لماذا يجب أن تقتلنا جيناتنا؟ شرح تطوري

في مقال حول الشيخوخة وانقطاع الطمث كآليات وراثية للتحكم في السكان ، ذكرت أنني أعتبر الشيخوخة واحدة من أصناف عملية التظاهر المبرمجة (قتل فرد). في المناقشة ، كان من المتوقع ظهور سمك السلمون ، مع رفع بطنه - فقد قتل الرجل الفقير فجأة بإطلاق الهرمونات فورًا بعد التزاوج. بالنسبة لي ، فإن السلمون هو رمز لبرنامج الانتحار المتأصل فينا ، ولكن لا يوجد شيء غير عادي فيه - هناك الكثير من الأمثلة على التظاهر الحاد النشط في الطبيعة.

أبسط الأمثلة وأكثرها شهرة هي نباتات أحادية اللون (أو أحادية اللون ): قمح أو ذرة ، على سبيل المثال. أو زهور. علاوة على ذلك ، من بينها أنواع معمرة ، وإذا قام بعضها بإزالة الزهور في الوقت المناسب ، فلن تموت هذه النباتات ، ولكنها ستستمر في العيش ، وربما تتفتح مرة أخرى. في الوقت نفسه ، تعيش بعض الأشجار لآلاف السنين. يوضح هذا تمامًا أن هناك أشخاصًا مصابين بالظهور النشط ، وأن هناك أشخاصًا بدونها. مما يعني أن الأنظمة البيولوجية لا تحتاج إلى التقدم في العمر .

بالمناسبة ، أحادي الخلية - الخميرة ، على سبيل المثال ، لديها أيضًا انتحار نشط. لذا ، فإن الخميرة القديمة تذهب إلى موت الخلايا المبرمج عندما تبدأ الموارد في النفاد ، ويتجاوز عدد السكان حدًا معينًا. وإذا جاءت "الأوقات الجائعة" ، فإن 95٪ من السكان يمكن أن يتحولوا إلى موت الخلايا المبرمج ، ويتحولون إلى طعام لـ 5٪ المتبقية ، والتي ستتحول إلى أبواغ وتحاول الانتظار لأوقات أفضل لإحياء المستعمرة.

بين الحيوانات ، هناك أيضًا أمثلة كافية على الموت المبرمج - في الأسماك والحشرات والثدييات. في ما يلي نظرة عامة جيدة ، وإن كانت غير مكتملة ، لهذه الأنواع:

تتكاثر الكائنات شبه الجينية مرة واحدة فقط في حياتها ثم تموت. أشهرها السلمون الهادئ

أهم مثال على تجلط الأوردة الشديدة بين الحيوانات هو سمك السلمون الباسيفيكي المذكور بالفعل. علاوة على ذلك ، هذا ليس نوعًا واحدًا ، مثل سمك السلمون الأطلسي ، ولكن الجنس بأكمله Oncorhynchus ، حيث يوجد اثني عشر نوعًا مختلفًا ، معظمها شبه شبيه (أي يتم استنساخه مرة واحدة فقط في العمر) ، على الرغم من وجود متكرر مثل السلمون الأطلسي. أي تلك التي يمكنها التكاثر عدة مرات ، مثل معظم سمك السلمون من جنس Salmo .

لقد ثبت منذ وقت طويل أن موت سمك السلمون لا يجب أن يُلام على الإجهاد أو الإرهاق من ارتفاع المنبع ، ولكن على إطلاق الكورتيكوستيرويدات. أولاً ، لسبب ما ، يتعامل سمك السلمون سلمون إيرو مع الإجهاد بنجاح كبير ، وبعد كل شيء ، تمامًا مثل سمك السلمون النصفى ، يمر كل هذا بالصفير مع ارتفاع ضد التيار ، كل دورة تفريخ. ثانيًا ، هناك أنواع من سمك السلمون تعيش في بحيرات غير ساحلية ، وبالتالي تجنبت الحاجة إلى محاربة المسار قبل التفريخ (أي ليس لديهم مكان للحصول على الإرهاق الجسدي منه) ، ويموتون بعد التفريخ على أي حال. وأخيرًا ، حتى في الظروف الاصطناعية ، دون أي ضغوط ، لا يزال سمك السلمون شبه الشجري يموت بعد التكاثر.

