فرگشت – بخش نخست – فصل دوم – رده‌بندی انسان – تبارشناسی انسان: روش‌ها و ابزارها

بخش نخست تعريف انسان

فصل دوم: تکامل انسان

تبارشناسي انسان: روش‌ها و ابزارها

ديرين‌شناسی^[1] جانوری شاخه‌ای از زيست‌شناسی است كه به بررسی گونه‌‌‌های منقرض‌‌‌شده‌‌‌ی جانوری می‌‌‌پردازد و چارچوبی نظری را فراهم می‌‌‌كند تا به كمك شواهد فسيلی تكاملی، ريخت‌‌‌شناسی، رده‌‌‌بندی و بوم‌‌‌شناسی، جانوران منقرض‌شده بازسازی شوند. اگر بخواهيم در مورد تبار انسان و سلسله‌‌‌ی نياكان دوردستش ــ كه امروز منقرض شده‌‌‌اند ــ صحبت كنيم، نخست بايد به ديرين‌‌‌شناسی انسان بپردازيم و ببينيم رشته‌‌‌ی تكاملی منتهی به گونه‌‌‌ی انسانِ كنونی چه ويژگي‌هايی داشته است.

جهانی كه ما بر آن زندگی می‌‌‌كنيم، سيستمی پيچيده و بغرنج است كه پويايی خود را در اطراف محور زمانی نامتقارنی سازماندهی می‌‌‌كند. اين نامتقارن بودنِ زمان بدان معناست كه وضعيت سيستم در گذشته با حالتش در آينده متفاوت است. چنان‌که در ابتدای اين نوشتار ديديم، قانون دوم ترموديناميك، بيانی حرارتی از همين عدم تقارن است. عدم تقارن محور زمان، به تاريخمند بودن پديدارها می‌‌‌انجامد.

تاريخمند بودن جهان بدان معناست كه همه‌‌‌ی پديدارها، از جمله كل زيست‌‌‌كره‌‌‌ی زمين، دارای حافظه است. منظور از حافظه در اينجا آن است كه ردپای حوادثی كه در گذشته روی داده‌‌‌اند به شكلی در ساختار سيستم، يعني مجموعه‌‌‌ی پيچيده‌‌‌ی ماده/ انرژي/ اطلاعاتِ سازنده‌ي آن ثبت مي‌شود و يك پژوهشگر هوشمند، اگر به قدر كافی دقيق باشد، می‌‌‌تواند برخی از اين ردپاهای قدیمی را بخواند و حوادث گذشته‌‌‌ی زمين را بازسازی كند. اين كاری است كه در اين گفتار می‌‌‌خواهيم انجام دهيم. اما پيش از پرداختن به تصويری كه دانشمندان از اين گذشته‌‌‌ی فراموش‌شده به دست آورده‌‌‌اند، نخست بهتر است به روش‌ها و راهكارهايی بپردازيم كه بازسازی اين تصوير را ممكن می‌‌‌كند.

مهم‌‌‌ترين ماده‌‌‌ی خامی كه در دسترس يك ديرين‌‌‌شناس قرار دارد، تكه‌‌‌پاره‌‌‌هايی از بدن جانداران منقرض‌شده يا آثار زندگی آن‌هاست كه به شكلی در فرآيندهای زمين‌‌‌شناختی حفظ شده و تا روزگار ما باقی مانده‌‌‌اند. اين سنگواره‌‌‌ها می‌‌‌توانند طيف وسيعی، از استخوان‌ها گرفته تا سنگ‌های بلعيده‌شده توسط جانوران، را در بر بگيرند. يك ديرين‌‌‌شناس، به كمك روش‌هايی تخصصی، بيشترين اطلاعات ممكن را از اين شواهد آزمايشگاهی استخراج می‌‌‌كند. امروزه ما دانش كافی برای دوباره‌‌‌سازی ساختار ريخت‌‌‌شناختی، بافت بوم‌‌‌شناختی و شيوه‌‌‌ی زندگی يك جانور را بر اساس استخوان‌ها و سنگواره‌‌‌های باقی‌مانده از آن در دست داريم. در اين ميان، مهم‌‌‌ترين داده‌‌‌ای كه بايد از يك سنگواره استخراج شود سن آن است. يعنی تعيين این‌که جاندار مربوط به يك سنگواره در چه زمانی زندگی می‌‌‌كرده است، مهم‌‌‌ترين شاهد برای بازسازی گذشته‌‌‌ی آن است. با توجه به این‌که پرداختن به روش‌های فنی ديرين‌‌‌شناسان موضوع اصلی اين نوشتار نيست، در اينجا فقط فهرستی كوتاه از مهم‌‌‌ترين روش‌های تعيين سن در ديرين‌‌‌شناسی را ذكر می‌‌‌كنيم.

