برچسب: علوم پایه و مهندسی

پیش‌‌بینی نیازهای بشری امری بس دشوار است. ما همواره خواستار برآورده‌‌شدن نیازهای خود هستیم؛ ازاین‌‌رو انتظار داریم که جهان نیز به‌‌سرعت بتواند راه‌‌حلی برای مسائل پیچیده و متنوعی که در دنیای مدرن با آن‌‌ها مواجه هستیم، بیابد.

در طول چند دهه‌‌ی گذشته، پژوهشگران موفق به ارائه‌‌ی طیف متنوعی از راه‌‌حل‌‌های ریاضیاتی شده‌‌اند که می‌‌توانند در تخصیص منابع موجود در صنایع مختلف و رفع نیازهای روزمره‌‌ی ما مفید واقع شوند. اما مشکل اینجا است که وقتی یک‌‌بار این روند تخصیص را به انجام می‌‌رسانیم، روی تخصیص‌‌های بعدی اثر می‌‌گذارد و با واردشدن عامل گذر زمان نیز کل مسئله شکلی دینامیک به خود می‌‌گیرد. حل چنین مسئله‌‌ی پیچیده‌‌ای نیازمند راه‌‌حل‌‌هایی است که بتواند ماهیت غیرقطعی و متغیر جهان واقعی را در خود لحاظ کند.

این مسائل با نام «مسائل تخصیص پویای منابع» شناخته می‌‌شوند. کارکرد این نوع مسائل زمانی مشخص می‌‌شود که ما با یک منابع محدود مواجه باشیم که به نیاز به تخصیص بلادرنگ آن‌‌ها وجود داشته باشد.

وارن پاول، مهندس دانشگاه پرینستون که از دهه‌‌ی ۸۰ میلادی درزمینه‌‌ی این نوع مسائل تحقیق می‌‌کند، می‌‌گوید ما در زندگی روزمره‌‌ی خود همیشه با فهرستی از مسائل تخصیص پویای منابع مواجه هستیم؛ چه هنگام انتظار برای رسیدن تاکسی و چه هنگام تحویل یک بسته‌‌ی پستی.

^{هرگاه که با منابعی محدود ولی تقاضایی روبه‌‌رشد و متغیر مواجه باشیم، در حقیقت با یکی از انواع مسائل تخصیص پویای منابع روبه‌‌رو هستیم}

اما مسائل تخصیص پویای منابع تنها به آنچه مردم نیاز دارند و زمان رفع این نیازها محدود نمی‌‌شود. این مسائل برای حل برخی از معضلات بنیادین و پیچیده‌‌ای که امروزه با آن‌‌ها مواجه هستیم، نیز کاربرد دارد. نمونه‌‌ای از این معضلات، بحران تغییرات اقلیمی است. روش‌‌های تخصیص پویای منابع می‌‌تواند به ما در تخصیص بهینه‌‌ی منابع کمیاب و روبه‌‌اتمام سیاره نیز کمک کند.

اجازه دهید به یک مثال ساده در تشریح چنین مسائلی اشاره کنیم و ببینیم چه عاملی موجب دشواری حل این‌‌گونه مسائل می‌‌شود.

فرض کنید می‌خواهید برای یک شام چهار نفره، مقداری غذا بپزید. شما به فکر کباب‌‌کردن گوشت می‌‌افتید؛ چراکه تصور می‌‌کنید این انتخاب می‌‌تواند غذای دلخواه تمام اعضای خانواده‌‌ی شما باشد. شروع به کار می‌‌کنید و درست زمانی‌که می‌‌خواهید آماده‌‌ی سروکردن غذا شوید، ناگهان متوجه می شوید دخترتان به‌‌تازگی گیاه‌‌خوار شده است، همسرتان پیام داده که دیرتر به منزل بازمی‌‌گردد و پسرتان نیز می‌‌گوید که او چند نفر دیگر را هم برای شام دعوت کرده است. در همین بحبوحه که مشغول سروکله‌‌زدن با خود برای حل وضعیت نابسامان نیازهای اعضای خانواده هستید، حیوان خانگی‌‌تان نیز سر می‌‌رسد و تکه‌‌ای از گوشت‌‌های کبابی را با خود می‌‌برد!

این یک مثال جزئی از انبوه مسائل تخصیص پویای منابع است که به‌‌خوبی می‌‌تواند گوشه‌‌ای از حجم عظیم چالش‌‌های پیش روی پژوهشگران را در حل چنین مسائلی نشان دهد. برای شروع باید بدانید که پارامترهای مؤثر بر تقاضا به‌‌صورت پیش‌‌بینی‌‌نشده‌‌ای هم در کوتاه‌‌مدت و هم در بلندمدت در حال تغییر هستند. شما هنگام پخت‌‌وپز، نمی‌‌توانستید شرایط رژیم گیاهی جدید دخترتان را پیش‌‌بینی کنید. همچنین کنترلی بر مدت‌زمان تأخیر همسر یا تعداد میهمان‌‌های جدید پسرتان نیز نداشتید.

در دیدگاه بلندمدت نیز نیازهای غذایی خانواده‌‌ی شما به‌‌صورت روبه‌‌روز در حال تغییر است. شما ممکن است مجبور باشید غذای دو نفر یا ۲۰ نفر را در یک وعده تهیه ببینید. برای وعده‌‌های غذایی بعدی نیز شما نمی‌‌توانید پیش‌‌بینی کنید چه کسانی سر میز خواهند بود، چه غذایی میل دارند یا چه‌‌زمانی قصد خوردن آن را دارند. البته می‌‌توانید با تکیه‌‌بر تجارب قبلی خود، حدس‌‌هایی بزنید؛ اما باتوجه به طبیعت پیش‌‌بینی‌‌ناپذیر بشر و نیازهای او، چنین روشی نمی‌‌تواند یک راهکار پایدار قلمداد شود.

^{سیستم تحویل فوری کالا، یکی از مواردی است که ما امروزه بدان خو گرفته‌‌ایم، اما حصول اطمینان از چگونگی پیاده‌‌سازی بهینه‌‌ی این روش، خود مسئله‌‌ای پیچیده است}

در سناریوی شام، اقدامات فردی سایر اعضا نیز می‌‌تواند بر وضعیت نهایی سیستم اثرگذار باشد. وقتی شما یک میزان وعده‌‌ی غذایی مشخص را به یک فرد تخصیص می‌‌دهید، این اقدام، کل سیستم را دستخوش تغییر می‌‌کند. این تصمیم هم یک فرد گرسنه و هم میزانی از منابع غذایی دردسترس را از معادلات شما حذف می‌‌کند. ایکو یونکی، پژوهشگر ارشد گروه سیستم‌‌های داده‌‌محور در آزمایشگاه کامپیوتر داشنگاه کمبریج می‌‌گوید:

در تمامی مثال‌‌های مربوط‌‌به تخصیص پویای منابع ما با ورودی‌‌ها و محیط‌‌هایی متغیر مواجه هستیم که به‌‌شدت پویا بوده و از این‌‌رو پیش‌‌بینی آن‌‌ها دشوار است. علت آن است که در این نوع سیستم‌‌ها، میزان تقاضای آینده هیچ‌‌گونه وابستگی آماری به میزان تقاضای فعلی ندارد. یک تغییر خود زمینه را برای تغییرات بعدی فراهم می‌‌کند و اگر شما می‌‌خواهید سیستم را به‌‌کمک تصمیمات درستی اداره کنید، باید وضعیت آینده‌‌ی سیستم را نیز درنظر بگیرید.

بدتر اینکه هرچه با تعداد افراد بیشتر یا گزینه‌‌های غذایی متنوع‌‌تری مواجه شوید، اوضاع پیچیده‌‌تر می‌‌شود. در چنین شرایطی، شما به روش‌‌های بیشتری می‌‌توانید گستره‌‌ی متنوعی از غذاها را به افراد مختلفی تخصیص دهید. هرچه تعداد افراد یا غذاهای افزوده‌‌شده به سیستم بیشتر شود، تعداد راهکارهای احتمالی پیش روی شما نیز به‌‌شکلی نمایی بیشتر و بیشتر خواهد شد.

این شاید دقیقا همان معضلی باشد که یک بیمارستان بزرگ هنگام تهیه‌دیدن غذای موردنیاز تمام بیماران روزانه‌‌ی خود با آن مواجه است. مشکل را می‌توان حتی درمورد درمان این بیماران نیز صادق دانست. حجم داروهای موجود در داروخانه‌‌ی بیمارستان نیز با محدودیت‌‌هایی مواجه است و همچنین تجهیزات تشخیصی و درمانی موردنیاز نیز بسته‌‌به نوع بیمارانی که وارد بیمارستان می‌‌‌‌شوند، دائما در حال تغییر و تحول است. در چنین بیمارستانی منابع محدودی از پزشکان، پرستاران و نیز دستگاه‌‌های تشخیصی نظیر ام‌‌آر‌‌آی وجود دارد که باید به‌‌درستی تخصیص شوند. برای دستیابی به این هدف، مدیریت بیمارستان ممکن است مجبور به استفاده از برخی مدل‌‌های ریاضیاتی باشد.

^{آشپزخانه‌‌ی یک بیمارستان شلوغ ممکن است با میزانی کاملا متغیر از حجم تقاضا رو‌به‌رو باشد که پیش‌‌بینی تعداد بیماران گرسنه و نوع غذای مناسب برای آن‌‌ها را دشوار می‌‌کند}

مشکل از اینجا ناشی می‌‌شود که بیشتر مدل‌‌های فعلی ما از داده‌‌های تاریخی برای پیش‌‌بینی استفاده می‌‌کنند. چنین مدل‌‌هایی نمی‌‌توانند مقیاس مناسبی برای این‌‌گونه سیستم‌‌ها محسوب شوند و درنتیجه نمی‌‌توانند از پس کوچک‌ترین تغییرات سیستم نیز برآیند. اگر تنها یک تغییر رخ دهد، مدل مجبور است دوباره از اول پیاده‌‌سازی شود و یک راه‌‌حل تازه پیدا کند. با چنین رویکردی، خیلی زود شاهد آن خواهیم بود که محاسبات مسئله از کنترل خارج می‌‌شود؛ حتی اگر با تعداد محدودی از افراد و منابع مواجه باشیم.

همچنین، مسائل تخصیص پویای منابع از یک طیف گسترده از سناریوهای مختلف به‌‌وجود می‌‌آیند که هرکدام از آن‌‌ها خود مسائل مختص‌‌به خود را دارند. برای مثال، یونکی در حال بررسی پیامدهای احتمالی این نوع مسائل برای حل معضل سرعت و بازدهی سیستم‌‌های کامپیوتری و برنامه‌‌ها است. او می‌‌گوید:

سیستم رایانه‌‌های مدرن پیچیده است و ازاین‌رو به پیکربندی تعداد بی‌‌شماری از پارامترها نیاز خواهد داشت. این به‌‌معنای تخصیص منابعی نظیر حافظه، ظرفیت محاسباتی، قابلیت محاسباتی و ورودی سیستم‌‌ها خواهد بود. سیستم‌‌های کامپیوتری پویا است و با محیطی پیوسته در‌حال‌تغییر مواجه‌‌ هستند و این سازوکار مستلزم به‌‌کارگیری روش کنترل پویا خواهد بود.

حتی همین دستگاهی که با آن در حال مطالعه‌‌ی این مقاله هستید، نیز هم‌‌اکنون درحال دست‌‌وپنجه نرم‌‌کردن با برخی مسائل مرتبط‌‌با تخصیص پویای منابع است. کارکرد شبکه‌‌های تلفن همراه و محاسبات ابری نیز وابسته به توانایی حل چنین مسائلی است.

شرکت‌‌های توزیع و تحویل کالا نیز با برخی مسائل تخصیص پویای منابع به‌‌منظور تسریع فرایند تحویل خود مواجه هستند. به‌‌عنوان مثال، شرکت پست آمریکایی UPS سیستم یکپارچه‌‌ی بیهنه‌‌سازی و مسیریابی جاده‌‌ای خود را با نام Orion راه‌‌اندازی کرده است تا به‌‌کمک الگوریتم‌‌های پیشرفته، مسیر تحویل کالاهای خود را بهینه‌‌سازی کند. این شرکت ادعا می‌‌کند استفاده از راهکار مذکور توانسته سالیانه بیش از ۱۰۰ میلیون مایل صرفه‌جویی در مسافت طی‌شده‌ ازسوی ناوگان حمل‌ونقل این شرکت به‌‌ارمغان آورد. اما گزارش‌‌های دیگری نیز می‌‌گویند که این سیستم هم‌‌اکنون با مشکلاتی در محیط‌‌های پیچیده‌‌ی شهری مواجه شده است. پاول می‌‌گوید:

زنجیره‌‌ی تأمین نیز از دیگر مشکلاتی است که به‌‌دلیل ماهیت پیچیده‌‌ی محصولات امروزی گویی هرگز قابل‌‌حل نیست. برای مثال، چنانچه شما قصد داشته باشید یک گوشی تلفن همراه استاندارد عرضه کنید، باید صدها قطعه‌‌ی گوناگون را از اقصی نقاط جهان با ترتیب مشخصی در فضای کارخانه‌‌ی خود گرد هم آورید. اختلال در زنجیره‌‌ی تأمین یکی از مسائل مهمی است که هنگام رفع نیازهای جامعه با آن مواجه هستیم.

^{شبکه‌‌های تلفن همراه نیاز به تخصیص صحیح منابعی نظیر پهنای باند، انرژی و اولویت‌‌بندی بارگذاری یا تماس را دارند}

منابع انرژی ما نیز با افزایش ضریب نفوذ منابع تجدیدپذیر و متناوبی نظیر انرژی بادی و انرژی خورشیدی به‌‌شکل روزافزونی درحال پیچیده‌‌تر شدن هستند. خروجی توان چنین منابعی درست مانند تقاضای مصرف شبکه‌‌ی برق دارای نوسانات نسبتا شدیدی است. این درحالی است که قیمت انرژی نیز می‌‌تواند نوسان داشته باشد. قیمت برق در برخی کشورها در عرض یک بازه‌‌ی زمانی ۵ دقیقه‌‌ای می‌‌تواند تا ۵۰ برابر افزایش یابد.

درحقیقت، امروزه کمتر صنعتی را می‌‌توان یافت که به‌‌نوعی با چالش‌‌های مدیریت تخصیص پویای منابع مواجه نباشد. پاول می‌‌گوید این چالش در بسیاری از موضوعاتی نظیر قیمت برق، زنجیره‌‌ی تأمین برخی قطعات، زمان سفر، خرابی قطعات و حتی رفتار مردم که وی شخصا با آن‌‌ها سروکار داشته، حضور پررنگی دارد:

این مسئله به‌‌حدی مهم است که دست‌کم ۱۵ جامعه‌‌ی تحقیقاتی مجزا از دیدگاه‌‌های مختلف در حال کار روی آن هستند.

این نکته‌‌ی مهمی است. تنوع زیاد مسائل مربوط‌‌به تخصیص پویای منابع بدان معنی است که ما نیاز به استانداردسازی روش‌‌های محاسباتی مختلف در مقیاسی صنعتی خواهیم داشت. پاول یکی از کسانی است که می‌‌کوشد ارتباطی میان جوامع تحقیقاتی مختلفی به‌‌وجود آورد که در حال کار روی مسائل تخصیص پویای منابع هستند. او می‌‌افزاید:

رویکرد ما معرفی یک روش جایگزین برای کارهای پیشین نیست. بلکه هدف بیشتر گردآوری نتایج و کشف فرصت‌‌های موجود برای تلفیق متقابل این دستاوردها است.

طی دهه‌‌های اخیر، مجموعه‌‌ای کامل از ابزارهای مدیریت عملیاتی برای رسیدگی به مسائل تخصیص پویای منابع به‌‌کار گرفته شده است.  این تلاش‌‌ها منجر به بهبود چشمگیر عملکرد خطوط هوایی، شرکت‌‌های حمل‌‌ونقل و شبکه‌‌ی جاده‌‌ای جهان از جنبه‌‌های گوناگون شده است. بااین‌حال بنابر اظهارات پاول، ابعاد بسیار بالا (به‌‌معنای تعدد بسیار زیاد پارامترهای دخیل در مسئله) و نیز عدم قطعیت هنوز از چالش‌‌های پیش رو هستند.

