ژنتیک باستانی
یافتههای ژنتیکشناس هاروارد، از مهاجرت ماقبلتاریخی گونه ما حکایت دارند
مولف: کارل زیمر مترجم: مجتبی هاتف
نیویورکتایمز دیوید رایک لباس سفید و سرپوشداری به تن کرده است و کفشهای کرمی و ماسک جراحی آبی. و وقتی دارد تکههای استخوان را روی پیشخوان بررسی میکند، فقط چشمانش دیده میشود.
دکتر رایک، ژنتیکشناس مدرسه پزشکی هاروارد با اشاره به تکه استخوانی به اندازه توتفرنگی میگوید: «این متعلق به یک سایت باستانی ۴۰۰۰ساله در آسیای میانه است - فکر میکنم ازبکستان.» به ردیف پایین میرود. «این نمونهیی ۲۵۰۰ساله از سایتی در بریتانیاست. این یکی متعلق به عصر برنزِ روسیه است و اینها هم نمونههایی از عربستان. این انسانها در هیچ زمان و مکانی یکدیگر را ملاقات نکردهاند.»
دکتر رایک امیدوار است، گروه او که متشکل از دانشمندان و تکنیسینهای مختلفی است بتوانند از داخل این استخوانها دیانای پیدا کنند. و به احتمال قوی پیدا خواهند کرد.
در کمتر از سهسال، آزمایشگاه دکتر رایک اطلاعات دیانای متعلق به ژنوم ۹۳۸ انسان باستانی را منتشر کرده است، بیشتر از همه گروههای پژوهشی دیگری که مجموعا در این زمینه کار میکنند. کارهایی که در آزمایشگاه او انجام میشود درک ما از دوران ماقبل تاریخ بشر را دگرگون کرده است.
سوانت پابو، مدیر موسسه انسانشناسی تکاملی ماکس پلانک در لایپزیگ آلمان میگوید: «آنها اغلب به پرسشهایی دیرینه پاسخ میدهند و گاهی بینشهایی شگفتانگیز و غیرمنتظره به ما میدهند.» دکتر رایک، دکتر پابو و دیگر متخصصان فعال در حوزه دیانای باستانی در حال تدوین تاریخ نوین بشری هستند، تاریخی که با روایتهایی پیش میرود که از فسیلها و آثار مکتوب خوشهچین شدهاند. دکتر رایک و همکارانش در پژوهش خود رویدادهای شگرفی همچون سکنیگزینی انسان بر روی زمین و گسترش کشاورزی را تبیین میکنند.
دکتر رایک ۴۳ساله در کتابی با عنوان ما کیستیم و چگونه به اینجا رسیدیم توضیح میدهد که چگونه پیشرفتهای بهدست آمده در زمینه توالییابی و تحلیل دیانای به جهش این رشته جدید کمک کرده است.
او میگوید: «این کار درواقع مانند اختراع یک ابزار علمی جدید مثل میکروسکوپ یا تلسکوپ است. وقتی ابزاری چنین قدرتمند اختراع میشود، افقهای جدیدی میگشاید و همهچیز را نو و شگفتآور مینماید.»
دکتر رایک سرپرست گروهی با تخصصهای گوناگون است، از ژنتیک گرفته تا ریاضیات. اما «آزمایشگاه تمیز» جایی است که مواد خام لازم برای تمام تحقیقات آنها (دیانای باستانی) در آنجا بازیافت میشود. لباس سراسری که پژوهشگران هر روز صبح در محفظهیی خاص میپوشند اطمینان میدهد که هیچگونه ذره سرگردان پوستی یا قطره ریز عرق، استخوانها را به دیانای امروزی آلوده نمیکند. هر شب سراسر آزمایشگاه با نور فرابنفش ژنزدایی میشود. آزمایشگاه تمیز این حس را به انسان میدهد که متعلق به یک کارخانه تراشه کامپیوتری است. اما دکتر رایک فراموش نکرده است که اینها بقایای انسانی هستند، نه اجناسی بیارزش روی نوار نقاله.
