کتاب چگونه زنده ایم

اینکه دوقلوهای «همسان» در نهایت خیلی هم همسان نباشند، تعجب‌آور نیست. چون اگر DNA شکل و سرنوشت را تعیین می‌کند، چطور ممکن است که سلول‌های قلب شما، همان ژن‌های سلول‌های کلیه یا پوست شما را داشته باشند؟ اگر کاری که یک سلول انجام می‌دهد، فقط به ژن‌های آن بستگی داشت، احتمالاً ما چیزی بیش از یک تودهٔ متمایزنشده از سلول‌های یکسان نمی‌بودیم؛ توده‌ای به بی‌خاصیتیِ یک کلونی باکتریایی.

به‌جرئت می‌گویم علمی به پیچیدگی زیست‌شناسی، نیاز دارد تا هر چند دهه یک‌بار داستان خود را از نو روایت کند. فکر می‌کنم مدت‌هاست که این کار به تعویق افتاده است.

این ایده که DNA شما را به آنچه هستید تبدیل می‌کند، به‌خودی‌خود به‌اندازهٔ ایدهٔ اصلاح نژاد انسان مخرب نیست، اما اگر مراقب نباشید، به‌اندازهٔ یک تار مو با آن فاصله دارد و به همان اندازه ناقص است.

کسانی که از دریافت واکسن خودداری می‌کنند و می‌گویند «ترجیح می‌دهم به دستگاه ایمنی طبیعی خودم تکیه کنم»، معلوم است که در مورد چگونگی عمل واکسن چیزی نمی‌دانند.

والتر گیلبرت، متخصص ژنتیک، علاقه داشت سخنرانی‌های عمومی را با بیرون‌آوردن یک دیسک از جیبش شروع کند که اطلاعات توالی ژنتیکی در آن ذخیره شده بود و به مخاطبان بگوید: «این شما هستید.» (راستش این‌طور نیست.) این رویه هنوز هم ادامه دارد. وبسایت مؤسسهٔ ملی تحقیقات ژنوم انسان، که بر پروژهٔ ژنوم انسان نظارت می‌کند، ادعا دارد که ژنوم انسان «طرح ژنتیکی کامل طبیعت برای ساختن یک انسان است.» (همان‌طور که حدس زدید، بازهم نادرست است.)

همان‌طور که برخی فیزیک‌دان‌ها می‌گویند هر اتفاقی را در نهایت می‌شود فقط با فیزیک توضیح داد (که نمی‌شود) و برخی شیمی‌دان‌ها می‌گویند زیست‌شناسی در نهایت همان شیمی است (که نیست)، متخصصان ژنتیک هم با تأکید بر برتری ژن، وقتی چیزهایی بیشتر از آنچه باید، به ژن‌ها نسبت می‌دهند، در حال ایجاد یک سلسله‌مراتب فکری هستند.

آیا ژنوم برای مشخص‌کردن ویژگی‌های یک ارگانیسم، ازنظر اطلاعاتی کامل است (همان‌طور که از یک کتاب راهنما یا یک نقشهٔ ساخت انتظار داریم)؟ پاسخ این سؤال یک «نهٔ» قاطع است. شما نمی‌توانید از روی ژنوم پیش‌بینی کنید که یک ارگانیسم چگونه خواهد شد، حتی ازنظر ویژگی‌های کلی.

مشکل این است که به‌طور فزاینده‌ای بین رویکرد مندلی، یعنی رویکردی که می‌گوید این ژن برای آن صفت است، و زیست‌شناسی قرن بیست‌ویکم، ناهماهنگی دیده می‌شود. منتقدان می‌گویند اگر بخواهیم ظرفیت عصر ژنوم را درک کنیم، باید مفاهیم و زبانی تازه بیابیم که با واقعیت متغیر زیستی هماهنگ‌تر باشد.

ارنست مایر، یکی از برجسته‌ترین زیست‌شناسان تکاملی قرن بیستم، به‌شدت با ایدهٔ انتخاب در سطح ژن مخالفت کرد. او استدلال می‌کرد آنچه زنده می‌ماند یا می‌میرد، زادآوری می‌کند یا نمی‌کند، آشکارا کل ارگانیسم است؛ ژن‌ها برای انتخاب طبیعی نامرئی‌اند.

چرا پروتئین‌سازی این‌طور غیرمستقیم انجام می‌شود؟ چرا تکامل آنزیم‌هایی را پیدا نکرده است که بتوانند مستقیماً از الگوی DNA پروتئین بسازند؟ جواب کامل را کسی نمی‌داند، اما بی‌تردید تا حدی به این دلیل است که هدف این نیست.

