چرا زیاد تر پستانداران پنج انگشت دارند؟_باماها

اگر به پنجه‌های گربه، سگ یا حتی کانگورو نگاه کنید، فهمید می‌شوید که آن‌ها چیزی مشترک با دستان ما دارند. همه‌ی این پستانداران دارای پنج انگشت می باشند، حتی اگر برخی از آن‌ انگشت‌ها کوچک شده یا در موقعیت متغیری قرار داشته باشند. چرا ما با این که تحت شرایط مختلفی تکامل یافته‌ایم با دوستان پشمالوی خود در این ویژگی مشترک هستیم؟

برای جواب به این سوال که چرا پستانداران پنج انگشت دارند، ابتدا باید بفهمیم که چرا مهره‌دارانِ چهارپا، پنج انگشت دارند. پستانداران متعلق به بالارده‌ی تتراپودها (چهاراندامان) می باشند که شامل خزندگان، دوزیستان و پرندگان نیز می‌بشود. حتی اعضای این گروه که اندام‌های سنتی را ندارند، دارای پنج انگشت در اسکلت خود می باشند، نهنگ‌ها، فوک‌ها و شیرهای دریایی پنج انگشت در باله‌های خود دارند، حتی اگر انگشتان پای آن‌ها چهارتا یا کمتر باشند.

در بین تتراپودها تفاوت‌هایی وجود دارد. اسب‌ها فقط یک انگشت دارند و پرندگان یک استخوان انگشت در انتهای بال خود دارند. دانشمندان کشف کرده‌اند که این حیوانات در زمان جنینی با پنج انگشت شکل می‌گیرند، اما قبل از تولد انگشت‌‌های دیگر آن‌‌ها کوچک شده و از بین می‌روال.

توماس استوارت، زیست‌شناس تکاملی در دانشگاه ایالت پنسیلوانیا، به لایوساینس او گفت فرایند راه اندازی انگشت‌ها عمدتاً تحت کنترل ژن‌های هاکس (Hox genes) است. ژن‌های هاکس پروتئین‌هایی را رمزگذاری می‌کنند که به تنظیم فعالیت ژن‌های دیگر پشتیبانی می‌کنند و آن‌ها را روشن یا خاموش می‌کنند. آن‌ها پشتیبانی می‌کنند تا از درست قرار‌گرفتن اعضای بدن در محل خود با رشد جنین در بدن حیوان مطمعن حاصل بشود.

ژن‌های هاکس این چنین در الگوی اسکلتی چهارپایان نقش دارند و این کار را با پشتیبانی به کنترل پروتئین‌های تشکیل‌شده توسط ژن سونیک خارپشت (sonic hedgehog gene) برای فعال و غیرفعال‌کردن یکدیگر در حال ساخت بافت انجام خواهند داد.

از طریق فرایند کنترل ژن‌ها، جوانه‌های انگشت رشد می‌کنند. بسته به نوع جانور، این جوانه‌ها می‌توانند به رشد خود ادامه دهند یا مجدد جذب شوند. سپس، سلول‌های اطراف، جایی که انگشتان باید در آن قرار داشته باشند، می‌میرند و انگشت‌‌های جداگانه تشکیل می‌کنند. به‌حرف های‌ی استوارت، توضیح دقیق جزئیات این که چطور این اتفاق می‌افتد، بسته به این که آن را از کدام دانشمند سوال کنید، متفاوت است.

هیچ‌کس یقین نیست که این مطرح پنج انگشتی برای اولین بار چه وقتی تکامل یافته است. استوارت او گفت اولین جانوران شناخته‌شده‌ای که انگشتان خود را رشد دادند، نزدیک به ۳۶۰ میلیون سال قبل، از ماهی تکامل یافتند و هشت انگشت داشتند. با این حال، وجود مطرح پنج انگشتی در اکثر چهارپایان زنده مشخص می کند که این ویژگی به گمان زیادً یک «همسانی» یا «هم‌ساخت‌شناسی» است؛ یعنی ژن یا ساختاری که بین ارگانیسم‌ها مشترک است، چون آن‌ها ریشه در یک جد مشترک دارند. جد مشترک همه‌ی چهارپایان زنده باید به نحوی پنج انگشتی تکامل یافته و این الگو را به فرزندان خود منتقل کرده باشد.

عکاس: sutirta budiman

یک جد مشترک توضیح می‌دهد که چطور پستانداران پنج انگشت دارند، اما علت و چرایی آن را به ما نمی‌گوید. یک نظریه، کانالیزه‌شدن است؛ به معنی این که با گذشت زمان، یک ژن یا صفت پایدارتر شده و گمان جهش آن کمتر می‌بشود. استوارت مهره‌های گردن را مثال زد: پستانداران تقریباً همیشه هفت عدد مهره‌‌ی گردن دارند، حتی اگر این تعداد به نظر مزیت خاصی نداشته باشد. بر پایه این نظریه، اگر این عدد میلیون‌ها سال کار کرده باشد، دلیلی برای تحول آن وجود ندارد.

همه محققان با نظریه‌ی کانالیزه‌شدن موافق نیستند. کیمبرلی کوپر، متخصص ژنتیک تکاملی در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، می‌‌گوید «پلی‌داکتیلی» یا داشتن بیشتر از پنج انگشت، به‌گفتن یک جهش در تعداد بسیاری از پستانداران از جمله انسان رخ می‌دهد. جهش‌های بسیاری وجود دارد که می‌تواند علتایجاد پلی‌داکتیلی بشود، اما مطالعه‌ای که اخیراً در مجله نیچر انتشار شده، نشان داد که تشکیل پلی‌داکتیلی می‌تواند از طریق جهش تنها یک نوکلئوتید در ژن سونیک خارپشت اتفاق بیفتد.

کوپر سوال کرد: «اگر جواب به همین راحتی باشد، چرا گونه‌های پلی‌داکتیل وجود ندارند؟» او استدلال می‌کند که وجود نداشتن این گونه‌ها به علت این است که پلی‌داکتیلی یک نقطه‌ضعف تکاملی است.

برخی گمان می‌کنند که این امکان پذیر به پیوند ژن مربوط باشد: با تکامل ژن‌ها در طی میلیون‌ها سال، برخی از آن‌ها به هم مرتبط خواهد شد، به این معنی که تحول یک ژن (مقدار انگشتان دست) می‌تواند به مشکلات جدی‌تر برای سلامتی منجر بشود؛ اما تا بحال هیچ‌کس علت مشخصی اراعه نکرده است.

استوارت او گفت: «احتمالا به‌نظر برسد جواب سوال ساده‌ی چرا بیشتر از پنج انگشت نداریم هم باید ساده باشد. اما این یک قضیه‌ی زیاد عمیق است که مطالعه در این عرصه را واقعاً شوق‌انگیز می‌کند.»