پیشرفت‌‌های اخیر در یادگیری ماشین امیدهای تازه‌‌ای را برای حل مسائل مربوط‌‌به تخصیص پویای منابع ایجاد کرده است. اخیرا یک تکنیک هوش مصنوعی با نام «یادگیری عمیق تقویتی» ظهور کرده است که به الگوریتم اجازه می‌‌دهد ضمن تعامل با محیط بتواند وظایف خود را آموزش ببیند. این الگوریتم به‌‌منظور آموزش‌‌دیدن بدون دخالت انسانی طراحی شده است؛ به‌‌گونه‌‌ای که با انجام عملیات صحیح، الگوریتم پاداش دریافت می‌‌کند و درصورت ارتکاب خطا، با جریمه مواجه می‌‌شود. بدین ترتیب، با تلاش برای بیشینه‌‌کردن پاداش‌‌ها و کمینه‌‌کردن جریمه‌‌ها، سیستم  به‌‌سرعت می‌‌تواند به وضعیت بهینه دست یابد.

پیش‌‌تر، برنامه‌‌ای ازسوی دیپ‌‌مایند (DeepMind) گوگل با نام AlphaGo توانسته بود با به‌‌کارگیری یادگیری عمیق تقویتی، قهرمان جهان را در بازی Go شکست دهد. جالب اینکه سیستم یادشده ابتدا هیچ‌‌چیز درمورد این بازی نمی‌‌دانست؛ سپس شروع به بازی با خود کرد تا آموزش ببیند و عملکرد خود را بهبود دهد. موفقیت در چنین بازی‌‌هایی مدرک مهمی برای صحت کارکرد تکنیک‌‌های یادگیری عمیق تقویتی است؛ بااین‌حال، هدف نهایی از این تکنیک‌‌ها قطعا یادگیری شیوه‌‌ی بازی‌‌کردن نیست.

^{امروزه بازطراحی ترافیک در مسیرهای پرتردد با هدف کاهش راهبندان هنوز هم از مهم‌‌ترین چالش‌‌های پیشرفته‌‌ترین الگوریتم‌‌های هوش مصنوعی است}

یونکی و همکارانش به‌‌دنبال یک جایگزین مناسب برای روش‌‌های فعلی بهبود عملکرد سیستم‌‌های کامپیوتری باکمک یادگیری عمیق تقویتی هستند. سیستم کامپیوتری آن‌‌ها می‌‌تواند انواعی از مسائل تصمیم‌‌گیری را حل کند که قبلا از لحاظ محاسباتی غیرقابل‌‌حل به‌نظر می‌رسیدند. این سیستم از پس معضل پیچیدگی محاسباتی برآمده و می‌‌تواند به‌‌صورت بلادرنگ به پارامترهای درحال‌‌تغییر پاسخ دهد.

سیستم‌‌های مجهز به چنین رویکردی قبلا برای بهینه‌‌سازی عملکرد در حوزه‌‌هایی نظیر مدیریت منابع، بهینه‌‌سازی سیستم‌‌های پرداخت و خنک‌‌سازی مراکز داده به‌‌کار گرفته شده بودند. یونکی می‌‌گوید کاربری‌‌های فعلی تنها برای شروع کار است و دنیایی از فرصت‌‌های تازه پیش روی این فناوری قرار دارد.

تیم دیگری از پژوهشگران در یک شرکت نوپا با نام Prowler.io از دانشگاه کمبریج انگلستان در حال کار روی یک رویکرد تازه از یادگیری ماشین هستند که قرار است به حل مسائل حوزه‌‌ی تخصیص پویای منابع بپردازد. این الگوریتم‌‌ها می‌‌توانند محرک لازم را برای ایجاد نوعی رفتار خاص در سیستم را ایجاد کنند. در مثال دنیای واقعی، چنین الگوریتمی می‌‌تواند با اعمال عوارض اندک، رانندگان را تشویق به استفاده‌‌از مسیرهای جاده‌‌ای خاص کند تا شدت ترافیک و آلودگی را به حداقل برساند. بااین‌حال، یونکی می‌‌گوید عرصه‌‌ی یادگیری ماشین هنوز جای کار بسیار زیادی دارد. او افزود:

استفاده‌‌از یادگیری تقویتی می‌‌تواند کمک زیادی به پیشبرد حل مسائل تخصیص پویای منابع کند. اما ازسوی دیگر، ما به حجم عظیمی از داده‌‌ها نیاز داریم تا بتوانیم یک مدل یادگیری تقویتی را بنا کنیم. به‌‌علاوه، این دانش هنوز در مرحله‌‌ی آزمایشی قرار دارد. این قضیه به‌‌خصوص درمورد سیستم‌‌های کامپیوتری که در آن با پارامترهای بیشتری نسبت‌‌به یک بازی ساده‌‌ مواجه هستیم، مصداق بیشتری دارد. (اما) پژوهش‌‌ها در این حوزه همچنان باسرعت ادامه دارد.

آنچه امروز به‌‌وضوح می‌‌دانیم این است که هنوز فاصله‌‌ی زیادی با حل این انواع از مسائل داریم. تمامی تکنیک‌‌ها و منابع محاسباتی فعلی ما در مواجهه با ماهیت تصادفی و پیچیده‌‌ی جهان واقعی کارکرد خود را از دست می‌‌دهند. اما همان‌‌طور که جمعیت گونه‌‌ی ما فزونی می‌‌یابد و عطش ما برای خدمات تقاضامحور بیشتر و بیشتر می‌‌شود، مسائل تخصیص پویای منابع نیز پیچیده‌‌تر می‌‌شوند و اثرات آن بر زندگی روزمره‌‌مان شدت بیشتری به خود می‌‌گیرد.

اگر امروز نتوانیم از پس مسائل مربوط‌‌به تخصیص پویای منابع برآییم، قطعا مشکل ما در آینده تنها به یک میز شام محدود نخواهد شد؛ دیری نخواهد پایید که کل دنیا با یک بن‌‌بست واقعی مواجه شود.

حدود دو الی سه میلیون سال پیش، انواعی از نخستی‌‌سان‌ها از جنگل‌ها به ساوانا نقل مکان کردند. آن‌ها صاحب پاهایی بلند و عضلاتی بزرگتر شدند و نیز غدد عرقی را ایجاد کردند که به آن‌ها امکان خنک ماندن در زیر آفتاب سوزان آفریقا را می‌داد. تقریبا در همین زمان‌ها بود که جهشی در ژنی به‌نام “CMAH“ در بین تمام اعضای گونه رخ داد. اخیرا مطالعه‌ای که روی موش‌ها انجام شد، نشان می‌دهد که این تغییر ژنتیکی، انسان‌ها را قادر ساخت تا مسافت‌های طولانی را بدوند و شکار خود را تا مرز خستگی دنبال کنند.

براساس نظر آجیتی وارکی، زیست‌شناسی از دانشگاه کالیفرنیا، جهش ژنتیکی رخ‌داده، ژن CMAH را به‌کلی غیرفعال کرد. سوالی که برای وارکی پیش آمد این بود که آیا ارتباطی میان این رویداد ژنتیکی و توانایی دویدن در مسافت‌های طولانی وجود داشت یا نه؟ از آن‌جایی که همه‌ی انسان‌ها دارای نسخه‌ی غیرعملکردی این ژن هستند، او نمی‌توانست تنها از روی مقایسه‌ی توانایی افراد حامل نسخه‌های متفاوت از آن در دویدن، به نقش این ژن پی ببرد. اما او سال‌ها صرف مطالعه‌ی موش‌هایی با CMAH غیرفعال همانند انسان کرده بود تا اطلاعاتی در مورد دیابت، سرطان و دیستروفی عضلانی به‌دست آورد.

پژوهش‌های وارکی نشان از وجود ارتباط، میان از دست رفتن CMAH و بیولوژی عضلات داشت؛ اما نیاز به مدرک بود. به‌گفته‌ی وارکی، او به مدت ۱۰ سال در تلاش برای متقاعد کردن همکارانش به‌منظور قرار دادن موش‌ها روی تردمیل بود. درنهایت، هنگامی که آزمایش انجام گرفت، وی مشاهده کرد که موش‌های فاقد CMAH، بدون اینکه قبلا آموزش دیده باشند، ۱.۵ برابر در دویدن بهتر بودند. عضلات این موش‌ها، به‌خصوص آن‌هایی که در اندام‌های پشتی آن‌ها قرار داشتند، اکسیژن را به‌طرز موثرتری مصرف می‌کردند و نسبت به خستگی مقاومت بیشتری داشتند.

در سال ۲۰۰۴، دنیل لیبرمان، زیست‌شناس دانشگاه هاروارد، این فرضیه را مطرح کرد که دویدن، نه فقط دوپا شدن، نقشی اساسی در تکامل انسان داشته است. لیبرمان در مطالعه‌ی جدیدی که روی موش‌ها انجام گرفت، نقشی نداشته است اما آن را نخستین مطالعه دقیق ژنتیکی می‌داند که منطبق بر پیش‌بینی‌های آن‌ها در مورد نقش دویدن در ظهور انسان‌های مدرن بوده است. اگر انسان‌ها از میمون‌ها منشا گرفته‌اند، پس چرا هنوز هم میمون وجود دارد؟ این ادعا که بسیار معروف است، چندین سطح از جهل نسبت به تکامل را بازتاب می‌دهد.

پیش از این، دانشمندان زیادی معتقد بودند که در گذر زمان زمین‌شناسی، تنوع به‌طور پیوسته‌ افزایش یافته است، بدین معنا که تنوع زیستی امروزه بسیار بیشتر از تنوع زیستی در ده‌ها میلیون سال قبل است. اما ارائه‌ی تصویری دقیق از تنوع اقلیمی، چالش‌برانگیز است زیرا به‌طور کلی شواهد فسیلی مربوط‌به گذشته، کمتر و ناقص‌تر است. پروفسور باتلر و همکارانش این موضوع را بررسی کردند که تنوع گونه‌های مهره‌دار روی زمین که در اکوسیستم‌های محلی (جوامع بوم‌شناختی) زندگی می‌کنند، در ۳۷۵ میلیون سال گذشته چگونه تغییر کرده است.

گونه‌های والد شاید باقی بمانند، شاید هم منقرض شوند. این پژوهشگران تقریبا ۳۰ هزار محل فسیلی را که حاوی فسیل‌های چهارپایان، مهره‌داران زمینی مانند پستانداران، پرندگان، خزندگان (مثل دایناسورها) و دوزیستان بود، تجزیه و تحلیل کردند. ریچارد بوتلر، نویسند‌ه‌ی ارشد این پژوهش که استاد دانشگاه بیرمنگام است، می‌گوید که اولین اشتباه این است که تکامل نمی‌گوید انسان‌ها از میمون‌ها منشا گرفته‌اند، بلکه می‌گوید هر دو یک جد مشترک داشته‌اند. خطای عمیق‌تر آن است که این اعتراض تقریبا برابر با گفتن چنین حرفی است؛ اگر کودکان از بالغین منشا می‌گیرند، چرا هنوز فرد بالغی وجود دارد؟ گونه‌های جدید با جدا شدن از قبلی‌ها تکامل می‌یابند؛ وقتی جمعیت‌هایی از یک موجود زنده از شاخه‌ی اصلی جدا می‌شود، آن‌قدر تفاوت کسب می‌کنند که برای همیشه متمایز باقی بمانند.

پژوهش ما نمونه‌ای از قدرت ترکیبی شواهد فسیلی و رویکردهای آماری مدرن را ارائه می‌دهد تا به سوالات مهم در مورد منشأ گوناگونی‌‌های زیستی مدرن پاسخ دهد. اگر بفهمیم که تنوع زیستی در گذشته چطور تغییر کرده است، می‌توانیم تأثیر احتمالی و بلندمدت بحران موجود در تنوع زیستی را بهتر درک کنیم.

پژوهشگران دریافتند که از ده‌ها میلیون سال قبل تاکنون تعداد متوسط گونه‌ها در جوامع بوم‌شناختی مهره‌داران زمینی افزایش نیافته است. نتایج آن‌ها نشان می‌دهد که تعاملات بین گونه‌ها، از جمله رقابت برای غذا و فضای زندگی، تعداد کلی گونه‌هایی را که می‌توانند هم‌زمان وجود داشته باشند، محدود می‌کند. به‌گفته‌ی یکی از نویسندگان این پژوهش، دکتر راجر کلوز، دانشمندان اغلب فکر می‌کنند که تنوع گونه‌ها در طی میلیون‌ها سال قبل افزایش یافته است و امروزه این تنوع بیش از گذشته‌های دور است.

او همچنین می‌گوید پژوهش ما نشان می‌دهد که در مقیاس‌های زمانی طولانی‌مدت، تعداد گونه‌ها در جوامع زمینی محدود بوده است؛ که این یافته با نتایج بسیاری از آزمایش‌ها در جوامع بوم‌شناختی مدرن در تناقض است. اکنون ما باید بفهمیم چرا این تناقض وجود دارد. یکی از دلایلی که چرا تنوع در جوامع بوم‌شناختی در طول زمان افزایش نیافته است، می‌تواند این باشد که منابع مورد استفاده توسط گونه‌ها، از قبیل غذا و فضا، محدود است. رقابت برای این منابع می‌تواند مانع از ورود گونه‌های جدید به اکوسیستم‌ها و موجب تعادل بین میزان گونه‌زایی و انقراض ‌شود.

برخلاف آنچه انتظار دارید، بزرگ‌ترین افزایش در تنوع، بین جوامع مهره‌دار روی زمین، بعد از انقراض عظیم دایناسورها، یعنی ۶۶ میلیون سال قبل در پایان دوره‌ی کرتاسه، به وقوع پیوسته است. فقط در طی چند میلیون سال، تنوع محلی تا دو یا سه برابر نسبت به قبل از انقراض، افزایش یافته بود و دلیل آن هم موفقیت چشمگیر پستانداران مدرن بود.

نقش ویروس‌ها در تکامل مغز انسان

از سرماخوردگی ساده گرفته تا ابولا، ویروس، عامل بیماری است؛ اما این ویروس‌ها نقشی کلیدی در تکامل انسان‌های خردمند داشته‌اند. عامل مسری بودن زیکا، ابولا، آنفولانزا و حتی سرماخوردگی‌های ساده همین ویروس‌ها هستند. اما مایه‌ی شگفتی است که بدانیم ما در طول میلیون‌ها سال این مهاجمان حیله‌گر را به افسار خود کشیده‌ایم. از همان سطوح اولیه‌ی زندگی تا همین حالا، ویروس‌ها تأثیر زیادی بر گونه‌ی انسان داشته‌اند. ویروس‌ها کمی بزرگ‌تر از یک رشته ژن (معمولا در قالب مولکولی به‌نام RNA) هستند که با پوششی پروتئینی محافظت شده‌اند و اساس عملکردشان یکسان است.

زمانی‌که ویروسی یک سلول را آلوده می‌کند، دستگاه مولکولی سلول را برای همانندسازی ژن‌‌ها و پروتئین‌های خود، تحت کنترل در می‌آورد. ویروس‌های جدید با سرهم کردن این اجزا به وجود می‌آیند و درنهایت سلول‌های دیگر را آلوده خواهند کرد. پایان داستان زندگی بسیاری از ویروس‌ها، مثل آنفولانزا همین نقطه است؛ اما بسیاری از رتروویروس‌ها مثل ویروس ایدز (HIV) حیله‌گرانه شروع به نفوذ درون ژن‌های ما می‌کنند. آن‌ها به‌صورت تصادفی ژن خود را وارد ژنوم ارگانیسم می‌کنند و تا زمان مناسب برای تولید ویروس‌ها، خاموش باقی می‌مانند؛ اما اوضاع همیشه به این طریق نخواهد بود. ساختارهای ژنتیکی ویروس جاسازی‌شده، رونویسی می‌شود و پس از تبدیل به شکل DNA، به جایگاه دیگری از ژنوم وارد می‌شوند.

با تکرار این چرخه، کپی‌های زیادی از DNAی ویروس ساخته می‌شوند. در طول میلیون‌ها سال، این توالی‌های DNA ویروس به‌صورت تصادفی خاموش شده‌اند یا تغییر یافته‌اند، و توانایی خروج از سلول میزبان را از دست داده‌اند. در نتیجه، برخی از رتروویروس‌های درون‌زاد توانایی خروج دارند و برخی دیگر از آن‌ها تا آخر عمر در سلول باقی می‌مانند.

اگر هر یک از این تغییرات در سلول‌های جنسی تخمک و اسپرم اتفاق بیافتد، این تغییر ژنی به نسل بعد هم منتقل می‌شود و درنهایت به بخشی از ژنوم دائمی ارگانیسم تبدیل خواهد شد. بیش از نیمی از ژنوم انسان از میلیون‌ها توالی DNA ویروسی واردشده به سلول‌ در میلیون‌ها سال قبل یا توالی‌های جابه‌جا شونده‌ای به نام ترانسپوزون‌ها، ساخته شده است. سال‌های زیادی بخش عظیمی از ژن‌های تکرارشونده‌ی ویروسی در ژنوم انسان به دردنخور شناخته شده بودند؛ اما بخشی از این ژن‌های به دردنخور (junk DNA) ژنوم، بسیار کارآمدتر از چیزی هستند که فرض می‌کردیم.

