انسان مدرن هنوز در حال تکامل است؛ ژن‌ها حقایق تازه‌ای فاش کردند

مردم بومی ارتفاعات بولیوی، بازماندگانی سرسخت‌اند. هزاران سال است که در ارتفاعاتی بالاتر از دو مایل (بیش از ۳۲۰۰ متر) زندگی می‌کنند؛ جایی که میزان اکسیژن حدود ۳۵ درصد کمتر از سطح دریاست. این نوع زیستگاه یکی از سخت‌ترین محیط‌هایی است که انسان‌ها تاکنون در آن سکونت داشته‌اند. دانشمندان مدتی است که می‌دانند ساکنان رشته‌کوه‌های آند، برای سازگاری با هوای رقیق سرزمین مرتفع‌شان، دستخوش سازگاری‌های ژنتیکی شده‌اند. اما اکنون پژوهشگران دریافته‌اند که این مردم، از زمانی که نیاکان‌شان حدود ۱۰٬۰۰۰ سال پیش در ارتفاعات آمریکای جنوبی مستقر شدند، دچار سازگاری ژنتیکی قابل‌توجه دیگری نیز شده‌اند.

در بستر آتشفشانی رشته‌کوه آند، آرسنیک به‌صورت طبیعی وجود دارد و به منابع آب آشامیدنی نشت می‌کند. خطرات آن به خوبی شناخته شده است: آرسنیک معدنی با سرطان، ضایعات پوستی، بیماری‌های قلبی، دیابت و مرگ‌ومیر نوزادان در سایر جمعیت‌ها مرتبط است. اما زیست‌شناسی مولکولی مردم آند به‌گونه‌ای تکامل یافته که بتواند این ماده‌ی سمی بدنام را به‌طور مؤثر متابولیزه کند.

جمعیت‌هایی در بولیوی—و همچنین گروه‌هایی در آرژانتین و شیلی—گونه‌هایی از ژن AS3MT را تکامل داده‌اند؛ ژنی که آنزیم‌هایی را تولید می‌کند که آرسنیک را در کبد تجزیه می‌کنند. این مورد، نمونه‌ی بارزی از انتخاب طبیعی است: فرآیندی تکاملی که در آن ارگانیسم‌ها برای بقا و تولیدمثل بیشتر، با محیط خود سازگار می‌شوند. به‌نظر می‌رسد در میان اقوام اورو، آیمارا، و کچوا در فلات آلتـی‌پلانو، انتخاب طبیعی توالی‌های DNA نادری را که در سایر نقاط جهان نیز وجود داشتند اما کمیاب بودند، افزایش داده تا جایی که اکنون این توالی‌های نادر در این گروه‌ها به فراوانی دیده می‌شوند. این نمونه تنها یکی از کشفیات متعدد در مورد سازگاری زیستی نسبتاً اخیر است که می‌تواند تصور قدیمی ما درباره تکامل انسان را به چالش بکشد.

در قرن بیست‌و‌یکم، بسیاری از زیست‌شناسان تکاملی بر این باور بودند که انسان‌ها در هزار‌ساله‌های اخیر با سرعتی کند تکامل یافته‌اند؛ برعکسِ تغییرات شگرفی که در دوران پیشاتاریخ رخ داده بود. قدیمی‌ترین اعضای شناخته‌شده خانواده انسان حدود شش تا هفت میلیون سال پیش در آفریقا تکامل یافتند و از بسیاری جهات، شباهت زیادی به میمون‌ها داشتند. گونه‌ی ما، Homo sapiens، چند صد هزار سال پیش در آفریقا پدیدار شد و حدود ۶۰٬۰۰۰ سال پیش به‌طور گسترده‌ای شروع به مهاجرت به سایر نقاط جهان کرد. در این زمان، به نظر می‌رسید که ظاهر فیزیکی ما به نوعی سکون و ثبات تکاملی رسیده است، به‌طوری‌که تنها تفاوت‌های جزئی در میان جمعیت‌های انسانی در سراسر کره زمین مشاهده می‌شد.

پس از آنکه انتخاب طبیعی به مدت میلیون‌ها سال تغییراتی چشمگیر مانند تبدیل موجوداتی چهارپا با مغزهای کوچک به انسان‌های ایستاده با مغزهای بزرگ را ایجاد کرد، به نظر می‌رسید تکامل زیستی در نژاد Homo sapiens بسیار کند شده باشد، به‌ویژه هم‌زمان با توسعه کشاورزی، شکل‌گیری تمدن‌ها و دگرگونی سیاره توسط انسان‌ها.