معمولاً پیشرفت‌های علمی بزرگی که نیاز به تغییر در شیوهٔ تفکر دارند، در ابتدا با تردید و حتی تحقیر مواجه می‌شوند. همچنین در آن زمان، غیرمعمول نبود که ایده‌های جدید وقتی از سوی دانشمندان زن مطرح می‌شدند، مورد بی‌توجهی قرار گیرند؛ کاش می‌توانستم بگویم دیگر این‌طور نیست، اما فکر نمی‌کنم هنوز به آن نقطه رسیده باشیم.

اگر یک فناوری انسانی داشته باشیم که از نظر علّی، واقعاً به چگونگی کارکرد حیات شبیه باشد، «فناوری ارگانیک» زبان است، که در آن معنا و در واقع توان علّی، یعنی توانایی برانگیختن اندیشه، احساس یا کنش، با حرکت از حروف (یا واج‌ها) به سطوح بالاتر زبانی یعنی کلمات، جملات، پاراگراف‌ها و ... افزایش می‌یابد. اگر روی کاراکترهای تشکیل‌دهندهٔ یک متن زوم کنید، تمام معنا را از دست می‌دهید: خود کاراکترها نه‌تنها بی‌اثرند، در ذات خود هیچ کارکردی هم ندارند.

ما اینجاییم نه از آن جهت که سبک زندگی چندسلولی جانورانی مانند ما برتر یا حتی سودمندتر است (گرچه بی‌تردید به‌اندازهٔ کافی موفق است)، بلکه به این دلیل که جهش‌های تصادفی امکاناتی را برای رفتارهای تنظیمی و چندسلولی جدید ایجاد کرده‌اند که انتخاب طبیعی صرفاً دلیلی برای حذف آن‌ها پیدا نکرده است.

من فکر می‌کنم متوجه خواهیم شد آن دسته از توانایی‌های شناختی ما که در هیچ گونهٔ دیگری وجود ندارد، به‌ویژه توانایی توسعهٔ زبان، تفکر انتزاعی و حفظ برهم‌کنش‌های اجتماعی بسیار ظریف، نتیجهٔ تغییری در سطح بالاتر از ژنوم است: تغییر در ویژگی‌های پدیدارشوندهٔ مغز. هیچ ژن واحدی «ما را انسان نکرده است».

تکوین دقیقاً آن پیشرفت منظم و متوالی سلول‌ها در مسیر تخصصی‌ترشدن نیست که ممکن است تصور کرده باشیم، بلکه بسیار بیشتر تصادفی به نظر می‌رسد؛ انگار که مثلاً «ناحیهٔ چشم» در حال تکوین تصمیم می‌گیرد چند سلول از «ناحیهٔ مغز» در حال تکوین را برای افزودن به جمعیت خود بگیرد.

سلول‌های بالغ و تخصصی پستانداران می‌توانند با واردکردن ژن‌هایی که در سلول‌های بنیادی پرتوان فعال هستند، به وضعیت این سلول‌های بنیادی، شبیهِ سلول‌های بنیادی رویان اولیه، بازگردانده شوند. ژن‌های زیادی از این دست وجود دارد، اما یاماناکا و تاکاهاشی با تعجب دریافتند که افزودن تنها چهار ژن برای انجام این تغییر کافی است.

پژوهشگران دریافتند یک گونه از پلاناریا می‌تواند سری را رشد دهد که دقیقاً شبیه سر گونهٔ دیگری از کرم پهن است. با عرض پوزش به‌خاطر این سناریوی ناخوشایند، انگار یک انسان بتواند سرش را دوباره رشد دهد، اما بتوان کاری کرد که به‌جای سر خودش، سر یک شامپانزه یا حتی یک سگ را رشد دهد.

این حلزون‌ها اگر به‌شدت به انگل آلوده شوند، ازطریق فرایندی که می‌توان آن را سربریدن خودخواسته نامید (مفهومی که اغلب با آن مواجه نمی‌شوید) سرشان را جدا می‌کنند و سپس در عرض چند هفته بدن کاملاً جدیدی را بازسازی می‌کنند.

گفته می‌شود که لوئیس ولپرت، زیست‌شناس تکوینی بریتانیایی اهل آفریقای جنوبی، زمانی ادعا کرده است: «در واقع مهم‌ترین زمان در زندگی شما تولد، ازدواج یا مرگ نیست، بلکه گاسترولاسیون است.»