حال پژوهشگران با بررسی‌های دقیق‌تر عناصر ویروسی ژنوم، به کشفیات پیچیده‌تری دست یافتند. همان‌طور که ویروس‌ها دشمن ژنتیکی ما هستند، برخی از آن‌ها حال به بردگی ما در آمده‌اند. حدود ۱۶ سال قبل، پژوهشگران آمریکایی موفق به کشف ژنی شدند که تنها در جفت فعال بود و به‌دلیل کارآیی آن در اتصال سلول‌های جفتی به یک‌دیگر و تشکیل سنسیشیوم، آن را سینسیتین (Syncitin) نامیدند. جالب آنجا است که این ژن بسیار مشابه ژن شکل‌دهنده‌ی رتروویروس‌ها است.

ژن سینسیتین دیگری نیز بعد از این مورد کشف شد که می‌تواند علاوه‌بر تشکیل جفت، مانع از اثر سیستم ایمنی مادر بر جنین درون رحم شود؛ باز هم به نظر می‌رسد این ژن از رتروویروس‌ها به ارث رسیده باشد. اما با وجود کشف این دو ژن در انسان و دیگر نخستی‌های بزرگ، این ژن در سایر پستانداران با اتصالات مشابه سلول‌های جفتی وجود ندارد. موش‌ها هم دارای دو ژن سینسیتین هستند، این دو ژن همان کارایی مشابه را در انسان‌ها را دارند اما منشا آن‌ها ظاهرا ویروس‌های کاملاً متفاوت دیگری هستند.

ژن سینسیتین با منشأ ویروسی متفاوت در گربه‌ها و سگ‌ها نیز کشف شده است که به نظر می‌رسد هر دو از اجداد گوشت‌خوار یکسانی به‌جا مانده باشند. ظاهرا تمام گونه‌های پستانداران میلیون‌ها سال پیش توسط ویروس‌های خاصی آلوده شده بودند. در طول سالیان، ژن‌های ویروسی نقش‌هایی را در رشد جفتی بر عهده گرفتند و تبدیل به بخش دائمی ژنوم ما شدند. جالب است خوک‌ها و اسب‌ها، لایه‌ی سلولی مورد بحث در جفت را ندارند، در نتیجه‌ هیچ نوع ژن سینسیتین به‌جای مانده‌ی ویروسی در ژنوم آن‌ها قابل مشاهده نیست؛ بنابراین ممکن است تاکنون با این نوع از ویروس‌ها مواجه نشده باشند.

سلول‌های ما انرژی زیادی صرف ممانعت از فعالیت عناصر ویروسی می‌کنند. این ژن‌ها توسط تگ‌های شیمیایی به‌نام علامت‌های اپی‌ژنتیکی برچسب زده می‌شوند. اما همراه‌با جابه‌جایی عناصر ویروسی، این خاموش‌کننده‌های ژنی مولکولی نیز با آن‌ها جابه‌جا می‌شوند. بنابراین اثرات توالی‌های ویروسی بر ژن‌های مجاورشان، با جابجایی آن‌ها مشخص خواهد شد. در مقابل، ویروس‌ها در DNAی خود سکانس‌های بسیاری برای جذب مولکول‌های سوئیچ‌دهنده‌ی ژنی دارند. در یک رتروویروس فعال، این سوئیچ‌ها ژن‌های ویروسی را فعال می‌کنند تا دوباره عفونی شوند. درحالی‌که مورد سینسیتین نشان‌دهنده‌ی تأثیر ژن‌‌های ویروسی در بقای ما است، مثال‌های بسیار دیگری مبتنی بر تأثیر سکانس‌های کهن ویروسی بر فعالیت ژنومی انسان امروز وجود دارند.

تلاش‌های فراوان و طولانی‌مدت نسل‌شناس آمریکایی، باربارا مک‌کلینتو، نشان داد «ژن‌های پرشی» ممکن است بر ژنوم گیاه ذرت تأثیر بگذارند. مک‌کلینتوک دریافت، اندوژن‌های رتروویروسی که میلیون‌ها سال است در ژنوم انسان وجود دارند، در ذرت از یک توالی به توالی دیگر به‌طور تصادفی جابه‌جا می‌شود و عملکرد ژن‌های اطراف خود را تغییر می‌دهند.

اما زمانی‌که یک توالی ویروسی به ناحیه‌ی دیگری از ژنوم متصل می‌شود، ممکن است توانایی خاموش و روشن کردن ژنی از کار بیافتد. در سال ۲۰۱۶ پژوهشگران دانشگاه یوتا دریافتند نوعی ویروس درون‌زاد، که ۴۵ الی ۶۰ میلیون سال پیش اجداد ما را آلوده کرده بود، با شناسایی مولکولی به‌نام اینترفرون، نوعی سیگنال خطر که نشان‌دهنده‌ی وجود عفونت ویروسی در بدن است، ژن AIM2 را فعال می‌کند. با فعال شدن این ژن، برای جلوگیری از گسترش هرچه بیشتر عفونت، فرایند خودتخریبی آغاز می‌شود.

این نوع از ویروس‌های قدیمی به‌گونه‌ای عامل دوگانه هستند و با کمک به سلول، از آن‌ها در مقابل ویروس‌های مهاجم محافظت می‌کنند. مثال دیگر از ویروس‌هایی که در شکل‌دهی به گونه‌ی ما نقش‌ داشته‌اند، در نزدیکی ژنی به نام “PRODH” یافت شده است. PRODH در سلول‌های مغزی ما، به‌خصوص در هیپوکامپ، دیده شده است. این ژن در انسان‌ها ازطریق کنترل سوئیچی ساخته‌شده از رتروویروسی قدیمی فعال می‌شود. شامپانزه‌ها نسخه‌ای از ژن PRODH را دارند اما در مغزهایشان چندان فعال نیست.

یکی از توضیح‌های احتمالی این است که میلیون‌ها سال پیش در اجداد گذشته‌ی ما، ویروسی قدیمی یک کپی از خود را در نزدیکی PRODH جا گذاشته است اما این امر در نخستی‌های نیایی که به‌صورت شامپانزه‌های امروزی تکامل یافته‌اند، صورت نگرفته است. امروزه تصور می‌شود نقایص PRODH در اختلالات خاص مغزی دخالت دارند و بر این اساس، بسیار محتمل است این ژن نقشی هر چند ناچیز در سیم‌کشی مغز انسان داشته باشد. به‌طور مشابهی، تفاوت در سوئیچ‌های ژنتیکی، مسئول تفاوت‌های موجود بین سلول‌هایی است که چهره‌ی انسانی ما را حین رشد در رحم مادر و همچنین چهره‌ی شامپانزه‌ها، رقم می‌زنند.

اگرچه ژن‌های ما کمابیش مشابه ژن‌های شامپانزه‌ها هستند، مطمئنا ظاهری یکسان با آن‌ها نداریم. با این حساب، تفاوت باید در کنترل سوئیچ‌ها باشد. اگر توالی‌های DNA را مبنای قضاوت قرار دهیم، بسیاری از سوئیچ‌هایی که در سلول‌های شکل‌دهنده‌ی صورت ما فعال هستند، از اساس منشا ویروسی دارند؛ به این معنا که زمانی در سیر تکامل در ژنوم‌ ما جا گرفته‌اند تا گونه‌ی امروزی با چهره‌ی مسطح باشیم. واضح است که ویروس‌های گیرافتاده در ژنوم ما در سیر زمانی تکامل، فوایدی قابل‌توجه برای ما به ارمغان داشته‌اند اما همه‌‌ی آن‌ها نیز مفید نیستند.

تقریباً یکی از هر ۲۰ نوزاد انسان، با پرش ویروسی جدیدی در ناحیه‌ای از ژنوم متولد می‌شود. این پرش می‌تواند ژن مهمی را غیرفعال کند و موجب بروز بیماری شود. شواهد فزاینده‌ای مبتنی بر ارتباط ترانسپوزون‌های پرشی با آشفتگی ژنتیکی داخل سلول‌های سرطانی وجود دارد. در این راستا، مطالعه‌های شاخصی ادعا می‌کنند که سلول‌های مغزی، محل بسیار خوبی برای فعال‌سازی مجدد ژن‌های پرشی هستند.

موضوعی که احتمالا زمینه‌ی افزایش تنوع سلول‌های عصبی و افزایش نیروی ذهن ما است؛ اما به‌طور بالقوه اختلالات مرتبط با پیری حافظه و بیماری‌هایی هم‌چون اسکیزوفرنی را موجب می‌شود. پس آیا این ویروس‌های داخل DNA، دشمن ما هستند یا دوست ما؟ پائولو میتا (Paolo Mita)، پژوهشگر فوق‌دکترا در زمینه‌ی ترانسپوزون‌ها از دانشکده‌ی پزشکی دانشگاه نیویورک، معتقد است تا حدودی هر دو صحیح است. او می‌گوید:

من آن‌ها را هم دوست و هم دشمن انسان می‌نامم؛ چرا که وقتی به نقش‌شان در طول عمر یک فرد نگاه می‌کنیم، بیشتر به‌نظر می‌رسد در صورت تحرک، اثرات منفی خواهند داشت. اما از طرف دیگر، با در نظر داشتن گذر زمان، این اجزا نیروی قدرتمند تکامل بوده‌اند و هنوز در گونه‌های امروزی ما فعال هستند. تکامل فقط راهی است جهت پاسخ‌دهی ارگانیسم‌ها به تغییرات محیط. در این حالت، آن‌ها قطعاً دوستان ما هستند چرا که به عملکرد فعلی ژنوم ما شکل داده‌اند.

آیا ویروس‌هایی مانند HIV که امروز ما را آلوده می‌کنند، تأثیری بر تکامل ما در آینده خواهند داشت؟ میتا پاسخ می‌دهد:

البته، چرا که نه. اما نسل‌های زیادی طول خواهد کشید تا بتوانیم برگردیم و قبول کنیم که این تکامل صورت گرفته است. بااین‌حال، می‌توانیم بقایای مسابقات تسلیحاتی قبلی میان رتروویروس‌های درون‌زاد و سلول‌های میزبان را ببینیم. این جدالی مستمر است و فکر نمی‌کنم روزی متوقف شود.

ویروس‌ها ۸ درصد از محتوای ژنتیکی انسان را به خود اختصاص داده‌اند. حدود ۸ درصد از ژنوم انسان از ویروس‌های پس‌گرد درون‌زاد (Endogenous RetroVirus) تشکیل شده است. نتایج مطالعه‌ی جدیدی، حاکی از نقش پراهمیت این ویروس‌ها در رشد و نمو مغز انسان و همچنین بروز بیماری‌های نورولوژیکی مثل اسکلروز جانبی آمیوتروپیک (ALS) اسکیزوفرنی و اختلال دوقطبی است. ERVها به‌صورت متصل به پروتئین TRIM28 در سلول‌های پیش‌ساز عصبی انسان حضور دارند.

کمپلکس ERV + TRIM28 منجر به شکل‌گیری هتروکروماتین موضعی (Local Heterochromatin) می‌شود که بر بیان ژن‌های مجاور تأثیرگذار است و نشان از نقش این ساختارها در کنترل بیان ژن در مراحل رشد و نمو مغز انسان می‌دهد. ERVهای متصل به TRIM28 با عناصر بسیار قدیمی، ۳۵ الی ۵۵ میلیون‌ساله، سازگار هستند به همین دلیل به ERVهای جدیدتر و قدیمی‌تر و عناصر آن‌ها متصل نمی‍‌‌شوند. ERVها میلیون‌ها سال است که در ژنوم انسان حضور دارند، آن‌ها در بخش DNA به‌دردنخور، یافت می‌شوند.

البته باتوجه‌به نقش حائز اهمیت این ویروس‌ها، احتمال می‌رود دانشمندان در عنوان این بخش از DNA تجدید نظر کنند. ERVها با در اختیار داشتن ۸ درصد از DNAی انسان سهم چندین برابر بیشتری نسبت به ژن‌های کدکننده‌ی پروتئین‌های مختلف (که تنها ۲ درصد از DNA را تشکیل می‌دهد) در ژنوم انسان دارند. در نتیجه تأیید نقش این ویروس‌ها در بیان پروتئین‌ها، مرز‌های شناختی ما را از مغز جابه‌جا خواهد کرد. این دقیقا چیزی است پژوهشگران کشف کرده‌اند؛ ERVها در تکامل مغز ما نقش دارند.

براساس یافته‌های پژوهشگران، بیش از ۱۰ هزار نوع ERV در DNA انسان حضور دارند که به‌عنوان باند فرود برای پروتئین TRIM28 (نوعی پروتئین مهارکننده‌ی اپی‌ژنتیک) عمل می‌کنند. این پروتئین قادر به خاموش‌سازی ERVها و همچنین ژن‌های مجاورشان است. این مسئله مهر تأییدی بر نقش ERVها در بیان ژن است. این مکانیسم خاموش‌سازی ممکن است در افراد، متفاوت باشد چرا که ERV به‌عنوان قطعه‌ی ژنتیکی می‌تواند در قسمت‌های متفاوتی از DNA حضور داشته باشد (موقعیت قرارگیری آن در DNA تمام افراد یکسان نیست).

پژوهشگران در این مطالعه توانستند الگویی از بیان ERVها را طی مرحله‌ای از نمو رویانی دستگاه عصبی مرکزی، شناسایی کنند که خود با شبکه‌ی تنظیم‌کننده‌ی گسترده‌ای در ارتباط است. عملکرد ERVها به‌عنوان باندهایی جهت اتصال TRIM28 منجر به شکل‌گیری هتروکروماتین موضعی در محل حضور ERVها می‌شود. این سیستم مهارکننده (کمپلکس ERV + TRIM28) با نقشی که در تنظیم بیان ژن دارد، نمو مغز انسان را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

تکامل انسان بر اثر تمدن

آیا انسان‌ها همچنان در حال تکامل‌اند؟ چون معمولاً چند نسل باید بیاید و برود تا بتوان اثرات تکامل را دید، پاسخ به این سؤال سخت است. بااین‌حال، دو مطالعه‌ی ژنتیکی جدید، تغییراتی در DNA آشکار کرده است که در طی چند هزار سال اخیر رخ داده‌اند. این یافته‌ها پیشنهاد می‌کند که سبک زندگی مدرن اخیرا به تکامل ما شکل داده است، و احتمالاً این کار همچنان ادامه دارد. در مدتی کوتاه، ژنوم انسان تغییرات زیادی کرده است. پژوهشگران فکر می‌کنند که این تغییرات به واسطه‌ی تمدن انسانی ایجاد شده است.

هر دو مطالعه‌، به‌دنبال شواهد تکاملی بودند که چند توالی DNA را به دیگر توالی‌ها ترجیح داده است؛ فرایند‌ای که انتخاب نام دارد. ایرانا موروزوا از دانشگاه زوریخ و همکارانش، ژنوم ۱۵۰ اروپایی را بین ۵۵۰۰ تا ۳۰۰۰ سال قبل با ۳۰۵ اروپایی مدرن که از نسل آن‌ها بودند، مقایسه کردند. این کار به پژوهشگران اجازه داد تا فرآیندهای مختلفی را که تکامل در این ۶۰۰۰ سال گذشته روی این اروپایی‌ها انجام داده است، شناسایی کنند. این گروه، تغییراتی را در روند متابولیزه کردن کربوهیدارت‌ها پیدا کردند. موروزوا پیشنهاد می‌کند که این تغییرات هم‌زمان با انتقال جوامع شکارچی-گرآورنده به کشاورز شکل گرفته که از رژیم غذایی گوشتی به نشاسته تغییر یافته است.

به‌نظر او متابولیسم انسان همین الان هم در حال تکامل است و شاید هزاران سال هم ادامه پیدا کند. به نظر نمی‌آید که ما به‌طور کامل خودمان را با این شرایط وفق داده باشیم. شواهدی مبنی بر تغییرات تکاملی در برخی جنبه‌های سیستم ایمنی هم وجود دارد. معلوم نیست که نقش این تغییرات چه بوده است، ولی می‌تواند پاسخ ما به قرار گرفتن در معرض بیماری‌های جدید در ۶۰۰۰ سال پیش باشد؛ زمانی‌ که مردم بیشتر در جاهای شلوغ‌تر زندگی و بخش زیادی از روز خود را با دام‌ها سپری می‌کردند.