روش‌هاي تعيين سن فسيل‌ها را بر اساس نوع نتايجي كه به دست مي‌دهند و رابطه‌شان با ساير شيوه‌ها به دو دسته‌ي نسبي و مطلق تقسيم مي‌كنند.^[2]

اول) روش‌هاي نسبي: در اين روش‌ها تاريخ‌گذاري به كمك مقايسه‌ي شواهد گوناگوني كه از گوشه و كنار گردآوري مي‌شود انجام مي‌پذيرد. مهم‌‌‌ترين شيوه‌هاي نسبي عبارت‌اند از:

الف) مغناطيس ديرينه:^[3] می‌‌‌دانيم كه كره‌‌‌ی زمين نوعی آهن‌ربای بسيار بزرگ است و ميدان مغناطيسی بزرگی را در دو قطب خود توليد می‌‌‌كند. به دلايلی ناشناخته، هر از چند گاهی اين ميدان مغناطيسی تغيير جهت می‌‌‌دهد. يعنی قطب شمال و جنوب مغناطيسی زمين، در قطب‌های شمال و جنوب جغرافيايی نوسان می‌‌‌كنند. با توجه به این‌که فعالیت‌های آتشفشانی تقریباً هميشه بر زمين وجود داشته و دارند، همواره مقداری از تركيبات آهن به صورت مذاب از دل زمين خارج می‌‌‌شده‌‌‌اند و در قالب مواد مذاب و گدازه‌‌‌های آتشفشانی به تدريج سرد و منجمد می‌‌‌گشته‌‌‌اند. ذرات آهن و آهن‌رباهای موجود در اين گدازه‌‌‌ها، پيش از سرد شدن در راستای ميدان مغناطيسی زمين قرار می‌‌‌گيرند و با تحليل شكل آن‌ها و تطبيق دادن آن با سن‌شان، می‌‌‌توان به زمان تغيير جهت‌های مغناطيسی زمين پی برد. از اين راه می‌‌‌توان سن سنگ‌های آتشفشانی را تعيين كرد و به اين ترتيب تعيين سن سنگواره‌‌‌های يافت‌شده در آن‌ها هم ممكن می‌‌‌شود.

در چهار ميليون سال گذشته، چهار بار جهت ميدان مغناطيسی زمين تغيير كرده است. به اين ترتيب می‌‌‌توان، در طول چند ميليون سال گذشته چهار دوران مهم مغناطيسی را در زمين‌‌‌شناسی تشخيص داد. قديمی‌‌‌ترين اين دوران‌ها گيلبرت^[4] نام دارد و از 5/3 تا 2/4 ميليون سال پيش به طول انجاميده است. در اين دوران جهت ميدان مغناطيسی بر خلاف حالت امروزين‌اش بوده است. در حدود 5/3 ميليون سال پيش اين جهت تغيير كرد و به شكلی نزديك به ميدان مغناطيسی كنونی تبديل شد. اين شكل جديد را كه تا 4/2 ميليون سال پيش ادامه يافت به نام دوران گاوس^[5] می‌‌‌شناسند. بعد از آن بار ديگر نوعي معكوس‌‌‌شدگی در الگوی قرارگيری ذرات مغناطيسی ديده می‌‌‌شود. اين دوران را ماتوياما^[6] می‌‌‌نامند كه تا 7/0 ميليون سال پيش ادامه می‌‌‌يابد. دوران كنونی كه از 7/0 ميليون سال پيش آغاز شده، دوران برونخِس^[7] نام گرفته است.

