ما انسان‏ها، هزاران آنزیم) دارای یک شماره در سامانه‏ی بین المللی شماره گذاری است. از آنجا که آنزیم‏های فراوانی در یاخته‏های موجودات زنده‏ی متعددی وجود دارند، ‏این سامانه هر آنزیم را بر اساس وظیفه‏ای که دارد، و نه موجود زنده‏ای که‏ این آنزیم از آن نشأت می‏گیرد، طبقه بندی می‏کند. بعضی آنزیم‏ها، مانند آنزیم‏های گوارشی، مولکول‏ها را به ذرات کوچک تری تجزیه می‏کنند؛ بعضی آنزیم‏ها مولکول‏های مختلف را به‏ یکدیگر پیوند می‏دهند؛ برخی آنزیم‏ها مواد شیمیایی را اکسیده (آن‏ها را با اکسیژن ترکیب) می‏کنند و به همین ترتیب تا آخر.
راه و روش تولید انرژی از منابع غذایی توسط یاخته‏ها تا حد زیادی گوناگون، مشابه است. در‏ این فرایند، یک منبع انرژی (قندها و چربی‏ها در یاخته‏های انسان، اما برای موجودات دیگر مانند باکتری‏ها، منابع دیگری مثل سولفید هیدروژن) وجود دارد. یک یاخته، ترکیب اولیه را طی چند مرحله‏ی شیمیایی جذب می‏کند و طی برخی از آن‏ها، انرژی آزاد می‏شود. چنین مسیر سوخت و سازی مانند خط تولید عمل می‏کند که در آن توالی از زیرفرایندها
مسیرهای بیوسنتزی که توسط آن‏ها ملانین و یک رنگ دانه‏ی زرد در یاخته‏های ملانوسیت پستان داران از تیروزین که اسید آمینه‏ی پیش ماده است، ساخته می‏شوند. هر مرحله‏‏ی این مسیر را یک آنزیم متفاوت کاتالیز می‏کند. فقدان آنزیم تیروزیناز فعال موجب شکل گیری جانور زال می‏شود. گیرنده‏ی هورمونی محرک ملانوسیت، عامل تعیین کننده‏ی مقدار نسبی رنگ دانه‏های سیاه و زرد است. عدم حضور ممانعت کننده با هورمون موجب ساخت رنگ دانه‏ی سیاه می‏شود، ولی حضور آن به از کار افتادن گیرنده و تشکیل رنگ دانه‏ی زرد می‏انجامد.‏این فرایندها عامل شکل گیری اجزای زرد و سیاه پیکر گربه‏های ببری و موهای قهوه‏ای موش‏ها به شمار می‏آیند. جهش‏هایی که به از کار افتادن ممانعت کننده منجر می‏شوند، به تیره‏تر شدن موجود زنده می‏انجامند؛ با ‏این حال، جانوران سیاه معمولاً حاصل چنین جهش‏هایی نیستند، ولی گیرنده‏ی آن‏ها بدون توجه به غلظت هورمون، همیشه فعال است.
رخ می‏دهد. هر فرایند توسط ((ماشین)) پروتئینی ویژه‏ی خودش انجام می‏شود؛‏ این‏ها آنزیم‏هایی برای هر یک از مراحل‏ این مسیر هستند. مسیرهای مشابهی در طیف گسترده‏ای از موجودات زنده‏ یافت می‏شود و در منابع علمی‏ نوین زیست شناسی، مسیرهای سوخت و سازی مهم بدون نیاز به ذکر موجود زنده‏ی برخوردار از‏ این مسیرها، شناسایی و بررسی شده است. مثلاً، هنگامی ‏که مارمولک‏ها پس از دویدن خسته می‏شوند، ‏این خستگی ناشی از تولید اسید لاکتیک است که دقیقاً همان اتفاقی است که در ماهیچه‏های ما رخ می‏دهد. یاخته‏ها دارای مسیرهای تولید مواد شیمیایی متعدد و گوناگون و همچنین تولید انرژی از مواد غذایی‏اند‏. مثلاً، برخی یاخته‏های ما مو تولید می‏کنند، بعضی استخوان می‏سازند، برخی رنگ دانه‏ها را تولید می‏کنند، یاخته‏های دیگری به تولید هورمون‏ها می‏پردازند و مانند‏ این‏ها. مسیر سوخت و سازی که رنگ دانه‏ی ملانین پوست در آن ساخته می‏شود (شکل4) در انسان، پستان داران دیگر، پروانه‏هایی که رنگ دانه‏های سیاه در بال خود دارند و حتی در قارچ‏ها (مثلاً در‏ هاگ‏های سیاه) یکسان است و بسیاری از آنزیم‏های دخیل در‏ این مسیر توسط گیاهان نیز در ساخت لیگنین، ماده‏ی شیمیایی اصلی چوب، استفاده می‏شود. شباهت بنیادی ویژگی‏های اصلی مسیرهای سوخت و سازی، از باکتری‏ها تا پستان داران، بر اساس مبانی علم تکامل نیز قابل فهم است.
