کتاب‌خوان (علم و روشنگری)

تکوین سر در جنین انسان زندگی هیچ موجودی با پیدایش سر آغاز نشده است. اسپرم و تخمک با هم ترکیب می‌شوند تا سلولی منفرد بسازند. به‌فاصله‌ی سه هفته پس از زمان تلقیح، یک سلول منفرد به یک توده‌ی سلولی تبدیل می‌شود، سپس سلول‌ها منظره‌ای شبیه کندوی زنبور پیدا می‌کنند. در ادامه به چیز مبهم لوله‌مانندی مبدل می‌شوند که شامل انواع گوناگونی از بافت‌ها است. در خلال بیست‌وسومین و بیست‌وهشتمین روز پس از لقاح، انتهای جلویی لوله ضخیم می‌شود و در بالای تنه، چین‌خوردگی پیدا می‌کند؛ به‌این‌ترتیب، به‌نظر می‌رسد که جنین در رحم در موقعیت طبیعی قرار گرفته است. در این مرحله، سر شبیه کره‌ای بزرگ است. شکل‌گیری این کره، کلید اساسی در شکل‌گیری و سازماندهی اولیه‌ی آن است. چهار برآمدگی بسیار کوچک در اطراف قسمتی که قرار است گلو باشد، رشد می‌کند. حدوداً در طول هفته‌ی سوم، ما شاهد دوتای اول هستیم؛ دوتای دیگر هم چهار روز بعد پدیدار می‌شوند. هر برآمدگی در سطح کاملاً کوچک به‌نظر می‌رسد: حبابی ساده که از برآمدگی کناری‌اش با یک چین‌خورگی جزئی جدا شده است. وقتی شما آن‌چه را که درباره‌ی حباب‌ها و چین‌خوردگی‌ها روی می‌دهد دنبال می‌کنید، متوجه نظم و زیبایی سر، از جمله عصب‌های سه‌قلو و صورت می‌شوید. برخی سلول‌های درون هر حباب که به کمان‌ها موسوم‌اند، بافت استخوانی و بقیه‌ی ماهیچه‌ها و رگ‌های خونی را شکل خواهند داد. ترکیب پیچیده‌ای از سلول‌ها درون هر کمان وجود دارد: برخی سلول‌ها دقیقاً همان‌جا تقسیم می‌شوند، درحالی‌که بقیه مسیر طولانی را برای ورود به کمان طی می‌کنند. وقتی‌که سلول‌های درون هر کمان را بر حسب این‌که در هنگام بلوغ به چه چیزی تبدیل می‌شوند شناسایی می‌کنیم، کم‌کم مسائل شروع به روشن‌شدن می‌کنند. درنهایت، بافت‌های کمانی اول، فک بالایی و پایینی، دو استخوان کوچک گوش (چکشی و سندانی) و همه‌ی رگ‌ها و ماهیچه‌هایی را که آن‌ها را تغذیه می‌کنند شکل می‌دهد. دومین کمان، سومین استخوان کوچک گوش (استخوان رکابی)، یک استخوان کوچک حلق و بیش‌تر ماهیچه‌هایی را که حالات چهره را کنترل می‌کنند تشکیل می‌دهد و سومین کمان، استخوان‌ها، ماهیچه‌ها و عصب‌های عمیق‌تر در گلو را می‌سازد که ما از آن‌ها برای بلعیدن استفاده می‌کنیم. سرانجام، چهارمین کمان، عمیق‌ترین قسمت حلق ما را ایجاد می‌کند که شامل بخش‌هایی از حنجره‌ی ماهیچه‌ها و رگ‌هایی می‌شود که در اطرافش هستند و به عملکرد آن کمک می‌کنند. اگر شما خود را به‌اندازه‌ی سر یک سوزن کوچک می‌کردید و به درون دهان جنین در حال تکوین سفر می‌کردید، می‌توانستید چهار دندانه را ببینید که با هریک از برآمدگی‌ها معادل‌اند. همانند کمان‌های خارجی، سلول‌های روی این دندانه‌ها ساختارهای مهمی را شکل می‌دهند. یکی از این چهار دندانه طویل می‌شوند و درنتیجه، شیپور استاش و تعداد دیگری از ساختارهای درون گوش را تشکیل می‌دهد. دومین دندانه حفره‌ای ایجاد می‌کند که لوزه‌های ما را در خود جای می‌دهد. سومین و چهارمین آن‌ها مسئول تشکیل غدد مهمی مثل پاراتیروئید، تیموس و تیروئید هستند. آن‌چه که من به شما نشان دادم یکی از شگردهای مهم برای درک پیچیده‌‌ترین‌های مسائل جمجمه‌ای و بخش عمده‌ی سر است. اگر ما کمان‌های آبششی را از دوران جنینی تا بلوغ دنبال کنیم، در حقیقت می‌توانیم منشأ فک، گوش‌ها، حنجره و گلو را تعقیب کنیم. استخوان‌ها، ماهیچه‌ها، عصب‌ها و رگ‌ها همه درون این کمان آبششی تکوین می‌یابند. 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

تشابه دیوار و سر؛ هر دو تاریخچه‌ای از وقایع متوالی را نشان می‌دهند. در حین تفکر راجع‌به این عصب‌ها، اولین روزهایم در شیکاگو در سال ۲۰۰۱ را به‌خاطر آوردم. مکانی به‌عنوان آزمایشگاه تحقیقاتی، در ساختمانی به قدمت صد سال در اختیارم گذاشته شد، درحالی‌که آن‌جا نیاز به سیم‌کشی، لوله‌کشی و سیستم تهویه‌ی جدید داشت. به یاد می‌آورم روزی که پیمانکاران دیوار را شکافتند تا به‌قسمت‌های داخلی دسترسی یابند: واکنش آن‌ها نسبت به لوله‌کشی و سیم‌کشی داخل دیوار بسیار شبیه به واکنش من هنگام تشریح سر یک انسان، هنگامی‌که برای نخستین‌بار عصب‌های صورت و سه‌قلو را دیدم، بود! سیم‌ها، کابل‌ها و لوله‌های درون دیوارها شلوغ و درهم‌تنیده بودند. هیچ عقل سلیمی نباید این طراحی را با کابل‌ها و لوله‌هایی که حلقه‌ها و پیچ‌های عجیبی دارند و در سراسر ساختمان امتداد یافته‌اند، طراحی کرده باشد! نکته‌ی اصلی دقیقاً همین جاست. ساختمان محل آزمایشگاه من در سال ۱۸۹۶ ساخته شده و تأسیسات ساختمانی آن بازتابی از طرحی قدیمی بود که بارها بهینه‌سازی و اصلاح شده بود. اگر شما می‌خواهید سیم‌کشی و لوله‌کشی آن ساختمان را تصور کنید، باید تاریخچه‌ی آن را بدانید و این‌که چگونه برای هر نسل تازه‌ای از پژوهشگران بازسازی شده است. هم‌چنین، سر هم تاریخچه‌ای طولانی دارد و این تاریخچه پیچیدگی‌های عصب‌هایی نظیر صورت و سه‌قلو را توضیح می‌دهد. داستان این تاریخچه برای ما با بررسی تخم‌های لقاح‌یافته آغاز می‌شود. 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

