چگونه یک محصول کشاورزی مسیر تکامل را تغییر داد
به گزارش «فیز دات ارگ» (Phys.org)، مردم بومی رشتهکوههای آند نخستین کسانی بودند که سیبزمینی را اهلی کردند و این محصول غنی از نشاسته را بسیار پیش از آنکه به سایر نقاط جهان گسترش یابد، به یک غذای اصلی برای جمعیتهای ساکن در ارتفاعات تبدیل کردند. امروزه نوادگان آنها در پرو بیشترین تعداد شناختهشده از یک ژن مرتبط با هضم نشاسته را در میان همه جمعیتهای انسانی جهان در اختیار دارند.
اکنون مطالعهای که به طور مشترک توسط پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در لسآنجلس (UCLA) و دانشگاه بوفالو هدایت شده است نشان میدهد که در آن دوره-همزمان با آغاز کشت سیبزمینی در ارتفاعات آند، حدود شش تا ده هزار سال پیش- فشار انتخاب طبیعی باعث شد افرادی از میان بومیان آند که شمار نسخههای ژن آمیلاز بزاقی (AMY۱) در آنها بطور غیرمعمول زیاد بود، شانس بقا و تولیدمثل بیشتری پیدا کنند.
یافتههای این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.
به گفته «ابیگیل بیگهام»، دانشیار انسانشناسی در UCLA که جمعیتهای ساکن در آند پرو و هیمالیا در نپال را مطالعه میکند، در افرادی که تعداد بیشتری از نسخههای AMY۱ وجود دارد معمولا مقدار بیشتری از آنزیم آمیلاز در بزاق آنها تولید میشود و گمان میرود آنها بتوانند نشاسته را موثرتر هضم کنند.
بیگهام و گروه انسانشناسی تکاملی او برای این مطالعه نمونه DNA از افراد بومی آند در پرو که به زبان کچوا سخن میگویند گردآوری کردند؛ دادههایی که سپس با پایگاههای ژنومی شامل هزاران نمونه DNA از دهها جمعیت انسانی امروزی مقایسه شد.
بیگهام میگوید: «ارتفاعات آند به عنوان منطقهای بسیار مهم برای درک سازگاری تکاملی انسان شناخته میشود؛ برای مثال در مورد هیپوکسی، وضعیتی که در آن بافتها اکسیژن کافی دریافت نمیکنند». او میافزاید: «این پژوهش جدید نشان میدهد که آند برای درک سازگاری تکاملی انسان با فشارهای انتخابی محیطی دیگر؛ مانند رژیم غذایی، نیز بسیار مفید است».
«اومر گوکچومن»، استاد علوم زیستی در دانشگاه بوفالو و نویسنده مسئول همکار این مطالعه که پژوهشهای پیشین او نشان داده بود نخستین تکثیر ژن AMY۱ در انسان دستکم ۸۰۰ هزار سال پیش رخ داده است، میگوید این یافتهها به روشنی نقش انتخاب طبیعی در آند پس از آغاز کشت سیبزمینی را نشان میدهد.
او در ادامه میگوید: «زیستشناسان مدتهاست گمان میکنند که گروههای مختلف انسانی در پاسخ به رژیم غذایی خود سازگاریهای ژنتیکی تکامل دادهاند؛ اما مواردی که شواهد آن تا این اندازه قوی باشد بسیار اندک است».
تکامل یک مجسمهساز است، نه یک سازنده
به گفته پژوهشگران، اجداد بومیان آند پیش از آنکه در ارتفاعات ساکن شوند و سیبزمینی را اهلی کنند، از پیش نسخههایی از ژن AMY۱ را در ژنوم خود داشتند؛ برخی با تعداد کمتر و برخی با تعداد بیشتر. اما زمانی که آنها شروع به کشت سیبزمینی کردند، افرادی که تعداد نسخههای بیشتری از این ژن داشتند یک مزیت تکاملی به دست آوردند.
پژوهشگران دریافتند که از حدود ۱۰ هزار سال پیش، افرادی که تقریبا ۱۰ نسخه یا بیشتر از این ژن داشتند، در هر نسل حدود ۱٫۲۴ درصد مزیت در بقا یا تولیدمثل داشتند.