هر یک از پروتئین‏های متعددی که برای کارکردهای یاخته و بدن به آن‏ها نیاز است به واسطه‏‏ی یکی از ژن‏های موجود زنده شناخته می‏شود که در ادامه‏ی همین فصل به ‏این موضوع بیشتر خواهیم پرداخت. کارکرد هر مسیر زیست شیمیایی به آنزیم‏های آن بستگی دارد. هر آنزیمی‏ که قادر به انجام وظیفه‏ی خود در ‏این مسیر نباشد، محصول نهایی تولید نخواهد شد، درست مانند وقفه در فرایند خط تولید کارخانه که مانع از تولید محصول نهایی می‏شود. مثلاً، جهش‏های زال تنی (آلبینو) ناشی از فقدان آنزیم مورد نیاز برای تولید رنگ دانه‏ی ملانین است (شکل4). متوقف کردن یکی از مراحل‏ این مسیر، ابزار مناسبی برای کنترل فراورده‏ی نهایی ماشین یاخته‏ای است؛ بنابراین یاخته‏ها حاوی بازدارنده‏هایی‏اند‏ که وظایفی را، مانند کنترل تولید ملانین، عهده دارند. مثال دیگر، پروتئین انعقاد خون است که در بافت‏ها، اما به شکل محلول، وجود دارد؛ فقط زمانی یک لخته‏ی خون تشکیل می‏شود که ‏این مولکول پیش ماده تجزیه شود. آنزیمی ‏که‏این پروتئین را برش می‏دهد نیز در بافت وجود دارد که در حالت عادی، غیرفعال است؛ هنگامی ‏که رگ‏های خونی آسیب می‏بینند، عواملی آزاد می‏شوند که آنزیم انعقاد خون را تغییر می‏دهند و بلافاصله‏ این آنزیم فعال می‏شود و با لخته کردن پروتئین به انعقاد خون می‏انجامد.
پروتئین‏ها مولکول‏های بسیار بزرگی‏اند‏ که از رشته‏های چند ده تا چند صد واحد فرعی (یا زیر واحد) به نام اسید آمینه (9) تشکیل شده‏اند‏ که هر اسید آمینه به اسید آمینه‏ی مجاور متصل است و زنجیره‏ای را شکل می‏دهند (شکل 5 - الف). هر اسید آمینه مولکول بسیار پیچیده‏ای است که‏ اند‏ازه و ویژگی‏های شیمیایی منحصر به فردی دارد. بیست نوع اسید آمینه‏ی گوناگون در پروتئین‏های موجودات زنده وجود دارد؛ هر پروتئین، مانند هموگلوبین در گلبول‏های قرمز خون ما، از مجموعه‏ای اسید آمینه که به ترتیب خاصی در کنار هم قرار گرفته‏اند‏، تشکیل شده است. هنگامی‏ که ‏این اسید‏های آمینه با ترتیب صحیح کنار هم قرار بگیرند، زنجیره‏ی پروتئینی تا می‏خورد تا پروتئین فعال شکل گیرد. توالی اسیدهای آمینه در زنجیره ‏یا زنجیره‏های شکل دهنده‏ی پروتئین است که ساختار پیچیده‏ی سه بعدی یک پروتئین را تعیین می‏کند؛ توالی اسیدهای آمینه نیز، به نوبه‏ی خود، به شدت تحت کنترل توالی واحدهای شیمیایی DNA (شکل 5 - ب) در ژن است که پروتئین را تولید می‏کند و در ادامه به آن پرداخته می‏شود.