وظایف عصب صورت عصب صورت، ماهیچه‌ها را کنترل و اطلاعات حسی را تقویت می‌کند. این عصب، همان‌طور که از نام آن پیداست، عصب اصلی برای کنترل ماهیچه‌های حالت‌دهنده‌ی صورت است. ما از این ماهیچه‌های کوچک برای لبخندزدن، اخم‌کردن، بالا و پایین بردن ابروها، حرکت‌دادن پره‌های بینی و کارهای بسیار دیگری استفاده می‌کنیم. آن‌ها نام‌های جالبی دارند. یکی از ماهیچه‌های اصلی که ما برای اخم‌کردن از آن استفاده می‌کنیم -همان ماهیچه‌ای که گوشه‌ی دهان‌مان را پایین می‌آورد- به ماهیچه‌ی پایین‌آورنده‌ی گوشه‌ی لب موسوم است. نام جالب دیگر، به ماهیچه‌ای تعلق دارد که ما در حین نگرانی، به کمکش پیشانی‌مان را چین‌دار می‌کنیم، تعلق دارد. به آن ماهیچه‌ی اخم یا چین‌دهنده‌ی بالای ابرو می‌گویند. پره‌های بینی خود را تکان بدهید: شما از نازالیس (Nasalis) خود استفاده کردید. هر یک از این ماهیچه‌ها را مشابه بسیاری دیگر از ماهیچه‌های حالت‌دهنده‌ی صورت، انشعاباتی از عصب صورت کنترل می‌کنند. حالاتی از قبیل لبخند نافرم یا پلک‌های افسرده‌ی افتاده، نشان از اشکالی در این عصب در طرفی از صورت فرد است. شما احتمالاً الان متوجه می‌شوید که چرا شب امتحان پایان‌ترم تا دیرهنگام بیدار ماندم و به مطالعه‌ی آن عصب‌ها پرداختم. هیچ‌چیز در مورد آن به‌نظر قابل درک نمی‌آمد. برای مثال، هم عصب‌های صورت و هم سه‌قلو انشعابات بسیار کوچکی به ماهیچه‌های درون گوش‌مان ارسال می‌کنند. چرا دو عصب مختلف که قسمت‌های کاملاً متفاوت از صورت و گوش را تحریک می‌کنند، انشعاباتی را به ماهیچه‌های گوش که در همسایگی هم‌اند، ارسال می‌کنند؟ حتی گیج‌کننده‌تر، عصب سه‌قلو و صورت، انشعاباتی را به‌صورت و آرواره‌ی ما می‌فرستند و در این بین یکدیگر را هم قطع می‌کنند. چرا؟ با چنین عملکردهای عجیب و مسیرهای پیچ‌درپیچ، به‌نظر می‌رسد نظم و منطقی در ساختارشان وجود نداشته باشد؛ عجیب‌تر این‌که این اعصاب چگونه با صفحات استخوانی، ساختارهای نگه‌دارنده‌ی مغز و میله‌هایی که جمجمه‌ی ما را تشکیل می‌دهند پیوند یافته‌اند؟! 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

وظایف عصب سه‌قلو انشعاب‌های عصب سه‌قلو، دو وظیفه‌ی اصلی به عهده دارند: ماهیچه‌ها را کنترل می‌کنند و اطلاعات حسی را از بیش‌تر قسمت‌های صورت به مغز بازمی‌گردانند. ماهیچه‌های کنترل‌شونده با عصب سه‌قلو، شامل ماهیچه‌های مسئول جویدن و ماهیچه‌های کوچک در اعماق گوش‌اند. هم‌چنین، عصب سه‌قلو، عصب اصلی برای حس در صورت است. علت این‌که ضربه به صورت، بیش از احساس دردی ساده ایجاد می‌کند همین است که عصب سه‌قلو اطلاعات حسی را از پوست صورت به مغز می‌رساند. هم‌چنین، دندان‌پزشک شما انشعابات عصب سه‌قلوی شما را به‌خوبی می‌شناسد. انشعابات گوناگونی به ریشه‌ی دندان‌ها می‌رود؛ آمپول بی‌حسی دندان که در امتداد یکی از این انشعابات زده می‌شود، قسمت‌های مختلفی از ردیف دندان‌های ما را بی‌حس می‌کند. 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

تنوع اعصاب جمجمه‌ای کلید درک رموز اساسی سر این است که عصب‌های جمجمه‌ای را چیزی بیش از آشفتگی و شلوغی ببینیم، البته بیش‌تر آن‌ها واقعاً ساده‌اند. ساده‌ترین عصب‌های جمجمه‌ای، تنها یک عملکرد دارند و به یک اندام یا یک ماهیچه متصل می‌شوند. عصب جمجمه‌ای که به ساختار بینی ما رفته -عصب بویایی- یک وظیفه دارد: اطلاعات را از بافت بویایی به مغز می‌رساند. هم‌چنین برخی از عصب‌ها که به چشم‌ها و گوش‌های ما رفته‌اند، به‌همین سادگی‌اند: عصب بینایی با دیدن مرتبط است؛ عصب شنوایی برای شنیدن به‌کار می‌رود. چهار عصب جمجمه‌ای دیگر، تنها در خدمت ماهیچه‌ها هستند -برای مثال به‌حرکت درآوردن چشم‌ها درون حدقه یا حرکت سر روی گردن به اطراف. اما چهار تا از عصب‌های جمجمه‌ای دهه‌هاست که دانشجویان پزشکی را به دردسر انداخته‌اند؛ البته این دردسر، علت قانع‌کننده‌ای هم دارد. عملکرد این چهار عصب بسیار پیچیده است و برای انجام وظیفه مسیر پیچ‌درپیچی را در سر دنبال می‌کنند؛ عصب سه‌قلو و عصب صورت، شایسته‌ی توجه ویژه‌ای هستند. هر دو از مغز خارج می‌شوند و به شبکه‌ی گیج‌کننده‌ای از انشعابات تفکیک می‌شوند؛ بسیار شبیه شبکه‌ی سیم‌های داخل تلویزیون و رادیو. یک انشعاب از عصب سه‌قلو یا صورت، هم اطلاعات مربوط به احساس و هم اطلاعات مرتبط با حرکت را منتقل می‌کند. رشته‌های مجزا و منفرد اعصاب حسی و حرکتی که از بخش‌های مختلفی در مغز منشأ می‌گیرند، در رشته‌ی اصلی یکی می‌شوند (آن‌چه که نهایتاً ما به آن‌ها عصب سه‌قلو یا عصب صورت می‌گوییم) سپس دوباره تفکیک می‌شوند و انشعاباتی را به همه‌ی سر می‌فرستند. 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

آناتومی سر؛ نظم در بی نظمی از آن‌جا که برخلاف بقیه‌ی قسمت‌های بدن، بافت‌های سر، درون جعبه‌ای استخوانی محفوظ‌اند، آناتومی سر پیچیده و مشاهده‌ی آن نیز دشوار است. مجبوریم رگ‌ها و اندام‌ها را از میان گونه، پیشانی و جمجمه مشاهده کنیم. بدین‌ترتیب، با بازکردن سر، با انبوهی از آن‌چه که بی‌شباهت به تور درهم‌تنیده‌ی ماهی‌گیری نیست، مواجه می‌شویم. رگ‌ها و عصب‌ها همچنان که در سراسر جمجمه منتشر می‌شوند، حلقه‌ها و پیچش‌های عجیبی ایجاد می‌کنند. هزاران انشعاب عصبی، ماهیچه‌ای و استخوانی، درون این جعبه‌ی کوچک قرار دارد. در نظر اول، کل ساختار توده‌ای گیج‌کننده و آشفته به‌نظر می‌رسد. جمجمه‌ی ما از سه بخش اصلی تشکیل شده است: صفحات استخوانی، ساختارهای نگه‌دارنده و میله‌ها. صفحات استخوانی، مغز ما را احاطه کرده‌اند [استخوان‌های جمجمه]. بالای سر خود را به آهستگی لمس کنید؛ آن‌ها را احساس خواهید کرد. این صفحات بزرگ، درست مشابه قطعات یک پازل باهم جور شده‌اند و بیش‌تر و بیش‌تر کاسه‌ی سر ما را تشکیل داده‌اند. هنگام تولد، این صفحات از هم فاصله دارند؛ فضاهای خالی میان آن‌ها، قسمت نرمه‌ی سر در نوزادان قابل مشاهده است و برخی اوقات بافت زیرین مغزی آن‌ها را می‌لرزاند. همان‌طور که بزرگ می‌شویم، استخوان‌ها تکوین می‌یابند و زمانی‌که به دوسالگی می‌رسیم، دیگر به‌هم متصل شده‌اند. بخش دیگری از جمجمه‌ی ما، در قسمت زیرین مغز قرار دارد و سطح نگه‌دارنده‌ی مغز را شکل می‌دهد. برخلاف استخوان‌های عریض بالای جمجمه، این استخوان‌ها مشابه بلوک‌های پیچیده‌ای هستند و رگ‌ها و انشعابات عصبی بسیاری از میان آن‌ها عبور می‌کند. استخوان نوع سوم، آرواره‌ها، برخی از استخوان‌های درون گوش‌ها و گلوی‌مان را می‌سازند؛ این استخوان‌ها شبیه میله‌هایی تکوین می‌یابند که درنهایت، از یکدیگر جدا می‌شوند و تغییر شکل می‌دهند تا ما را در جویدن، شنیدن و قورت‌دادن یاری کنند. داخل جمجمه، فضاها و قسمت‌هایی وجود دارد که اندام‌های متفاوتی را در خود جا داده است. بدیهی‌ست که مغز بیش‌ترین حجم جمجمه را اشغال می‌کند. دیگر فضاهای درون جمجمه، شامل چشم‌ها، قسمت‌هایی از گوش‌ها و ساختار بینی است. بیش‌تر چالش‌ها در درک آناتومی سر، به‌علت نداشتن تصور سه‌بعدی از این فضاها و اندام‌ها به‌وجود می‌آید. ماهیچه‌هایی به استخوان‌ها و اندام‌های درون سر متصل است که برای گازگرفتن، حرف‌زدن و حرکت‌دادن چشم‌ها و کل سر، از آن‌ها استفاده می‌کنیم. ۱۲ عصب خارج‌شده از مغز که به مناطق متفاوتی از سر می‌روند، این ماهیچه‌ها را پشتیبانی می‌کنند؛ این‌ها همان عصب‌های جمجمه‌ای معروف‌اند که باعث ترس دانشجویان آناتومی و پزشکی می‌شوند! صفحات استخوانی جمجمه، ساختارهای نگه‌دارنده‌ی مغز و میله‌ها: شمایی از جمجمه‌ها. هر یک از استخوان‌های درون سر ما به یکی از این سه قسمت منتهی می‌شوند. 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

