فرگشت و تعداد کروموزوم ها

ادعا: در تمام موجودات زنده پرسلولی، کروموزوم ها به تعداد زوج در هسته وجود دارد. در تمام انواع تقسیم های سلولی اعم از میوز و میتوز، همیشه تعداد نهایی کروموزم ها ثابت می ماند. برای مثال سلولهای انسان همگی ۴۶ کروموزم دارند و تمام تقسیمات سلولی میتوز در بدن انسان سلولهایی دقیقا با همین تعداد کروموزوم تولید می شود. در تقسیم سلولی میوز هم به اندازه نصف این عدد یعنی ۲۳ کرموزم در سلولهای گامت نر و ماده (مرد و زن) ایجاد می شوند که مجددا در موقع لقاح به ایجاد یک سلول ۴۶ کروموزمی منجر می شود. اگر در موارد بسیار نادر هم اتفاق بیفتد که مثلا انسانی با مثلا ۴۷ کروموزم ایجاد شود، وی دچار بیماریهای شدید کروموزمی نظیر نشاندانگان خواهد بود و هرگز به سن بلوغ نخواهد رسید. حال سوال اینجاست که اگر فرگشت را بپذیریم و قبول کنیم باید تمام موجودات زنده روی زمین و لااقل گونه هایی که از هم تکامل پیدا کردند (مثل پرندگان و خزندگان یا خزندگان و دوزیستان) باید تعداد کروموزم هایشان برابر باشد. چرا که در تمام تقسیمات میوز موفق همواره تعداد کروموزومها حفظ می شود. فرگشت در مقابل این پرسش چه پاسخی دارد؟

پاسخ: در این ادعا گفته می شود که در همه ی تقسیم های سلولی، تعداد کروموزوم ها ثابت می ماند. همچنین گفته می شود اگر هم بنابر اتفاق تغییری در تعداد کروموزوم ها ایجاد شود، فرد دچار بیماری های شدید کروموزومی میشود و در نتیجه به سن تولیدمثل نمی رسد و می میرد.
برای رد این ادعا، تنها کافیست یک نمونه از مشاهدات آزمایشگاهی بیاوریم که نشان می دهد تغییر در تعداد کروموزوم ها همواره باعث نارسایی و مرگ جاندار نمی شود. اما در این جا سعی میکنیم چندین نمونه در اینباره ذکر کنیم تا نادرستی این ادعا مشخص شود .
یکی از نمونه های رایج تغییرات بزرگ در تعداد کروموزوم ها، پلی پلوییدی است که برای اولین بار توسط هوگودووری کشف شد. او که با گیاهان گل مغربی (۲n=14) کار می کرد، روزی متوجه گیاهی با ظاهر متفاوت در میان گیاهان مجموعه اش شد. بررسی های میکروسکوپی نشان داد که گیاه تغییر یافته، تتراپلویید است و ۲۸ کروموزوم دارد. تتراپلوییدی به خاطر اشتباه در میوز و پدیده ی جدا نشدن کروموزوم ها رخ می دهد.در بررسی های بعدی مشخص شد که در آمیزش این گیاه با انواع دیپلویید، جدایی پس زیگوتی وجود دارد. وقتی که یک گیاه تتراپلویید، مثل گل مغربی غیرطبیعی دووری میوز انجام می دهد، گامت های آن به جای n کروموزوم، ۲n کروموزوم دارند. اگر این گیاه با یک گیاه دیپلویید طبیعی آمیزش کند، سلول زیگوت تریپلویید (۳n) تشکیل می شود. فرد تریپلوییدی که از نمو این سلول زیگوت حاصل می شود، نازاست. اما اگر گیاه تتراپلویید خودلقاحی انجام دهد یا در نزدیکی آن، گیاه تتراپلویید دیگری با همان تعداد کروموزوم وجود داشته باشد، سلول زیگوت تشکیل شده هم تتراپلویید خواهد بود. گیاه تتراپلوییدی که به این ترتیب به وجود می آید زایاست و می تواند دودمانی از گیاهان تتراپلویید را پدید آورد. (منبع : کتاب زیست شناسی پیش دانشگاهی،صفحه ۱۲۶)
حال به یک نمونه دیگر از پلی پلوییدی اشاره می کنیم. دو گونه جدید از گیاهان ریش بزی (سرده Tragopogon) در اواسط دهه اول قرن بیستم در شمال غربی اقیانوس آرام پدید آمدند. اگرچه سرده ی گیاهان ریش بزی، بومی اروپا است اما انسان ها سه گونه از آنها را در اوایل قرن بیستم وارد قاره آمریکا کردند. این گونه ها یعنی T.dubius،T.pratensis و T.porrifolius، اکنون جزو گیاهان خودروی معمول، در پارکینگ های متروک و زمین های بایر شهری هستند. در دهه ۱۹۵۰ گیاه شناسان دو گونه جدید Tragopogon را در مناطق ایداهو و واشینگتن یافتند. یکی از این دو گونه جدید به نام T.imiscellus دورگه تتراپلوییدی از T.dubius و T.pratensis است. گونه جدید دیگر یعنی T.mirus نیز آلوپلوییدی است. (منبع: بیولوژی کمپبل، ترجمه انتشارات خانه زیست شناسی، صفحه ۶۱۴)
تا بدین جا دیدیم که چگونه با تغییر عظیم در تعداد کروموزوم های یک گیاه، نه تنها همیشه دچار نقص نمی شود بلکه حتی می تواند به عنوان یک گونه جدید ادامه نسل دهد (این نوع گونه زایی ، گونه زایی هم میهنی نام دارد).
در پلی پلوییدی تعداد کروموزوم ها دو برابر می شود. اما در مورد کم و زیاد شدن یک یا چند کروموزوم چطور؟ آیا امکان این وجود دارد که با کاهش یا افزایش تعداد کروموزوم ها، باز هم فرزندانی سالم و زایا به وجود بیایند؟
شکل زیر (تصویر ۱) مثالی از گوناگونی جغرافیایی را نشان می دهد که در جمعیت های مجزا از موش های خانگی مشاهده شده است. این موش ها در قرن ۱۵ به صورت غیرعمدی به وسیله مهاجران پرتغالی به جزیره مادیرا برده شدند. وجود کوه ها باعث شد که چند جمعیت از این موش ها به صورت مجزا از یک دیگر در این جزیره فرگشت یابند. محققان مشاهده کردند که کاریوتیپ (دست کروموزوم ها) این جمعیت های مجزا، متفاوت است. در برخی از جمعیت ها، تعدادی از کروموزوم های اصلی ترکیب شده بودند، اما الگوهای ترکیب کروموزوم ها از یک جمعیت به جمعیت دیگر متفاوت بود. چون طی این تغییرات در سطح کروموزوم ها، ژن ها دست نخورده باقی مانده بودند، اثرات فنوتیپی آنها در موش ها ظاهراً خنثی به نظر می رسید. (منبع: بیولوژی کمپبل ، ترجمه انتشارات خانه زیست شناسی ، صفحه ۵۸۳)
فرگشت و تعداد کروموزوم ها-تصویر یک
تصویر ۱: ﻫﺮ دو ﻋﺪد ﮐﻨﺎر ﻫﻢ، ﺑﯿﺎﻧﮕﺮ ﺷﻤﺎره ﮐﺮوﻣﻮزوم ﻫﺎى ﺗﻠﻔﯿﻖ ﺷﺪه اﺳﺖ.ﻣﺜﻼ “۲٫۴” ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه ى ﺗﻠﻔﯿﻖ ﮐﺮوﻣﻮزوم ۲ و ﮐﺮوﻣﻮزوم ۴ اﺳﺖ.ﻣﻮش ﻫﺎى ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻣﻨﺎﻃﻘﻰ ﮐﻪ ﺑﺎ ﻧﻘﻄﻪ ﻫﺎى آﺑﻰ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﻧﺪ،داراى دﺳﺘﻪ اى از ﮐﺮوﻣﻮزوم ﻫﺎى ادﻏﺎم ﺷﺪه ى ﮐﺎدر آﺑﻰ رﻧﮓ ﻫﺴﺘﻨﺪ. ﻣﻮش ﻫﺎى ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻣﻨﺎﻃﻘﻰ ﮐﻪ ﺑﺎ ﻧﻘﻄﻪ ﻫﺎى ﻗﺮﻣﺰ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﻧﺪ، داراى دﺳﺘﻪ اى از ﮐﺮوﻣﻮزوم ﻫﺎى ادغام ﺷﺪه ﮐﺎدر ﻗﺮﻣﺰ رﻧﮓ ﻫﺴﺘﻨﺪ.
اما در ادامه می خواهیم مشخصاً درباره انسان صحبت کنیم، مقایسه ژنوم انسان و شامپانزه نشان می دهد که کروموزوم شماره ۲ انسانی، حاصل به هم چسبیدن کروموزوم های ۱۲ و ۱۳ اجداد انسان است.