ب) هم‌خواني بوم‌شناختي: اين روشي است كه در آن فسيل‌هاي يافت شده در يك لايه‌ي رسوبي به عنوان ردپايي از شبكه‌ي به هم پيوسته‌ي گونه‌هايي در نظر گرفته مي‌شوند كه در گذشته‌ي دور، زيستگاه‌هاي منطقه‌ي مورد نظر را اشغال مي‌كرده‌اند. به اين ترتيب، قدمت گونه‌هايي كه در همسايگي فسيل مورد نظر يا لايه‌ي رسوبي مشابهي يافت شده‌اند هم‌چون كليدي عمل مي‌كند كه حدود تقريبي سن سنگواره‌ها را به دست مي‌دهد.

پ) چينه‌‌‌شناسی:^[8] با توجه به این‌که فرآيند رسوب‌‌‌گذاری و نشست كردن زمين به صورتی سطحی و لايه‌‌‌ای انجام می‌‌‌شود، در ساختار زمين بافتِ سنگ‌‌‌شناختی خاصی را به نام چينه داريم كه در واقع از رسوب‌‌‌های متوالی و روی‌هم قرارگرفته تشكيل شده است. لايه‌‌‌های پایین‌تر يك چينه، به طور معمول، دارای سن بیشتری هستند. با توجه به قدمت نسبی لايه‌‌‌های مختلف، می‌‌‌توان سن سنگواره‌‌‌ای را كه در يكی از اين لايه‌‌‌ها يافت شده است تعيين كرد.

دوم) روش‌هاي مطلق: در اين روش‌ها نيازي به مقايسه‌ي داده‌هاي گوناگون وجود ندارد و يك روش به تنهايي سن گونه‌ي منقرض‌شده را تعيين مي‌كند. مهم‌‌‌ترين شيوه‌هاي مطلق عبارت‌اند از:

الف) تاريخ‌گذاری با فلوئور: فلوئور يكی از عناصری است كه به طور طبيعی در آب‌های جاری بر سطح زمين وجود دارد. استخوان‌های جانوران مدفون‌شده در زمين، اگر در جريان اين آب‌های زيرزمينی قرار بگيرند، فلوئور را جذب می‌‌‌كنند. هرچه عمر سنگواره‌‌‌ای استخوانی در زير زمين بيشتر باشد مقدار فلوئور جذب‌شده در آن هم بيشتر است. به كمك روش‌هايی، می‌‌‌توان مقدار فلوئور را با سن سنگواره ــ كه از راه ديگری تعيين شده ــ تطبيق داد و جدول‌هايی درست كرد كه عمر يك سنگواره را تنها بر اساس مقدار فلوئور موجود در آن به دست دهد.

ب) تاريخ‌گذاری با تشعشع‌سنجی^[9]: برخی از ایزوتوپ‌های ناپايدارِ عناصر در طول زمان با روندی ثابت و تصادفی به ایزوتوپ‌های پايدارتر همان ماده يا عنصری ديگر تبديل می‌‌‌شوند. با دانستن سرعت اين تبديل، و اندازه‌‌‌گيری نسبت ایزوتوپ‌های پايدار يك عنصر به ایزوتوپ‌های ناپايدار آن، می‌‌‌توان سن يك سنگواره‌‌‌ی دارای عناصر يادشده را تعيين كرد. مشهورترين عنصرهای مورد استفاده در ديرين‌‌‌شناسی عبارتند از پتاسيم ـ آرگون، روبيديوم ـ استرنسيوم، اورانيوم ـ توريوم ـ سرب و بالاخره كربنِ 14. اين آخری، با وجود شهرت زيادش، دست بالا تا شصت هزار سال را زمان‌‌‌سنجی می‌‌‌كند و بيشتر برای پژوهش‌های باستان‌‌‌شناسان كاربرد دارد تا دیرین‌شناسی.