مطالعات اولیه روی DNA انسان مدرن نیز تفاوت‌های ژنتیکی ثابت‌شده چندانی را آشکار نکرد—تفاوت‌هایی که منحصراً در یک جمعیت خاص وجود داشته باشد—و این موضوع نیز به نظر می‌رسید فرضیه‌ی رکود تکاملی را تأیید می‌کند. در نتیجه، بسیاری از پژوهشگران باور داشتند که آخرین فصل از داستان انسان بیشتر به تغییرات فرهنگی مربوط است تا زیستی—برای مثال، پیدا کردن روش‌های مؤثرتر برای تهیه غذا، نه تغییر در سیستم گوارشی یا سوخت‌وساز بدن.

اما پیشرفت در فناوری تعیین توالی DNA‌های باستانی و مدرن، به دانشمندان این امکان را داده تا دقیق‌تر بررسی کنند که کد ژنتیکی ما چگونه در طول زمان تکامل یافته است—و نتایج شگفت‌آور بوده‌اند. این مطالعات ژنتیکی نشان می‌دهند که گونه Homo sapiens در چند هزار سال گذشته نیز چندین مرحله عمده از انتخاب طبیعی را پشت سر گذاشته است؛ در زمانی که اجداد ما به مناطق جدید مهاجرت کردند و با غذاها، بیماری‌ها و مواد سمی‌ای روبه‌رو شدند که پیش از آن هرگز تجربه نکرده بودند.

دکتر کارین بروبرگ از مؤسسه کارولینسکا در سوئد، که ژنتیک حساسیت انسان به مواد سمی محیطی را مطالعه می‌کند، می‌گوید:
"این نتایج، انعطاف‌پذیری ژنوم انسان را نشان می‌دهد. ما به سراسر جهان مهاجرت کرده‌ایم، در محیط‌هایی بسیار سخت زندگی می‌کنیم و با این حال موفق شده‌ایم آنجا را خانه‌ی خود کنیم. ما مثل موش یا سوسک هستیم—فوق‌العاده سازگارپذیر."

این تحقیقات، دیدگاه‌های تازه‌ای درباره‌ی نحوه‌ی تسلط انسان بر تمام گوشه‌های سیاره زمین ارائه می‌دهند. ما این موفقیت را صرفاً از طریق سازگاری فرهنگی به دست نیاوردیم—بر خلاف آنچه برخی دانشمندان تصور می‌کردند—بلکه انسان‌ها به‌طور زیستی نیز به تکامل خود ادامه دادند تا با تغییرات رادیکالی که در شیوه‌ی زندگی‌شان ایجاد می‌کردند، همگام شوند.

برای درک بهتر اینکه این تغییرات تکاملی چگونه رخ دادند، ابتدا باید با ساختار DNA و نحوه‌ی تفاوت آن بین افراد و جمعیت‌ها آشنا شویم. ژنوم انسان شامل حدود سه میلیارد جفت باز نوکلئوتیدی است—جفت‌هایی از دو باز مکمل که واحدهای پایه کد ژنتیکی ما را می‌سازند. توالی‌های DNA افراد امروزی، بسیار شبیه به هم هستند؛ ما تنها در حدود یک‌دهم درصد ژنوم با یکدیگر تفاوت داریم، یعنی حدود یک تفاوت در هر هزار موقعیت.

هر تفاوتی میان دو نفر در یک نقطه از ژنوم، یک چندشکلی تک‌نوکلئوتیدی یا SNP نامیده می‌شود. اگر تفاوت در کد ژنتیکی در یک نقطه یا حتی هزاران نقطه وجود داشته باشد، به آن آلل (allele) گفته می‌شود.

به‌طور کلی، جمعیت‌های انسانی بیشتر انواع ژنتیکی و تاریخچه‌ی تکاملی خود را با هم به اشتراک دارند. اما آنچه مهم است، نحوه‌ی توزیع و فراوانی این آلل‌ها در جمعیت‌های گوناگون و پاسخ آن‌ها به فشارهای انتخاب طبیعی است.

تحقیقات جدید این احتمال را مطرح می‌کنند که تاریخ اخیر انسان، شامل فرایندهای تکاملی بسیار پویاتری بوده است نسبت به آنچه پیش‌تر تصور می‌شد.

در زیست‌شناسی داروینی، تصور کلاسیک از انتخاب طبیعی، حالتی به نام "جاروکشی سخت" (hard sweep) است؛ وضعیتی که در آن یک جهش مفید ژنتیکی به برخی افراد کمک می‌کند تا مدت‌زمان بیشتری زنده بمانند یا فرزندان بیشتری داشته باشند، و در نتیجه، این گونه ژنتیکی جدید به تدریج در کل جمعیت غالب می‌شود.

در اوایل دهه ۲۰۰۰ میلادی، زمانی که پژوهشگران شروع به جست‌وجوی نشانه‌هایی از hard sweep در ژنوم‌های انسان‌های معاصر کردند، روشن‌ترین مثال‌ها مربوط به جمعیت‌هایی بود که با شرایط محیطی خاص و منحصربه‌فردی سازگار شده بودند.