او درحالی که به بقایای مربوط به ازبکستانی نگاه دوخته است، میگوید: «این استخوان بدن شخصی است که چهارهزار سال پیش زندگی میکرده است و ما الان آن را تخریب میکنیم. به نظرم باید با افرادی که مطالعهشان میکنیم خوشرفتاری کنیم.»
خوشرفتاری یعنی درک کنیم اینها که بودند و چه ارتباطی با یکدیگر داشتند؛ همینطور درک کردن اینکه چه ارتباطی با ما دارند. کنار دکتر رایک تکنیسینی بهنام آن ماری لوسون با لباس مخصوص ایستاده است. او استخوان ازبکستانی را برمیدارد و وارد محفظهیی میکند که با درپوش پلاستیکی شفاف پوشیده شده است. او که دستکش به دست دارد، دستهایش را از دو سوراخ تعبیهشده در دو طرف وارد محفظه میکند.
لوسون استخوان را در دست چپش میگیرد و با دست راستش لوله ماسهپاش را روشن میکند و به سمت استخوان میگیرد. لایه گردوخاکی که روی استخوان نشسته از آن جدا میشود و بلافاصله پنکه محفظه آن را به بیرون میمکد.
سپس خانم لوسون استخوان سفید و تمیز بهجامانده از این فرایند را مطالعه میکند. این تکه بقایای قاعده یک جمجمه است و در دل آن گوش داخلی قرار دارد. استخوانی که گوش داخلی را در بر میگیرد بهترین جا در بدن برای جستوجوی دیانای باستانی است. خانم لوسون دوباره شروع به تمیزکاری میکند و تکههای استخوان را تراش میدهد. درنهایت تنهاچیزی که باقی میماند تکهیی بهاندازه دانه برنج است.
دکتر رایک میگوید: «این همان رگه اصلی است.»
دعوتنامهای استثنایی
دکتر رایک در واشنگتن بزرگ شد، مادرش تووا رایک رماننویس سرشناس امریکایی است و پدرش والتر رایک، نخستین مدیر موزه یادبود هولوکاست در واشنگتن بود که اکنون استاد دانشگاه جورج واشنگتن است. دکتر رایک ابتدا در دانشگاه هاروارد وارد دوره لیسانس جامعهشناسی شد، اما بعدها به فیزیک و سپس به پزشکی روی آورد. پس از فارغالتحصیلی به آکسفورد رفت تا خود را برای مدرسه پزشکی آماده کند. آنجا با دکتر دیوید بی. گلدستین آشنا شد که در آن زمان دیانای انسانهای زنده را برای یافتن سرنخهایی درمورد ویژگیهای نیاکان دور آنها مطالعه میکرد.
دکتر گلدستین میگوید: «وقتی برای نخستین بار او را ملاقات کردم، معلوم بود که باهوش است، اما به نظر میرسید کمی خجالتی است و شخصیت چندان قوی و تاثیرگذاری ندارد.»
«بعدا معلوم شد که این گمراهکنندهترین برداشتی است که این شخص میتوانست به انسان بدهد. او بهخوبی میداند میخواهد چه کار کند.» روشن بود که دانشجوی او شیفته این پژوهش شده است. اما دکتر گلدستین آن را بنبست علمی میدانست.
او که خود اکنون در دانشگاه کلمبیا به مطالعه ژنتیک بیماریها مشغول است، به یاد میآورد: «من گفتم: خدای من، زندگی شغلی خود را وقف ژنتیک تکاملی انسان نکن.»