دندان‌ها، غدد و پر و بال دندان‌ها نه‌تنها منادی مسیری کاملاً تازه برای زندگی بودند، بلکه آشکار‌کننده‌ی منشأ شیوه‌ی کاملاً جدیدی برای ساخت اندام‌ها هم بودند. دندان‌ها طی اندرکنش دو لایه از بافت پوست در حال تکوین ما ایجاد می‌شوند. توضیح این مکانیسم به‌این‌صورت است که دو لایه به یکدیگر نزدیک و سلول‌ها تقسیم می‌شوند، لایه‌ها تغییر شکل می‌دهند و پروتئین‌هایی را می‌سازند؛ لایه‌ی خارجی، پیش‌ساز مولکولی مینا را ترشح می‌کند و لایه‌ی داخلی مواد تشکیل‌دهنده‌ی عاج و مغز درونی دندان را می‌سازد. با گذشت زمان، ساختار دندان برای ساخت الگوهای برآمدگی و فرورفتگی که منجر به تمایز گونه‌ها می‌شود، بهینه‌سازی شده‌اند. تکوین مشابه دندان و سایر ساختارهای موجود در پوست: مو، پر و بال و پولک! کلید تکوین دندان‌ها، اندرکنش بین این دو لایه‌ی بافتی است: صفحه‌ی سلولی خارجی و لایه‌ی سلولی سُست داخلی که سبب می‌شود بافت پیچ‌وتاب بخورد و هر دو لایه را برای ترشح مواد لازم ساخت دندان، آماده سازد. این فرایند، منجر به تکوین همه‌ی ساختارهای موجود در پوست شد: پولک، مو پر و بال، غدد عرق و حتی پستان‌ها. در همه‌ی آن‌ها دو لایه کنار هم قرار می‌گیرند، پیچ‌وتاب می‌خورند و پروتئین ترشح می‌کنند. درواقع، باتری‌های روشن و خاموش‌کننده‌ی (سوئیچ‌های) اصلی ژنتیکی فعال در این فرایندها، در هر یک از بافت‌های یادشده (مو، پر، پولک و ...) تا حد زیادی مشابه هم‌اند. این قضیه مشابه راه‌اندازی کارخانه‌ای جدید یا فرایند مونتاژ و سرهمسازی است؛ زمانی‌که تزریق پلاستیکی اختراع شده بود، در ساختن همه‌چیز، از اجزای ماشین گرفته تا یویو، استفاده می‌شد! دندان‌ها هم از همین قاعده تبعیت می‌کردند. هنگامی‌که فرایندی که منجر به ساخت دندان‌ها بود آغاز شد، به‌نحوی بهینه و اصلاح شد که منجر به ساخت اندام‌های گوناگون و متنوع با منشأ بافت پوست شود. این قضیه را به بهترین شکل در استراکودرم‌ها مشاهده کردیم. پرنده‌ها، خزندگان و انسان‌ها، نمونه‌های فوق‌العاده پیشرفته‌ای از این الگو و فرایند هستند. اگر از ابتدا دندان نداشتیم، هرگز پولک، پر و بال و پستان هم نمی‌توانستیم داشته باشیم! ابزار رشد‌دهنده‌ای که دندان‌ها را ساختند، بار دیگر به‌منظور ساخت دیگر ساختارهای مهم پوستی به‌کار رفتند؛ اگر ملموس‌تر بگویم، اندام‌هایی مثل دندان‌ها، بال‌ها و پستان‌ها با وجود این‌همه تفاوت، به‌واسطه‌ی تاریخ، پیوند جدانشدنی جالبی با یکدیگر دارند. زمینه‌ی اصلی چهار فصل نخست این بود که چطور قادر به تعقیب اندام‌های مشابه در جانوران متفاوت هستیم. در فصل اول دریافتیم که می‌توانیم نسخه‌های اندام‌های‌مان را در صخره‌های باستانی پیش‌بینی و کشف کنیم. در فصل دوم متوجه شدیم چطور می‌توانیم بدون هیچ استثنایی استخوان‌های مشابه را از ماهی تا انسان دنبال کنیم. در فصل سوم نشان دادیم که چطور آن بخش ارثی بدن ما -DNA و دستورالعمل‌های ژنتیکی که اندام‌ها را می‌سازند- می‌توانند در جانوران بسیار متفاوت دنبال شوند. اکنون، در دندان‌ها، پستان و پر و بال زمینه‌ی مشترکی یافتیم. فرایندهای زیست‌شناختی که این اندام‌های متفاوت را ساخته‌اند نسخه‌هایی از یک اصل اولیه‌اند. وقتی متوجه شباهت عمیق میان اندام‌ها و بدن‌های متفاوت می‌شویم تازه درک می‌کنیم که ساکنان متعدد دنیای ما تنها در ظاهر با یکدیگر تفاوت دارند! دندان‌ها، پستان‌ها، پر و بال و مو، همه در اثر فعل و انفعالات میان لایه‌های پوست ایجاد شدند. 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