برای نمونه، حدود ۴۲٬۰۰۰ سال پیش، یک Selective sweep باعث تغییر پروتئینی در سطح گلبول‌های قرمز خون در جمعیت‌های آفریقایی شد که مقاومت آن‌ها را در برابر بیماری مالاریا افزایش داد.

همچنین مردمی که در ارتفاعات تبت زندگی می‌کنند، دچار Selective sweep برای ژن‌هایی شدند که به آن‌ها کمک می‌کرد سطوح پایین اکسیژن در آن محیط را بهتر تحمل کنند.

جالب اینکه، جمعیت‌های ساکن در رشته‌کوه‌های هیمالیا، آند و ارتفاعات اتیوپی نیز به ارتفاع بالا سازگار شده‌اند، اما این تطابق با ترکیب‌های ژنتیکی متفاوتی صورت گرفته است. یعنی این جمعیت‌ها برای حل یک مشکل مشابه، مسیرهای تکاملی گوناگونی را طی کرده‌اند.

برخی از شناخته‌شده‌ترین نمونه‌های selective sweeps در ناحیه اوراسیای غربی رخ داده‌اند و با ژن‌هایی در ارتباط بوده‌اند که به رژیم غذایی، رنگ پوست و ایمنی بدن مربوط می‌شوند. بسیاری از این selective sweeps ها با تغییرات عمیقی که در نتیجه‌ی گذار به کشاورزی به وجود آمد، مرتبط هستند.

حدود ۸٬۵۰۰ سال پیش، کشاورزان اولیه آللی (گونه‌ای از ژن) را منتشر کردند که به آن‌ها کمک می‌کرد اسیدهای چرب غیراشباع بلندزنجیره را از منابع گیاهی بسازند. این اسیدهای چرب برای ساخت غشای سلولی، به‌ویژه در مغز، بسیار ضروری‌اند و شکارچی-گردآورندگان این مواد را به‌راحتی از طریق مصرف گوشت و غذاهای دریایی به دست می‌آوردند. اما این ژن جدید به جمعیت‌های کشاورز اجازه می‌داد این ترکیبات را از اسیدهای چرب کوتاه‌زنجیره موجود در گیاهان سنتز کنند. این آلل در ابتدا بسیار نادر بود، اما امروزه در حدود ۶۰ درصد از اروپایی‌ها دیده می‌شود.

در همین حال، با رشد دامداری، آلل ژنتیکی دیگری نیز گسترش یافت که به مردم این امکان را می‌داد تا در بزرگسالی هم بتوانند لبنیات مصرف کنند. زمانی که بنای «استون‌هنج» حدود ۵٬۰۰۰ سال پیش ساخته شد، تقریباً هیچ یک از اروپایی‌ها ژنی برای هضم شیر در بزرگسالی نداشتند. در اکثر پستانداران — و بیشتر جمعیت‌های انسانی — بدن پس از پایان دوران شیرخوارگی، دیگر آنزیم لاکتاز (لازم برای هضم لاکتوز) را تولید نمی‌کند. اما حدود ۴٬۵۰۰ سال پیش، آللی ظاهر شد که باعث می‌شد آنزیم لاکتاز در بزرگسالی نیز فعال بماند و این ژن به‌تدریج در اروپا و آسیای جنوبی منتشر شد.

موج دیگری از selective sweeps، که از حدود ۸٬۰۰۰ سال پیش آغاز شد، موجب تغییراتی در رنگ پوست اوراسیایی‌ها شد. این تغییرات باعث کاهش تولید ملانین — رنگ‌دانه‌ی تیره‌ی پوست — شدند. تصور می‌شود که کاهش ملانین به پوست اجازه می‌داد نور خورشید بیشتری را جذب کند تا به این ترتیب بدن بتواند ویتامین D بسازد، ماده‌ای که در رژیم غذایی کشاورزان اولیه کمیاب بود.

این نمونه‌های selective sweeps در میان ژنتیک‌دانان بسیار مشهور شدند، بیشتر به این دلیل که به نظر می‌رسید کمیاب و استثنایی هستند. در دو دهه اخیر، مطالعات نشان داده‌اند که جمعیت‌های انسانی معاصر تفاوت‌های ژنتیکی ثابت‌شده‌ی اندکی دارند. بنابراین، بسیاری از پژوهشگران نتیجه گرفتند که selective sweeps تنها بخش کوچکی از تغییرات ژنتیکی را در گونه ما طی چند هزار سال اخیر توضیح می‌دهند. آن‌ها پیشنهاد کردند که بیشتر تغییرات، نه حاصل انتخاب طبیعی، بلکه نتیجه‌ی جریان ژنی (زمانی که جمعیت‌ها در اثر مهاجرت با هم ترکیب می‌شوند) و رانش ژنتیکی (تغییر تصادفی در فراوانی آلل‌ها) بوده‌اند.