خندهیی میکند و ادامه میدهد: «او خیلی مودبانه به حرفهایم گوش داد اما ذرهیی هم متقاعد نشد. ثابت شد حق با اوست و انتخابش کاملا درست است.» دکتر رایک پس از ترک مدرسه پزشکی تحقیقات خود را در ژنتیک ادامه داد و در سال ۲۰۰۳ به استخدام مدرسه پزشکی هاروارد درآمد. تا آن زمان، همکاری نزدیکی با ریاضیدانی بهنام نیک پترسون ایجاد کرده بود، که دیر به ژنتیک روی آورد، پس از بیستسال کار به عنوان رمزنگار در سازمان اطلاعات بریتانیا و پیوستن به یک صندوق سرمایهگذاری. دکتر رایک، دکتر پترسون را معاون خود در آزمایشگاه جدید ژنتیک کرد و آن دو باهم شروع کردند به توسعه تکنیکهای آماری جدید برای مطالعه دادههای ژنتیکی با هدف کشف الگوهای پنهان. این دو پژوهشگر روشی ابداع کردند برای تشخیص انشعاب یک جمعیت واحد از دو یا چند گروه مجزا. آنها با همکاری پژوهشگران مرکز زیستشناسی سلولی و مولکولی حیدرآباد در هند روش خود را برای نخستین بار به بوته آزمایش گذاشتند. آنها با تجزیه و تحلیل دیانای حاصل از صدها روستا کشف کردند که امروزه تقریبا همه هندیها از دو گروه مجزا منشعب شدهاند. یک گروه که پژوهشگران «هندیان اجدادی شمالی» مینامند که با اهالی آسیای میانه، خاور نزدیک و اروپا خویشاوندی دارند. گروه دوم، «هندیهای اجدادی جنوبی»، جمعیتی اسرارآمیزند که خویشاوندی نزدیکی با هیچیک از مردمان معاصر خارج از هندوستان ندارند. طبق تخمین دکتر رایک، این دو گروه جمعیتی حدود ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ سال پیش با هم درآمیختند. دکتر رایک و همکارانش با جلبتوجه دیگران بهلطف روشهای نوین خود، دعوتنامهیی فوقالعاده دریافت کردند: دعوتنامهیی برای مطالعه دیانای نئاندرتالها.
تبار اسرارآمیز
دعوتنامه از طرف دکتر پابو بود. در دهه ۱۹۹۰ او در ابداع و بهکارگیری روشهای استخراج دیانای باستانی از فسیلهایی که قدمتشان به دهها هزار سال پیش برمیگشت پیشگام بود. او درحالی که به مطالعه بسیاری از گونههای منقرضشده -مانند خرسهای غارنشین، ماستودونها [از راسته فیلسانان] و تنبلهای زمینی- میپرداخت، عمیقترین اشتیاقش مطالعه نئاندرتالها بود. قدمت فسیلهای این موجودات پیشانیبرجسته در اروپا و خاور نزدیک به بیش از ۲۰۰هزار سال برمیگردد. آنها ابزار و سلاح میساختند و حتی داخل غار نقاشی میکردند. اما نئاندرتالها در حدود ۴۰ هزار سال پیش ناپدید شدند.
دکتر پابو بهتدریج جاهای خالی را پر میکرد تا بتواند کل ژنوم نئاندرتالی را بازسازی کند. او در سال ۲۰۰۶ از تیم دکتر رایک دعوت کرد تا به او در فهم ارتباط انسانهای امروزی و نئاندرتالها کمک کنند.
دکتر رایک با کمال اشتیاق پروژه را شروع کرد و در عرض چند سال، این دانشمندان به کشفهایی برجسته و تاریخی دست یافتند. دیانای نئاندرتالها نشان میدهد که اجداد آنها حدود ۶۰۰هزار سال پیش، از نیاکان ما جدا شدهاند. اما آزمایشهای دکتر رایک آشکار کرد که انسانهایی که امروزه در خارج از آفریقا زندگی میکنند، هنوز آثاری از دیانای نئاندرتالی در خود دارند.
چگونه چنین چیزی ممکن است؟ پیش از آنکه نئاندرتالها در اروپا منقرض شوند، هنگام مهاجرت از آفریقا با نیاکان انسانهای امروزی ملاقات و تولیدمثل کردند.