دو فرایند وجود دارد که کمترین تغییرات تکاملی را در طول این مدت نشان می‌دهند. فرایند چگونگی شکل‌گیری سلول‌های تخم و نیرومندسازی (potentiation) طولانی‌مدت؛ فرآیندی که در آن مغز برای یادگیری، ارتباطات معمولی را نیرومند می‌سازد. به نظر می‌رسد هر دوی این فرآیندها دربرابر تغییرات، محافظت شده است. در مطالعه‌ی دوم، فرناندو راکیمو از دانشگاه کپنهاگن و همکارانش راه جدیدی برای تشخیص انتخاب در ژنوم انسان‌ها مدرن توسعه داده‌اند؛ حتی وقتی که جمعیت نیای آن‌ها تقسیم و در طول تاریخ ادغام شده است. یافته‌ها نشان می‌دهد که واریانت ژنی “SCC45A2”، مؤثر بر رنگ پوست و چشم، در اروپائیان اولیه معمول‌تر شده است.

این یافته مطرح می‌کند که ژن گفته‌شده در تکامل پوست روشن‌تر نقش دارد که به نظر پژوهشگران در ۱۰ هزار سال گذشته ظاهر شده است. آن‌ها همچنین ژن‌های بسیاری را یافته‌اند که به نظر می‌آید اخیرا در گروه‌های آسیای شرقی تکامل یافته است. تاریخچه‌ی ژنتیکی این مردم به اندازه‌ی نیاکان اروپایی مطالعه نشده است. برخی از ژن‌ها در یادگیری سیستم ایمنی نقش ایفا می‌کنند. تعقیب رد تکامل در چند صد سال اخیر دشوارتر است؛ چون سیگنال‌ها ضعیف‌ترند و راکیمو می‌گوید که انسان قطعا در حال تکامل است. سؤال این است که کدام فشارهای انتخابی در حال تعیین جهت تکامل هستند؟ احتمالاً این فشارهای تکاملی بسیار متفاوت‌تر از چیزی هستند که ما ۵ تا ۱۰ هزار سال پیش با آن‌ها سر و کار داشتیم.

جنوبی‌کپی عفاری (Australopithecus afarensis)

تقریبا چهار میلیون سال پیش در آفریقا، چهار دست‌وپایی شبیه شامپانزه به‌همراه مغزی کوچک و صورتی پهن، روی پاهای عقبی‌اش می‌ایستاد و راه می‌رفت. بینی پهن و آرواره‌های توپر: دندان‌های آسیای ضخیم به همراه ماهیچه‌های جونده‌ی بزرگ، کار شکستن و هضم ریشه‌ و دانه‌های غذای او را انجام می‌داد. دوپا: راست راه رفتن، مخصوصاً زمان‌هایی که برای پیدا کردن غذا باید راهپیمایی می‌کرد، از چهار دست‌وپا رفتن بسیار کارآمدتر بود. ستون فقرات او به شکل حرف S بود و گردنش به حالت عمودی جهت‌دار بود؛ این‌ها دو انطباق دیگری بودند که به راه رفتن این موجود روی دوپایش کمک می‌کردند. پاها: این مورد بین شاخه‌ها تاب می‌خورد اما پاهای آفارنسیس سفت و به‌نرمی قوس برداشته بود و انگشتانی بزرگ داشت که نشان‌دهنده‌ی دونده بودن این موجود است.

انسان راست‌قامت (Homo erectus)

این عضو خانواده‌ی نخستی‌ها برای اولین‌بار ۱.۹ میلیون سال پیش پدید آمد و حداقل یک میلیون سال روی زمین زندگی کرد. بدون پوزه بود و چانه با دست و پایی بلند داشت. انسان راست‌قامت (شکل پایین) الگوی بدنی شبیه انسان معاصر داشت. بزرگ‌مغز: موتوری با هدردهی بالا؛ مغز، انرژی بیشتری نسبت به چیزی که غذاهای گیاهی می‌توانند فراهم کنند، نیاز دارد. بنابراین انسان راست قامت، شکارچی و مصرف‌کننده‌ی گوشت شد. بینی خارجی: که با عنوان دهلیز بینی شناخته می‌شود، ابزاری برای کمک احتمالی به انطباق با هوای گرم و آب‌وهوای خشک بوده است. نسبتا بدون مو: دانشمندان بر این عقیده‌اند که انسان راست‌قامت با داشتن غدد عرق فراوان می‌توانست گرما را از بدنش دفع کند. قوزک پا و زانوی بزرگ، پای کامللا قوس‌دار: چنین انطباق‌هایی برای کمک به دویدن و راه رفتن به‌وجود آمده‌اند.

انسان خردمند شکارچی (Homo sapiens)

گونه‌ی ما به‌عقیده‌ی دانشمندان دویست تا سیصدهزار سال پیش ظهور کرد. تیره‌پوست، لگنی باریک و تندپ، سری گردتر، صورتی تورفته و پایین مغز. مجرای صوتی بلند، زبانی ماهر: انسان خردمند اولین کسی بود که توانایی به‌وجود آوردن زبان را به‌دست آورد. ورزشکار: در طول عصر شکار و جمع‌آوری، گونه‌ی ما چیزی شبیه ورزشکارهای امروزی ما بوده است.

 ذخیره‌ی انرژی: انسان خردمند مجبور بود سیستمی برای ذخیره‌ی انرژی به شکل چربی بسازد، تطابقی که تحت فشار گذر از عصر یخبندان به عصر معاصر انجام گرفته است. میل ما برای مصرف شیرینی و چربی شاید از اینجا شروع شده باشد. قابل تطابق: چشمگیرترین خصوصیت. اجداد ما حدود ۵۰ هزار سال پیش از آفریقا ظهور کردند و بسیار سریع نسبت به هر چیز قابل عادت‌کردنی روی زمین انطباق یافتند.

انسان خردمند کشاورز (Homo sapiens)

وقتی دوران پارینه‌سنگی جای خود را به نوسنگی داد، حدود ۱۰۰۰۰ سال پیش، تنها نخستی روی زمین انسان خردمند بود. آن‌ها ساکن شدند و شروع به کاشت محصولات و اهلی کردن حیوانات کردند. این راه از دوران شکار به کشاورزی منجر به‌وجود آمدن بسیاری از بیماری‌های ناشی از عدم تطابق شد که ما اکنون از آن رنج می‌بریم. کوتاه‌تر: سلامت ضعیف‌تر نسبت به شکارچی‌ها شاید به کاسته شدن از قد انجامیده است. بیمارتر: بیماری‌های عفونی، شلوغی و بهداشت نامناسب شایع شد.

خانواده‌ها غذاهای بیشتری تولید کردند ولی هم‌زمان با آن فرزندان بیشتری نیز به دنیا می‌آوردند. چیزی که از استخوان‌ها به‌دست آمده است آنمی، سوءتغذیه و پوسیدگی دندان را نشان می‌دهد. روشن‌تر: با حرکت انسان‌ها به شمال در اروپا، پوست‌های روشن‌تر در پاسخ به ایجاد ویتامین D بیشتر با نور خورشید، گسترده‌تر شدند.

انسان خردمند (صنعتی/پساصنعتی)

در طی ۲۵۰ سال گذشته تغییرات فرهنگی بیشتری نسبت به ۲۵۰ هزار سال گذشته مشاهده شده است که تغییرات را روی بدن انسان کوتاه جلوه می‌دهد. جمعیت جهان به‌صورت انفجاری افزایش پیدا کرده است و منابع طبیعی در حال ته کشیدن هستند. آرواره‌ها و صورت‌های کوچک‌تر: زراعت و پخت‌وپز عادات غذایی ما را تغییر داده است. ما برای به‌دست آوردن انرژی از غذا نیازی به کار سخت نداریم. بینایی: تکنولوژی با همه‌ی کارهایی که برای راحتی ما کرده ولی فشار جدیدی هم پدید آورده است؛ مشکلات بینایی و اشتغال. 

تغییرات چرخه‌ی تولیدمثل: زنان مدرن ۴۰۰ چرخه‌ی قاعدگی را تجربه‌ می‌کنند که در مقایسه با ۱۵۰ تای شکارچی‌ها زیاد است. قرار گرفتن در معرض هورمون‌های جنسی شاید مسئول خطر بیشتر سرطان سینه، تخمدان و رحم باشد. ورزشکاری: سبک زندگی ساکن، مصرف انرژی کمتر و در نتیجه چاقی، دیابت و بیماری‌های قلبی. مشکلات پا: کفش‌ها پاهای ما را می‌پوشانند ولی همچنین ما را در معرض مشکلات پا نیز قرار می‌دهند.

چرا انسان غالب است؟

به‌نظر می‌رسد که تمام ارگانیسم‌ها می‌توانند در مجموعه‌ای قرار بگیرند که شامل گونه‌های متعددی است، پس چرا ما انسان‌ها تنها یک گونه‌ هستیم؟ طبقه‌بندی‌های بیولوژیکی ممکن است گاهی گیج‌کننده باشند. شما احتمالا دو نوع اصلی از فیل‌ها را می‌شناسید (آسیایی و آفریقایی)، اما درواقع گونه‌ها و زیرگونه‌های فراوانی در این طبقه‌بندی‌ها قرار می‌گیرند. این موضوع در مورد سگ‌ها نیز برقرار است. سرده‌‌ی “Canis” شامل تمام گونه‌های شبیه سگ، از گرگ و روباه گرفته تا سگ خانگی مورد علاقه‌تان است.

در گذشته، گونه‌هایی به‌جز (Homo sapiens) نیز وجود داشته‌اند و هیبریدهایی که از دوران ماقبل تاریخ یافت شده‌اند، تاییدکننده‌ی این ادعا است. به احتمال زیاد اسم نئاندرتال‌ها (Homo neanderthalensis) به گوشتان خورده است یا اینکه معنی آن را می‌دانید. اما حدس ما این است که با دنیسوان‌‌ها (Denisovans) که با هوموساپین‌ها و نئاندرتال‌ها خویشاوند هستند، آشنایی ندارید. البته کشف نوع کاملا جدیدی از انسان‌ها کافی نبود. در سال ۲۰۱۶، سامانتا براون از دانشگاه آکسفورد، نتایج شگفت‌انگیزی از آنالیز ژنتیکی قطعه‌ی استخوان دیگری را که در غار Denisova یافت شده بود، منتشر کرد. 

براساس آنالیز DNA میتوکندریایی، مادر این دختر ۱۳ساله، نئاندرتال بود. DNA هسته‌ای از هر دو والد به ارث می‌رسد و به دانشمندان اجازه می‌دهد که تصویری از پدر نیز داشته باشند و بتوانند آن را با DNA‌‌ِی میتوکندریایی مقایسه کنند. در سال ۲۰۱۸ Viviane Slon از مؤسسه‌ی انسان‌شناسی تکاملی “Max Planck” این کار را انجام داد و دریافت که این نوجوان ماقبل تاریخ، دارای مقادیر برابری از DNA‌‌ی نئاندرتال و دنیسوان‌ است؛ درواقع پدر او یک دنیسوان‌ بود.

در سال ۲۰۰۸، دیرین مردم‌شناسانی (paleoanthropologist) که در غار Denisova در کوه‌های Altai سیبری مشغول جست‌وجو بودند، دندان یک فرد بالغ و استخوان متاکارپال پنجم یک کودک را که ۴۰ هزار سال قدمت داشتند، کشف کردند. دو سال بعد، آنان اعلام کردند که آنالیز DNA میتوکندریایی (که تنها ازطریق مادر منتقل می‌شود) استخوان متاکارپ پنجم نشان می‌دهد که دختر ۵ تا ۷ ساله، تقریبا و نه کاملا نئاندرتال است. اینکه دنیسوان‌ها گونه‌ی جدیدی از انسان هستند یا زیرگونه‌ای از نئاندرتال‌ها، هنوز هم مورد بحث است؛ اما تفاوت‌هایی که شناخته شدند، به‌حدی بارز بودند که انسان‌شناسان سراسر جهان را به جست‌وجو و دقت بیشتر تشویق کردند.

این عقیده که گونه‌های باستانی انسان، مانند هوموساپینس‌ها آمیزش‌های بین‌گونه‌ای داشته‌اند، جدید نیست اما این کشف اطلاعات تازه‌ای را در این زمینه پدید آورد. نمونه‌های استخوان دنیسوان‌ها بسیار اندک و تنها شامل هیبریدهای نسل اول هستند (حداقل در این غار). نتیجه‌ای که پژوهشگران می‌گیرند این است که آمیزش بین گونه‌ها در پلیستوسن (Pleistocene) کاملا رایج بوده است. قطعا نئاندرتال‌ها تنها انسان‌های باستانی نیستند که دنیسوان‌ها با آن‌ها ترکیب شده‌اند.

DNA‌ دنیسوان‌ها امروزه در یک مکان شگفت‌انگیز حفظ شده است؛ ملانزی در اقیانوس آرام. حدود چهار تا ۶ درصد DNAی ملانزیایی‌ها را می‌توان به دنیسوان‌ها ارتباط داد. بااین‌حال، برخلاف اروپایی‌ها، ساکنان ملانزی هیچ نشانه‌ای از DNA نئاندرتال‌ها ندارند. این موضوع نشان می‌دهد که DNAی دنیسوان‌ها ازطریق آمیزش میان هوموساپینس‌ها و دنیسوان‌ها منتقل شده است. ما سه گونه‌ی متفاوت از جنس هومو (Homo) را ذکر کردیم که هر یک به اندازه‌ی کافی در حفظ ژن‌هایش در جهان مدرن موفق بوده است.

اما درواقع تعداد بسیار بیشتری از انسان‌های ماقبل تاریخ وجود داشته‌اند و علت اینکه چرا تنها یک گونه جان سالم به در برده است، کاملا مشخص نیست. مطابق تئوری جدیدی که توسط پاتریک رابرتس و برایان استورات ارائه شده است، پاسخ در مغز بزرگتر ما، توانایی‌های زبانی و پیشرفت‌های تکنولوژیک نیست. انسان‌های دیگری بودند که آتش را کشف کردند، و هنگامی که هوموساپینس‌ها از آفریقا خارج شدند، در اروپا نئاندرتال‌هایی را دیدند که از تکنولوژی‌هایی مانند آسپرین و نقاشی برخوردار بودند. پس گونه‌ی ما چگونه حفظ شد؟ همه این‌ها به مفهوم تعمیم (generalization) بازمی‌گردد. 

به‌عقیده‌ی پژوهشگران انسان‌ها به خوبی می‌توانند یک “generalist specialist” باشند. به این معنی که ما می‌توانیم تقریبا هر نقشی را بازی کنیم. در حالی‌که احتمالا برخی از خویشاوندانمان به‌راحتی در برخی از اقلیم‌های دشوار زندگی می‌کردند، ما توانستیم با اکثر آن‌ها سازگار و در کل جهان پراکنده شویم. با انجام این کار ما با جمعیت‌های محلی در هم آمیختیم و ژن‌های آن‌ها را با خود به آینده انتقال دادیم.

در ۱۰۰ هزار سال پیش، گونه‌های انسان‌مانند متعددی روی زمین می زیستند. قبایلی از نئاندرتال‌های خشن و چهارشانه وجود داشتند که پا به اروپا و شمال غرب آسیا گذاشتند. دنیسوان‌های غارنشین هم در قاره‌ی آسیا پدیدار شدند. افراد کوتاه قامت هابیت مانندی به‌نام هومو فلورسینز در اندونزی ساکن شدند. سرانجام، انسان‌های مدرن در قاره‌ی آفریقا اسکان یافتند. در حدود ۶۰ هزار سال پیش، چند هزار نفر از انسان‌های مدرن آفریقا را ترک کردند و به مناطق دیگری مهاجرت کردند.

از آنجا که مهاجرت انسان‌های مدرن به سرزمین‌های جدید در طول نسل‌ها و به کندی صورت می‌گرفت، آن‌ها با نئاندرتال‌ها، دنیسوان‌ها و انسان‌های هابیت‌مانند مواجه شدند. همه‌ی این گونه‌ها ریشه در گروه‌های هومینین (نژادهای انسان در گذشته) داشتند که در طول موج نخست مهاجرت از آفریقا خارج شدند. تحلیل DNA نشان می‌دهد که انسان‌های مدرن با این انسان‌های بیگانه رابطه جنسی برقرار کردند، اما سایر جزئیات برخورد آن‌ها با یکدیگر نامعلوم باقی مانده است. بقای انسان تنها چیزی است که به‌طور قطع به وقوع پیوست.