اما بازسازی گذشته بر اساس ژنوم انسان‌های امروزی کاری دشوار است، چون تکامل اغلب اثرات خود را پاک می‌کند.مطالعات اولیه که بر DNA انسان‌های مدرن تکیه داشتند، فقط می‌توانستند رویدادهایی را شناسایی کنند که اثرات پایدار به جا گذاشته بودند. در حالی که بسیاری از انتخاب‌های طبیعی زودگذرند، و شواهد آن‌ها وقتی فشارهای انتخابی کاهش یابد یا جمعیت‌ها با یکدیگر ترکیب شوند، از ژنوم‌ها ناپدید می‌شود.

اکنون،استفاده از DNA باستانی به پژوهشگران اجازه داده است تا رویدادهای انتخاب طبیعی را که زمانی رخ داده‌اند و بعدها در اثر مهاجرت یا تغییرات ژنتیکی پوشانده شده‌اند، شناسایی کنند.

نخستین ژنوم انسان باستانی در سال ۲۰۱۰ توالی‌یابی شد. از آن زمان تاکنون، شمار ژنوم‌های باستانی به بیش از ۱۰٬۰۰۰ نمونه افزایش یافته است. با در اختیار داشتن این پایگاه داده‌ی گسترده، پژوهشگران می‌توانند به‌طور دقیق‌تری بررسی کنند که چگونه سه میلیارد موقعیت ژنتیکی در ژنوم طی هزاران سال اخیر در جمعیت‌های سراسر جهان تغییر کرده‌اند.

یک مطالعه در سال ۲۰۲۴ به بررسی تغییرات ژنتیکی در اروپا در طول مهاجرت‌های عمده و گذار به کشاورزی و دامداری پرداخت. محققان بیش از ۱٬۶۰۰ ژنوم باستانی را که بازه‌ی زمانی ۱۱٬۰۰۰ سال پیش تا قرون وسطی را پوشش می‌دادند، با بیش از ۴۰۰٬۰۰۰ ژنوم مدرن از پایگاه داده U.K. Biobank مقایسه کردند.

زمانی که فقط داده‌های ژنومی مدرن بررسی شدند، هیچ نشانه‌ای از انتخاب طبیعی دیده نشد. اما وقتی ژنوم‌های باستانی بررسی شدند، ۱۱ مورد selective sweeps شناسایی شد. و زمانی که این ژنوم‌های باستانی به تبارهای نیاکانی مختلف تقسیم شدند، ۲۱ مورد یافت شد. نتیجه‌ای که از این تحقیق به دست آمد این بود:

«برای درک کامل دامنه‌ی انتخاب طبیعی در تاریخ، باید جمعیت‌های محلی را در بازه‌های زمانی محدود و دقیق بررسی کرد.»

اروپایی‌های امروزی از سه جمعیت نیاکانی اصلی به وجود آمده‌اند:

1. شکارچی-گردآورندگانی که حدود ۴۰٬۰۰۰ سال پیش قاره اروپا را مستعمره کردند.

2. کشاورزان اولیه‌ای از آناتولی که حدود ۸٬۵۰۰ سال پیش وارد اروپا شدند.

3. دامدارانی از استپ‌های پونتیک-کاسپین که حدود ۵٬۰۰۰ سال پیش به این منطقه مهاجرت کردند.

در سال ۲۰۲۲، تیمی از دانشگاه آدلاید به سرپرستی یاسین سویلمی (Yassine Souilmi) از مرکز DNA باستانی استرالیا، ۱٬۱۶۲ نمونه DNA باستانی از این تبارها را مورد بررسی قرار داد. آن‌ها ترکیب ژنتیکی این گروه‌ها را قبل و بعد از ترکیب‌شان با یکدیگر ثبت کردند و به دنبال نواحی‌ای در ژنوم گشتند که فراوانی آلل‌های آن‌ها به طور غیرعادی بالا یا پایین باشد ( نشانه‌هایی از selective sweeps)

در مجموع، آن‌ها موفق به شناسایی ۵۷ مورد selective sweeps در طول ۵۰٬۰۰۰ سال گذشته شدند. این تغییرات ژنتیکی با مواردی مانند ذخیره‌سازی چربی، سوخت‌وساز بدن، فیزیولوژی پوست، سیستم ایمنی، و عملکرد عصبی مرتبط بودند — که به‌طور کلی به عنوان سازگاری‌هایی با آب‌وهوای سرد در نظر گرفته می‌شوند.

نکته جالب این است که هیچ‌یک از این sweeps در جمعیت‌های مقایسه‌ای آفریقای جنوب صحرایی مشاهده نشد، که این موضوع نشان می‌دهد این تغییرات ژنتیکی پس از آن رخ داده‌اند که گونه ما از زادگاه آفریقایی خود به سایر مناطق جهان گسترش یافت.