گوکچومن گفت: «تکامل در حال تراشیدن یک مجسمه است، نه ساختن یک ساختمان. اینگونه نیست که بومیان آند پس از شروع مصرف سیبزمینی نسخههای بیشتری از AMY۱ به دست آورده باشند. بلکه در طول زمان افرادی که نسخههای کمتری داشتند از جمعیت حذف شدند -شاید به این علت که فرزندان کمتری داشتند- و کسانی که نسخههای بیشتری داشتند باقی ماندند».
نتیجه چه بود؟ بومیانی که امروزه در پرو زندگی میکنند به طور متوسط حدود ۱۰ نسخه از ژن AMY۱ را دارند؛ تقریبا دو تا چهار نسخه بیشتر از هر یک از ۸۳ جمعیتی که در این مطالعه بررسی شدند.
تاریخ بومیان در ژنوم: آیا تماس با اروپاییها نقشی داشت؟
پژوهشگران دریافتند که بومیان پرو به طور متوسط نسخههای بیشتری از ژن AMY۱ دارند؛ ۱۰ نسخه در مقایسه با ۶ نسخه در میان مایاها. مایاها جمعیتی بومی در مکزیک هستند که هرچند تاریخ تکاملی مشترکی با بومیان پرو دارند، اما سنت کشاورزی سیبزمینی در آنها وجود نداشته است.
با اینکه پژوهشگران گمان میکردند تعداد بالاتر نسخههای AMY۱ در آند با تاریخ کشت سیبزمینی مرتبط باشد، لازم بود کاهش شدید جمعیت بومیان قاره آمریکا پس از تماس با اروپاییها در قرن پانزدهم را نیز در نظر بگیرند؛ رویدادی که به بیماری، قحطی، خشونت، درگیری و از دست رفتن سریع تنوع ژنتیکی در مدت زمانی کوتاه انجامید.
این پرسش مطرح بود که آیا ممکن است این گلوگاه جمعیتی (کاهش شدید و ناگهانی اندازه جمعیت پس از تماس با اروپاییها) و نه انتخاب طبیعی باعث شده باشد افرادی که نسخههای کمتری از AMY۱ دارند به طور نامتناسبی از جمعیت حذف شوند؟ تفکیک این دو عامل یک چالش اساسی بود.
در نهایت، بهکارگیری فناوریهای پیشرفته توالییابی DNA با خوانشهای بسیار بلند (ultra-long reads)، همراه با مجموعه دادههای مقایسهای تازه در دسترس، به پژوهشگران امکان داد نشان دهند که فراوانی نسخههای بالای این ژن در جمعیت آند چند هزار سال پیش از ورود اروپاییها افزایش یافته است.
اکنون که همه ما سیبزمینی سرخکرده میخوریم، این یافتهها چه معنایی دارند؟
بیگهام میگوید این مطالعه راه را برای پژوهشهای گستردهتر درباره زندگی انسانهایی که در ارتفاعات بالا زندگی میکنند هموار میکند؛ انسانهایی که واقعیتهای روزمره زندگی آنها شامل دسترسی محدود به منابع غذایی و مواجهه شدید با دماهای پایین و پرتوهای فرابنفش است.
این پژوهش همچنین پرسشهایی درباره این موضوع مطرح میکند که انسانها در مواجهه با رژیمهای غذایی مدرن چگونه ممکن است تکامل یابند؛ به ویژه اکنون که دسترسی به غذاها و آشپزیهای گوناگون جهانی برای بسیاری از مردم به امری رایج تبدیل شده است. به گفته بیگهام، سازگاری ژنتیکی همچنان عامل مهمی در این فرایند است.
او میگوید: «ایدههایی مانند رژیم پالئو وجود دارند که بر این فرض استوارند که بدن انسان برای محیط پارینهسنگی سازگار شده و برای مصرف غذاهایی که پس از اهلیسازی گیاهان و جانوران پدید آمدهاند مناسب نیست. اما به نظر من این پژوهش نشان میدهد که جمعیتهای انسانی طی ۱۰ هزار سال گذشته به تغییرات رژیم غذایی پاسخ داده و تکامل یافتهاند. مسیرهای متابولیک ما صرفا محصول گذشته پارینهسنگی نیستند».
انتهای پیام/