استخوان و دندان؛ تقدم و تأخر سال‌های متمادی، دیرینه‌شناسان درباره‌ی این موضوع که چرا در نخستین گام به‌سمت تکامل، اسکلت‌های سخت حاوی هیدروکسی‌آپاتیت به‌وجود آمدند بحث می‌کردند. برای دیرینه‌شناسانی که معتقد بودند استخوان‌ها نخستین‌بار با تشکیل آرواره، ستون فقرات یا پوشش زر‌هی صدف‌مانند به‌وجود آمده‌اند، کونودونت‌ها مثال نقض به‌شمار می‌آمدند؛ در آن‌ها نخستین قسمت حاوی هیدروکسی‌آپاتیت در بدن‌شان دندان‌ها بودند. استخوان‌های سخت برای حفاظت از جانوران به‌وجود نیامدند، بلکه برای تغذیه‌ی آن‌ها پدیدار شدند! با این توصیف، جهان «ماهی، ماهی بخور» به‌طور جدی آغاز شد. در ابتدا، ماهی بزرگ ماهی کوچک را خورد؛ سپس مسابقه‌ای تسلیحاتی شروع شد و شکل جنگ به خود گرفت. ماهی‌های کوچک پوشش زرهی برای خود ایجاد کردند؛ ماهی‌های بزرگ برای شکستن این پوشش زرهی، آرواره‌های بزرگ‌تری به‌دست آوردند و به‌همین ترتیب داستان ادامه یافت. دندان‌ها و استخوان‌ها در رقابت مدام برای حیات تغییر کرده‌اند. هنگامی‌که نخستین جانوران با جمجمه‌های استخوانی را در نظر می‌گیریم، موضوع جالب‌تر هم می‌شود. همین‌طور که در زمان به پیش می‌رویم و از نخستین جانوران کونودونت اولیه عبور می‌کنیم، متوجه می‌شویم که نخستین اسکلت‌هایی که سر استخوانی داشتند، چه شکلی بودند. آن‌ها به ماهی‌های ۵۰۰ میلیون‌ساله‌ای موسوم به اُستراکودرم (Ostracoderm) تعلق داشتند؛ فسیل این ماهی‌ها در صخره‌های سراسر زمین، از شمالگان گرفته تا بولیوی، یافت شدند. این ماهی‌ها شبیه همبرگری با دنباله‌ی گوشتی بودند! ناحیه‌ی سر استراکودرم مانند قرصی بزرگ است که با سپری استخوانی پوشیده شده باشد؛ تقریباً چیزی شبیه به زره. اگر من یکی از کشوهای موزه‌ام را باز کنم و یکی از آن‌ها را به شما نشان بدهم، شما بی‌درنگ متوجه چیز عجیبی خواهید شد: اسکلت سر اُستراکودرم، براق و درخشان، خیلی شبیه به دندان‌های ما یا فلس‌های ماهی است! یکی از لذت‌های دانشمند‌بودن این است که طبیعت، توانایی خاصی در متحیرساختن و غافل‌گیرکردن شما دارد! ما اکنون در استراکودرم‌ها، گروهی از ماهی‌های بدون آرواره‌ی باستانی، شاهد نمونه‌ای درجه‌یک از همین نوع غافل‌گیری هستیم! اُستراکودرم‌ها جزو نخستین جانوران دارای سر استخوانی‌اند که اگر استخوان جمجمه‌شان را باز کنید، آن را در پلاستیک قرار دهید و زیر میکروسکوپ بشکنید، فقط شاهد بافتی کهنه و قدیمی نخواهید بود، بلکه عملاً بافتی مشابه بافت دندان‌ها در آن می‌بینید. لایه‌ای از مینا و حتی از بافت نرم دندان نیز وجود دارد. کل پوشش محافظ از هزاران دندان ریز درهم‌آمیخته تشکیل شده بود. این جمجمه‌ی استخوانی، یکی از قدیمی‌ترین ثبت‌های فسیلی‌ست که کاملاً از دندان‌های کوچک تشکیل شده. دندان‌ها در اصل برای گازگرفتن جانوران به‌وجود آمدند، سپس نسخه‌ای از دندان‌ها در مسیر تازه‌ای برای محافظت از آن‌ها مورد استفاده قرار گرفت. کونودونت (چپ) و استراکودرم (راست)، کونودونت‌ها در اصل به‌صورت منفرد کشف شدند. سپس همان‌طور که سایر حیوانات شناخته شدند ما دریافتیم که بسیاری از آن‌ها با یکدیگر مانند ردیف دندان در دهان این ماهی نرم‌تن بدون آرواره عمل می‌کنند. سر استراکودرم‌ها یک محافظ استخوانی پوشیده شده است. لایه‌های میکروسکوپی این پوشش همچون ساختار دندان‌مانند ریزی درست شده است. بازسازی از دکتر مارک پرنل، دانشگاه لیستر و دکتر فیلیپ دانو، دانشگاه بریستل. 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

دندان‌ها و استخوان‌ها - اندام سخت همه‌چیز را درباره‌ی دندان گفتیم، به‌غیر از آن‌چه که باعث خاص‌شدن دندان‌ها در میان اندام‌ها شده است: سخت‌بودن دندان‌ها. دندان‌ها مجبور بودند سخت‌تر از تکه‌های غذایی خورده‌شده باشند تا بتوانند آن‌ها را خرد کنند؛ تصور کنید که بخواهید استیک را با اسفنج ببرید! در بسیاری از موارد، دندان‌ها به‌سختی صخره‌ها هستند و علتش این است که درون خود مولکول‌هایی کریستالی دارند. این مولکول‌ها با نام هیدروکسی‌آپاتیت شناخته می‌شوند و زیربنای ساختار سلولی و مولکولی دندان‌ها و استخوان‌ها از این ماده اشباع است و باعث می‌شود آن‌ها در مقابل خمیدگی، فشردگی و دیگر تنش‌ها مقاوم باشند. دندان‌ها فوق‌العاده سخت‌اند و این به‌علت لایه‌ی بیرونی آن‌ها یعنی میناست که دارای هیدروکسی‌آپاتیتی به‌مراتب غنی‌تر از هر ساختار دیگری در بدن، از جمله استخوان‌ها هستند. این میناست که به دندان‌ها سفیدی و درخشانی می‌بخشد، البته مینا تنها یکی از لایه‌هایی است که دندان‌های ما را می‌سازند. لایه‌های درونی، از قبیل عاج دندان، نیز از هیدروکسی‌آپاتیت پر شده است. جانوران بسیاری مانند صدف‌ها یا خرچنگ‌های دریایی نیز بافت‌های سخت دارند؛ اما آن‌ها هیدروکسی‌آپاتیت ندارند. سختی این دو جانور، به‌علت مواد دیگری مانند کربنات کلسیم یا کیتین است. هم‌چنین، برخلاف ما این جانوران اسکلت خارجی دارند که بدن‌شان را پوشانده است؛ درحالی‌که سختی ما درون ما قرار دارد! نشان ویژه‌ی سختی ما که با دندان‌های درون دهان و استخوان‌های درون بدن‌مان مشخص می‌شود بخش ضروری جواب سؤال «ما کیستیم؟!» است. ما قادر به خوردن، حرکت به اطراف، تنفس، حتی متابولیسم مواد معدنی مشخصی هستیم و این به‌علت بافت‌های هیدروکسی‌آپاتیت‌مان است. برای داشتن این قابلیت‌ها، باید از نیای مشترک‌مان با ماهی‌ها سپاس‌گزار باشیم! هر ماهی، دوزیست، خزنده، پرنده و پستاندار در کره‌ی زمین شبیه به ما است. تمام آن‌ها ساختارهایی متشکل از هیدروکسی‌آپاتیت دارند. اما این ساختارهای مشترک از کجا آمده‌اند؟... بیشتر بخوانید 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

کشف شگفت‌آور ما؛ نیمه‌خزنده-نیمه‌پستاندار! زمانی‌که به بوستون برگشتم، چاک و بیل برای صرف ناهار بیرون رفته بودند. بعضی از همکاران که در حال بازدید از موزه بودند، متوجه حضور من شدند و ضمن احوال‌پرسی گرم به من تبریک گفتند و به تمجید از من پرداختند؛ با من درست مثل قهرمانی فاتح رفتار می‌شد، اما واقعاً نمی‌دانستم چرا؟! رفتار آن‌ها برای من مثل یک شوخی عجیب بود، انگار می‌خواستند مرا ترغیب به انجام کار بزرگی کنند! آن‌ها به من گفتند که به آزمایشگاه بیل برویم تا آن غنیمتی که به‌دست آورده بودم را ببینیم. نمی‌دانستم باید چه فکری کنم؛ برای همین با آن‌ها به‌راه افتادم. زیر میکروسکوپ بیل، آرواره‌ی بسیار کوچکی بود که طولی بیش از ۱/۵ سانتی‌متر نداشت. روی آن چند دندان بسیار ریز قرار داشت. بدون شک، آرواره متعلق به یک خزنده بود، چراکه دندان‌ها تنها یک ریشه در پایه داشتند، درحالی‌که دندان‌های پستانداران ریشه‌های بیش‌تری دارد. اما روی آن دندان‌ها برجستگی و فرورفتگی و لبه‌های زیادی وجود داشت که می‌توانستم آن‌ها را با چشم غیرمسلح هم ببینم. مشاهده‌ی دندان زیر میکروسکوپ برای من شگفتی بزرگ‌تری بود: روی برجستگی دندان‌ها کمی سائیدگی دیده می‌شد؛ یعنی این خزنده، دارای قابلیت جفت‌شدگی دندان‌ها بوده است. به بیان دیگر، فسیل من به‌نوعی نیمه‌خزنده-نیمه‌پستاندار بود! بیل، بدون اطلاع من، یکی از قطعه‌سنگ‌ها را شکافته و رگه‌ای از استخوان را مشاهده کرده بود، سپس آن را با استفاده از سوزن، برای مشاهده زیر میکروسکوپ آماده کرده بود. هیچ‌یک از ما این موضوع را در میدان فسیلی متوجه نشده بود اما گروه اکتشافی ما به موفقیت بزرگی نائل شد که همه‌ی آن را مدیون بیل بودیم. در آن تابستان چه چیزهایی آموختم؟... بیشتر بخوانید 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