عامل موفقیت انسان چه بود؟

گروهی از کارشناسان آخرین تعابیر خود را از شواهد ژنتیکی و فسیلی در پنجمین فستیوال علمی جهانی در نیویورک به بحث گذاشتند. بنا به‌گفته‌ی کارشناسان، موفقیت و بقای انسان را می‌توان به‌عنوان انتقام آدم‌های عجیب و غریب، تعبیر کرد. کریس استرینگر، دیرین انسان‌شناس موزه‌ی تاریخ طبیعی لندن گفت:

اگرچه اندازه‌ی مغز نئاندرتال‌ها با مغز انسان‌ها مساوی بود، اما شکل جمجمه‌های فسیل‌شده‌ی آن‌ها اشاره به این واقعیت دارد که انسان‌ها دارای لب پیشانی نسبتا بزرگتری بودند. این ناحیه از مغز مسئولیت کنترل قدرت تصمیم‌گیری، رفتار اجتماعی و تمایل‌های منحصربه‌فرد انسانی مانند خلاقیت و تفکر انتزاعی را بر عهده دارد. نئاندرتال‌ها قوی‌تر از ما بودند و بالاتنه‌ی بسیار نیرومندی داشتند.

قدرت بدنی نئاندرتال‌ها سازگاری آنان را دربرابر آب و هوای سرد اروپا تقویت می‌کرد. ما در مقایسه با نئاندرتال‌ها موجودات بسیار ضعیفی بودیم چرا که فاقد هرگونه برتری فیزیکی نسبت به آن‌ها بودیم؛ می‌توان اینطور استنباط کرد که نیروی مغز بر نیروی عضلانی غلبه کرد. اجداد ما به‌جای اینکه در نبردی حماسی دشمنان‌شان را قلع و قمع کنند، با اتکا به قدرت بقای زیرکانه‌ی خود جان سالم به در بردند و بر تعدادشان افزوده شد. در حالی‌که برادران قوی هیکل ما منقرض شدند. دندان‌های نئاندرتال‌ها بسیار بزرگتر از دندان‌های ما بود. ما قسمتی از مهارت‌های تفکر انتزاعی خود را در پردازش غذا به‌کار گرفتیم که یکی از مزایای اصلی برای بقا محسوب می‌شد. استرینگر در ادامه افزود:

هر قدر میزان پردازش غذا قبل گذاشتن آن در دهان بیشتر باشد، صرفه‌جویی بیشتری در انرژی می‌شود. اگر مایل هستید فرزندانتان زنده بمانند، می‌توانید همین کار را برایشان انجام دهید.

ابزارهای شکار قدیمی مثل تله و تورهای ماهی‌گیری نشان از مهارت و کارآمدی انسان به‌ عنوان شکارچی دارند. الیسون بروکس، استاد انسان شناسی در دانشگاه جورج واشنگتن می‌گوید:

انسان‌های مدرن از ابزارهایی برخوردار بودند که زمینه را برای دستیابی به رژیم‌های غذایی قابل اطمینان، متعادل و متداوم فراهم می‌ساخت.

 قابلیت‌های بی‌بدیل در برقراری روابط و برهمکنش‌های اجتماعی، یکی دیگر از مهارت‌های شناختی قابل‌توجه بود که منجر به گسترش سریع ابزارهای نوین و به اشتراک‌گذاری دانش و اطلاعات مربوط‌به بقا شد. بر طبق گفته‌ی بروکس، واکاوی سکونت‌گاه‌های انسان باستان در آفریقا باعث پیدا شدن مخفی‌گاه‌های ابزارهای سنگی شده است که صدها کیلومتر با محل استخراج سنگ‌ها فاصله دارند. پس وجود یک شبکه تجاری-ارتباطی چند‌منظوره و پیچیده به تأیید می‌رسد. بروکس بیان کرد که ما شاهد یک روش کاملا متفاوت برای سازماندهی اجتماعی در انسان‌های مدرن هستیم که با آنچه که در میان نئاندرتال‌ها مرسوم بود، تفاوت دارد. چرا نئاندرتال‌ها فاقد چنین قابلیتی بودند؟

احتمالا چنین فعالیت‌هایی نیازمند برخورداری از توانایی‌های ارتباطی جامع بوده است که سؤال مهمی را در رابطه با مرگ سایر نژادهای انسان بر می‌انگیزد؛ آیانئاندرتال‌ها، دنیسوان‌ها و هومو فلورسینزها قدرت کلامی و زبانی داشتند؟ 

اگر جواب مثبت است، سیستم ارتباطی آنان تا چه حد پیشرفته بود؟ اگر می‌توانستند حرف بزنند، پس این دلیل محکمی برای چیره شدن ما بر آن‌ها نیست. اما اگر فاقد توانایی صحبت کردن بودند، دلیل آشکاری است. اد گرین، زیست‌شناس ژنوم در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز و عضو تیم پژوهشی که ژنوم نئاندرتال‌ها را در سال ۲۰۱۰ میلادی با کمک DNAی به‌دست‌آمده از فسیل‌ها مرتب کردند، اینطور بیان می‌کند:

اگر درباره‌ی تمام آن چیزی که می‌دانید به تامل بپردازید و نتایج خودتان را با هر آنچه که به شما گفته شد مورد محاسبه قرار دهید، به اهمیت تکلم، زبان و توانایی برقراری ارتباط پی می‌برید.

احتمالا نئاندرتال‌ها دارای نوع متفاوتی از زبان بودند. آنان ظاهرا ژنی داشتند که وجودش برای زبان در انسان‌ها اهمیتی حیاتی دارد. آنان مردگان خود را دفن می‌کردند. احتمال پیدایش چنین ایده‌ی پیچیده‌ای در میان قبیله‌ای از لال‌ها بسیار بعید به‌نظر می‌رسد. اما بروکس می‌گوید که شاید آن‌ها فاقد تارهای صوتی لازم برای برقراری ارتباطات پیچیده بودند. احتمالا صداهایی که آنان تولید می‌کردند، زیاد واضح نبوده است، مثل صداهایی که بچه‌ی دو ساله تولید می‌کند. به‌همین منظور، ارتباط آنان به گروه‌های کوچک محدود می‌شد، نه با دیگران در قالب یک شبکه‌ی ارتباطی وسیع. سر در آوردن از خواسته‌های افرادی که لهجه‌ی متفاوتی داشتند، برای آنان غیر ممکن بود.

ترکیب مهارت‌های رفتاری و شناختی باعث شد تا انسان‌ها بر سایر نژادها چیره شوند و انسان‌ها به حاکمان زمین تبدیل شوند. انسان‌ها این برتری را مدیون مغزهایشان هستند. هفت میلیارد انسان وجود دارد و شاید ۱۰۰ هزار میمون وجود داشته باشد. ما نه‌تنها تمامی نژادهای انسانی را کنار زده‌ایم، بلکه در حال غلبه بر سایر میمون‌های بزرگ نیز هستیم. به‌گفته‌ی گرین، بزرگ‌ترین خطری که انسان را تهدید می‌کند، موفقیت او است. ما به‌گونه‌ای از زمین بهره‌برداری می‌کنیم که در گذشته سابقه نداشته است. اما خوشبختانه، انسان‌ها آنقدر با هوش هستند که بتوانند راه‌حلی برای این مسئله پیدا کنند.

آیا انسان موفق‌ترین موجود است؟

آیا تاکنون از خودتان پرسیده‌اید که کدام موجود زنده بیش‌ترین تاثیر را روی کره‌ی زمین داشته است؟ ما انسان‌ها عادت داریم که فکر کنیم این ما هستیم که روی کره‌ی زمین فرمانروایی می‌کنیم. اما آیا این یک واقعیت است؟ ما انسان‌ها در گذر روزها به‌دلیل کارهایی مانند پیشرفت در ساخت ابزارهای پیشرفته، استفاده از زبان برای برقراری ارتباط، توانایی حل مشکلات، کسب مهارت‌های اجتماعی و حتی غلبه بر شکارچیان راس هرم غذایی این باور را در خود پرورانده‌ایم که غالب‌ترین شکل حیات روی کره‌ی زمین، ما انسان‌ها هستیم. اما آیا این واقعیت دارد؟

روی کره‌ی زمین موجوداتی زیست می‌کنند که تعدادشان بی‌شمار است و بیش‌ترین سطح ممکن از زمین را هم می‌پوشانند. آیا تاکنون چیزی درباره بیوماس (Biomass) شنیده‌اید؟ بیوماس، مجموع وزن یا جرم موجودات زنده اعم از گیاه یا جانور در واحد سطح یا حجم از بیوسفر است که در زبان فارسی به آن زیست جرم می‌گوییم. بسیاری از موجودات هستند که نسبت به ما انسان‌ها بیوماس بیش‌تری دارند. این درست است که ما انسان‌ها تأثیرات آشکاری بر گوشه و کنار کره‌ی زمین داشته‌ایم و حتی زیستگاه‌های سایر موجودات را هم تخریب کرده‌ایم اما باید بدانیم که جدای از ما، موجودات زنده دیگری هم هستند که تأثیرات بسیار بیشتر و شاخص‌تری روی کره زمین گذاشته‌اند.

اگر بحث مقایسه تعداد در میان باشد، باید گفت که تنها تعداد معدودی از موجودات زنده هستند که می‌توانند با بزرگ‌ترین گروه زیرشاخه‌ی شش‌پایان یعنی دم‌فنری‌ها (Collembola) رقابت کنند. دم‌فنری‌ها را زمانی به‌اشتباه جزو حشرات می‌دانستند اما مطالعات توالی رشته‌ی DNA ثابت کرده است که آن‌ها روند تکامل متفاوتی را طی کرده‌اند. این موجودات کوچک که طول آن‌ها بین ۰٫۲۵ الی ۱۰ میلی‌متر متغیر است، معمولاً در هر متر مربع از خاک ۱۰ هزار عدد از آن‌ها و در مواقعی ۲۰۰ هزار عدد از آن‌ها در هر متر مربع دیده می‌شود.

علت نام‌گذاری آن‌ها به دم‌فنری (شکل پایین) این است که یک اندامک شبیه فنر به نام فورکا (Furca) در زیر ناحیه شکمی دارند که با تکان دادن آن می‌توانند بیش از ۱۰ سانتی‌متر بپرند و از این طریق از دست شکارچیان فرار کنند. نقش این موجودات کوچک در روی کره‌ی زمین این است که به‌همراه قارچ‌ها و کرم‌ها، سرعت تجزیه‌ی گیاهان مرده و تبدیل آن‌ها به مواد مغذی را افزایش می‌دهند. البته میزان تاثیرگذاری آن‌ها به نوع زیستگاه و حضور سایر تجزیه‌کنندگان مانند کرم‌ها بستگی دارد، اما برآوردها نشان می‌دهد که در برخی نقاط کره‌ی زمین، آن‌ها مسئول بیش از ۲۰ درصد از تجزیه‌ی برگ‌های پاییزی هستند.

تاکنون در کل دنیا حدود ۶ هزار گونه‌ی دم‌فنری شناسایی شده است و نکته‌ی جالب هم اینجا است که آن‌ها توانسته‌اند طیف وسیعی از زیستگاه‌ها را از کوهستان‌های مرتفع گرفته تا سواحل و حتی صخره‌های قطب جنوب، اشغال کنند. دکتر پیتر شاو (Peter Shaw) یک جانورشناس از دانشگاه روهامپتون انگلستان، می‌گوید که شاید روی جاده‌های آسفالته مجبور باشید که چند اینچی زمین را بکنید تا دم‌فنری‌ها را پیدا کنید در سایر نقاط این کره‌ی خاکی نیاز به این قدر تلاش هم نیست، روی هر سطحی که قدم بگذارید، بدون‌ تردید زیر پاهای شما دم‌فنری‌ها در حال تلاش برای بقا هستند.

در مسابقه بیش‌ترین‌ تعداد، مورچه‌ها هم با جمعیت جهانی بین ۱۰ هزار تریلیون تا کوآدریلیون (یک میلیون تریلیون)، حرف‌های زیادی برای گفتن دارند. از آنجایی که شمارش تعداد مورچه‌ها در عمل ممکن نیست لذا شاید بهتر است که اینطور بگوییم، مورچه‌ها پرتعدادترین حشرات جهان هستند. درست است که دم‌فنری‌ها از نظر تعداد نسبت به آن‌ها احتمالاً بیشتر هستند اما این را هم نباید فراموش کرد که مورچه‌ها نه‌تنها بزرگ‌تر هستند بلکه بالطبع توانایی‌های بیش‌تری هم برای تحت‌تاثیر قرار دادن محیط‌زیست دارند. تاکنون بیش از ۱۴ هزار گونه مورچه در سرتاسر دنیا شناسایی شده است. مارک موفت (Mark Moffett) یک حشره‌شناس از مؤسسه‌ی اسمیتسونین واشنگتن دی‌سی و نویسنده‌ی کتاب مشهور «ماجراجویی در میان مورچه‌ها» که در سال ۲۰۱۱ میلادی منتشر شد، می‌گوید:

مورچه‌ها هر میلی‌متر از سطح کره‌ی زمین را یعنی جایی که در آن زیست می‌کنند، کنترل می‌کنند. قلمروهای آن‌ها در ابعاد میکرو است اما به شکل تاثیرگذاری این قلمرو را کنترل می‌کنند، در حقیقت آن‌ها حتی سطوح میکروبی محیط‌زیست‌شان را هم تغییر می‌دهند.

پژوهش‌ها نشان می‌دهد که اگر باکتری‌ها را کنار بگذاریم، بیومس یا زیست جرم گیاهان هزار بار بیشتر از جانوران است. درحالی‌که سایر اشکال حیات ممکن است که از نظر تعداد افراد بیشتر باشند اما روشن است که این همه مدعی یا حیوانات متنوع نمی‌توانست وجود داشته باشد مگر آنکه گیاهان ازطریق فتوسنتز بقای آن‌ها را مثل برهه‌ی کنونی تضمین کنند. گیاهان گل‌دار به‌تنهایی در حدود ۹۰ درصد از گونه‌های گیاهی را تشکیل داده‌اند. نسبت قابل‌ملاحظه آن‌ها روی خشکی‌های کره‌ی زمین از نظر بیومس بیش‌ از جانوران خشکی‌زی برآورد می‌شود، ضمن آنکه آن‌ها ساختار بنیادی اکوسیستم‌ها را نیز تشکیل داده‌اند.

غنای گونه‌ای سوسک‌ها، در جهان مثال‌زدنی است. دانشمندان تاکنون نزدیک به ۴۰۰ هزار گونه سوسک را در جهان شناسایی کرده‌اند و این بدان معنا است که آن‌ها بین یک‌پنجم تا یک‌سوم اشکال حیات شناسایی‌شده در جهان را تشکیل می‌دهند. تکامل از سوسک‌ها موجودات موفقی ساخته است که توانسته‌اند نقش‌های بسیار مهم و خاصی مانند گرده‌افشانی (شکل پایین) یا حتی غذارسانی به سایر گونه‌های جانوری را ایفا کنند. مکس بارکلی (Max Barclay)  از موزه‌ی تاریخ طبیعی لندن می‌گوید:

سوسک‌ها غالب‌ترین و از نظر گونه‌ای، غنی‌ترین موجودات زنده در اکوسیستم‌های خشکی هستند. می‌توان اینطور گفت که آن‌ها مشاغل حیاتی و حساس روی کره‌ی زمین را در میان خودشان تقسیم کرده‌اند. این تنها قدرت سازگاری و تنوع خارق‌العاده‌ی سوسک‌ها نیست که آن‌ها را منحصربه‌فرد کرده است بلکه نقش‌های محوری آن‌ها در اکوسیستم‌ها و رهاسازی مواد غذایی است که سوسک‌ها را غالب ساخته است.

ول‌باچیا (Wolbachia) یک جنس از باکتری‌ها است که به گونه‌های مختلف بندپایان سرایت می‌کند. آن‌ها مثال خوبی از باکتری‌هایی هستند که حتی در زیر امواج رادار نیز قادر به زیستن هستند. این باکتری‌ها با سلول‌های نزدیک به دو‌سوم حشرات و سایر بندپایان مانند عنکبوت‌ها و موریانه‌ها همزیستی دارند بنابراین می‌توانند به‌راحتی در بین گونه‌های مختلف جابه‌جا شوند. البته روش اصلی انتقال آن‌ها ازطریق تخم‌های میزبانان ماده است. بدون اغراق می‌توان گفت که هیچ‌چیز نمی‌تواند با آن‌ها از نظر غالب بودن، رقابت کند.