از ميان اين ایزوتوپ‌ها، كارآمدترين‌شان پتاسيم ـ آرگون است. پتاسيم عنصري است كه در جريان فعالیت‌هاي آتشفشاني وارد پوسته‌ي زمين مي‌‌شود و در بلورهايي مانند فلدسپات يافت مي‌شود. اين ماده در گذر زمان به ايزوتوپ پتاسيم تبديل مي‌شود و پس از مدتي به آرگون 39 مي‌شكند. در آزمايشگاه، مي‌توان با بمباران كردن تشعشعيِ كريستالي كه داراي پتاسيم 39 پايدار است، آرگون 40 ناپايدار را توليد كرد. با اندازه‌گيري مقدار اين ماده‌ي اخير، مقدار كل پتاسيم موجود در بلور به دست مي‌آيد. اگر بلور را در اين مرحله با تابشي ليزري گرم كنيم، دو ايزوتوپ آرگون 39 و 40 به صورت بخار از بلور خارج مي‌شوند. اين بخار را مي‌توان به كمك تكنيك‌هاي كروماتوگرافي گازي از هم تفكيك كرد و به اين ترتيب نسبت دو ايزتوپ آرگون را، كه يكي از آن‌ها معرف مقدار پتاسيم اوليه است، به دست آورد. اين مقدار، زماني را كه از تشكيل بلور مي‌گذرد نشان خواهد داد. به اين ترتيب، سن سنگواره‌هاي يافت‌شده در نزديكي بلور نيز تعيين مي‌شود.^[10]

پ) تشديد اسپين الكترونی (ESR)^[11] و تابش حرارتي^[12]: مبناي اين روش آن است كه الكترون‌هاي بسياري از مواد معدني در برخورد با راديوایزوتوپ‌هاي فعالي مانند اورانيوم، توريوم و پتاسيم (كه مي‌توانند در پرتوهاي كيهاني يا پوسته‌ي زمين وجود داشته باشند) برانگيخته مي‌شوند. اين الكترون‌ها از جايگاه اوليه‌ي خود در شبكه‌ي اتم‌ها كنده شده و سوراخ‌هايي با بار مثبت را پشت سر خود بر جاي مي‌گذارند. در شرايط عادي اين الكترون‌ها پس از حركتي كوتاه در حفره‌هاي مثبتي كه در همسايگي‌شان ايجاد شده است گير مي‌افتند و بار ديگر به وضعيت تعادل مي‌رسند. اما ناخالصي موجود در تمام مواد، مي‌تواند از اين وضعيت جلوگيري كند و الكترون‌ها را در شبكه‌ي اتمي خويش با سطحي ميانه از انرژي نگه دارند. اگر ماده‌ي مورد نظر در اين شرايط با حرارت بالايي روبه‌رو شود^[13]، اين الكترون‌ها را از دست مي‌دهد. الكترون‌ها در اين حال از ناخالصي‌ها كنده شده و بار ديگر در شبكه‌ي حفرات مثبت اطراف‌شان جذب مي‌شوند. اين تقریباً معادل است با كوك شدن ساعت اتمي و شروع تيك‌تاك كردنش. از آن‌جا كه روند معكوسِ كنده شدن الكترون‌ها و جذب شدن‌شان در ناخالصي‌ها با آهنگي ثابت همواره ادامه دارد، مي‌توان با اندازه‌گيري الكترون‌هاي به دام افتاده در اين بخش‌ها، زمان آخرين دفعه‌اي را كه ماده (مثلاً استخوان سوخته‌ي يك جانور، يا يك ظرف سفالي) حرارت ديده است تعيين كرد. در روش ESR ماده‌ي مورد نظر را در معرض ميدان مغناطيسي شديدي قرار مي‌دهند و علايمي را كه از تغيير اسپين الكترون‌هاي به دام افتاده صادر مي‌شود، ثبت مي‌كنند. يك روش ديگر، حرارت دادن ماده‌ي مورد نظر است. در اين شرايط بار ديگر الكترون‌هاي به دام افتاده رها مي‌شوند و هنگام جذب شدن‌شان در چاله‌هاي بار مثبت اطراف، فوتوني را رها مي‌كنند كه مي‌تواند با ابزارهاي بسيار دقيق رديابي شود. اين روش اخير را تابش حرارتي مي‌نامند.^[14]

ت) تحليل ژنوم: با توجه به این‌که تمام گونه‌‌‌های جانداران كنونی نیایی مشترك داشته‌‌‌اند، كدهای ژنتيكی همه‌‌‌ی جانداران امروزين هم شباهت‌هايی بنيادين را در ساختار و معنای اطلاعات وراثتی از خود نشان می‌‌‌دهد. با تكيه بر اين شباهت‌ها و با سنجش نوع و ميزان تفاوت در ساختار و معنای كدها، می‌‌‌توان زمان نسبی جدايی گونه‌‌‌ها از يكديگر را بر مبنای روشی موسوم به ساعت مولكولی به دست آورد.