قوانین ارزشمند فسیل‌یابی ورود من به دیرینه‌شناسی میدانی زمانی شروع شد که جست‌وجو را با چاک و بیل در صحرای آریزونا آغاز کردم. در ابتدا، هرگونه اقدامی به‌نظرم کاملاً شانسی و تصادفی می‌آمد. درواقع، من انتظار انجام نوعی عملیات شناسایی منظم و هماهنگ را درست مانند آن‌چه که در عملیات نظامی انجام می‌شود داشتم؛ اما چیزی که شاهدش بودم کاملاً خلاف انتظارم بود؛ گروه روی قسمتی از صخره‌ای خاص فرود می‌آمدند و به جست‌وجوی قطعات استخوانی در سطح سنگ‌ها در تمام جهات ممکن می‌پرداختند، همین! در چند هفته‌ی نخست اکتشافات مرا تنها گذاشتند؛ من هم رهسپار جست‌وجوی فسیل شده بودم و مدام هر صخره‌ای که می‌دیدم را برای یافتن تکه‌های استخوانی در سطحش جست‌وجو می‌کردم. در پایان هر روز به خانه برمی‌گشتیم تا یافته‌های ارزشمندمان را به بقیه‌ی گروه نشان بدهیم. چاک معمولاً چندین کیف مملو از استخوان داشت. بیل نیز کارنامه‌ی پرباری به‌همراه داشت که اغلب در آن تعدادی جمجمه‌ی کوچک یا غنایم مشابه دیگر به‌چشم می‌خورد. اما من هیچ! توشه‌ی خالی من، یادآوری غم‌انگیزی بر این واقعیت بود که راهی بسیار طولانی برای یادگیری در پیش دارم... بیشتر بخوانید 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

به‌وجودآمدن پستانداران اولیه در صخره‌های حدوداً ۲۰۰ میلیون سال پیش، فسیل جانوران جونده‌ی موش‌مانندی مثل مورگانوکدون (Morganucodon) و اُزوسترودون (Eozostrodon) وجود دارد که در جانورانی در مرحله‌ی شروع گذار به پستانداران به‌نظر می‌رسند؛ این جانوران که از موش کوچک‌ترند، قسمت مهمی از ما را درون خود دارند! عکس‌ها نمی‌توانند نشان بدهند که این پستانداران اولیه تا چه اندازه شگفت‌انگیزند. هنگامی‌که خود من برای نخستین‌بار فسیل این جانوران را مشاهده کردم بسیار هیجان زده شدم. من وارد دوره‌ی تحصیلات تکمیلی در هاروارد شدم و تحصیل و پژوهش در زمینه‌ی پستانداران اولیه را آغاز کردم. آن‌جا را به‌علت حضور فاریش آ. جنکینز -همان فردی که در فصل اول راجع‌به او صحبت کردم- انتخاب کردم. او رهبری‌کننده‌ی سفرهای اکتشافی به غرب آمریکا در هاروارد بود. درواقع، فاریش مدام صخره‌ها را برای یافتن نشانه‌هایی از چگونگی تکوین توانایی‌های متمایز جویدن در پستانداران جست‌وجو می‌کرد؛ کار فاریش و گروهش اکتشاف واقعی بود؛ آن‌ها به‌دنبال محل‌های ویژه و جایگاه‌های جدید گشتند و معمولاً به‌سراغ زمین‌های کشف‌شده توسط گروه‌های دیگر نمی‌رفتند. فاریش گروهی مستعد از جست‌وجوگران فسیل، شامل هیأتی از موزه‌ی جانورشناسی تطبیقی هاروارد و تعدادی از پژوهشگران مستقل را گرد هم آورده بود. رئیس‌های گروهش بیل امرال (Bill Amaral)، چاک شاف (Chuck Schaff) و ویل داونز (Will Downs) بودند. این سه پژوهشگر، آشناکنندگان من با دنیای دیرینه‌شناسی بودند. فاریش و گروهش نقشه‌های زمین‌شناسی و عکس‌های هوایی را برای انتخاب منطقه‌ی احتمالی که ممکن بود نخستین پستانداران را در آن‌جا بیابند، بررسی کرده بودند. به‌این‌ترتیب، هر تابستان آن‌ها سوار بر کامیون‌های‌شان عازم صحراهایی در وایومینگ، آریزونا و یوتا می‌شدند. پیش از آن‌که من در سال ۱۹۸۳ به آن‌ها بپیوندم، شماری از فسیل‌های ارزشمند و جدید پستانداران و هم‌چنین زمین‌های فسیلی را یافته بودند. قدرت محاسبه و پیش‌بینی‌شان مرا بهت‌زده می‌کرد. گروه فاریش به‌سادگی با مطالعه‌ی تعدادی مقاله و کتاب علمی توانستند مکان‌های محتمل و غیرمحتمل برای کشف نخستین پستانداران را شناسایی کنند! 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

شاهدی از الگوی جویدن ما یک تکه‌ی بسیار ابتدایی از ما -نحوه‌ی دقیق جویدن به روش ما پستانداران- در نمونه‌های فسیلی مربوط به ۲۲۵ تا ۱۹۵ میلیون سال پیش در حفاری‌های جای‌جای جهان ظاهر شد. ابتدا در صخره‌های قدیمی‌تر تعدادی خزنده یافتیم که ظاهراً شبیه سگ بودند؛ روی چهارپا راه می‌رفتند، جمجمه‌های بزرگی داشتند و بسیاری از آن‌ها دندان‌های تیزی داشتند؛ شباهت‌ها به همین‌جا ختم می‌شد و برخلاف سگ‌ها، این خزندگان آرواره‌ای متشکل از تعداد زیادی استخوان داشتند و دندان‌های‌شان هم به‌خوبی روی هم قرار نمی‌گرفت؛ هم‌چنین درست مثل خزندگان، دندان‌های‌شان مدام جایگزین می‌شدند؛ یعنی در طول زندگی‌شان دندان‌های جدید درمی‌آوردند! سپس در ادامه‌ی بررسی‌ها، به صخره‌های بالاتر یا به‌عبارتی به دوران جدیدتری رسیدیم و کاملاً شاهد چیزی متفاوت بودیم: ظهور پستاندار. استخوان‌های آرواره کوچک‌تر شده و به نزدیکی گوش رسیده بود. می‌توانستیم نخستین مدرک برای جفت‌شدگی دقیق دندان‌های بالا و پایین را در این‌جا ببینیم. شکل آرواره‌ها هم تغییر یافته بودند: آن‌چه که در فک خزندگان پایه‌ای ساده بود -ریشه‌ی دندان‌ها- در پستاندارن شبیه به بومرنگ شده بود. به‌علاوه، در این دوره، دندان‌ها تنها یک مرتبه در طول زندگی جایگزین می‌شدند؛ درست مثل ما! همه‌ی این تغییرات را می‌توانیم در فسیل‌های جمع‌آوری‌شده، به‌ویژه، از زمین‌های فسیلی مشخص در اروپا، آفریقای جنوبی و چین دنبال کنیم و بیابیم. 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