ول‌باچیاها سلطه‌ی خودشان را از طرق مختلف اعمال می‌کنند، گاهی به‌واسطه‌ی آشفتگی در فرایند زادآوری؛ تقریبا هر حیوانی که به آن‌ها آلوده شده باشد، گاهی به‌دلیل تغییر جنسیت برخی گونه‌های جانوری، گاهی ازطریق کشتن نرها و گاهی هم ازطریق اثرگذاری بر اسپرم آن‌ها. در حقیقت ول‌باچیاها بقا و تکامل هزاران گونه را تاکنون تحت‌تاثیر قرار داده‌اند و به همین دلیل سلطه‌شان روی کره‌ی زمین انکارناپذیر است. سیانوباکترها نیز مهم‌ترین و موفق‌ترین میکروارگانیسم‌های روی کره‌ی زمین هستند؛ فراموش نکنید که همه‌ی اکسیژن زمین را تنها گیاهان نمی‌سازند.

پیش از آنکه سیانوباکترها به‌عنوان نخستین ارگانیسم‌های فتوسنتزکننده تکامل بیش از ۲.۵ میلیارد سال پیش تکامل پیدا کنند، جو زمین تنها مقادیر ناچیزی اکسیژن داشت. این تغییر بزرگ و تبدیل جو زمین به غنی‌ترین منبع اکسیژن را سیانوباکترها (به بخش اول مقاله مراجعه کنید) پایه‌گذاری کردند و همین امر بود که منجر به تنوع زیستی خارق‌العاده امروز کره‌ی زمین شد. سیانوباکترها را می‌توان هم در اکوسیستم‌های آبی و هم در خشکی‌ها سراغ گرفت.

آن‌ها با گلسنگ‌ها، گیاهان و جانوران زندگی می‌کنند حتی می‌توانند بلوم‌های عظیم و قابل رویتی در اقیانوس‌ها تشکیل دهند. جدا از تولید اکسیژن، یکی از نقش‌های حیاتی آن‌ها توانایی تبدیل نیتروژن اتمسفری به نیترات ارگانیک یا آمونیاک است که گیاهان برای رشد آن را از خاک می‌گیرند. مجموع این اعمال حیاتی سبب شده است که برخی دانشمندان سیانوباکترها را مهم‌ترین و موفق‌ترین اشکال حیات روی کره زمین بدانند.

ارائه یک نظریه‌ی علمی در پاسخ به این سؤال شاید جالب باشد. مارک موفت، حشره‌شناس مؤسسه‌ی اسمیتسونین می‌گوید که اگر شما به‌دنبال غالب و مغلوب هستید، باید بدانید که میکروب‌ها و انسان‌ها هر کدام در مقیاس خودشان غالب هستند و دراین‌میان مورچه‌ها به‌نوعی حد وسط قرار می‌گیرند. جدا از شمارش تعداد افراد، وزن و سطحی که موجودات زنده اشغال می‌کنند؛ تعریف غالب بودن در اصل همان تاثیری است که موجودات بر سایر اشکال حیات و محیط‌زیست‌شان می‌گذارند. بر مبنای همین اولویت‌ها می‌توان شکل غالب حیات را تعریف کرد. اما بهترین پاسخ به این سؤال بستگی دارد به اینکه شما دقیقاً چه سوالی را مطرح کنید.

به‌عنوان مثال مورچه‌ها اگر محصول غلات شما را از بین ببرند، غالب‌ هستند اما همین مورچه‌ها بدون اکسیژنی که گیاهان می‌سازند، زنده نمی‌مانند. گیاهان هم قادر به تشکیل چنین کلونی‌های عظیمی روی کره‌ی زمین نبودند، اگر نزدیک ۴۷۰ میلیون سال پیش قارچی به‌وجود نمی‌آمد که امکان فتوسنتز را برای آن‌ها مهیا سازد درنهایت قارچ‌ها هم نمی‌توانستند به این نقش‌های حیاتی در اکوسیستم‌های مختلف دست پیدا کنند، اگر روابط همزیستی با حیوانات، گیاهان و میکروب‌ها نداشتند و به همین ترتیب همه به یکدیگر همچون زنجیر وابسته‌اند. همه‌ی اشکال حیات به‌نوعی در هم تنیده هستند و به‌‌طور مشخص هیچ شکل غالبی نیست که حیاتش بدون دیگری امکان‌پذیر باشد.

روند تکامل و پیدایش انسان

انسان‌ها موفق‌ترین نخستی‌های روی زمین هستند، ولی بدن‌های ما خیلی هم عالی طراحی نشده است. این اجماع گروهی از انسان‌شناسان است که کار ضعیف تکامل را در شکل دادن انسان اغلب با درد و جزئیات مطرح، توصیف می‌کنند. دانشمندان در نشست سالانه‌ی انجمن پیشبرد علوم آمریکا (AAAS) نشان دادند که چگونه تطابق‌های دقیقی که ما انسان‌ها را بسیار موفق کرده است، مثل روی دو پا راه رفتن و مغز بزرگ و پیچیده، نتیجه‌ی تغییر شکل دائمی بدن یک کپی (هومینید؛ به هر یک از اعضای بالاخانواده‌ی انسان‌واران گفته می‌شود) بوده است که روی درختان زندگی می‌کرد.

این آناتومی چیزی نیست که برای ما طراحی شده باشد. تکامل با کلی پینه و وصله کار می‌کند. انسان‌شناس ژرمی دسیلوا یک مجموعه‌ی ۲۶ استخوانی را در دستش گرفت و گفت اگر شما بودید، با ۲۶ بخش متحرک طراحی‌اش نمی‌کردید. پاهای ما استخوان زیادی دارد؛ چون اجداد شبیه بوزینه‌مان به پاهای انعطاف‌پذیر برای گرفتن شاخه‌ها نیاز داشتند ولی با اسباب‌کشی از درخت‌ها به روی زمین و شروع راه رفتن در پنج میلیون سال پیش، پاها ثابت‌تر شد. قدم به قدم، انگشت بزرگ که دیگر زیاد بزرگ نبود، با دیگر انگشتان در یک صف ایستاد. نیاکان‌مان همچنین کم‌کم پاهایشان قوس برداشت تا جاذب شوک باشد؛ پا برای سفت ماندن تغییر یافت.

با این تغییرات تکاملی، هنوز هم پاهای ما قابلیت زیادی در چرخش به داخل و خارج دارند. این باعث پیچ‌خوردگی مچ پا، خار پاشنه (پلانتار فاشئیت)، التهاب تاندون آشیل، شین اسپلیت و شکستگی مچ پا می‌شود. این‌ها مشکلات امروزی نیستند که به‌واسطه‌ی کفش‌های پاشنه‌دار ایجاد شده باشند؛ یافته‌های فسیلی نشان می‌دهد، شکستگی مچ پا و التیام آن قدمتی به‌اندازه‌ی سه میلیون سال دارد. طراحی بهتری برای راه رفتن روی دو پا و دویدن، به نظر دسیلوا، به شترمرغ رسیده است.

استخوان‌های مچ و پای شترمرغ به‌هم وصل شده‌اند و به‌صورت ساختار واحدی درآمده‌اند که به قدم‌هایشان سرعت می‌بخشد. همچنین فقط دو انگشت دارند که به دوندگی‌شان کمک می‌کند. چرا ما نمی‌توانیم چنین پایی داشته باشیم؟ یکی از دلایل آن به این واقعیت برمی‌گردد که دو پا راه رفتن شترمرغ‌ها حدود ۲۳۰ میلیون سال پیش تکامل یافته است یعنی زمان دایناسورها، درحالی‌که اجداد ما تنها پنج میلیون سال پیش این کار را شروع کرده‌اند. بروس لاتیمر، آناتومیست و دیرین‌شناس دانشگاه کیس وسترن رزرو، در دستش یک استخوان مهره‌ی کمر داشت که پیچ خورده بود.

این استخوان شاهدی برای درد واقعی محسوب می‌شود. وقتی انسان‌ها راست‌قامت شدند، مهره‌ی کمری را که برای بالا رفتن از درخت سفت طراحی شده بود گرفتند و ۹۰ درجه چرخش دادند بنابراین عمودی شد و حالا باید یک سر را هم آن بالا متعادل نگه می‌داشت. ولی برای عدم انسداد کانال زایمانی و حفظ تعادل تنه روی پاها، مهره‌ها باید رو به داخل انحنا پیدا می‌کردند (لوردوزیس)؛ این چنین بود که کمر ما خم شد. دلیل اینکه ستون مهره‌ی ما هم شبیه “S” شده است، همین است.

این همه انحنا، با وزن سر و چیزهایی که با آن حمل می‌کنیم، فشاری ایجاد می‌کند که موجب مشکلات کمر می‌شود به‌ویژه اگر فوتبال، ژیمناستیک و شنای پروانه هم ورزش‌های مورد علاقه‌تان باشد. فقط در آمریکا، سالانه ۷۰۰ هزار نفر از شکستگی‌های ستون مهره و مشکلات آن رنج می‌برند و شاید باور نکنید، ولی همین مورد ششمین مرض دنیا است. اگر مواظبت کنید، کمرتان تا ۴۰ یا ۵۰ سالگی جواب خواهد داد. کارن روزنبرگ، دیرین‌شناس دانشگاه دلاور از درد فراتر رفت.

با تکامل راست راه رفتن و مغز بزرگ‌تر، این تغییرات باید با محدودیت‌های کانال زایمانی به تعادل می‌رسید تا مادران بتوانند به این نوزادان کله‌گنده، قبل از اینکه منقرض شوند، اجازه‌ی راه رفتن بدهند. مرگ هنگام زایمان، عامل اصلی مرگ برای زنان در سال‌های تولیدمثل بود. زیرا در مقایسه با دیگر پریمات‌ها، انسان‌ها نوزادانی با بدن و مغز بزرگ‌تر به‌دنیا می‌آورند. به‌طور میانگین، نوزاد انسان ۶/۱ درصد جثه‌ی مادر، نوزاد شامپانزه ۳/۳ درصد و گوریل ۲/۷ درصد است. با وجود خطرات بالای مرگ و جراحت در زایمان، راه‌حل نیاکان ما برای این مشکل، حمایت اجتماعی برای زایمان بود.

امروزه، برای مثال در فرهنگ انسانی جا افتاده است که زایمان باید با حضور پزشک و ماما همراه باشد. یکی از نشانه‌هایش هم همین درصد بالای زایمان‌های سزارین است. حالا هدف‌مان از اشاره به این همه مشکل چه بود؟ تکامل هیچ چیزی را طراحی نمی‌کند. تکامل به آهستگی روی ژن‌ها و صفاتی که کنترل می‌کنند کار می‌کند، تا زخم‌های جانوران را وصله بزند. تکامل تعهدی برای عالی بودن ندارد، بلکه فقط عملکرد را در نظر می‌گیرد. پس از انقراض ناگهانی دایناسورها جانوران کوچک و خزداری که در گذشته از ترس دایناسورها روزها مخفی می شدند و شب‌ها شکار می‌کردند، به آزادی رسیدند.

دسته‌ای از این جانوران برای تغذیه به برگ و میوه درختان روی آوردند و گروه بزرگی از پستانداران گیاهخوار را تشکیل دادند. آدمی از همین گروه انشقاق و فرگشت یافت. پس به‌طور خلاصه می‌توان گفت که حدود ۴ میلیارد سال قبل حیات با پیدایش جانداران تک‌سلولی در دریاها آغاز شد. حدود ۶۰۰ میلیون سال پیش، صدف‌ها و سایر جانداران بی مهره و در ۵۰۰ میلیون سال قبل مهره‌داران به‌وجود آمدند. با جهش جانوران از دریا به خشکی ، دوزیستان در ۴۲۵ میلیون سال پیش و نخستین خزندگان و دایناسورها در ۲۵۰ میلیون سال پیش پدید آمدند.

پستانداران در ۲۵۰ و نخستین پرندگان در ۱۵۰ میلیون سال قبل حاصل آمدند. دایناسورها در ۶۵ میلیون سال قبل ناگهان از میان رفتند و پس از آن پستانداران برتری یافتند و نهایتا موجودی به نام انسان از این گروه سر بر آورد. بحث انگیزترین شاخه‌ی فرگشت زمانی آغاز می‌شود که درخت تکامل به سرشاخه‌ی انسان نزدیک می‌شود. اگر علم فرگشت فقط با انسان کاری نداشت، شبیه علم شیمی و فیزیک با مخالفتی روبه‌رو نمی‌شد. برخی به خاطر ترسیم آدمی در درخت فرگشت با کل این علم به مخالفت بر می‌خیزند و برخی نیز به خاطر شواهد انکارناپذیر و به‌ویژه مدارک ژنتیکی، مخالفت خود را تنها به فرگشت یا تکامل این چنینی انسان محدود کرده‌اند.

حافظه پرقدرت کودکی تاریخ تمدن، به‌راحتی پاک نخواهد شد. بهتر است به‌جای بحث مهمی که می‌توان در ارتباط با روانشناسی مخالفان تکامل طبیعی انسان داشت، به اصل موضوع بپردازیم. چرا ما انسان‌ها برخی تفاوت‌های بنیادین با دیگر جانوران داریم؟ چه عواملی ما را در مسیر انسان شدن قرار دادند؟ انسان در کدام شاخه از درخت فرگشت قرار دارد و چه زمانی اولین گام‌ها به سوی انسان شدن برداشته شد؟ مهم‌ترین جهش در این زمینه به چند میلیون سال قبل و به شمال شرق آفریقا باز می‌گردد، یعنی زمانی‌که عوامل محیطی و به‌ویژه علفزارهای کم‌درخت، بستری فراهم ساختند تا شاخه‌ای از شامپانزه‌ها روی دو پا راه بروند.

در یک کلام از این زمان به بعد انشقاق آدمی از شامپانزه اتفاق افتاد. این شاخه از درخت فرگشت دو قسمت شد تا سرانجام یکی از آن‌ها به ما ختم شود. فسیل مهمی که زرای آلمسگد (Zeresenay Alemseged) در سال ۲۰۰۰ در اتیوپی کشف کرد، یک بار دیگر نگاه دانشمندان را برای یافتن منشا انسان به این سمت دنیا خیره کرد. این فسیل، جمجمه‌ی یک کودک ۳ ساله با قدمت ۳.۳ میلیون سال است. زرای که متولد همان کشور است، نام این فسیل را «سلام» گذاشت. این دانشمند فقط ۸ سال وقت گذاشت تا هر نوع ماسه و سنگ و آلودگی را از این فسیل جدا کند.

این جمجمه و باقی استخوان‌هایی که در نزدیکی همان محل پیدا شد، به هیچ جانور شناخته شده‌ای شباهت ندارد و درواقع به گونه‌‌ی جنوبی‌کپی عفاری مربوط می‌شود. گونه‌ای کوچک و شبیه شامپانزه که روی دو پا راه می‌رفته است. مهم‌ترین گواه در مورد راه رفتن روی دو پا به استخوان لگن و زانو مربوط می‌شود. می‌توان گفت که این گونه از کمر به پایین مشابه آدمی و از کمر به بالا شبیه شامپانزه است. شباهت نیم‌تنه‌ی بالایی آن‌ها به شامپانزه، لازمه‌ی گذران بیشتر وقتشان مخصوصا هنگام خواب روی درختان بود که برای امنیت الزامی است. اما چرا آن‌ها راست قامت شدند؟ احتمالا به خاطر یک انشقاق تاریخی در دره‌ی گریت ریفت (شکاف بزرگ).

به دره‌ی گریت ریفت در مرز کنیا می‌رویم که در حال حاضر یک صحرای خشک، داغ و بی‌آب و علف است. اما گذشته‌ی این منطقه بسیار متفاوت و متغیر بوده است، به‌طوری‌که محیط آنجا آماده‌ی فیلتر کردن برخی گونه از جانوران برای خلق گونه‌های متفاوت شده است. مثلا دره‌ی سوگاتا که بخشی از دره‌ی ریفت محسوب می‌شود، کاملا پوشیده از آب بوده و یک دریاچه کاملا عمیق را تشکیل می‌داده است. درواقع کل آفریقا گرم، مرطوب و پوشیده از جنگل‌های بارانی بود. محیطی مناسب برای اجداد سلام، یعنی شامپانزه‌ها و مشابه آن‌ها.