أنا صامت بشكل عام بشأن الحشرات - هناك الآلاف من الأنواع التي تموت فورًا بعد أن تترك نسلًا: من البق أو الفراشات التي يعرفها الجميع للجميع ، وتنتهي بأصناف الزيز التي يمكن أن تعيش بصبر تحت الأرض لمدة 17 عامًا تحت مرحلة اليرقة ، فقط من أجل ذلك حتى يفقسوا جميعًا ويموتون في غضون أسابيع قليلة قصيرة.

من بين الأقارب الأقرب إلينا ، هناك أيضًا أمثلة. تموت الفئران الجرابية الذكور بعد التزاوج بسبب نفس الإفراج عن الكورتيكوستيرويدات مثل سمك السلمون. مصير مماثل يصيب الثدييات والجرذان ذات الرأس الأحمر والفئران المدخنة.

لذلك ، من السذاجة الاعتقاد أنه في عملية التطور لا يمكن أن يكون هناك برنامج نشط للانتحار. مثل هذه الأمثلة هي عشرة سنتات على الأقل. وبناءً على ذلك ، فإن نسخة أكثر رقة من مثل هذا البرنامج تسمى الشيخوخة لا تتعارض بأي حال من الأحوال مع نظرية التطور ، فقط إذا كانت هناك حقائق تجريبية لوجود برامج أكثر حدة.

ونعم ، وجود موت مبرمج في أنواع مختلفة يؤكده حقيقة أن الاختيار التطوري يتم على مستويات مختلفة ، وليس فقط على المستوى الفردي. بالنسبة للعديد من علماء الأحياء التطوريين في المدرسة القديمة ، هذه بدعة ، لأنهم نشأوا على عقيدة "اختيار المجموعة لا يمكن أن يكون!" ، لكن العقائد لا تكلف أي شيء على الإطلاق إذا دحضتها الحقائق. لذلك ، يميل العديد من علماء الأحياء اليوم إلى ما يسمى بالانتقاء متعدد المستويات - من الجينات إلى الخلايا إلى الأفراد إلى المجموعات:


وهناك الكثير من الأدلة التي تؤكد اختيار المجموعة. بدءًا من حقيقة وجود كائنات متعددة الخلايا. بعد كل شيء ، إذا لم تكن الخلايا قد تعلمت إعطاء الأولوية لمصالح مستعمرتها ، والتي حصلت فيما بعد على لقب "الكائن الحي" - علاوة على ذلك ، مستعمرة يكون فيها الغالبية العظمى من الخلايا محكوم عليها بالموت (حيث تتكاثر الخلايا التناسلية فقط) ، فلن تظهر خلايا متعددة الخلايا . وأن الإيثار ، الذي يظهر من الخميرة والحيوانات الاجتماعية ، وحتى الأشخاص المستعدين للموت من أجل أطفالهم وأقاربهم وأصدقائهم وشعوبهم ، لم يكن ليظهروا أبدًا بدون اختيار المجموعة.

بالمناسبة ، يتم تفسير التكاثر الجنسي بشكل سيئ بدون اختيار المجموعة. من وجهة نظر الاختيار الفردي ، سيكون من الأسهل والأكثر ربحية لأي كائن حي المشاركة في التبرعم. ولكن بالنسبة لمجموعة من الجينات ، من الأفضل الاختلاط مع بعضها البعض ، وإنشاء المزيد والمزيد من مجموعات النسخ المتماثل ، وبالتالي زيادة فرصك في البقاء والازدهار على المدى الطويل.