دندان‌ها در همه‌جا در کلاس آناتومی، دندان‌ها اهمیت چندانی ندارند. برای آن‌ها فقط پنج دقیقه زمان صرف می‌کنیم و دندان‌ها در فهرست اندام‌های مورد علاقه برای تشریح، به‌ندرت جزو پنج مورد اول‌اند -البته هر فردی فهرست خود را دارد!- درحالی‌که همین دندان‌های کوچک نقطه‌ی اتصال مهم ما با بقیه‌ی اجزای حیات به‌شمار می‌آیند، به‌طوری‌که شناخت بدن بدون شناخت دندان‌ها تقریباً غیرممکن است. از طرفی، دندان‌ها برای من هم اهمیت ویژه‌ای دارند، چراکه برای نخستین‌بار در جست‌وجوی آن‌ها بود که آموختم چطور فسیل‌ها را بیابم و سفری اکتشافی به راه بیندازم. کار دندان‌ها این است که تکه‌های بزرگ غذا را به تکه‌های کوچک‌تر تقسیم کنند. دندان‌ها با قرارگرفتن روی استخوان فک متحرک قادر به خرد و آسیاکردن غذا شدند. دهان جانوران از حد مشخصی بزرگ‌تر نیست اما دندان‌ها آن‌ها را قادر به بلع چیزهایی می‌کند که گاهی از دهان‌شان بسیار بزرگ‌تر است. این موضوع، به‌ویژه درباره‌ی جانورانی که دست یا پنجه ندارند، اهمیت به‌سزایی دارد، چراکه می‌توانند به کمک آن‌ها طعمه‌ی خود را پیش از عمل بلع به دام اندازند و تکه‌پاره کنند. درست است که ماهی‌های بزرگ‌تر، ماهی‌های کوچک‌تر را می‌بلعند اما دندان‌ها می‌توانند عدالت را طور دیگری برقرار کنند: اگر ماهی‌های کوچک‌تر دندان‌های خوبی داشته باشند، می‌توانند ماهی‌های بزرگ‌تر را بجوند و از دندان‌های‌شان برای خراشیدن فلس‌ها، تغذیه از اجزا و همه‌ی گوشت بدن آن‌ها بهره ببرند! با مشاهده‌ی دندان‌ها می‌توان اطلاعات بسیاری درباره‌ی پیچیدگی‌های هر جانور به‌دست آورد. برآمدگی‌ها، فرورفتگی‌ها و لبه‌های دندان‌ها اغلب بازتابی از رژیم غذایی جانوران است. گوشت‌خوارانی نظیر گربه‌سانان، دندان‌های آسیای تیغه‌مانندی برای بریدن گوشت دارند؛ درحالی‌که گیاه‌خواران، دهانی با دندان‌های صاف دارند که آن‌ها را قادر به آسیاکردن برگ‌ها و دانه‌ها می‌کند. ارزش و اهمیت اطلاعاتی دندان‌ها هیچ‌گاه در تاریخ آناتومی نادیده گرفته نشد. کالبدشناس فرانسوی، ژورژ کوویه (Georges Cuvier)، ادعای اغراق‌آمیزی داشت؛ او می‌گفت قادر است تنها از روی دندان، اسکلت کامل یک جانور را بازسازی کند. این بیان تا حدی اغراق‌آمیز اما کلیت آن درست است؛ دندان‌ها دریچه‌ای روشن به سبک زندگی جانواران هستند. دهان انسان‌ها بازگوکننده‌ی این واقعیت است که ما جزء همه‌چیزخواران هستیم، چراکه چندین نوع دندان داریم. دندان‌های جلویی یا دندان‌های پیشین به‌صورت تیغه‌های یک دست کشیده‌ای هستند که مختص بریدن‌اند. دندان‌های پسین یا آسیای بزرگ، تخت‌تر بوده و دارای الگوی متمایزی‌اند که به آن‌ها امکان خردکردن بافت‌های گیاهی و جانوری می‌دهد. دندان‌های آسیای کوچک در میانه، عملکردی بینابین دندان‌های پیشین و آسیای پسین دارند. جالب‌توجه‌ترین موضوع درباره‌ی دهان ما، دقت و ظرافت دندان‌ها در جویدن خوراکی‌ها است. دهان خود را باز و بسته کنید: دندان‌های شما همیشه به یک شکل روی هم قرار می‌گیرند. دندان‌های بالا و پایین به‌دقت روی یکدیگر سوار می‌شوند. به‌علت جفت‌شدن بسیار خوب برآمدگی‌ها، فرورفتگی‌ها و لبه‌های دندان‌های بالا و پایین، ما قادر به خردکردن خوراکی‌ها با بالاترین کارایی هستیم. درواقع، عدم مطابقت بین دندان‌های بالایی و پایینی، ممکن است دندان‌های ما را بشکند و دندان‌پزشکان را ثروتمند کند! 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

سخت‌ترین قسمت بدن ما و اطلاعات باارزش آن! فسیل‌شناسان دریافته‌اند که دندان‌ها به‌طور شگفت‌انگیزی حاوی اطلاعات با ارزشی هستند. دندان‌ها سخت‌ترین قسمت بدن ما هستند، چراکه مینای دندان حاوی مقدار زیادی هیدروکسی آپاتیت -حتی بیش از آن‌چه که در استخوان‌ها به‌کار رفته- است. به‌علت سختی و مقاومت بالا، دندان‌ها اغلب بهترین قسمت باقی‌مانده‌ی جانورانی‌اند که پس از گذشت دوره‌های زمانی بسیار طولانی، فسیل‌شان را می‌یابیم. این‌که دندان‌ها راهنمای بسیار خوبی برای پی‌بردن به رژیم غذایی جانوران‌اند، شانسی بزرگ به‌حساب می‌آید، چراکه فسیل‌های یافته‌شده، تصویر روشنی از چگونگی به‌وجودآمدن روش‌های متفاوت تغذیه به ما می‌دهند. این نکته، به‌ویژه، در تاریخ پستانداران به‌خوبی صدق می‌کند. درحالی‌که بسیاری از خزندگان دندان‌های مشابهی دارند، دندان‌های پستانداران کاملاً از یکدیگر متمایزند. مبحث پستانداران در درس دیرینه‌شناسی اغلب به دانشجویان احساس حضور در مطب دندان‌پزشکی را می‌دهد! خزندگان امروزی -تمساح‌ها، مارمولک‌ها، مارها- بیش‌تر دندان‌هایی را که دهان پستانداران را تا به این اندازه منحصربه‌فرد کرده ندارند. برای نمونه، همه‌ی تمام دندان‌های تمساح، شکل تیغه‌مانند یکسانی دارند؛ تنها تفاوت میان آن‌ها این است که تعدادی بزرگ و بقیه کوچک‌اند. هم‌چنین در خزندگان جفت‌شدگی دقیق دندان‌های بالا و پایین، آن‌گونه که در پستانداران دیده می‌شود، وجود ندارد. علاوه‌بر آن، درحالی‌که ما پستانداران تنها یک‌مرتبه در طول زندگی دندان‌های‌مان جایگزین می‌شوند، خزندگان در کل دوران حیات‌شان هربار که دندانی را از دست می‌دهند جای آن دندان تازه‌ای رشد می‌کند! 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

