علوم شناختی

در سال ۱۹۵۳، فرانسیس کریک، روزالیند فرانکلین، جیمز واتسون و موریس ویلکینز نشان دادند ژنوم در جفت‌زنجیره‌ای متشکل از حدود سه میلیارد واحد سازنده‌ی شیمیایی (در مجموع شش میلیارد واحد) نوشته می‌شود که برای تسهیل در فهم آن می‌توان آنها را همچون حروفی از یک الفبای زیستی در نظر گرفت: یعنی A (برای آدنین)، C (برای سیتوزین)، G (برای گوانین) و T (برای تیمین).

آنچه ما «ژن» می‌نامیم متشکل از قطعاتی بسیار کوچک از این زنجیره‌هاست که هر کدام حدود هزار عدد از آن حروف را در خود دارد و باز هر کدام به نوبه‌ی خود همچون شابلونی عمل می‌کند که ملکول‌های پروتئین، که بسیاری از امور سلول‌ها را سامان می‌دهند، روی آن مونتاژ می‌شوند. فاصله‌ی بین ژن‌ها را DNA غیرِ رمزگذاری‌شده و یا DNA ِ«بی‌مصرف» پر می‌کند. ترتیب قرارگیری حروف را هم ماشینی تشخیص می‌دهد که واکنش‌هایی شیمیایی‌ را روی قطعات DNA انجام می‌دهد؛ یعنی همچنان که واکنش‌ها در طول توالی DNA به پیش می‌روند ماشین تابش‌های نوری کوتاهی را تولید می‌کند. واکنش‌ها بسته به اینکه بر روی کدام حرف (A، C، G یا T) انجام شود رنگ متمایزی را تولید می‌کنند، از این رو، توالی حروف را به کمک یک دوربین می‌توان اسکن و به کامپیوتر منتقل کرد.

 گرچه اکثریت قریب به اتفاق دانشمندان توجه خود را به اطلاعات زیستی‌ای معطوف می‌کنند که درون ژن‌ها ذخیره شده‌اند، تفاوت‌هایی اتفاقی نیز بین توالی‌های دی‌ان‌ای پیدا می‌شود. این تفاوت‌ها ناشی از خطاهای اتفاقی است که حین رونوشت‌برداری از ژنوم‌ها رخ می‌دهد، یعنی همان چیزی که ما به آن جهش می‌گوییم و در نقطه‌ای زمانی در گذشته به وقوع پیوسته است. این همان تفاوت‌هایی است که به ازای تقریباً هر هزار حرف چه در ژن‌ها و چه در «بی‌مصرف‌ها» رخ می‌دهد و متخصصان ژنتیک آنها را بررسی می‌کنند تا گذشته‌ی تکاملی را بیشتر بشناسند. به ازای تقریباً سه میلیارد حرف، معمولاً حدود سه میلیون تفاوت بین ژنوم‌های غیر مرتبط یافت می‌شود. هر قدر تراکمِ تفاوت‌های جداکننده‌ی دو ژنوم در هر قطعه‌ی DNA بیشتر باشد، از زمانی که این قطعات نیای مشترکی داشته‌اند بیشتر می‌گذرد، زیرا میزان انباشت جهش‌ها در گذر زمان میزانِ کم‌و‌بیش ثابتی دارد. بنابراین، تراکم تفاوت‌ها در حکم زمان‌سنجی زیستی عمل می‌کند که نشان می‌دهد هر رویداد مهمی در گذشته‌ی تکاملی کی رخ داده است.

نخستین‌باری که به‌شکلی حیرت‌انگیز از ژنتیک برای تحقیق درباره‌ی گذشته‌ی آدمی استفاده کردند پای DNA میتوکندریایی هم به میان کشیده شد.این بخش بی‌مقدار ژنوم، یعنی در حدود یک دویست‌هزارم آن، همان است که در طول نَسَب مادریْ از مادر به دختر و به نوه‌ی دختری به ارث می‌رسد. در سال ۱۹۸۷، الن ویلسون و همکارانش چند صد حرف از DNA میتوکندریاییِ افراد مختلف در سرتاسر دنیا را توالی‌یابی کردند و با مقایسه‌ی جهش‌های که در این توالی‌ها متفاوت ظاهر می‌شدند توانستند شجره‌نامه‌ای از اَنساب مادری این افراد را بازسازی کنند. آنها متوجه شدند قدیمی‌ترین شاخه‌ی درختِ این تبارنامه، یعنی نخستین شاخه‌ای که از تنه روییده است، امروزه فقط در مردمی یافت می‌شود که به انسان‌های آفریقای زیرصحرا نَسَب می‌رسانند، و این می‌توانست به این معنی باشد که نیاکان انسان‌های امروزین همگی روزگاری در آفریقا می‌زیسته‌اند.