یکی از یافته‌های چشمگیر، وقوع یک «جهش انتخابی شدید» (hard sweep) در ناحیه‌ای از کروموزوم شماره ۶ به نام مجموعه ژنی MHC کلاس III (یا MHC III) در انسان‌های باستانی آناتولی بود. این دسته از ژن‌ها پروتئین‌هایی را رمزگذاری می‌کنند که در سیستم ایمنی بدن نقش دارند. معمولاً انتخاب طبیعی در این ناحیه به تنوع ژنتیکی بالا تمایل دارد تا بدن بتواند در برابر طیف گسترده‌ای از تهدیدها مقاومت کند.

اما در این مورد، پژوهشگران از یافته‌شان متعجب شدند—چرا که برعکسِ انتظار، شاهد چیزی بودند که آن را «افت آشکار تنوع ژنتیکی» در این بخش از ژنوم نامیدند. این موضوع نشان می‌داد که این کشاورزان اولیه با بیماری بسیار شدید و ویرانگری مواجه شده بودند.

سویلْمی (Souilmi) می‌گوید: «جمعیت آناتولیایی با چیزی آن‌قدر شدید مواجه شده بود که تمام آن تنوعی که معمولاً در این ناحیه از ژنوم مفید محسوب می‌شود، از بین رفته بود. این یکی از قوی‌ترین، اگر نگوییم قوی‌ترین، نشانه‌های انطباقی است که تاکنون در انسان دیده‌ایم.»

با این حال، زمانی که آناتولیایی‌ها با جمعیت‌های دیگر آمیخته شدند، نشانه این انطباق در MHC III از بین رفت. پژوهشگران الگوهای مشابهی را در ده‌ها مورد دیگر در طول ۵۰,۰۰۰ سال گذشته نیز یافتند. باز هم مشاهده شد که با کاهش فشارهای انتخاب طبیعی، آثار انطباق‌هایی که زمانی گسترده بودند، تقریباً به طور کامل از ژنوم نسل‌های بعدی پاک شدند—یا بر اثر آمیزش با گروه‌های دیگر یا به دلیل رانش ژنتیکی.

سویلْمی و همکارانش در مطالعه خود می‌نویسند: «چنین رویدادهای انتخاب مثبت شدید بسیار بیشتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، در تاریخ اخیر بشر رایج بوده‌اند.»

این یافته با این تصور که نوآوری‌های تکنولوژیکی و هوش انسان‌های مدرن باعث شده از انطباق زیستی بی‌نیاز شوند، در تضاد است.
سویلْمی می‌گوید: «این نتیجه به ما می‌گوید ساختارهای اجتماعی و فناوری‌های ما لزوماً ما را از هر چیزی که طبیعت به‌سوی‌مان پرتاب می‌کند، محافظت نمی‌کنند.» 

یکی از چیزهایی که طبیعت به‌طور مداوم به سمت انسان‌ها پرتاب می‌کند، بیماری‌های مرگ‌بار است. جمعیت‌های انسانی برای مدت طولانی درگیر رقابت تکاملی با پاتوژن‌ها بوده‌اند—رقابتی بی‌پایان، که در آن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا تکامل می‌یابند تا از ضعف‌های سیستم ایمنی ما بهره‌برداری کنند، و ما نیز برای مقاومت در برابر این حملات، تکامل می‌یابیم. حتی زمانی که انسان‌های باستانی بر شکارچیان خطرناک پیروز شدند، همچنان در برابر این دشمنان میکروسکوپی آسیب‌پذیر باقی ماندند.

برای نمونه، بیماری طاعون سیاه (bubonic plague) که توسط باکتری Yersinia pestis ایجاد شد، در قرن چهاردهم ۳۰ تا ۵۰ درصد جمعیت اروپا را از بین برد.

به این ترتیب، پاتوژن‌ها نقش بزرگی در شکل‌گیری انسان امروزی داشته‌اند.
لوییس کوئینتانا-مورسی، ژنتیک‌دان جمعیت از انستیتو پاستور پاریس، می‌گوید:
«هر جا مرگ‌ومیر وجود دارد، انتخاب طبیعی هم هست: افرادی که پیش از رسیدن به سن تولید مثل می‌میرند، ژن‌هایشان را منتقل نمی‌کنند.»
او ادامه می‌دهد: «در واقع، بیماری‌های عفونی و پاتوژن‌ها از عوامل اصلی انتخاب طبیعی در طول تاریخ بشر بوده‌اند.»

این نبردها در ژنوم‌های ما ثبت شده‌اند. در مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۳، کوئینتانا-مورسی و همکارانش ۲,۸۷۹ ژنوم باستانی و مدرن را تحلیل کردند تا ببینند DNA اروپایی‌ها در ۱۰,۰۰۰ سال گذشته چگونه تغییر کرده است.
آن‌ها ۱۳۹ موقعیت ژنتیکی را شناسایی کردند که تحت تاثیر انتخاب طبیعی قوی بوده‌اند—چه انتخاب مثبت برای تقویت ژن‌های مفید، چه انتخاب منفی برای حذف ژن‌های مضر.