کشف رندی دان؛ عملکرد ژن‌های مشابه باستانی در مسیر متفاوت «ماهی درونی»‌ای که رندی کشف کرد، یک تک‌استخوان نبود، یا حتی بخشی از یک اسکلت؛ بلکه کشف ارزشمند رندی در حقیقت محرک‌های زیستی بود که منجر به ساخت باله‌ها می‌شدند. آزمایشی پس از آزمایش دیگر، روی جانورانی کاملاً متفاوت مثل موش‌ها، کوسه‌ها و مگس‌ها به ما نشان داد درس‌های ژن خارپشت سونیک بسیار عمومی و قابل تعمیم‌اند. همه‌ی اعضای فرعی، چه باله باشند، چه دست‌وپا، تماماً توسط انواع مشابهی از ژن‌ها ساخته می‌شوند. این موضوع برای مسئله‌ای که ما در دو فصل اول در جست‌وجوی آن بودیم -گذر از باله‌ی ماهی به دست‌وپا- چه معنایی دارد؟ معنایش این است که این انتقال تکاملی بزرگ نیاز به DNA جدید اولیه‌ای نداشته: بلکه بیش‌تر مبتنی بر استفاده از ژن‌های باستانی بوده است؛ همانند ژن‌های مسئول در تکوین باله‌ی کوسه اما این بار در مسیر جدیدی برای ساخت اندام‌های حرکتی دست‌وپا همراه با انگشتان! باید اذعان کرد که امتیاز ژرف‌تری هم در آزمایش‌های انجام‌شده روی دست‌ها، پاها و باله‌ها وجود دارد؛ آزمایشگاه تابین با استفاده از آزمایشاتی که روی مگس انجام شد سعی کرد ژنی در پرنده‌ها بیابد که به ما درباره‌ی حلقه‌های مفقوده‌ی پیدایش بشر بگویند. رندی از یافته‌های آزمایشگاه تابین استفاده کرد تا به ما چیزی راجع‌به ارتباط‌مان با سفره‌ماهی‌ها بگوید. «مگس درونی» به یافتن «پرنده‌ی درونی» منجر شد و درنهایت، به رندی برای کشف «سفره‌ماهی درونی» کمک کرد. می‌بینید! وابستگی میان جانوران زنده، پیوند ژرف‌تری پیدا می‌کند... . 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

عملکرد یکسان ژن خارپشت در همه‌ی جانداران! جنین‌ها درون تخم‌های کدر تکوین می‌یافتند؛ فقط می‌توانستیم بگوییم که آیا جانور زنده است یا نه! آن‌چه که درون باله اتفاق می‌افتاد برای ما مشاهده‌پذیر نبود. دست‌آورد نهایی، نمونه‌ی بسیار خوبی برای مشاهده‌ی شباهت میان ما، کوسه‌ها و سفره‌ماهی‌ها بود: تصویر آیینه‌ای از باله. باله‌های پشتی ساختارشان را در الگوی جلوبه‌پشت جالبی مضاعف کردند؛ همان الگویی که ما در آزمایش‌ها روی اندام‌های حرکتی دیده بودیم: دست‌ها و پاها ساختار خودشان را مضاعف می‌کردند. باله‌های کوسه ساختار باله‌ی کوسه را مضاعف می‌کنند، همان‌طور که در سفره‌ماهی این اتفاق افتاد. ژن خارپشت سونیک امروزه حتی در اسکلت اعضای فرعی متفاوت‌ترین گونه‌های یافته‌شده در سراسر زمین نیز تأثیر یکسانی دارد! یکی از اثرات خارپشت سونیک همان‌طور که به یاد می‌آورید متفاوت ساختن انگشتان از یکدیگر است. همان‌طور که در مورد با ZPA شاهد بودیم، این‌که چه نوع انگشتی رشد کند به این بستگی دارد که آن انگشت چقدر با منبع تولید‌کننده‌ی محصول ژن خارپشت سونیک فاصله دارد. باله‌ی یک سفره‌ماهی طبیعی بالغ تعداد زیادی رشته‌ی اسکلتی دارد که همه‌ی آن‌ها به یکدیگر شبیه‌اند. آیا ما می‌توانیم این میله‌ها را درست مثل انگشتان خودمان، از یکدیگر متمایز کنیم؟ رندی مهره‌ی کوچکی آغشته به پروتئین ساخته‌شده از ژن خارپشت سونیک را در میان این میله‌های اسکلتی همانند قرار داد. نکته‌ی اصلی آزمایش این بود که او از ژن خارپشت سونیک موش استفاده کرد! پس حالا ابتکاری واقعی داشتیم: جنین سفره‌ماهی با مهره‌ی کوچک درونش که پروتئین محصول ژن خارپشت سونیک موش به‌تدریج از آن به بیرون ترشح می‌شد. آیا ممکن بود پروتئین موش تأثیری روی کوسه یا سفره‌ماهی داشته باشد؟! برای آزمایش‌هایی از این دست، دو نتیجه‌ی خیلی بزرگ وجود دارد. یکی این‌که هیچ اتفاقی نمی‌افتد. در مورد این آزمایش معنی‌اش این است که سفره‌ماهی تفاوت بسیاری با موش دارد و پروتئین‌های خارپشت سونیک موش، روی آن بی‌اثر است. پیامد بزرگ دیگر این‌که ممکن است نمونه‌ی بسیار خوبی از ماهی درونی ما ارائه کند؛ نتیجه این باشد که هر یک از ریشه‌های قابل رشد استخوان متفاوت از بقیه تکوین یابند و درواقع، این ثابت می‌کند که اثر ژن خارپشت سونیک در سفره‌ماهی مشابه اثری است که این ژن در بدن ما دارد. بیایید فراموش نکنیم که رندی از پروتئین یک پستاندار استفاده کرد و معنایش این است که دستورالعمل ژنتیکی می‌تواند بسیار بسیار مشابه انسان باشد. نتیجه‌ی شگفت‌آور این‌که نه‌تنها انتهای این اندام‌های میله‌مانند متفاوت از یکدیگر به‌نظر می‌رسیدند، بلکه پاسخ آن‌ها به خارپشت سونیک بیش‌تر از پاسخی بود که انگشتان به این محرک نشان می‌دادند! بر اساس این‌که هریک از آن‌ها چقدر به مهره‌ی آغشته به پروتئین ژن خارپشت سونیک نزدیک بودند، تکوین متفاوتی داشتند. اندام‌های میله‌مانند نزدیک‌تر با شکلی متفاوت از دورترها رشد کردند. مهم‌ترین نکته‌ی آزمایش این بود: این پروتئین موشی بود که این عمل را بسیار اثربخش در سفره‌ماهی انجام داد. باله‌های معمولی (سمت چپ) و باله‌های تیمارشده با محرک توسط رندی (سمت راست). باله‌های تیمارشده، همانندسازی و مضاعف‌شدن متقارن از خود نشان دادند، درست مانند آن‌چه که در بال پرنده‌ها اتفاق افتاد. عکس‌ها از رندی دان، دانشگاه شیکاگو. 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

