ความท้าทายของวิวัฒนาการต่อพันธุศาสตร์

แพะแฝดและแพะสองขาที่ทรงจำกันชี้ให้

เห็นถึงบทบาทเล็กน้อยของพันธุศาสตร์ในวิวัฒนาการหรือไม่? เจอร์รี เอ. คอยน์โต้แย้งว่าหลักฐานไม่แข็งแรงพอที่จะทำให้ทัศนะแบบออร์โธดอกซ์ไม่พอใจ

Freaks of Nature: สิ่งที่ผิดปกติบอกเราเกี่ยวกับการพัฒนาและวิวัฒนาการ

Mark S. Blumberg

สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด: 2552 344 หน้า 12.99 ปอนด์, $22.95 9780195322828 9780199213054 | ISBN: 978-0-1953-2282-8

คอลเลกชันออนไลน์

ในปี 1980 การประชุมวิวัฒนาการที่มหาวิทยาลัย Sussex สหราชอาณาจักร มีผู้บรรยายหลายคนที่ตั้งคำถามถึงความสำคัญของพันธุศาสตร์ในการทำความเข้าใจวิวัฒนาการและการพัฒนา ‘นักโครงสร้าง’ มองว่าการดัดแปลงของสิ่งมีชีวิตจำนวนมากเป็นผลจากโมเลกุลที่จัดระเบียบตัวเองมากกว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติ คนอื่นโน้มน้าวถึงมุมมองอีพีเจเนติกส์ โดยอ้างว่าการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการที่สำคัญเกี่ยวข้องกับลักษณะทางพันธุกรรมที่ไม่ได้เข้ารหัสไว้ใน DNA Lewis Wolpert นักเอ็มบริโอที่มีชื่อเสียงอย่างหงุดหงิดลุกขึ้นยืนและประกาศว่าเขามีมุมมองที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงและนอกรีต: “ยีนควบคุมการพัฒนา” Wolpert ปกป้องสิ่งที่เขาเห็นว่าเป็นกระบวนทัศน์ที่เพียงพออย่างสมบูรณ์กับผู้ที่ลดความสำคัญของยีน เพื่อเน้นย้ำประเด็นของเขา เขาเปิดและปิดไฟระหว่างช่วงพักดื่มกาแฟ แต่นักโครงสร้างปฏิเสธที่จะยอมรับว่าสวิตช์ควบคุมไฟ

สามทศวรรษที่ผ่านมาได้พิสูจน์ให้ Wolpert ความก้าวหน้าที่สำคัญเกือบทั้งหมดในชีววิทยาพัฒนาการเชิงวิวัฒนาการ หรือ ‘evo-devo’ นั้นมีพื้นฐานมาจากพันธุกรรม ซึ่งรวมถึงการศึกษา – สองงานวิจัยได้รับรางวัลโนเบล – ว่ายีนจัดระเบียบแผนของร่างกายอย่างไร ยีนมีการควบคุมอย่างไร และยีนเดียวกันเช่น PAX6 ได้รับการคัดเลือกอย่างไรในวิวัฒนาการอิสระของโครงสร้างที่คล้ายกันในสปีชีส์ต่างๆ

เป็นการยากที่จะเห็นว่านิสัยใจคอของพัฒนาการมีความเกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการอย่างไร แม้ว่าคุณจะมีสองหัวก็ตาม เครดิต: UPPA/PHOTOSHOT

แต่เมื่อดอกอีโว-ดีโวผลิบาน สายพันธุ์ต่อต้านพันธุกรรม

ยังคงมีอยู่ Evo-devo กำลังประสบกับอาการกระตุกที่เกิดจากบรรพชีวินวิทยาเมื่อ Stephen Jay Gould และคนอื่น ๆ ตัดสินใจว่าสาขาของพวกเขาถูกมองข้ามในการสังเคราะห์วิวัฒนาการสมัยใหม่หรือแย่กว่านั้นคือถูกบังคับให้สอดคล้องกับทฤษฎีของนักพันธุศาสตร์ประชากรและอื่น ๆ ที่เป็นหัวใจของ สังเคราะห์. โกลด์แนะนำว่าบรรพชีวินวิทยาเมื่อแยกออกจากญาติที่เอาแต่ใจจะกระตุ้นการแก้ไขครั้งใหญ่ของความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกระบวนการวิวัฒนาการ โกลด์คิดผิด มุมมองนีโอ-ดาร์วินปรากฏออกมาโดยปราศจากอันตรายจากการเผชิญหน้ากับสมดุลที่มีเครื่องหมายวรรคตอน ตอนนี้ถึงคราวของ evo-devo ที่จะท้าทายออร์ทอดอกซีนีโอดาร์วิน ดังที่ Mark Blumberg ประกาศไว้ใน Freaks of Nature ชีววิทยาวิวัฒนาการไม่ควรอธิบายปรากฏการณ์ทางพัฒนาการเท่านั้น แต่ยังควรรวมกระบวนการวิวัฒนาการใหม่ๆ ที่ไม่เน้นถึงบทบาทของพันธุกรรมด้วย