در مقابل، تمامی غیرآفریقاییانِ امروزین از شاخه‌‌ای منشأ گرفته‌اند که بعداً بر تنه روییده است. این کشف بخش مهمی شد از تلفیق موفق شواهد باستان‌شناختی، ژنتیکی و اسکلتی که در دهه‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ به انجام رسید و منجر به ارائه‌ی نظریه‌ای شد که به موجب آن انسان‌های امروزین همگی اَخلاف مردمی‌اند که طی حدود ۱۰۰ هزار سال گذشته در آفریقا می‌زیسته‌اند. بر اساس میزانِ شناخته‌شده‌ی انباشت جهش‌ها، ویلسون و همکارانش تخمین زدند که اخیرترین نیای آفریقاییِ تمامی شاخه‌ها، یعنی «حوای میتوکندریایی»، از ۲۰۰ ‌هزار سال قبل به این سو می‌زیسته است. در حال حاضر، بهترین تخمینْ حدود ۱۶۰ هزار سال گذشته را نشان می‌دهد، هر چند باید کاملاً به خاطر داشته باشیم که همچون بیشتر تاریخ‌‌گذاری‌های ژنتیکی، این یکی نیز دقیق نیست، زیرا همچنان در باب میزان واقعی رخداد جهش‌های انسانی قطعیتی وجود ندارد.

کشفِ چنین نیایِ مشترکِ اخیری هیجان‌انگیز بود زیرا به کمک آن می‌شد بطلانِ «فرضیه‌ی چند‌منطقه‌ای» را نشان داد؛ یعنی فرضیه‌ای که می‌گوید انسان‌های امروزینی که در بسیاری از نقاط آفریقا و اوراسیا زندگی می‌کنند عمدتاً حاصل پراکنش کهن هومو اِرکتوس یا انسان راست‌قامت هستند (که دستکم در یک میلیون و هشتصد هزار سال قبل رخ داده است).

- ترجمه‌: عبدالرضا شهبازی

از کتابِ
▫️Who We Are and How We Got Here: Ancient DNA and the New Science of the Human Past/ David Reich/ 2018

@cognitive_science_iran

👍4

www.tgoop.com/cognitive_science_iran/2977

2.15K viewsMay 30, 2024 at 14:53

در سال ۱۹۵۳، فرانسیس کریک، روزالیند فرانکلین، جیمز واتسون و موریس ویلکینز نشان دادند ژنوم در جفت‌زنجیره‌ای متشکل از حدود سه میلیارد واحد سازنده‌ی شیمیایی (در مجموع شش میلیارد واحد) نوشته می‌شود که برای تسهیل در فهم آن می‌توان آنها را همچون حروفی از یک الفبای زیستی در نظر گرفت: یعنی A (برای آدنین)، C (برای سیتوزین)، G (برای گوانین) و T (برای تیمین).

آنچه ما «ژن» می‌نامیم متشکل از قطعاتی بسیار کوچک از این زنجیره‌هاست که هر کدام حدود هزار عدد از آن حروف را در خود دارد و باز هر کدام به نوبه‌ی خود همچون شابلونی عمل می‌کند که ملکول‌های پروتئین، که بسیاری از امور سلول‌ها را سامان می‌دهند، روی آن مونتاژ می‌شوند. فاصله‌ی بین ژن‌ها را DNA غیرِ رمزگذاری‌شده و یا DNA ِ«بی‌مصرف» پر می‌کند. ترتیب قرارگیری حروف را هم ماشینی تشخیص می‌دهد که واکنش‌هایی شیمیایی‌ را روی قطعات DNA انجام می‌دهد؛ یعنی همچنان که واکنش‌ها در طول توالی DNA به پیش می‌روند ماشین تابش‌های نوری کوتاهی را تولید می‌کند. واکنش‌ها بسته به اینکه بر روی کدام حرف (A، C، G یا T) انجام شود رنگ متمایزی را تولید می‌کنند، از این رو، توالی حروف را به کمک یک دوربین می‌توان اسکن و به کامپیوتر منتقل کرد.