کوسه؛ جاندار مناسب برای بررسی تشابه ساختار باله و دست کوسه‌ها و خویشان‌شان نخستین جانورانی‌اند که باله به‌همراه اسکلت درونی دارند. در حالت ایده‌آل، برای پاسخگویی به سؤال رندی، ممکن است بخواهید فسیل ۴۰۰ میلیون‌ساله‌ی کوسه‌ای را به آزمایشگاه بیاورید، آن را تحلیل و ساختار ژنتیکی‌اش را بررسی کنید. سپس تلاش خواهید کرد جنین‌های فسیل‌شده‌ی آن را دست‌کاری کنید تا متوجه شوید که آیا ژن خارپشت سونیک، در همان قسمت معمولی که امروزه در دست‌ها و پاهای ما فعال است در بدن کوسه نیز فعال بوده یا خیر؟! آزمایش شگفت‌انگیزی خواهد بود اما امری محال است. متأسفانه از فسیل با چنین قدمتی نمی‌توان DNA استخراج کرد و حتی اگر می‌شد هرگز قادر به یافتن جنین‌های فسیل‌شده‌ی این جانور برای انجام آزمایش‌های‌مان نبودیم! کوسه‌های زنده و خویشان‌شان بهترین گزینه‌ی بعدی به‌شمار می‌آیند. هیچ‌کس تابه‌حال باله‌ی کوسه را با دست انسان اشتباه نگرفته است. شما نمی‌توانید برای دو گونه‌ی متفاوت از اعضای فرعی بدن سؤالی بپرسید. نه‌تنها کوسه‌ها و انسان‌ها به‌سختی خویشاوند یکدیگر محسوب می‌شوند، بلکه ساختار اسکلتی اعضای فرعی بدن‌های‌شان کم‌ترین شباهتی به یکدیگر ندارد. هیچ‌چیز درون باله‌ی کوسه حتی ابداً شبیه به الگوی یک استخوان، دو استخوان، توده‌های استخوانی متعدد و انگشتان اوئن نیست. در عوض، استخوان‌های درونی باله، شکلی شبیه میله، کوتاه و بلند و هم‌چنین باریک و پهن به خود گرفته‌اند. ما حتی به این‌ها هم استخوان می‌گوییم، گرچه از غضروف ساخته شده‌اند. (کوسه‌ها و سفره‌ماهی‌ها را ماهی‌های غضروفی می‌شناسیم، چراکه اسکلت آن‌ها هرگز به استخوان سخت مبدل نمی‌شود.) اگر بخواهیم دریابیم که آیا نقش ژن خارپشت سونیک در اندام‌های حرکتی صرفاً منحصر به جانوران دارای اندام حرکتی است، چرا نمونه‌هایی که از همه لحاظ متفاوت‌اند را برای بررسی انتخاب نکنیم؟ به‌علاوه، چرا گونه‌ی بسیار ابتدایی از ماهی زنده‌ای را که دارای هیچ عضو فرعی حرکتی متقارن، خواه باله یا دست‌وپا نیست را انتخاب نکنیم؟ کوسه‌ها به‌طور کامل با هر دوی این خواسته‌ها هم‌خوانی دارند. حل مشکل اول ما ساده بود. ما به منبع مطمئنی از جنین‌های کوسه و سفره‌ماهی نیاز داشتیم. کوسه‌ها ثابت کردند که دست‌یافتن به قاعده‌ای مشخص درباره‌شان مشکل است اما سفره‌ماهی‌ها و خویشان نزدیک آن‌ها این‌گونه نبودند. به‌این‌ترتیب، ما پژوهش‌های خود را با کوسه‌ها آغاز کردیم و از سفره‌ماهی به‌عنوان منبع پشتیبان و کوسه‌های تحلیل‌رفته طی تکامل استفاده کردیم. ما تأمین‌کننده‌ای پیدا کردیم که هر ماه یا هر دو ماه یک‌بار بسته‌ای حاوی ۲۰ تا ۳۰ عدد تخم کوسه با جنین‌های درونشان را برای ما می‌فرستاد. ما حقیقتاً این کالا را پرستش می‌کردیم، چراکه هر ماه بی‌صبرانه منتظر رسیدن این بسته‌های با ارزش تخم و جنین کوسه بودیم!... بیشتر بخوانید 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

به کوسه‌ها دست بدهیم! رندی با ایده‌ای ساده اما بسیار هوشمندانه وارد آزمایشگاه من شد. او جنین‌های سفره‌ماهی را دقیقاً به‌همان روشی که کلیف تابین تخم‌مرغ‌ها را تیمار کرده بود، تیمار کرد. هدف رندی این بود که همه‌ی آزمایش‌هایی را که پرنده‌شناسان روی تخم‌مرغ‌ها انجام داده‌اند از تشریح‌های بافتی ساندرز و تسویلینگ گرفته تا آزمایش‌های ژنی کلیف تابین، روی سفره‌ماهی‌ها پیاده کند. سفره‌ماهی‌ها درون تخمی رشد می‌کنند که دارای نوعی پوسته‌ی محافظ است و محتویات نطفه در آن قرار دارد. هم‌چنین سفره‌ماهی‌ها دقیقاً مانند پرنده‌ها جنین بزرگی دارند. به‌علت وجود چنین ویژگی‌های مناسبی می‌توانیم از تمام ابزارهای مولکولی آزمایشگاهی که پژوهشگران برای مطالعه‌ی پرنده‌ها به‌کار بردند در بررسی سفره‌ماهی‌ها بهره ببریم. از مقایسه‌ی باله‌ی تکامل‌یافته‌ی کوسه با ساق پای پرنده چه چیزی می‌توانیم بیاموزیم؟ حتی جسورانه‌تر، چه چیزی راجع‌به خودمان می‌توانیم بفهمیم؟ همان‌طور که ساندز، تسویلینگ و تابین نشان دادند، پرنده‌ها به‌طور شگفت‌آوری نمود مناسبی برای اندام‌های خودمان به‌شمار می‌آیند. همه‌ی آن‌چه که در آزمایش‌های برش و پیوند بافت ساندرز و تسویلینگ و آزمایش‌های مبتنی بر DNA تابین کشف شد را می‌توان به‌همان خوبی به اندام‌های حرکتی خودمان تعمیم بدهیم. ما ZPA و ژن‌های خارپشت سونیک داریم و این‌دو نقش عمده‌ای در تکوین ما دارند. همان‌طور که پیش‌تر دیدیم، درست عمل‌نکردن ZPA یا جهش در ژن خارپشت سونیک می‌تواند سبب بروز اختلال‌هایی در دست انسان شود. رندی می‌خواست تعیین کند دستگاهی که دست‌های ما را ساخته چقدر متفاوت از دیگر موجودات است. عمق وابستگی ما به منشأ حیات چگونه است؟ این‌که آیا دستورالعمل ساخت دست‌های ما چیز تازه‌ای است یا ریشه‌های کهنی در جانوران دیگر دارد؟ اگر چنین است، قدمت آن چقدر است؟ 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha

ژن خارپشت در هر موجود دست‌وپادار شناخت ساختار ژن خارپشت سونیک در پرنده به سایر پژوهشگران امکان داد که به جست‌وجوی این ژن در هر موجود دیگری که دارای ساختار انگشت باشد، از قورباغه‌ها تا انسان بپردازند. همه‌ی جانوران دست‌وپادار، ژن خارپشت سونیک دارند. در تک‌تک جانورانی که ما مطالعه‌شان کردیم، ژن خارپشت سونیک در بافت ZPA فعال بود. اگر ژن خارپشت سونیک به‌موقع در طول هشت هفته از دوره‌ی تکوین جنینی شما به‌درستی عمل نکرده بود، احتمالاً شما صاحب انگشتانی اضافه می‌شدید یا این‌که انگشت کوچک و انگشت شست شما هم‌شکل می‌شد. بعضی اوقات، زمانی‌که عملکرد ژن خارپشت سونیک دچار اختلال می‌شود، دست درنهایت، شبیه پارویی پهن با ۱۲ انگشت می‌شود که همه یک‌شکل هستند! اکنون می‌دانیم ژن خارپشت سونیک یکی از مجموعه‌ی ژن‌هایی است که با روشن و خاموش‌شدن در دوران مناسب، سبب به‌وجودآمدن دست‌های ما از شانه تا نوک انگشتان می‌شود. جالب‌توجه این‌که عملکرد آن در پرنده‌ها، قورباغه‌ها و موش‌ها نیز به‌همین شکل است. دستورالعمل DNA در انسان، برای ایجاد استخوان بازو، ساعد، مچ و انگشتان با هر موجود دیگری که اندام حرکتی دارد تقریباً یکسان است. تا کجا می‌توان ردپای خارپشت سونیک و قطعات دیگر DNA را که سازنده‌ی دست‌ها و پاها هستند دنبال کرد؟ آیا این قطعه‌ی ژنی در ساخت اسکلت باله‌ی ماهی‌ها هم دخالت می‌کند؟ یا این‌که مکانیسم شکل‌گیری دست‌های ما و باله‌های ماهی‌ها کاملاً متفاوت‌اند؟ ما یک ماهی درونی را در آناتومی بازوها و دست‌های‌مان یافتیم؛ آیا در DNA سازنده‌ی این اندام‌ها هم شباهتی وجود دارد؟ رندی دان با کیسه‌ی پری‌دریایی که حاوی تخم‌ها بود وارد می‌شود!... . 📓 ماهی درونی شما: سفری به تاریخ ۳/۵ میلیاردساله‌ی بدن انسان ✍🏿 نیل شوبین 🔛 نیلوفر فشنگ‌ساز @Chekide_ha