اما به‌تدریج بخش‌هایی از آفریقا شروع به خشک شدن کرد و جنگل انبوه جایش را به درخت‌ها و درختچه‌های پراکنده داد. حدود ۳ تا ۴ میلیون سال قبل در دره‌ی ریفت بسترهای مختلفی شامل چمن‌زار، جنگل‌های پراکنده، دریاچه‌ها و رودخانه‌ها شکل گرفت. فسیل‌های باقی‌مانده از انواع حیوانات در این منطقه، گواهی بر این واقعیت هستند. این دگرگونی‌ها، کاهش درختان و وجود علف‌ها باعث خلق گونه‌ای از جانوران شد که روی دو پا راه می‌رفتند. اما چگونه؟ انسان تنها پستانداری است که همیشه روی دو پا راه می‌رود. چرا گونه‌ای از شامپانزه‌ها ناچار شدند روی دو پا بایستند و راه بروند؟

چند فرضیه ارائه شده است، یا آن‌ها راست ایستادند تا بتوانند از بالای علف‌های بلند اطراف خود را ببینند؛ این موضوع برای دیدن محیط اطراف و امنیت آن‌ها مهم بود. یا اینکه آن‌ها راست ایستادند تا گرما را بهتر دفع کنند. در حالت ایستاده تماس بدن با نور خورشید کمتر می‌شود. اما همان‌طور که دانیل لیبرمن مطرح می‌کند، بهترین فرضیه این است که آن‌ها راست ایستادند تا انرژی بیشتری را ذخیره نمایند. منظور چیست؟ شامپانزه‌ها روی درختان خیلی چابک هستند، اما آن‌ها هنگام راه رفتن روی زمین انرژی زیادی از دست می‌دهند.

آناتومی آن‌ها بدین منظور طراحی نشده است و معمولا پس از حدود ۲ تا ۳ کیلومتر راه رفتن آن‌ها کاملا خسته می‌شوند. اگرچه آن‌ها به‌دلیل وجود جنگل نیازی به اینقدر پیاده‌روی نداشته‌اند. راه رفتن روی دو پا انرژی کمتری مصرف می‌کند بنابراین در زمان ناپدید شدن جنگل‌ها و کاهش درختان این گونه که ایستاده راه می‌رفت، موفق‌تر عمل کرده است. آن‌ها برای رسیدن به میوه‌ها ناچار به راه رفتن در مسافت‌های طولانی بوده‌اند. امروزه مشخص شده است که یک شامپانزه هنگام راه رفتن حدود ۴ برابر بیشتر از انسان انرژی مصرف می‌کند. این مقدار برای انشقاق یک گونه جدید راست قامت، کاملا قابل‌توجه است.

اما انشقاق انسان از میمون‌ها چه زمانی اتفاق افتاد؟ با تکنیک ساعت مولکولی در علم ژنتیک به‌شیوه‌ای کاملا علمی می‌توان نشان داد که چه زمانی گونه‌های متفاوت از نیای مشترک خود جدا شده‌اند. با این روش معلوم شده که جدایی انسان از میمون حدود ۶ میلیون سال قبل اتفاق افتاده است. یعنی برخلاف تصور، حتی لوسی حلقه‌ی گمشده انسان و میمون محسوب نمی‌شود. اکنون این پرسش پدید می‌آید که جد واقعی ما چه کسی است؟ شکارچیان فسیل برای یافتن پاسخ این پرسش در‌ه‌ی گریت ریفت را مورد جستجوی دقیق‌تری قرار دادند، اما چیزی پیدا نشد.

در سال ۱۹۹۷ یک انسان‌شناس فرانسوی به نام میشل برونه تصمیم گرفت جستجوی خود را به‌سمت غرب یعنی در حوالی شمال کشور چاد متمرکز کند. او و تیمش سرانجام پس از ۴ سال جست‌وجو توانستند جمجمه‌ای از شکل‌افتاده‌ای با قدمت ۶ میلیون سال را بیابند. لحظه‌ی هیجان‌انگیزی بود، اما آیا این جمجمه اجداد ما بود یا فقط به یک میمون تعلق داشت؟ این جمجمه تومای نام‌گذاری شد و بررسی‌های علمی دقیقی روی آناتومی آن انجام گرفت. درنهایت میشل پذیرفت که این جمجمه متعلق به یک راست‌قامت است، اما برخی دانشمندان نسبت به این موضوع تردید دارند. اگر حق با میشل باشد، تومای را می‌توان به‌عنوان جد آدمی در نظر گرفت.

اگرچه راست‌قامت‌ها، شاخه‌ی انسان را از شامپانزه‌ها جدا کردند، اما این گونه برای حدود ۴ میلیون سال با مغز کوچکی شبیه شامپانزه‌ها به شکل موفقیت‌آمیزی به حیات خود ادامه داد. درواقع راه رفتن روی دو پا ارتباط خاصی با بزرگ شدن مغز نداشته است. بااین‌حال برخی تفاوت‌های جزیی بین مغز این گونه با شامپانزه در همین دوران شکل گرفت. مانند رشد آهسته‌تر مغز در دوران پیش از بلوغ و نیز نئوکورتکس کمی بزرگتر ،که هوش و تفکر را در بر می‌گیرد. این ادعا در جمجمه‌ی سلام، توسط دانشمندان اثبات شده است.

در ۵۰۰ سال بعد فسیلی در این رابطه یافت نشده است، اما پس از این دوره‌ی ناشناخته، سنگ‌هایی با قدمت ۲.۵ میلیون سال کشف شده‌اند که طبیعی نیستند. این سنگ‌ها توسط افرادی شکل داده شده‌اند که درواقع آن‌ها نخستین ابزارهای سنگی تاریخ محسوب می‌شوند. فسیل جدید و متفاوتی کشف شد؛ پیدایش انسان ابزارساز و گونه‌ی هومو. گونه‌ی هوموهابیلیس یا انسان ماهر (شکل بالا) با قدمتی بین ۱.۶ تا ۲.۵ میلیون سال پیش؛ یعنی پیدایش عصر هومو یا انسان. اگرچه هوموهابیلیس هنوز خیلی شبیه میمون‌ها و گونه‌ی لوسی ( استرالوپیتکوس) بود، اما یک تفاوت اساسی وجود داشت، مغز آن‌ها حدود دو برابر بزرگتر شده بود.

چرا پس از میلیون‌ها سال، این افزایش حجم به شکلی نسبتا ناگهانی در حدود دو میلیون سال قبل اتفاق افتاد؟ دانشمندان سرتاسر آفریقا را برای یافتن پاسخ این پرسش جست‌وجو کردند، سرانجام آن‌ها در انتهای جنوبی دره‌ی گریت ریفت چیزهایی یافتند. لایه‌های سنگی این منطقه حکایت از فعالیت‌های تکتونیکی فراوانی دارد که نتیجه آن نوسانات شدید و سریع آب‌و‌هوا است. گاهی سبز با دریاچه‌ای عمیق و پرآب و گاهی خشک و بی‌آب و علف. دره‌ی گریت ریفت چندین بار به دریاچه‌ای بزرگ و پر از آب تبدیل و سپس خشک شده است. نتیجه‌ی این نوسانات، محیطی مرطوب همراه‌با جنگل و رودخانه بود که پس از مدتی به چمنزارهای خشک تبدیل می‌شد و تکرار این تغییرات سریع در محیط نقش یک کاتالیزور را برای تکامل انسان بازی کرده است.

بررسی لایه‌های رسوبی کف اقیانوس‌ها نیز مهر تاییدی بر ناپایداری آب و هوای شرق آفریقا دارد. گرد و غبارهایی که توسط باد از آفریقا به سمت اقیانوس‌ها پرواز کرده‌اند، در اعماق آب‌ها رسوب و اطلاعات جالبی را برای دانشمندان ذخیره کرده‌اند. در دوره‌ی مرطوب غبار کمتری بر می‌خواست و لایه‌های رسوبی نازکتری تشکیل می‌داد، اما در زمان خشکسالی این لایه‌ها ضخیم‌تر می‌شوند. با تعیین سن این لایه‌ها پرده از راز مهمی برداشته می‌شود.

به مدت سه میلیون سال بین تومای و سلام با مغز کوچک‌شان، آب و هوای آفریقا پایدار و نسبتا خشک بود، اما پس از آن به مدت ۲۰۰ هزار سال آب و هوای منطقه پرنوسان شد، به‌طوری‌که به‌صورت غیرقابل پیش‌بینی مرطوب و سپس خشک می‌شد. در همین زمان بود که ابزارهای سنگی یافته‌شده درواقع انسان ابزارساز با مغز بزرگش پا به عرصه‌ی وجود گذاشته است. یک نتیجه‌گیری منطقی از این پژوهش‌ها و همزمانی رشد ناگهانی مغز با تغییرات شدید آب‌و‌هوا به دست می‌آید؛ آفریقا گهواره‌ی گونه‌های انسان‌نمای فراوانی بوده است اما آب و هوای وحشی و ناپایدار مانند آزمونی سخت، شرایط را دشوارتر می‌سازد.

در نتیجه فیلترهای محیطی خشن‌تر شد و بسیاری از گونه‌ها مثل لوسی و سلام که نتوانستند سازگار شوند، از میان رفتند. در عوض گونه‌هایی همچون هموهابیلیس که از مغز بزرگتری برای حل مشکلات برخوردار بودند، به مسیر تکامل خود ادامه دادند. درنهایت پیدایش مغز بزرگ و گونه‌ی انسان، مدیون آب و هوای وحشی آفریقا بوده است. تغییر و سازگاری با این تغییرات، تکامل آدمی را رقم زده است. این تغییرات آب و هوایی در طی این دو میلیون سال نیز ادامه یافت و اجداد ما با موفقیت توانستند از تمامی این شرایط سخت عبور کنند.

انسان امروزی به‌عنوان باهوش‌ترین موجود شناخته‌شده، درواقع محصول سخت‌ترین آزمون‌های طبیعت در راستای تطبیق‌پذیری است. کاش می‌توانستیم بفهمیم که زمین، طبیعت، موجودات زنده و خود ما چه جواهرات بسیار کمیاب و شاید نایابی در کیهان هستیم. دو میلیون سال قبل دره‌ی‌ گریت ریفت شاهد پیدایش نخستین نیایی است که می‌توان آن را واقعا انسان نامید. در ادامه گونه‌ای آشکار می‌شود که به‌طرز شگفتی شبیه ما است؛ یک مهاجر دنیا، ابزارساز، شکارچی و از همه مهم‌تر رام‌کننده‌ی آتش و برپاکننده‌ی نخستین جوامع انسانی. این گونه‌ی تمام عیار انسانی از شاخه خود ما یعنی هموساپینس جدا بودند.

گونه‌ی هومواراکتوس به‌عنوان اصلی‌ترین نیای ما حدود ۱.۵ میلیون سال قبل در همان دره‌ی گریت ریفت پا به‌عرصه وجود گذاشت. اسکلت کامل یک هوموراکتوس در شمال کنیا و نزدیک دریاچه تورکانا توسط ریچارد لیکی و تیمش کشف شد. قدیمی‌ترین اسکلت یک گونه‌ی کاملا انسانی به‌نام پسر تورکانا کشف شده بود. با پیدایش گونه‌ی هومو، بازوها نسبت به میمون‌ها باریکتر، پاها بلندتر و مغزها بزرگتر شد. با افزایش حجم مغز، هوش، خلاقیت و مراقبت از یکدیگر به گونه هومو گره خورد. هرچه مغز آدمی بزرگتر شد، دوران کودکی و زمان رسیدن به بلوغ افزایش یافت.

شامپانزه‌ها حدود هفت سالگی بالغ می‌شوند در حالی‌که این عدد برای انسان‌ها به بیش از ۱۲ سال می‌رسد، اما چرا باید اینطور باشد؟ چرا فرگشت دوره‌ی ناتوانی و آسیب‌پذیری آدمی را تا رسیدن به بلوغ افزایش داد؟ چون برای رسیدن به مغز بزرگ‌تر، داشتن هوش تمام نقص‌ها را جبران می‌کند و فرگشت نیز به خوبی این موضوع را در روند خود دارد. انسان بزرگ‌ترین مغز را نسبت به بدنش در میان جانوران دارد. اگر قرار بود رشد مغز داخل رحم اتفاق بیفتد، مغز کودک متولد‌شده از لگن عبور نمی‌کرد. قطر لگن به‌طرز شگفت‌انگیزی تقریبا با مغز کودک در هنگام تولد برابری می‌کند.

پس از تولد، رشد مغز و توانایی‌های یادگیری ادامه پیدا می‌کند و هرچه دوران رسیدن به بلوغ بیشتر باشد، رشد مغز کامل‌تر است. در مورد توانایی صحبت کردن گونه‌ی هموراکتوس اختلاف نظر وجود دارد و برخی دانشمندان در این مورد شک و تردید دارند، اما در مورد ابزارسازی شکی نیست. ساخت ابزارهای سنگی درواقع نشانگر تولد تکنولوژی با این گونه است. داشتن ابزار که نشان‌دهنده‌ی هوش بالا است، بسیاری از نقص‌های فیزیکی را جبران می‌کند. با ابزار به هر نوع خوراکی می‌توان دست یافت و همین تکنولوژی بسیار ابتدایی راز بقای گونه هومو است.

اما مغز بزرگ هزینه‌های پنهانی خاص خود را دارد و یکی از دردسرهای آن مصرف بیشتر انرژی است. امروزه مغز ما ۲۵ درصد انرژی بدن را به خود اختصاص می‌دهد. بنابراین هوموراکتوس‌ها باید با مصرف کالری بیشتر، این هزینه را نیز جبران می‌کردند. گیاهان به‌تنهایی از عهده‌ی تأمین این کالری بر نمی‌آمدند و در نتیجه گونه‌ی انسان به سمت منابع گوشتی کشیده شد. کالری گیاهی را باید پیدا کرد و خورد، اما منابع گوشتی را باید شکار کرد. شکار یک حیوان نیازمند قدرت و سرعت است. نیاکان ما هیچکدام را نداشتند. جانداری کند، بدون چنگال و دندان قوی که تنها می‌توانست شکار آسانی برای سایر باشد.

با این توضیح‌ها هموراکتوس چگونه می‌توانست گوشت خود را به‌دست آورد؟ آن‌ها متخصص دوی استقامت بودند، حتی در وسط روز. همانند انسان امروزی، گونه هموراکتوس نسبت به اجداد خود راحت‌تر و طولانی‌تر می‌دوید. این گونه مانند ما بیشتر موهای خود را از دست داده بود و توسط عرق کردن خنک می‌شد در نتیجه مشکلی برای دویدن طولانی نداشت. غدد عرق کلید موفقیت آن‌ها بوده است اما دوی استقامت چه مزیت ویژه‌ای به هوموراکتوس بخشید؟ بگذارید قبل از پاسخ این پرسش به یک موضوع جالب بپردازیم. اگرچه برخی چشم‌بسته هر مطلب علمی را می‌پذیرند، برخی نیز چشم بسته واقعیت‌های علمی را رد می‌کنند.

حتی بزرگ‌ترین دانشمندان نیز از تمامی مکانیسم‌های کشف و درک وقایع علمی در شاخه‌های دیگر آگاه نیستند، اما می‌دانند که بهترین کار اعتماد به فکت‌هایی است که توسط روش‌های علمی به‌دست می‌آیند. گونه‌ی هومو بیشتر موهای خود را از دست داده بود، چگونه دانشمندان به این واقعیت رسیدند؟  توسط حشره‌ای به نام شپش. حتی برای مردم عادی نیز ناخودآگاه کلمه شپش با مو گره می‌خورد. گرچه بیشتر جانوران تنها یک نوع شپش را به‌عنوان انگل حمل می‌کنند اما آدمی میزبان دو نوع شپش است.

یکی لابه‌لای موهای سر و دیگری در ناحیه‌ی تناسلی. شپش ناحیه‌ی تناسلی بسیار شبیه شپش گوریل ها است. زمانی‌که اجداد ما پر مو بودند، شبیه دیگر جانوران حامل یک نوع شپش بوده‌اند، اما با از دست دادن موهای بدن، موهای سر و ناحیه تناسلی از یکدیگر دور افتادند. در این دوره، شپش اصلی انسان در موهای باقی‌مانده سر، ساکن و ناحیه تناسلی خالی از این حشره شد. اما زمانی‌که آدمی به گوریل‌ها نزدیک شد، شپش گوریل به ناحیه‌ی تناسلی انسان راه یافت و در آنجا باقی ماند.

با تاریخ‌گذاری ژنتیکی معلوم شد که شپش انسان و شپش گوریل (شکل پایین) حدود سه میلیون سال قبل از یکدیگر انشقاق یافته‌اند. بنابراین شروع کاهش موی بدن اجداد ما به این دوران باز می‌گردد که در این صورت حتی به زمان لوسی نیز می‌رسد و در دوره‌ی پسر تورکانا به بیشترین مقدار خود رسیده است. اکنون برگردیم به این پرسش که خنک شدن آدمی توسط غدد عرق که هوموراکتوس را متخصص دوی استقامت کرد، چگونه این شکار ضعیف را به شکارچی تبدیل کرد؟ بیشتر حیوانات در میانه‌ی روز به‌دلیل گرما از دویدن طولانی عاجزند و تنها می‌توانند دوی سرعت کوتاه داشته باشند و برخی از آن‌ها حداکثر ۱۵ دقیقه بدوند.