وقتی دانشمندان فسیلهای بیشتری را برای کشف دیانای نئاندرتالی کاوش کردند، به نکته شگفتانگیز دیگری رسیدند. در سال ۲۰۱۰، یک استخوان بهظاهر معمولی انگشت کوچک دست که از غاری در منطقه سیبری بهنام غار دِنیسووا کشف شده بود، ژنوم کامل تباری منقرضشده از انسانها را به دست داد که پیشتر ناشناخته بود. مطالعات ژنتیکی مشخص کرد اینگونه که به انسانتباران دنیسووایی مشهور شد، در حدود ۴۰۰هزار سال پیش، از نئاندرتالها منشعب شده است.
دیانای دنیسووایی فقط در چند دندان دیگر پیدا شده است که از همان غار در سیبری کشف شدهاند. قدیمیترین نمونههای این فسیلها به بیش از ۱۰۰هزار سال پیش برمیگردند؛ استخوان انگشت کوچک متعلق به یک دنیسووایی بود که در حدود ۴۸۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰ سال پیش زندگی میکرده است. دکتر رایک و همکارانش دریافتند که دنیسوواییها، مانند نئاندرتالها، میراثی ژنتیکی در انسانهای امروزی به یادگار گذاشتند، انسانهایی که امروزه عمدتا در استرالیا، گینه نو و آسیا زندگی میکنند. همچنین پژوهش آنها نشان داد که دنیسوواییها در اوایل تاریخ خود به دو تبار تقسیم شدند. دکتر رایک میگوید: «آنها صدهاهزار سال از یکدیگر جدا افتادند.»
مقالهیی که ژنتیکشناس دانشگاه پرینستون جاشوا اِیکی و همکارانش منتشر کردند این یافته را تایید و توجه بیشتری به انسانتباران دنیسووایی جلب کرد.
این مطالعه جدید نشان میدهد که هر دو شاخه با نیاکان انسانهای امروزی درآمیخته بودند و تولید مثل کرده بودند. یک گروه دنیسووایی دیانای خود را در اهالی معاصر آسیا و اقیانوسیه به جا گذاشتند. شاخه دیگر آثار ژنتیکی خود را فقط در مردمان چین و ژاپن بر جا گذاشتند. دیانای باستانی اشباح ژنتیکی مردمانی را احضار کرده است که خیلی وقت پیش ناپدید شدهاند، مردمی که فسیلها بهتنهایی نمیتوانستند پرده از رازشان بردارند. اکنون بسیاری از دانشمندان بر این گمانند که دیانای باستانی در آینده سایر گونههای منقرضشده انسانها را نیز آشکار خواهد کرد. دکتر رایک میگوید: «کشف دیانای دنیسووایی نقطه عطفی بود در نگرش من به دیانای باستانی. این دیانای میتواند پرده از رازهایی درباره گذشته بردارد که کاملا غیرمنتظرهاند و در روند تحقیق به مخیلهمان نیز خطور نمیکنند.»
تلهگذاری
سیر دکتر رایک در دوران پیش از تاریخ او را به این اندیشه فرو برد که دیانای چه رازهایی میتواند درمورد رویدادهای جدیدتر آشکار کند. موزههای سراسر دنیا انباشته بود از استخوانهای مردمانی که در بازه ۲۰۰۰۰ سال اخیر میزیستهاند.
از آنجا که این بقایا جوانتر بودند، احتمال اینکه هنوز حاوی مقداری دیانای باشند زیاد بود. بنابراین دکتر رایک بهمنظور فرآوری دیانای از آنها آزمایشگاه خود را با کپیبرداری از کوچکترین جزئیات تاسیسات دکتر پابو در آلمان به ابزارهای جدیدی مجهز کرد. او میگوید: «ما حتی کفپوش ساختمان لایپزیگ را شبیهسازی کردیم.»
اما از جنبههای قابل توجهی، دکتر رایک راهش را از راهبرد علمی متعارف برای جستوجوی دیانای باستانی جدا کرد.
دکتر پابو و دیگر متخصصان معمولا انبوهی از فسیلها را با هدف پیدا کردن نمونهیی نادر که حاوی دیانای باشد بررسی میکنند. سپس سعی میکنند با استفاده از آن کل ژنوم را بازسازی کنند. اما تیم آزمایشگاه دکتر رایک دست به طراحی «تلههای» دیانای زدند که صدها هزار تکه ژنتیکی از ژنوم انسانی را گیر میاندازند. نتیجه کار با توالی کامل ژنوم خیلی فاصله دارد، اما بهاندازهیی است که میتواند تبارها را مشخص کند و حتی سرنخهایی از صفات مردمان باستانی به دست دهد.