اکثر این تغییرات با پاسخ سیستم ایمنی به عفونت‌ها در ارتباط بودند.
جالب اینجاست که بیش از ۸۰٪ از رویدادهای انتخاب مثبت در ۴,۵۰۰ سال گذشته آغاز شده‌اند—دورانی که با افزایش جمعیت شهری، وابستگی بیشتر به کشاورزی، نزدیکی به حیوانات اهلی و افزایش اپیدمی‌ها همراه بود.

کوئینتانا-مورسی می‌گوید:
«در این دوره، انتخاب طبیعی بسیار گسترده بوده است.» 

پاتوژن‌هایی مانند باکتری Yersinia pestis، که باعث همه‌گیری طاعون خیارکی (Bubonic plague) شد—همان بیماری مرگ‌بار معروف به مرگ سیاه (Black Death)—از محرک‌های اصلی در روند تکامل انسان بوده‌اند.
📌‌ به بیان دیگر، بیماری‌های واگیردار و مرگ‌بار نقش بزرگی در شکل‌گیری ژنوم انسان و تغییرات ژنتیکی ما در طول تاریخ ایفا کرده‌اند.

با این حال، برخی از سازگاری‌های بدن با عوامل بیماری‌زای عفونی، هزینه‌هایی هم به همراه داشته‌اند: تقویت مقاومت در برابر بیماری‌های قدیمی ممکن است احتمال واکنش بیش‌از‌حد سیستم ایمنی را افزایش داده باشد. به عبارت دیگر، یک سیستم دفاعی بیش‌هوشیار ممکن است دچار اختلال شود و به بدن خود حمله کند.

با کاهش خطر ابتلا به بیماری‌های عفونی در طول زمان، احتمال بروز بیماری‌های التهابی و خودایمنی افزایش یافته است. به عنوان مثال، افزایش چشمگیری در برخی گونه‌های ژنتیکی مشاهده شده که اگرچه در برابر بیماری‌های عفونی از بدن محافظت می‌کنند، ولی خطر ابتلا به بیماری‌های التهابی روده مانند بیماری کرون را نیز بالا می‌برند.

چندین نوع خاص از گونه‌های ژنتیکی در ناحیه‌ی MHC (که در انسان به عنوان آنتی‌ژن لکوسیت انسانی یا HLA شناخته می‌شود) نیز ظاهراً برای مقاومت در برابر پاتوژن‌ها (عوامل بیماری‌زا) مورد انتخاب طبیعی قرار گرفته‌اند. اما همین گونه‌ها، خطر ابتلا به بیماری‌های خودایمنی مانند اسپوندیلیت آنکیلوزان (یک بیماری التهابی که ممکن است باعث جوش خوردن مهره‌های ستون فقرات شود) و دیابت نوع ۱ (که در آن، سیستم ایمنی به سلول‌های تولیدکننده انسولین در پانکراس حمله می‌کند) را نیز افزایش می‌دهند.

برخی بخش‌های ژنوم شواهدی از انتخاب منفی را نشان می‌دهند؛ یعنی طبیعت گونه‌های مضر را حذف کرده است. به عنوان نمونه، کاهش گونه‌های ژنتیکی‌ای که خطر ابتلا به بیماری COVID-19 را افزایش می‌دهند دیده شده است، که نشان می‌دهد انسان‌های باستان قرن‌ها قبل از همه‌گیری اخیر، با ویروس‌های کرونا دست‌و‌پنجه نرم کرده‌اند.

در مجموع، این نتایج نشان می‌دهند که سیستم ایمنی بدن ما مانند یک نرم‌افزار، بارها و بارها تحت تأثیر انتخاب طبیعی قرار گرفته و به‌روز شده است. با وجود این کشفیات فراوان، کوینتانا-مورسی معتقد است که محققان تنها به واضح‌ترین نمونه‌های انتخاب طبیعی در گذشته پی برده‌اند و بسیاری از نمونه‌های دیگر هنوز کشف نشده‌اند. او انتظار دارد که با قدرتمندتر شدن روش‌های تحلیلی و در دسترس قرار گرفتن DNAهای باستانی از نقاط دیگر جهان، موارد بیشتری کشف شوند. به گفته او: «احتمالاً شگفتی‌های زیادی در راه است.»

یکی از شگفتی‌های بزرگ، میزان فراگیری این سازگاری‌های ژنتیکی است. گروهی از دانشمندان به رهبری محققان دانشکده پزشکی هاروارد، بیش از ۸۴۰۰ نمونه DNA از انسان‌هایی که در ۱۴۰۰۰ سال گذشته در اروپای غربی زندگی کرده‌اند را بررسی کردند. آن‌ها این ژنوم‌های باستانی را با داده‌های ژنتیکی ۶۵۱۰ انسان امروزی مقایسه کردند و نزدیک به ۱۰ میلیون گونه ژنتیکی (SNP) را مورد بررسی قرار دادند.