 گرچه اکثریت قریب به اتفاق دانشمندان توجه خود را به اطلاعات زیستی‌ای معطوف می‌کنند که درون ژن‌ها ذخیره شده‌اند، تفاوت‌هایی اتفاقی نیز بین توالی‌های دی‌ان‌ای پیدا می‌شود. این تفاوت‌ها ناشی از خطاهای اتفاقی است که حین رونوشت‌برداری از ژنوم‌ها رخ می‌دهد، یعنی همان چیزی که ما به آن جهش می‌گوییم و در نقطه‌ای زمانی در گذشته به وقوع پیوسته است. این همان تفاوت‌هایی است که به ازای تقریباً هر هزار حرف چه در ژن‌ها و چه در «بی‌مصرف‌ها» رخ می‌دهد و متخصصان ژنتیک آنها را بررسی می‌کنند تا گذشته‌ی تکاملی را بیشتر بشناسند. به ازای تقریباً سه میلیارد حرف، معمولاً حدود سه میلیون تفاوت بین ژنوم‌های غیر مرتبط یافت می‌شود. هر قدر تراکمِ تفاوت‌های جداکننده‌ی دو ژنوم در هر قطعه‌ی DNA بیشتر باشد، از زمانی که این قطعات نیای مشترکی داشته‌اند بیشتر می‌گذرد، زیرا میزان انباشت جهش‌ها در گذر زمان میزانِ کم‌و‌بیش ثابتی دارد. بنابراین، تراکم تفاوت‌ها در حکم زمان‌سنجی زیستی عمل می‌کند که نشان می‌دهد هر رویداد مهمی در گذشته‌ی تکاملی کی رخ داده است.

نخستین‌باری که به‌شکلی حیرت‌انگیز از ژنتیک برای تحقیق درباره‌ی گذشته‌ی آدمی استفاده کردند پای DNA میتوکندریایی هم به میان کشیده شد.این بخش بی‌مقدار ژنوم، یعنی در حدود یک دویست‌هزارم آن، همان است که در طول نَسَب مادریْ از مادر به دختر و به نوه‌ی دختری به ارث می‌رسد. در سال ۱۹۸۷، الن ویلسون و همکارانش چند صد حرف از DNA میتوکندریاییِ افراد مختلف در سرتاسر دنیا را توالی‌یابی کردند و با مقایسه‌ی جهش‌های که در این توالی‌ها متفاوت ظاهر می‌شدند توانستند شجره‌نامه‌ای از اَنساب مادری این افراد را بازسازی کنند. آنها متوجه شدند قدیمی‌ترین شاخه‌ی درختِ این تبارنامه، یعنی نخستین شاخه‌ای که از تنه روییده است، امروزه فقط در مردمی یافت می‌شود که به انسان‌های آفریقای زیرصحرا نَسَب می‌رسانند، و این می‌توانست به این معنی باشد که نیاکان انسان‌های امروزین همگی روزگاری در آفریقا می‌زیسته‌اند.

در مقابل، تمامی غیرآفریقاییانِ امروزین از شاخه‌‌ای منشأ گرفته‌اند که بعداً بر تنه روییده است. این کشف بخش مهمی شد از تلفیق موفق شواهد باستان‌شناختی، ژنتیکی و اسکلتی که در دهه‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ به انجام رسید و منجر به ارائه‌ی نظریه‌ای شد که به موجب آن انسان‌های امروزین همگی اَخلاف مردمی‌اند که طی حدود ۱۰۰ هزار سال گذشته در آفریقا می‌زیسته‌اند. بر اساس میزانِ شناخته‌شده‌ی انباشت جهش‌ها، ویلسون و همکارانش تخمین زدند که اخیرترین نیای آفریقاییِ تمامی شاخه‌ها، یعنی «حوای میتوکندریایی»، از ۲۰۰ ‌هزار سال قبل به این سو می‌زیسته است. در حال حاضر، بهترین تخمینْ حدود ۱۶۰ هزار سال گذشته را نشان می‌دهد، هر چند باید کاملاً به خاطر داشته باشیم که همچون بیشتر تاریخ‌‌گذاری‌های ژنتیکی، این یکی نیز دقیق نیست، زیرا همچنان در باب میزان واقعی رخداد جهش‌های انسانی قطعیتی وجود ندارد.

کشفِ چنین نیایِ مشترکِ اخیری هیجان‌انگیز بود زیرا به کمک آن می‌شد بطلانِ «فرضیه‌ی چند‌منطقه‌ای» را نشان داد؛ یعنی فرضیه‌ای که می‌گوید انسان‌های امروزینی که در بسیاری از نقاط آفریقا و اوراسیا زندگی می‌کنند عمدتاً حاصل پراکنش کهن هومو اِرکتوس یا انسان راست‌قامت هستند (که دستکم در یک میلیون و هشتصد هزار سال قبل رخ داده است).

- ترجمه‌: عبدالرضا شهبازی

از کتابِ
▫️Who We Are and How We Got Here: Ancient DNA and the New Science of the Human Past/ David Reich/ 2018

@cognitive_science_iran

BY علوم شناختی