مطالعه‏ی ساختار سه بعدی هر پروتئین یا آنزیم خاص در گونه‏های کاملاً مختلف نشان می‏دهد که ‏این پروتئین حتی در فواصل تکاملی بسیار زیاد، مانند فاصله‏‏ی یک باکتری تا یک پستان دار، شباهت‏های بسیار زیادی دارند، حتی اگر توالی اسیدهای آمینه‏ی آن‏ها تغییرات زیادی کرده باشد. پروتئین میوزین، نمونه‏ای از‏ این مورد است که پیش‏تر در مورد آن سخن گفتیم و در پیام رسانی در چشم مگس‏ها و گوش پستان داران نقش دارد.‏ این شباهت‏ها به نحوی شگفت آور به‏ این معنی است که اغلب می‏توان یک کمبود سوخت و سازی را در یاخته‏های مخمر، با استفاده از معرفی یک ژن گیاهی یا جانوری با کارکردی مشابه، برطرف کرد. مشکل یاخته‏های مخمری که بر اثر جهش، توانایی جذب آمونیم را از دست داده‏اند‏، با معرفی یک ژن انسانی برطرف شد (ژن مربوط به پروتئین گروه خونی رزوس، RhGA، که به نظر می‏رسید کارکرد مشابهی داشته باشد). پروتئین مورد نظر در مخمرهای طبیعی (جهش نیافته)، تفاوت‏های بسیار زیادی از نظر اسیدهای آمینه با پروتئین انسانی RhGA دارد؛ با‏این حال، پروتئین انسانی در‏ این آزمایش می‏تواند جایگزین پروتئین یاخته‏های مخمر شود و وظایف آن را انجام دهد. نتایج‏ این آزمایش همچنین حاکی از ‏این
الف- ساختار سه بعدی پروتئین میوگلوبین (یک پروتئین ماهیچه‏ای که مشابه هموگلوبین، پروتئین گلبول‏های قرمز خون است) که نمایانگر توالی از اسیدهای آمینه‏ی منفرد در زنجیره‏ی پروتئین است که از 1 تا 150 شماره گذاری شده‏اند‏، به همراه مولکول هم که حاوی آهن است و به پروتئینی متصل است. مولکول هم به اکسیژن یا کربن دی اکسیدکربن پیوند می‏خورد و وظیفه‏ی پروتئین حمل ‏این مولکول‏های گازی است.
ب- ساختار DNA، مولکولی که در اکثر موجودات زنده حامل ماده‏ی ژنتیکی است. DNA از دو رشته‏ی مکمل تشکیل می‏شود که در یک مارپیچ به دور هم تنیده شده‏اند‏. اساس هر رشته از مولکول‏های داکسی ریبوز قندی (S) است که توسط مولکول‏های فسفات (P) به هم متصل‏اند‏. هر قند به ‏یک نوع مولکول موسوم به نوکلئوتید متصل است؛ ‏این مجموعه است که «حروف» الفبای ژنتیک را تشکیل می‏دهند. چهار نوع نوکلئوتید وجود دارد: آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C)، و تیمین (T). هر نوکلئوتید از یک رشته با نوکلئوتید مکمل خود از رشته‏ی دیگر جفت می‏شود که به شکل خطوط دوگانه نشان داده می‏شوند. قاعده‏ی ‏این جفت شدن به‏ این صورت است که A با Tو G با C جفت می‏شوند. هنگامی ‏که DNA طی تقسیم یاخته‏ای دو برابر می‏شود، ‏این دو رشته از هم باز می‏شوند و از هر یک از آن‏ها، یک رشته‏ی مکمل دختر بر اساس همان قاعده‏ی جفت شدن، ساخته می‏شود. بر‏ این اساس، مکانی که A و T در مولکول مادری به هم متصل بوده‏اند‏، در هر یک از مولکول‏های دختر یک مکان با A وT تولید می‏شود.
امر مهم است که ممکن است تغییر توالی اسیدهای آمینه، اختلالی در انجام وظایف یک پروتئین ‏ایجاد نکند.

پی‌نوشت‌ها:

1- genus.
2- coelacanths.
3- vestigial organs.
4- (هو هسته‏ای) eukaryote.
5- cytoplasm.
6- nucleus.
7- organelle.
8- prokaryote.
9- amino acid.

منبع مقاله :
چارلزورث، برایان و دبورا؛ (1390)، تکامل، عبدالحمید مهدوی دامغانی، تهران: بصیرت، چاپ دوم.