برای هر یک از این SNPها، آن‌ها ضریب انتخاب (selection coefficient) را محاسبه کردند تا بسنجند که تا چه اندازه انتخاب طبیعی در ترویج یا حذف آن گونه در نسل بعدی نقش داشته است.

در پیش‌نویس مقاله‌ای که سال گذشته به صورت عمومی منتشر شد، دیوید ریچ و همکارانش گزارش دادند که در ۳۴۷ نقطه از ژنوم شواهدی از انتخاب طبیعی یافته‌اند—که این ده برابر بیشتر از آن چیزی است که پیش‌تر شناخته شده بود.

این تغییرات عمدتاً با ایمنی، پاسخ‌های التهابی، و ویژگی‌های قلبی-سوخت‌و‌سازی مرتبط بودند و احتمالاً منعکس‌کننده سازگاری انسان با رژیم‌های غذایی جدید، زندگی در محیط‌های پرجمعیت‌تر، بیماری‌ها و دام‌های اهلی بوده‌اند.

دیوید رایش از گفت‌وگو درباره نتایج این مطالعه برای این گزارش خودداری کرد، زیرا مقاله هنوز تحت بررسی برای انتشار در یک ژورنال علمی است. با این حال، او فاش کرد که تیم تحقیقاتی قصد دارد تعداد نمونه‌ها را افزایش دهد و روش‌شناسی مطالعه را در نسخه نهایی تقویت کند.

در مصاحبه‌ای با پادکستر دوارکش پاتل (Dwarkesh Patel)، رایش یافته‌های اولیه را مطرح کرد و از تغییرات قابل‌توجه در تنوع‌های ژنتیکی طی ۱۰ هزار سال گذشته گفت:

«ما فکر می‌کنیم صدها نقطه وجود دارند که تغییرات بسیار قوی در فراوانی آن‌ها در طول زمان رخ داده است. حتی معتقدیم هزاران نقطه وجود دارد که فقط ردی از این تغییرات را می‌توانیم ببینیم. تمام ژنوم در این دوره زمانی در حال جوش و خروش بوده است.»

پیش‌نویس مقاله چندین نمونه ارائه می‌دهد:

• جمعیت‌های اولیه کشاورز دچار انتخاب طبیعی شدید برای کنار گذاشتن "ژن‌های صرفه‌جو" شدند. این ژن‌ها که در دوران شکار و جمع‌آوری غذا به بدن در ذخیره چربی کمک می‌کردند، در دوره‌ی فراوانی غذا با کشاورزی به نقطه‌ ضعف تبدیل شدند.

• انتخاب‌های طبیعی دیگر باعث تغییرات ژنتیکی قابل‌توجهی در مواردی چون رنگ پوست، گروه خونی و استعداد ابتلا به بیماری‌هایی چون سل، ام‌اس، دیابت، سلیاک، اختلال دوقطبی و اسکیزوفرنی شدند.

مطالعه دانشگاه هاروارد هم مانند مطالعات قبلی، ناحیه MHC یا HLA (نقش اصلی در سیستم ایمنی بدن) را به عنوان نقطه مهمی از فعالیت ژنتیکی نشان داد. حدود ۲۰ درصد از سیگنال‌های انتخاب طبیعی از این ناحیه می‌آیند.

• یک آلل (گونه‌ی ژنتیکی) که خطر ابتلا به بیماری سلیاک را افزایش می‌دهد، در طول فقط ۴ هزار سال از تقریباً عدم وجود به ۲۰ درصد از جمعیت رسید. احتمالاً این آلل، نوعی محافظت ناشناخته فراهم می‌کرد که بیشتر از ریسک سلیاک ارزش داشته است.

در بسیاری از موارد، شدت انتخاب به قدری زیاد بود که اگر ادامه می‌یافت، آن گونه ژنتیکی در کل جمعیت غالب می‌شد. اما سپس فشار انتخاب کم شد و آن ژن‌ها جذابیت تکاملی خود را از دست دادند.
در موارد دیگر، جمعیت‌ها با تبارهای دیگر آمیزش کردند و اثرات انتخاب طبیعی گذشته پنهان شدند.

با تکنیک‌های تحلیلی جدید، پژوهشگران می‌توانند این آثار محو شده را مثل دست‌نوشته‌ای که پاک و دوباره نوشته شده (palimpsest) بخوانند.
ری توبلر، متخصص ژنتیک جمعیتی از دانشگاه ملی استرالیا می‌گوید:

«کشف محل‌هایی در ژنوم که احتمالاً تحت تأثیر انتخاب طبیعی بوده‌اند، جام مقدس تحقیقات ماست. ابزارهایی که اکنون داریم بسیار قدرتمندند و به زودی یافته‌های بیشتری خواهیم داشت.»