در سال ۲۰۱۵، مجموعه تحقیقاتی جدیدِ دکتر رایک نخستین نتایج را بیرون داد. او و همکارانش اطلاعات دیانای ۶۹ اروپایی باستانی را که بین ۳۰۰۰ تا ۸۰۰۰ سال پیش میزیستهاند، منتشر کردند.
براساس نتایجی که آنها به دست آوردند، کشاورزانی که اجدادشان به خاور نزدیک میرسد مردمان شکارچی-گردآورنده را که پیشتر در اروپا زندگی میکردند از سرزمین خود بیرون راندند. سپس حدود ۴۵۰۰سال پیش، موج دیگری از جمعیت به اروپا وارد شد که اجدادشان به کوچنشینان اسبسوار میرسید که از مناطق استپ در روسیه امروزی بودند.
تیم دکتر رایک در مدتی کمتر از سهسال پس از آن پژوهش، به سرعت یافتههای مشابه فراوانی منتشر کردند. آنها روند گسترش نخستین کشاورزان را مثلاً در خاور نزدیک ردیابی کردهاند و ظهور و افول جمعیتهای گوناگون را در آفریقای باستان دنبال کردهاند.
در حالی که برخی از این نتایج حکایت از مهاجرتهای بینقارهیی دارند، اما تیم دکتر رایک در بازسازی آرایش ژنتیکی انسانها در طول هزاران سال، بر مناطق کوچکتر نیز تمرکز میکنند. برای نمونه اخیرا دکتر رایک و همکارانش اطلاعات دیانای مردمی را منتشر کردند که ۳۵۰۰ تا ۱۰۰۰۰سال پیش در مناطقی میزیستهاند که اکنون جزایر بریتانیاست. این دیانای نیز داستانی برای گفتن دارد.
وقتی تودههای یخِی عصر یخبندان از این جزایر عقب نشستند، مردمان شکارچی-گردآورنده از اروپای کنونی به آنجا مهاجرت کردند. حدود ۶۰۰۰سال پیش، کشاورزانی با تبار خاور نزدیک به بریتانیا رفتند و جای اکثر مردمان شکارچی-گردآورنده را گرفتند. باستانشناسان دریافتهاند که تقریبا ۴۵۰۰سال پیش، گرایشی ناگهانی در بریتانیا به سمت سبکهای جدید سفالگری و فلزکاری پدید آمده است، که درمجموع به دوران فرهنگ جام معروف است. بسیاری از کارشناسان بر این باور بودند که مردمان کشاورز این فنون را از قاره اروپا یاد گرفتند.
اما دکتر رایک و همکارانش به این نتیجه رسیدند که دیانای به دست آمده چیز دیگری میگوید. بااینکه فرهنگ جامسازی در سرزمین اصلی بریتانیا از جامعهیی به جامعه دیگر گسترش یافت، این مهاجرانی از تبار کوچنشینان مناطق استپ روسیه کنونی بودند که چنین فرهنگی را به بریتانیا آوردند.
این مردمان تقریبا جای تمام اقوام کشاورز پیشین را گرفتند. امروزه، ریشه۹۰درصد از اجداد مردم بریتانیا به این موج مهاجرت برمیگردد. ایان آرمیت، باستانشناس دانشگاه بردفورد که در این پژوهش با دکتر رایک همکاری داشته، بر این باور است که اگر این یافتههای ژنتیکی نبودند، «هیچکس بزرگی این جایگزینی را باور نمیکرد.» او میافزاید: «لازم است باستانشناسان این جایگزینی ۹۰درصدی را و اینکه از لحاظ انسانی واقعا چه نتایجی میتواند در پی داشته باشد، تبیین کنند.»