نفس القصة بالضبط مع الشيخوخة. يوفر مجموعة الجينات لكل مجتمع تأمين ضد الانقراض بسبب الزيادة السكانية. علاوة على ذلك ، يوافق بعض معارضي الشيخوخة المبرمجة أيضًا على وجهة النظر هذه. صحيح ، فأنا لا أفهم حقًا ما تعنيه بالبرمجة. بالنسبة لي ، فإن حقيقة أن الشيخوخة تعطي ميزة تطورية للسكان تشير إلى أن التطور يجب أن يصقل آليات الشيخوخة نفسها وحمايتها من القرصنة. وهذا هو بالضبط السبب الذي يجعلنا لا نلاحظ أبداً البسكويت الناجح لبرنامج الشيخوخة في الطبيعة - حتى إذا تمكن أحدهم من إيقاف الشيخوخة وإصلاح مثل هذه الطفرة في ذريته ، فإن سكانه لا يزالون يموتون بسبب كارثة ديموغرافية. الاستثناءات في شكل هيدرا أو نباتات يمكن أن تنتظر آلاف السنين لانتظار العصر الجليدي تؤكد القاعدة فقط.

علاوة على ذلك ، فإن غرابة الوضع بين علماء الشيخوخة وعلماء الوراثة السكانية هو أن هناك أقلية من أتباع فرضية الشيخوخة المبرمجة. احتدم نقاش ساخن حول طبيعة الشيخوخة في منتصف القرن العشرين ، ولكن بعد ذلك تلاشى لسبب ما. علاوة على ذلك ، ماتوا ليس لأن طبيعة الشيخوخة هذه تم تأسيسها بشكل لا لبس فيه ، ولكن لأن التفكير الجماعي فاز - وهي ظاهرة مألوفة لأي شخص يقرأ قصة Anderesn الخيالية "فستان الملك الجديد":

التفكير الجماعي ( التفكير الجماعي ) هو ظاهرة نفسية تحدث في مجموعة من الناس يؤدي فيها التوافق أو الرغبة في الانسجام الاجتماعي إلى اتخاذ قرارات غير صحيحة أو غير منطقية. يحاول أعضاء المجموعة تقليل الصراع وتحقيق حل واحد دون تقييم نقدي كافٍ لوجهات النظر البديلة ، وقمع بنشاط الآراء المتباينة وعزل أنفسهم عن التأثيرات الخارجية.

في مثل هذه الحالة ، يأخذ الإجماع قيمة أكبر من اتباع التفكير المنطقي والعقلاني. في الوقت نفسه ، يزداد مستوى التوافق بشكل كبير ، وتخضع المعلومات الأساسية لأنشطة المجموعة لتفسير متحيز ، والتفاؤل غير المبرر والإيمان بالإمكانات غير المحدودة للمجموعة. يتم تجاهل المعلومات التي لا تتوافق مع الخط المقبول أو يتم تشويهها بشكل كبير من قبل أعضاء المجموعة. والنتيجة هي انطباع اتخاذ القرار بالإجماع. يمكن أن يكون للتفكير الجماعي عواقب اجتماعية وسياسية بعيدة المدى: في التاريخ هناك العديد من الأمثلة على الأخطاء المأساوية التي تُرتكب نتيجة لهذه القرارات.

لذا ، فإن النقاش في نهاية القرن العشرين لم يدم طويلًا لأن المعسكر الدارويني الجديد ، وهو حرمان مسبق من اختيار المجموعة ، ساد في الأوساط الأكاديمية ، مما أجبر جميع أتباعه الجدد على القسم بأن فستان الملك كان عديم القيمة تمامًا. وحتى في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، جاء Mitteldorf من الخارج إلى عطلة التوافق وصاح أن الملك كان عاريًا ، ولم تكن هناك خلافات جديدة حول طبيعة الشيخوخة. ولكن بعد ذلك استؤنف النقاش ، والجدل خطير. علاوة على ذلك ، فإن نموذج الاختيار متعدد المستويات ، كما ذكرت ، مقبول الآن من قبل عدد متزايد من العلماء.