ด้วยการนำเสนอขบวนพาเหรดของสัตว์ ‘ประหลาด’ – การกลายพันธุ์ พัฒนาการผิดปกติ และสายพันธุ์แปลก – Blumberg ให้บทเรียนที่แม้จะคุ้นเคยกับนักชีววิทยา แต่ก็มีประโยชน์สำหรับผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ เขาเน้นว่ากระบวนการพัฒนาที่ซับซ้อนสามารถคลี่คลายได้ด้วยการทำความเข้าใจว่าความผิดปกติดังกล่าวเกิดขึ้นได้อย่างไร ตัวอย่างเช่น แฝดติดกัน บอกเราบางอย่างเกี่ยวกับรูปร่างของฝาแฝดที่เหมือนกัน เขาเน้นอย่างถูกต้องว่าไม่มีความสัมพันธ์กันโดยตรงระหว่างยีนและลักษณะ: ไม่มีสิ่งนั้นเช่นยีนสำหรับนิ้วหัวแม่มือแม้ว่าการกลายพันธุ์บางอย่างสามารถสร้างนิ้วหัวแม่มือใหม่ได้ เขายังเน้นว่าวิวัฒนาการสามารถทำงานได้โดยการปรับเปลี่ยนการพัฒนาเท่านั้น และการคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถสร้างบุคคลที่พัฒนาการตอบสนองต่อการปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อมได้ เช่นเดียวกับในกรณีของโรติเฟอร์ ซึ่งบางชนิดมีหนามเพื่อตอบสนองต่อผู้ล่า

Blumberg อธิบายประเด็นของเขาด้วยตัวอย่างที่ชัดเจนและน่าสนใจ เราเรียนรู้ว่าไฮยีน่าเพศเมียไม่มีช่องคลอด แต่มีคลิตอริสขนาดใหญ่เท่าองคชาตซึ่งพวกมันมีเพศสัมพันธ์และคลอดบุตร ซึ่งมักส่งผลให้ทารกเสียชีวิตได้สูง เราได้พบกับอบิเกลและบริตทานี เฮนเซล แฝดติดกันวัย 18 ปีจากมินนิโซตา — สองหัวบนร่างเดียว — ซึ่งสามารถดูเรื่องราวที่น่าประทับใจได้บน YouTube (ดู http://tinyurl.com/26bpm9) และเราค้นพบว่าระบบประสาทของกระต่ายสามารถบังคับเพื่อให้พวกมันเดินได้แทนที่จะกระโดด หมายความว่าการกระโดดนั้นไม่ได้เข้ารหัสทางพันธุกรรม แต่เป็นผลพลอยได้ของโครงสร้างขาของกระต่าย

ความทะเยอทะยานของ Blumberg อยู่เหนือการเล่าเรื่อง: เขามีจุดมุ่งหมายเพื่อแสดงให้เห็นว่าชีววิทยาพัฒนาการมีส่วนสนับสนุนทฤษฎีวิวัฒนาการอย่างแท้จริง ปัญหาของทฤษฎีตามที่ Blumberg กล่าวคือ “การคิดที่เน้นยีนและระดับประชากร” ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า “การคิดแบบมีสาเหตุเดียวแบบง่ายๆ ถ้าเช่นนั้น กระบวนทัศน์แบบใดควรมาแทนที่การโอบกอดเกรเกอร์ เมนเดลที่หลงผิดของเรา?

ประการแรกคืออีพีเจเนติกส์ Blumberg ตั้งข้อสังเกตว่าด้วงมูลสัตว์ที่ใหญ่กว่าจะม้วนลูกมูลที่ใหญ่กว่าซึ่งจะหล่อเลี้ยงลูกชายที่ใหญ่ขึ้น เขาให้เหตุผลว่า “ตัวอย่างดังกล่าวของการถ่ายทอดอักขระที่ไม่เกี่ยวกับพันธุกรรมกำลังกลายเป็นเรื่องธรรมดาและกำลังช่วยเสริมแนวความคิดที่ว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่วิวัฒนาการขึ้นอยู่นั้นเป็นมากกว่าแค่ยีน” แต่เราต้องระวัง บาง