سفری تماشایی
مردمان دوره جام برای رسیدن به جزایر بریتانیا فقط باید از کانال انگلیس عبور میکردند. اما در حدود ۳۳۰۰ سال پیش سفری بسیار تماشاییتر روی داد، وقتی که انسانها برای نخستین بار با کشتی به جزایر دورافتاده اقیانوس آرام مهاجرت کردند. دکتر رایک و همکارانش با تحلیل دیانای باستانی به دست آمده از اسکلتهای این مسافران کهن اقیانوس آرام، زوایای تاریک مهاجرتشان را روشنتر کردهاند.
متیو اسپریگز، باستانشناس دانشگاه ملی استرالیا که با دکتر رایک همکاری داشته است، میگوید: «این پژوهش میدان بازی را عوض کرده است.» تا همین اواخر، بسیاری از باستانشناسان بر این عقیده بودند که نیاکان اهالی جزایر اقیانوس آرام با مردم بومی تایوان خویشاوندی دارند. اینطور گفته میشد که آنها به سمت جنوب و به مقصد جزایر اطراف گینه نو کشتیرانی کردهاند و بعدها با جمعیت آنجا موسوم به پاپواییها درآمیختهاند. سپس نوادگان آنها به سمت شرق و جزایر اقیانوس آرام مهاجرت کردهاند.
این نظریه کمک کرد به توضیح انواع زبانهای رایج در منطقه اقیانوس آرام، نحوه کشاورزی و سبکهای سفالگری و نیز آمیختگی دیانای متعلق به آسیای شرقی و گینه نو که در اهالی این جزایر یافت شده است. دکتر اسپریگز و دیگر باستانشناسان استخوانهایی از جزایر وانواتو و تونگا برای دکتر رایک تهیه کردند و تیم او موفق به بازیابی دیانای از آنها شد، درحالی که دیگران موفق به چنین کاری نشده بودند. و اما نتیجه این بازیابی درمقابل نظریه غالب چه حرفی برای گفتن داشت؟
دکتر رایک میگوید: «ما از نظر ژنتیکی دریافتیم که آن نظریه اصلا درست نبود.» او و همکارانش نتایج این پژوهش را در مجله کارنت بیولوژی منتشر کردند. برخلاف نظریه مذکور، مردمانی که نخستین بار به وانواتو و دیگر جزایر اقیانوس آرام وارد شدند مستقیما از آسیا آمده بودند -احتمالا از تایوان یا فیلیپین- و هرگز در گینه نو توقف نکردهاند. پس از آن بود که موجی از پاپواییها وارد این منطقه شدند. دکتر رایک میگوید: «حالا میدانیم که این موج چه زمانی به راه افتاد - قبل از ۲۴۰۰ سال پیش. و نتیجه آن یک جایگزینی کامل بود.» و موج دوم درواقع دستکم شامل دو مهاجرت بود. پاپواییهایی که به وانواتو امروزی آمدند، احتمالا از جزایر بیسمارک. اما پاپواییهایی که به مناطق دورتر در جزایر پلینزی وارد شدند، اهل جزایر دیگری بودند، احتمالا بریتانیای نو.
تا ماه گذشته، حدود سهچهارم از تمام اطلاعات ژنومی به دست آمده از بقایای انسانهای باستانی در ادبیات علمی را تیم دکتر رایک منتشر کردهاند. اما این تازه اول راه این دانشمندان است. آنها همچنین دیانای حدود ۳۰۰۰ نمونه دیگر را بازیابی کردهاند. و یخچالهای آزمایشگاه دکتر رایک پر است از استخوانهای ۲۰۰۰تن دیگر از ساکنان دوران پیش از تاریخ.
برنامه دکتر رایک این است که دیانای همه فرهنگها را که در هرجایی از دنیا برای باستانشناسان شناخته شدهاند پیدا کند. او امیدوار است درنهایت بتواند یک اطلس ژنتیکی از انسانها در طول ۵۰۰۰۰ سال گذشته تدوین کند. میگوید: «سعی میکنم یکجا به همه آن فکر نکنم، چون کاری بسیار طاقتفرساست.»
منبع: ترجمان