گونه‌ی انسان با وجود غدد عرق و بدن بی‌مو که گردش هوا را روی پوست امکان‌پذیر می‌سازد، از تمام بدن خود برای خنک شدن بهره می‌برد. به همین دلیل انسان می‌توانست برای مدت طولانی بدود و تبدیل به شکارچی مقاومتی شود، اما چگونه؟ حتی امروزه بوشمن‌های صحرای کالاهاری می‌توانند به این پرسش پاسخ دهند. آن‌ها در میانه‌ی روز شکاری مانند کودو را انتخاب می‌کردند و تعقیب و گریز آغاز می‌شود. اگرچه سرعت کودو بیشتر است اما بوشمن‌ها او را دنبال می‌کنند.

زمان استراحت و خنک شدن کافی برای کودو باقی نمی‌ماند. این ماراتن در گرمای طاقت‌فرسا برای حدود ۴ ساعت ادامه می‌یابد و در نتیجه کودو در اثر حمله گرمایی از پا می‌افتد و بوشمن‌ها به شکار خود می‌رسند. کنترل آتش نه‌تنها به هضم غذا و بزرگتر شدن مغز آدمی کمک بزرگی کرد بلکه امنیت آدمی را نیز در مقابل دیگر جانوران افزایش داد. اجداد ما به دور آتش حلقه می‌زدند و در این مکان امن و راحت احساس آسودگی می‌کردند. برخی دانشمندان معتقدند که این نوع گردهمایی، خود کمک شایانی به اجتماعی شدن گونه‌ی انسان کرده است.

ظاهرا نیاز به جمع شدن دور آتش در ما نهادینه شده است و امروزه یکی از تفریحات ما محسوب می‌شود. اجتماعی شدن درنهایت راه را برای تحولی اساسی در مسیر تکامل آدمی باز کرد؛ مهاجرت. پس از میلیون‌ها سال زندگی در آفریقا سرانجام گونه انسان تصمیم به ترک محل زندگی خود می‌گیرد. اگرچه به احتمال زیاد این یک مهاجرت اجباری بوده است، اما عمل بسیار جسورانه‌ای بوده که شجاعت انجام آن تنها با تکیه به خصلت اجتماعی انسان به‌دست آمده است. فسیل‌های دمانیسی کشف‌شده در گرجستان، نشان می‌دهد که هموراکتوس‌ها بلافاصله و بسیار زودتر از آنچه قبلا تصور می‌شد، آفریقا را ترک کرده‌اند.

حتی کشف فسیل‌هایی مانند گونه هوموفلورزینسیس در اندونزی، معماهایی را در مورد زمان مهاجرت ایجاد کرده است. بااین‌حال به نظر می‌رسد که دلیل اصلی مهاجرت اجداد ما یک تغییر آب و هوایی بود که علفزارها را از سمت آفریقا به سوی آسیا گسترش داده است. همراه‌با علفزارها حیوانات و منابع غذایی نیز به سمت آسیا رانده شده است. آدمی نیز به‌دنبال آن‌ها مهاجرت بسیار تدریجی و کند خود را آغاز کرده است. صحرای سینا پلی بوده است تا آن‌ها خود را به خاورمیانه و آسیا برسانند. کندی این حرکت باعث شده است برخی دانشمندان نام مهاجرت را نامناسب بدانند. درهرصورت در طول یک میلیون سال، گونه‌ی هومو سرتاسر آسیا را از قفقاز تا اندونزی و حتی اروپا، پوشش دادند. 

اکنون هوموراکتوس فاتح دنیای قدیم شده بود. دانشمندان حدس می‌زنند که این گونه به‌مدت دو میلیون سال دوام آورده و آخرین گروه کوچک آن‌ها حدود ۵۰ هزار سال پیش در آسیا منقرض شده است. این عدد شگفت‌انگیزتر می‌شود اگر بدانید که قدمت گونه‌ی خود ما فقط ۲۰۰ هزار سال است. راز بقای طولانی و شگفت‌انگیز هوموراکتوس چه بود؟ مراقبت از یکدیگر در آن‌ها کامل بود. فسیلی از این گونه در همان دمانیسی گرجستان نشان می‌دهد که یک پیرمرد تا دو سال بدون دندان زنده مانده است.

یعنی قبیله از او مراقبت می‌کرد و احتمال دارد که حتی غذای او را می‌جویدند و تحویلش می‌دادند. یک زندگی گروهی با کیفیت و پراحساس. حتی می‌توان ساعات پایانی زندگی پسر تورکانا را حدس زد که چگونه با درد دندان و عفونت بدن و نوازش‌های همگروهی‌های خود جان می‌دهد. آن‌ها غم را حس می‌کردند و غمخوار همدیگر بودند.

ظاهرا جسد این پسر توسط قیبله در یک مرداب شستشو داده می‌شود و توسط طغیان رودخانه همان‌جا دفن شده است و اسکلت کامل وی پس از حدود دو میلیون سال کشف می‌شود. این بود داستان موفق‌ترین گونه‌ی انسان در تاریخ. انسان‌هایی که بدون مذهب، ایدئولوژی، سیاست و حکومت یکدیگر را می‌فهمیدند، همدیگر را احساس می‌کردند و زندگی پر احساس آن‌ها، التیامی بود بر تمام خطرات، سختی‌ها، رنج‌ها، غم‌ها و دردهای ناشناخته‌ای که این گونه از آدمی در طول زندگی خود با آن‌ها دست‌وپنجه نرم می‌کرده است.

حدود ۶ میلیون سال پیش اجداد ما از شامپانزه‌ها جدا شدند. از آن زمان تاکنون حداقل ۲۰ گونه از نیاکان انسان در درخت فرگشت شناخته شده‌اند. به نظر‌می‌رسد که همین اواخر و حدود ۵۰ هزار سال قبل، چهار گونه‌ی متفاوت از انسان هم‌زمان زندگی می‌کرده‌اند. اما چرا تمام این گونه‌ها منقرض شدند و فقط ما به‌عنوان گونه‌ی هوموساپینس باقی ماندیم؟ بررسی‌های ژنتیکی نشان می‌دهد که تمام انسان‌های امروزی درواقع نوادگان یک گروه ۶۰۰ نفری هستند که از آفریقا به تمام دنیا مهاجرت کردند و دیگر گونه‌ها همچون نئاندرتال‌ها را به عقب راندند.

نئاندرتال‌ها گونه‌ی کاملا پیشرفته و موفقی بودند که اجدادشان بعد از هوموراکتوس‌ها، آفریقا را به مقصد اروپا ترک کردند. نئاندرتال‌ها کاملا پیشرفته بودند و حدود ۴۰۰ هزار سال در اروپای عصر یخبندان زندگی کردند. اما چرا با ورود گونه‌ی ما آن‌ها ناپدید شدند؟ با کشف یک جمجمه در هایدلبرگ آلمان، گونه‌ی هوموهایدلبرگنسیس کشف شد. یک چاه غار در آتاپوئرکا واقع در شمال اسپانیا پرده از رازهای مهمی بر می‌دارد. در این چاه چندین قطعه استخوان یافت می‌شود که با کنار هم قرار دادن آن‌ها ۳۰ اسکلت کامل نیم‌ میلیون‌ساله هوموهایدلبرگنسیس پدیدار می‌شود.

اما چرا ۳۰ اسکلت کنار هم؟ به نظر می‌رسد که آن‌ها توسط خویشاوندانشان دفن شده‌اند. کشف مراسم تدفین توسط یک گونه‌ی پیشرفته. در همین مدفن یک تبر سنگی دست ساخته نیز پیدا شد. همه اینها نشان می‌دهد این گونه قادر به نمادگرایی بوده و ذهن آن‌ها به باورهای پیچیده دست یافته است. آن‌ها برنامه‌ریزی می‌کردند  و خودآگاه بودند؛ آغاز تکامل فکری در نیم میلیون سال پیش. این گونه به زندگی خود ادامه داد و با فتح اروپا به هومونئاندرتال تکامل یافت که نزدیکترین گونه به ما هستند.

اولین فسیل نئاندرتال در سال ۱۸۲۹ در دره‌ی میوز بلژیک کشف شد. فسیل‌های دیگری نیز در سرتاسر اروپا به‌دست آمد که بررسی‌های دقیق آن‌ها نشان می‌دهد مغز آن‌ها حتی کمی از ما بزرگتر بود، اما به نظر می‌رسد بخش‌هایی از مغز که به زبان، حافظه و تفکر مربوط می‌شود، از ما کوچکتر بوده است. بدن کوتاه و زمخت آن‌ها برای مقابله با عصر یخبندان طراحی شده بود. رژیم اصلی آن‌ها را گوشت شکارهای بزرگ‌ مانند گاومیش و گوزن شمالی تشکیل می‌داده است. این گونه در حدود ۲۵۰۰۰ سال پیش منقرض می‌شود، اما چرا؟

به دره‌ی شکاف بزرگ و انسان‌ساز آفریقا باز می‌گردیم. حدود ۲۰۰ هزار سال قبل در همین‌جا گونه‌ی جدیدی پیدا شد؛ هوموساپینس. انسان مدرن و گونه‌ی خود ما. همان‌طور که جمجمه‌ها و ابزار سنگی نشان می‌دهند، در آغاز تفاوت چندانی میان مغز و هوش هوموساپینس و نئاندرتال‌ها وجود نداشت، اما به تدریج، مغز این گونه پیشرفته‌تر از نئاندرتال‌ها شد، چرا؟ تمام شواهد به تحولات آب و هوایی اشاره می‌کند. در همین دوره‌، زمین و گونه ما وارد یکی از طولانی‌ترین عصر یخبندان می‌شود. حدود ۲۰۰ هزار سال قبل صفحات وسیع یخی از شمال زمین به سمت پایین آمدند و خشکسالی، بیشتر مناطق آفریقا را به بیابان تبدیل کرد.

تمامی انسان‌های روی زمین به‌طرز شگفت‌انگیزی ۹۹/۹ درصد شباهت ژنتیکی دارند. این در حالی است که انسان‌ریخت‌هایی مثل گوریل‌ها، شامپانزه‌ها و اورانگوتان‌ها بین ۴ تا ۱۰ برابر ما تنوع ژنتیکی دارند. این عدم تنوع ژنتیکی در میان انسان‌ها می‌تواند نشان‌دهنده‌ی یک بحران تحلیل جمعیتی در طول تاریخ باشد. حدود ۱۴۰ هزار سال قبل بیشتر مناطق آفریقا غیر قابل سکونت شد و نیاکان ما به پناهگاه‌های معدودی در خط سواحل و مناطق کوهستانی رو آوردند. در همین زمان بود که گونه ما تا مرز انقراض پیش رفت. شواهد ژنتیکی نشان می‌دهد که کل جمعیت نیاکان ما تا حدود ۶۰۰ نفر تحلیل رفت. 

کورتیس مارین معتقد است که آن‌ها در خط ساحلی آفریقای جنوبی پناه گرفته بودند و این زندگی ساحلی باعث تغییر رفتار آن‌ها شد، که خود منشا تفاوت‌های بعدی و از جمله هوش و مغز پیشرفته‌تر شد. آن‌ها صدف جمع‌آوری می‌کردند و برای این کار رفتار ماه و جزر و مد را مد نظر قرار می‌دادند. از غذاهای دریایی استفاده می‌کردند و در عین حال به دور از ساحل شکار و دانه‌ها و ریشه‌ها را گردآوری می‌کردند. این شیوه‌ی متنوع برای جمع‌آوری غذا و ادامه زندگی، هوش و استعداد بیشتری را می‌طلبید؛ تطبیق‌پذیری جدید برای یک زندگی جدید.

نیاکان ما بیش از ۱۴۰ هزار سال به این گونه زیستند و مدارکی از مغز پیشرفته‌تر را از خود به‌جای گذاشتند. ابزارهای سنگی پیچیده‌تر نمونه ای از این ادعا است. ابزارهای تخصصی‌تر لازمه‌ی بهره‌گیری بیشتر از محیط اطراف و بقای آن‌ها بوده است. آن‌ها همچنین ابزارهای سنگی نمادین می‌ساختند. اولین مدرک تاریخی استفاده از هنرهای زینتی با گل اخرای سرخ مربوط‌به ۷۵۰۰۰ سال قبل در طول همان ساحل آفریقای جنوبی کشف شده است. در همین مکان صدف‌های سوراخ‌داری کشف شد که احتمالا به‌عنوان گردنبند استفاده می‌شده است. آن‌ها احتمالا بدن خود را نیز رنگ‌آمیزی می‌کرده‌اند. انسان در این دوره برای اولین‌بار اطلاعات را خارج از ذهن خود ثبت و ذخیره کرد.

بدین گونه نیاکان ما در ۶۰۰۰۰ سال پیش با فرهنگ و تکنولوژی جدیدی پدیدار شدند. یک بار دیگر شرایط سخت آب و هوایی و هزاران سال خشکسالی در آفریقا موجب جهشی جدید در هوش و مغز گونه انسان شد. با بهبود آب‌و‌هوا، این گونه جدید اکنون آماده فتح دنیا شده بود. آن‌ها از مسیر خاور میانه آسیا را درنوردیدند. یک موج مستقل نیز از همین مسیر به سمت اروپا رفت و به نئاندرتال‌ها برخورد کرد و درنهایت باعث انقراض آن‌ها شد، اما چگونه؟ برخی معتقدند این کاراز طریق آمیزش و ادغام آن‌ها در گونه‌ی ما صورت گرفته است.

پاسخ این پرسش در ژنتیک است، اما چه کسی می‌تواند از استخوان‌های ۳۰۰۰۰ ساله نئاندرتال‌ها نقشه ژنتیکی تهیه کند؟ اسوانتی پابو و تیمش از مؤسسه‌ی ماکس پلانگ موفق به این کار افسانه‌ای شدند. با کشف ژنوم نئاندرتال‌ها و با استفاده از ساعت مولکولی معلوم شد که حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ هزار سال پیش، آن‌ها و گونه‌ی ما نیای مشترکی داشته‌اند. این زمان گونه‌ای را هدف قرار می‌دهد که حدود نیم میلیون سال پیش آفریقا را ترک کردند؛ هومو هایدلبرگنسیس. این گونه همان‌طور که گفته شد در اروپا به نئاندرتال‌ها تکامل یافتند و در آفریقا به گونه هرموساپنس تبدیل شدند.

اما آیا این دو گونه با یکدیگر در حد ادغام نئاندرتال‌ها در انسان مدرن آمیزش داشته‌اند؟ اگر انسان‌ها و نئاندرتال‌ها باهم آمیزش نداشته باشند، ژنوم‌های مشابه در نئادرتال‌ها و انسان‌ها می‌تواند در نتیجه‌ی آن باشد که هر دو گونه، از اجداد آفریقایی مشترکی تکامل یافته‌اند. اما نتایج یک پژوهش ژنتیکی جدید در اوایل سال ۲۰۱۶ حاکی از آن است که انسان‌های امروزی و نئاندرتال‌ها حدود ۱۰۰ هزار سال پیش، یعنی زودتر از آن چیزی که پیش‌تر تصور می‌شد، با هم آمیزش می‌کرده‌‌اند. شاید گونه‌ی ما به تدریج نئاندرتال‌ها را از سرزمین خود عقب راندند.

تمام شواهد، اعم از بدن کشیده و لاغرتر و نیاز به انرژی کمتر، رشد سریع‌تر جمعیت، تکنولوژی پیشرفته‌تر، به‌ویژه در استفاده از نیزه و… حکایت از برتری گونه‌ی ما در مقابله با نئاندرتال‌ها دارد. بااین‌حال نوسانات آب و هوایی اروپا نیز به گرفتاری نئاندرتال‌ها دامن زده بود. نئاندرتال‌ها به‌تدریج به سمت مناطق مرزی اروپا رانده شدند. طبق شواهد کنونی آخرین پناهگاه آن‌ها صخره‌ی جبل‌الطارق در مرز جنوبی اسپانیا و در ۲۸۰۰۰ سال قبل بوده است. پس از این زمان آن‌ها ناپدید شدند. در این دوره تنها یک نوع انسان بر زمین حاکم شد. گونه‌ی ما به تمام قاره‌ها مهاجرت کرد و نسل سایر هومونیدها را نیز از زمین برچید. این بار نیز فرگشت تطبیق‌پذیرترین انسان را برگزید.