يك راه ساده برای مقايسه‌‌‌ی محتوای ژنومی نخستی‌‌‌ها بررسی كروموزوم‌های آن‌هاست. در بررسی كروموزوم‌ها از چنين روش‌هايی استفاده می‌‌‌شود:

1. تحليل نوارهای G^[15] كه برای تشخيص كروموزوم‌ها از يكديگر و بررسی ساختاری كلی‌‌‌شان كاربرد دارد.

2. تحليل نوارهای C^[16] كه روشی است برای رنگ كردن نقاط انتخابی كروموزوم. با تحليل نوارهای C امكان تشخيص تغييرات درون‌گونه‌‌‌ای و جمعيتی كروموزوم‌ها فراهم می‌‌‌شود.

3. تحليل نوارهای NOR^[17] كه نامش را از عبارت «سازمان‌‌‌دهندگان هسته‌‌‌ای»^[18] گرفته است و از مواد وراثتی كدكننده‌‌‌ی اطلاعات ريبوزوم‌‌‌ها برای مقايسه‌‌‌ی كروموزوم‌های گوناگون استفاده می‌‌‌كند.

4. كدهای ماهواره‌‌‌ای^[19] كه در حدود 40 درصد كل ژنوم را تشكيل می‌‌‌دهند و از بخش‌هايی تكراری با چند ميليون بار تكرار تشكيل يافته‌‌‌اند. اين كدها جايگاه‌‌‌های مشابهی در كروموزوم‌ها دارند و در انسان و ساير ميمون‌های بزرگ چهار تركيب اصلی مشترك دارند. يكی از اين توالی‌‌‌ها sat-II در انسان و گوريل واورانگ‌‌‌اوتان مشترك است اما در شامپانزه ديده نمی‌‌‌شود.^[20]

به كمك اين روش‌ها، امكان بازسازی تاريخ طبيعی گونه‌‌‌ی انسان ممكن می‌‌‌شود. در اينجا از ذكر بسياری از جزئيات ــ كه گاه بسيار جذاب هم هستند ــ چشم‌پوشي مي‌كنيم چرا كه اين مفاهيم بيشتر به تاريخ علم مربوطند تا بحث ما. آنچه به دنبال اين سطور خواهد آمد، چكيده‌‌‌ای است از ويژگي‌های گونه‌‌‌های منقرض‌شده‌‌‌ای كه به نوعی خويشاوند با انسان فرض می‌‌‌شوند. بيشتر شواهد پشتيبانِ تصويری كه به زودی خواهيد ديد، توسط راهكارهای نام‌برده به دست آمده‌‌‌اند.

 

 

1. . Paleonthology ↑
2. . Lewin, 1998: 83-93. ↑
3. . Paleomagnetism ↑
4. . Gilbert ↑
5. . Gauss ↑
6. . Matuyama ↑
7. . Brunches ↑
8. . Stratography ↑
9. . Radiometric dating ↑
10. . Chen et al, 1996. ↑
11. . Electron Spin Resonance ↑
12. . Thermolumenescence ↑
13. . در مورد ذرات شن حتي تابش آفتاب تابستاني هم براي توليد اين مقدار حرارت كافي است. ↑
14. . Lewin, 1998: 91 ↑
15. . G-banding ↑
16. . C-banding ↑
17. . NOR-banding ↑
18. . Nucleolar Organizers ↑
19. . Satellite – DNA ↑
20. . Leaky and Lewin, 1992 ↑

 

 

ادامه مطلب: بخش نخست – فصل دوم – اجداد انسان – از ابتدای دوران سنوزوئيك تا آخر دوره‌‌‌ی ميوسن

رفتن به: صفحات نخست و فهرست کتاب