تم وصف تاريخ المواجهة الأكاديمية بين المعسكرين بشكل مثالي من قبل الأستاذ الشهير في علم البيئة وعلم الأحياء التطوري مايكل روزنزويج في مقدمته لأحدث كتاب لجوش ميتيلدورف " الشيخوخة - التكيف نتيجة اختيار المجموعة ". هذا ما يقوله ، اقرأ ، لم أكن كسولًا على الترجمة:

إذا قلت أن الانتقاء الطبيعي يغير الحياة لصالح الأنواع ، فإن أي عالم أحياء متخصص في احتجاجات التطور تقريبًا: "لا ، لا ، لا! الانتقاء الطبيعي يعزز لياقة الأفراد! "

هل هناك فرق؟ إذا تحسن الأفراد ، فهل تتحسن الأنواع أيضًا؟ ليس دائمًا. فكر في الأفراد من الحيوانات المفترسة. إذا تحسن الأفراد المفترسون إلى أقصى حد ، يمكنهم إبادة جميع الفرائس تمامًا! ما هو جيد للفرد يمكن أن يدمر المجموعة بأكملها. وهنا تأتي المفارقة.

هل يمكن تجنبه؟ هل يمكن أن يزيد الانتقاء الطبيعي من فرص تصرف مفترسنا بحكمة؟ أم أنه يحكم عليه ، مثل شمشون ، بالموت تحت أقواس المعبد ، الذي يحاول هو نفسه تدمير أعمدته؟

إن كيفية جعل التطور يسلط الضوء على الأفراد المسنين ، وكيفية جعله ينتج مفترسات حكيمة ، هي مشاكل وثيقة الصلة. كلاهما يزيد من احتمال بقاء مجموعة من هؤلاء الأفراد على قيد الحياة. قد يبدو هذا فكرة عظيمة ، لكن أجيال من أنصار التطور قاوموا كل الأدلة على وجودها لأنهم لم يتمكنوا من التوصل إلى آلية يمكنها تحمل أنانية الانتقاء الطبيعي. في النهاية ، "تأثير الشيخوخة على الفرد ضار تمامًا ، لأنه يستنفد قدرته على البقاء والتكاثر."

لكن ، يا علماء الأحياء الأعزاء ، تمسكوا بقبعاتكم! "إن الحقائق تظهر أن الشيخوخة لم يتم اختيارها بالرغم من عواقبها المميتة على الفرد ، ولكن بسببها". عذرًا! هذا الكتاب سوف يفجر عقلك. وكلما اعتقدت أنك تعرف كل شيء عن التطور ، سيكون حقل التجزئة أكبر.

العلم في نهاية المطاف يحكم الحقائق. وعلى مدار ربع القرن الماضي ، تراكمت هذه الحقائق. Mitteldorf يعتبرهم ويعاملهم باحترام. وهي تتراوح بين النمذجة الحاسوبية - التي تناقض الحكمة مع الأنانية - إلى علم الوراثة والكيمياء الحيوية للشيخوخة. ويذكر مجمل هذا الدليل بصوت عالٍ: "الشيخوخة تكيف. الشيخوخة تتطور ".

لكن! إذا جئت إلى هنا للحصول على أدلة وحجج ضد التطور ، فأنت تضيع وقتك. Mitteldorf لا يجادل في التطور أو الانتقاء الطبيعي. مستحيل. بل على العكس يقوي قاعدة الأدلة لصالح إحدى آليات التطور - اختيار المجموعة. وبفضل هذا ، سيكون بمقدور أنصار التطور شرح المزيد من الألغاز البيولوجية. وتلك الألغاز التي تعارض حتى أذكى المؤيدين للاختيار الفردي ستقع تحت ضربات اختيار المجموعة. بالمناسبة ، فإن الأول في سلسلة هذه الألغاز هو سر حدوث التكاثر الجنسي ، ويقدم Mitteldorf تحليلاً موجزًا ​​لها.