chromosome_tasvir2
تصویر ۲: جایگاه توالی های شبه تلومر و شبه سانترومر در کروموزوم شماره ۲ انسان (چپ) با آنچه در تلومرهای کروموزوم های ۱۲ و ۱۳ و سانترومر کروموزوم ۱۳ شامپانزه (راست) وجود دارد، مطابقت می کند . این واقعیت بیانگر این موضوع است که کروموزوم های ۱۲ و ۱۳ در اجداد انسان به صورت انتها به انتها به هم چسبیده و کروموزوم ۲ انسان امروزی را ایجاد کرده اند. سانترومر کروموزوم ۱۲ اجدادی در کروموزوم ۲ انسانی به صورت عملکردی و کارا باقی مانده است، در حالی که سانترومر دیگر که از کروموزوم ۱۳ آمده است اینچنین نیست. (منبع: منبع : بیولوژی کمپبل، ترجمه انتشارات خانه زیست شناسی، صفحه ۵۳۳ )

جابجایی رابرتسونی کرومزومی (همانند کروموزوم ۲ انسان که در مسیر جداییمان از مسیر شامپانزه ها اتفاق افتاده است) در زمان کنونی هم اتفاق می افتد. حدود یک کودک در هر هزار تولد دارای جابجایی رابرتسونی است. بیشتر این افراد دارای ۴۵ کروموزوم در سلول های بدنشان هستند ولی به این خاطر که تمام محتوای ژنتیکی مورد نیازشان را دارند، طبیعی و نرمال هستند و این جابجایی رابرتسونی اثری بر روی فنوتیپ آنها ندارد. می توانید درباره جابجایی رابرتسونی در دو لینک زیر مطالعه کنید.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Robertsonian_translocation
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6510025