در واقع، گاسترولاسیون آن‌چنان در فرایند انسان‌شدنِ ما نقش مرکزی دارد که نشانه‌ای برای آغاز شخص‌شدگی در نظر گرفته می‌شود: مرحله‌ای که در آن یک تودهٔ سلولی، واقعاً شروع به تبدیل‌شدن به «شما» می‌کند.

بخش اعظم (شاید ۷۰ تا ۹۰ درصد) زیگوت‌های انسانی هرگز به تولد زنده ختم نمی‌شوند، زیرا در مسیر رشد، «اشتباه‌هایی» رخ می‌دهد (به‌دلایل ژنتیکی یا محیطی یا صرفاً به‌خاطر شانس)، که منجر به خاتمهٔ بارداری می‌شود. ممکن است این روند ناکارآمد به نظر برسد، اما شاید بهترین کاری باشد که برای ساختن موجوداتی مانند ما از دست طبیعت برمی‌آید.

پرسش کلیدی در درک تکوین آن است که یک سلول چگونه می‌داند کجای بدن قرار دارد، که از آن می‌تواند استنباط کند باید به چه‌چیزی تبدیل شود. چنین اطلاعات مکانی را می‌توان در سراسر یک بافت با شیب غلظت برخی پروتئین‌های پیام‌رسان ارائه داد، که در یک بخش از بافت بیان می‌شوند و سپس در سراسر آن منتشر می‌شوند. کمی شبیه به این است که از شدت بو بفهمید چقدر به آشپزخانه نزدیک هستید.

بهتر است از ابتدا روشن کنیم: ما هنوز پاسخ این سؤال را نمی‌دانیم که چگونه سرنوشت مشخصی برای سلول‌ها معین می‌شود، باوجوداینکه این موضوع در چگونگی ساخت بدن ما بسیار اساسی است. بااین‌حال، در چند سال گذشته با ظهور تکنیک‌هایی برای تجزیه‌وتحلیل اینکه کدام ژن‌ها در تعداد زیادی از سلول‌های منفرد در طول رشد جنین رونویسی می‌شوند، درک ما از این فرایند به‌طور چشمگیری پیشرفت کرده است.

وقتی از زیست‌شناسان می‌پرسند چرا رمزگشایی ژنوم انسان و گونه‌های دیگر، شناخت کافی و واقعی برای فهم دقیق فرایندی که آن را حیات می‌نامیم به ما نداده است، معمولاً می‌گویند همه‌چیز پیچیده‌تر از آن بوده که پیش‌بینی می‌کردیم. همان‌طور که به ویرینگا، زیست‌شناس هلندی، پس از سال‌ها مطالعهٔ تأثیر ژن‌ها بر زندگی و سلامت، هنگام بازنشستگی در سال ۲۰۱۸ گفت: «پس از پروژهٔ ژنوم انسان فکر می‌کردیم کارمان تمام شده است. واقعیت این است که این‌طور نیست. در واقع، مسیرهای جدیدی برای کشف و تحقیق باز شده است.»

وقتی از زیست‌شناسان می‌پرسند چرا رمزگشایی ژنوم انسان و گونه‌های دیگر، شناخت کافی و واقعی برای فهم دقیق فرایندی که آن را حیات می‌نامیم به ما نداده است، معمولاً می‌گویند همه‌چیز پیچیده‌تر از آن بوده که پیش‌بینی می‌کردیم. همان‌طور که به ویرینگا، زیست‌شناس هلندی، پس از سال‌ها مطالعهٔ تأثیر ژن‌ها بر زندگی و سلامت، هنگام بازنشستگی در سال ۲۰۱۸ گفت: «پس از پروژهٔ ژنوم انسان فکر می‌کردیم کارمان تمام شده است. واقعیت این است که این‌طور نیست. در واقع، مسیرهای جدیدی برای کشف و تحقیق باز شده است.»

همهٔ شهرها، مثل همهٔ آدم‌ها، در جزئیات متفاوت‌اند، اما در طرح کلی عمدتاً مشابه هستند: برای مثال، شبکه‌های حمل‌ونقل یا آرایش مناطق تجاری و مسکونی آن‌ها، معمولاً ویژگی‌های مشابهی دارند. اگر می‌توانستیم لندن را دوباره از یک سکونتگاه رومی رشد دهیم، دقیقاً آنچه امروز می‌بینیم نمی‌شد، اما احتمالاً شباهت‌های چشمگیری با آن داشت.