لطالما عرف أنصار التطور نظرية اختيار المجموعة ، ورفضوها منذ فترة طويلة. تم الرفض نظرًا لأن الأفراد يموتون بشكل أسرع من موت مجموعاتهم. لذلك ، يعتقدون أن أي طفرة تقلل من معدل وفيات الفرد ستقمع أي جين معاد يقلل من خطر انقراض المجموعة بأكملها. أغلقت القضية! السبب أيضا.

وكما لو أن الأمر يفاقم الموقف بشكل خاص ، فإن أول عمل تم قبوله للنشر لصالح اختيار المجموعة (Lewontin & Dunn ، 1960) وضع نموذجًا لنظام عائلات الفأر شبه المعزولة وعائلة غريبة إلى حد ما من الأليلات (الجينات) تسمى tailless . معظم فئران الذكور متماثلة الزيجوت لهذا الأليل ليس لديهم بقاء تطوري صفري: إما أنهم يموتون قبل الولادة أو ببساطة يعانون من العقم. ومع ذلك ، تتكاثر الزيجوتات غير المتجانسة ، ولكن الأليل اللامع الذي يحملونه موجود في نسلهم بتردد حوالي 95٪ (بدلاً من 50٪). وبعبارة أخرى ، بالمقارنة مع الأنواع البرية ، تتمتع الأليلات عديمة الفائدة بميزة تنافسية في تخصيب البيض. خلاف ذلك ، سيتم القضاء على الذيل عن طريق الانتقاء الطبيعي.

الأليلات بدون طعم أنانية للغاية. أظهر Levontin و Dunn أنه إذا كان عدد السكان شبه المعزول العضلي صغيرًا ، فيمكن للأليل الخالية من الذنب أن تدمر هذه المجموعة بأكملها في جيل واحد غير سعيد. في مثل هذه السرعة العالية من الانقراض الجماعي ، لدى اختيار المجموعة مساحة للتجول لإثبات قوتها. لا يوجد نوع بلا ذنب ونوع بري في مجموعة الجينات ، لأن كل من اختيار المجموعة والاختيار الفردي لهما تأثيرهما.

أتذكر ، بينما كنت لا أزال طالبة دراسات عليا ، قرأت العمل أعلاه من قبل Lewontin & Dunn في ندوة تدريبية. كانت بمثابة مناسبة خاصة. حدث يصعب تحقيقه لدرجة أنه يوضح فقط عدم إمكانية اختيار المجموعة. اتفق الجميع: سنكون في وضع مثالي إذا لم نأخذ دقيقة إضافية في حياتنا لاختيار المجموعة.

في نفس الوقت تقريبًا ، نشر WK Wynn-Edwards مجموعته الضخمة حول الحقائق التجريبية "الحماسة" الواضحة في الحيوانات البرية. لم يكن لديه آلية ولا الرياضيات. لذلك ، تسبب عمله في صراخنا وتشويه سمعتنا فقط. نحن الطلاب أقسمنا على عدم تجاهله.

في عام 1962 ، واجهنا أكبر اختبار. نشر ريتشارد ليفينز مقاله التأسيسي حول الملاءمة في البيئات غير المتجانسة (عامر Natur 96: 361–373). لقد قرأنا أعماله وناقشناها ، واتفقنا جميعًا: "عمل رائع ، نعم ، لكن نماذجه تستند إلى آلية غير مثبتة ، وهي اختيار المجموعة". غطينا هذه الحقيقة غير المريحة تحت السجادة وواصلنا الإعجاب ببقية نتائج عمله.

ذات مرة ، في اجتماع ، حاولت تحدي إيمان ليفينز مباشرة باختيار المجموعة ، لكنه ظل لا يتزعزع. لقد كان ماركسيا حتى قبل أن يصبح عالما. وهكذا ، كان الإيمان في اختيار المجموعة جزءًا لا يتجزأ من تفكيره ، لأنه بدون اختيار المجموعة ، كانت الماركسية ستفشل. بما أن هذا لم يكن يفكر به ، كان ينبغي أن يكون اختيار المجموعة حقيقة.