یکی از حوزه‌های امیدوارکننده کشف جدید، مربوط به صفات چندژنی یا پلی‌ژنیک (polygenic) است؛ یعنی ویژگی‌هایی که توسط چندین ژن کنترل می‌شوند.

• بیشتر صفات و بیماری‌های انسانی از این نوع هستند. اما مطالعه آن‌ها دشوار بوده، چون ممکن است صدها یا هزاران نقطه در ژنوم درگیر باشند و هر کدام تنها تاثیر اندکی داشته باشند.

مثلاً قد انسان بیش از ۱۰۰ هزار موقعیت ژنتیکی را شامل می‌شود. تأثیر کم هر ژن باعث می‌شود تشخیص هدف‌های طبیعی انتخاب دشوار باشد.

بینگ سو، استاد مؤسسه جانورشناسی کونمینگ در آکادمی علوم چین می‌گوید:

«سازگاری انسان بیشتر یک فرآیند چندژنی است که هر ژن اثر کوچکی دارد. اما با پیشرفت‌های تکنولوژی که توالی‌خوانی DNA را سریع‌تر و ارزان‌تر کرده، اکنون می‌توانیم سازگاری‌های چندژنی را که پیش از این نامرئی بودند، مشاهده کنیم.»

مطالعات ژنتیکی اخیر، افق جدیدی را برای پژوهش درباره ویژگی‌هایی بسیار پیچیده‌تر از توانایی تک‌ژنی هضم شیر در بزرگسالی گشوده‌اند. اما همه پژوهشگران موافق نیستند که این صفات لزوماً محصول انتخاب طبیعی هستند.

برخی منتقدان گفته‌اند که تغییرات مشاهده‌شده در فراوانی آلل‌ها ممکن است فقط نوسانات طبیعی در جمعیت ژنی باشند، نه مدرکی از انتخاب طبیعی.

برخی از این مطالعات به دلیل روش‌های آماری مورد انتقاد قرار گرفته‌اند. برخی از یافته‌های انتخاب طبیعی باستان در مطالعات دیگر تکرار نشده‌اند. همچنین، مطالعات متعدد نقاط متفاوتی از ژنوم را به عنوان مکان انتخاب طبیعی گزارش کرده‌اند.

ایین ماتیِسون، ژنتیک‌دان دانشگاه پنسیلوانیا، با احتیاط برخورد می‌کند. او فکر می‌کند مطالعات جدید مانند مقاله دانشگاه هاروارد واقعاً تغییرات واقعی در فرکانس ژن‌ها را شناسایی می‌کنند، اما بسیاری از آن‌ها موقتی و گذرا هستند.
او می‌گوید:

«منظورم این است که هنوز هم انتخاب طبیعی است، اما مطمئن نیستم بشود آن را انتخاب جهت‌دار (directional selection) نامید.»

ساشا گوسف، متخصص ژنتیک آماری در مؤسسه سرطان دانا-فاربر و دانشکده پزشکی هاروارد، دیدگاه متفاوتی دارد.
او می‌گوید این تحقیقات جدید نشان می‌دهند که تاریخ اخیر انسان بسیار پویاتر از چیزی بوده که پیش‌تر تصور می‌شد، با اپیزودهای تکراری انتخاب طبیعی و سپس معکوس شدن این انتخاب‌ها.

«این یک سوال بسیار جالب است که DNA باستانی دوباره در حال باز شدن است، حتی اگر هنوز در این زمینه در مورد میزان وقوع این نوع تکامل اتفاق نظر وجود نداشته باشد.»

شاید اجماع علمی در آینده به وجود آید، زمانی که دانشمندان نمونه‌های بیشتری از DNA باستانی به دست آورند و ابزارهای تحلیلی خود را بیشتر اصلاح کنند.
در عین حال، کشف مثال‌های ناشناخته‌ی بیشتری از سازگاری تقریباً اجتناب‌ناپذیر به نظر می‌رسد.

تا کنون بیشتر مطالعات انتخاب طبیعی باستانی بر جمعیت‌های اوراسیای غربی تمرکز داشته‌اند.
اما هنوز چیزهای زیادی درباره مردمان آسیا، آمریکا و به‌ویژه آفریقا باید آموخت—آفریقا زادگاه انسان است و تنوع ژنتیکی بیشتری نسبت به تمام نقاط دیگر جهان دارد.

در پایان، سوئلمی می‌گوید:

«اگرچه به نظر می‌رسد در حال حاضر حجم زیادی از انتخاب طبیعی را تشخیص می‌دهیم، اما از نظر من هنوز کافی نیست. فکر می‌کنم چیزهای بسیار بیشتری وجود دارد که باید کشف شوند.»