أعتقد أن لديك بالفعل فكرة جيدة عن الصورة: فصيلان ، أحد المؤيدين الحقيقيين لاختيار المجموعة ، الذين لم يخضعوا أبدًا للاختبارات العلمية ؛ والآخر ، جميعنا الذين آمنوا بنفس القدر بأن اختيار المجموعة يجب ألا يؤخذ على محمل الجد.

والآن ، بعد نصف قرن ، في الخامسة والخمسين من عمري ، أكتب فجأة مقدمة محمودة للغاية للكتاب ، تتويجها هو دليل على أن اختيار المجموعة حقيقي. عندما كان عمري خمسة وعشرون ، كنت أفضل استخدام مثل هذا الكتاب لإشعال النار. ماذا حدث؟

وحدث جوش ميتدورف. وجريج بولوك أيضًا. والكثير من الكيمياء الحيوية ، التي أظهرت لنا تعقيدات مختلفة لعملية الشيخوخة. في الوقت نفسه ، أنا على استعداد للاعتراف بأن كل الكيمياء الحيوية الرائعة في العالم لن تساعدني شخصياً. أولا ، أنا أمي كيميائيا حيويا. أترك هذا المجال عمدا للآخرين. ولكن حتى لو كنت أعرف الكيمياء الحيوية ، فإن هذا لن يغير رأيي: فسأجمع كل الإنجازات البيوكيميائية معًا كأمثلة تجريبية تحت المجهرية ، وأضعها في مجموعة من الأمثلة الموجودة من Wynne-Edwards. كنت بحاجة إلى آلية تطورية ، وحتى ريتشارد ليفينز لم يستطع أن يريها لي.

في 20 مارس 2000 ، بصفتي رئيس تحرير مجلة Evolutionary Ecology Research ، تلقيت مخطوطة من المقال. كان من جوش ميتدورف ، وكانت هذه المقالة بداية ثورتي الفكرية الشخصية. ناقش ظاهرة زيادة العمر المتوقع الناجم عن تقييد السعرات الحرارية ، وهو موضوع مهم يدرسه جوش بالكامل في الكتاب. ثم في 5 نوفمبر 2002 ، تلقيت ضربة أخرى ، مما جعل قناعاتي أكثر حدة ، وهي مخطوطة مقالة "الشيخوخة يتم اختيارها تطوريًا من أجلها". بدعة ، بدعة نقية!

الحمد لله أنني أبقي دماغي العلمي بعيداً عن دماغ التحرير. بصفتي من أنصار التطور ، أردت أن أرفض هذه المخطوطة ، ولكن بصفتي محررًا ، رأيت شجاعتها وشعرت بأنني مضطرة لإعطائها فرصة لرؤية النور. وليس عبثا. عملت Mitteldorf على الجزء المفقود من اختيار المجموعة ، آليتها. استغرق الأمر مني عامًا للتخلص من التحيز ، ونتيجة لذلك خضعت المقالة لفحص أكاديمي وتم نشرها (Evol Ecol Res 6: 937-953 ، 2004). تبع ذلك نظرية جريئة قطعت الطريق في النهاية: "الديناميات الفوضوية للسكان وتطور الشيخوخة" (Evol Ecol Res 8: 561-574. 2006). هذه النظرية هي التي تشكل الأطروحة الرئيسية لهذا الكتاب: " تطورت فترات الوفاة المنظمة والشيخوخة لتحقيق الاستقرار في النظم البيئية ".

دعني ألخص. هل تؤمن بالديناميات السكانية؟ عظيم. , « , ». . .

, , ?

- , , 11 2003 ( Acromyrmex versicolor cofoundresses: , Evol Ecol Res 6: 891–917 (2004) 14: 951–971 (2012)). - ( (Evol Ecol Res 14: 757–768 (2012)). , , , .

? , . . , , , , — , . , . , , , , , , — , , , .

, , , — , . , , . , , , , 20–30%, 5–6 .

, . ( , ) , , , . -, . , — — , . , .

. , — . — .