احتمالا شما هم از این دست معماها را زیاد شنیده اید. این معما، معمایی قدیمی است که در طول اعصار جرقه بحث های بسیاری را برانگیخته است: ابتدا مرغ به وجود آمده یا تخم مرغ؟

این سوال، سوال بسیار دشواری است زیرا برای تخم گذاری به مرغ نیاز است اما جوجه ها خود از تخم به وجود می آیند و همین موضوع ما را با کلافی سردرگم روبرو می کند که ظاهراً نقطه شروع مشخصی ندارد.

خوشبختانه و به لطف علم نیازی نیست که برای همیشه در این کلاف سردرگم بمانیم و فکر کنیم. این معمایی است که می‌توانیم با ابزارهای علمی و به طور خاص، اصول زیست‌شناسی تکاملی آن را حل کنیم.

با این مقدمه در این مقاله از لاولی ساینس بیایید به رمزگشایی آن بپردازیم.

اولین تخم مرغ

تخم مرغ در سراسر قلمرو حیوانات یافت می شود. از نقطه نظر فنی، تخم در حقیقت یک پوسته متصل به غشاء است که جنین می تواند در داخل آن -تا زمانی که بتواند به تنهایی زنده بماند- رشد کند.

اما بیایید روی انواعی از تخم پرندگان تمرکز کنیم که امروزه می شناسیم. این تخم ها اولین بار میلیون ها سال پیش با تکامل اولین آمنیوت ها (Amniota) پا به عرصه وجود گذاشتند.

در آمنیوت ها، سلول تخم در بدن مادر، بوجود می آید. آمنیوت ها شامل پرندگان، پستانداران و خزندگان هستند. خزندگان با برخی ویژگی ها از جمله خونسرد بودنشان از سایر گروه ها جدا می شوند.

قبل از پدیدار شدن آمنیوت ها، بیشتر حیوانات برای تولید مثل به آب تکیه می کردند و تخم های خود را در دریاچه ها و سایر محیط های مرطوب می گذاشتند تا تخم ها خشک نشوند.

در برخی نقاط، نوع دیگری از تخم شروع به تکامل کرد که دارای سه غشای اضافی در داخل بود: کوریون، آمنیون و آلانتویس.

تخم مرغ آمنیوتیک معمولا شامل چهار غشاء: آمنیون، آلتوئیس، کوریون و کیسه زرده است.

عملکرد هر بخش غشاء کمی متفاوت است، اما افزودن این لایه‌های اضافی، یک سیستم همه‌جانبه پشتیبان حیات فراهم می‌کند بطوریکه جنین می‌تواند از مواد مغذی تغذیه کند، مواد زائد اضافی را ذخیره و بدون نیاز به محیط آبی خارجی تنفس کند.

مایعات اضافی درون آمنیون به علاوه پوسته بیرونی سخت نیز حافظت بیشتر و مطمئن تری نیز ایجاد می کند.

پدیدار شدن تخم های آمنیوتیک اتفاق بزرگی بود. آنها دنیای جدیدی از فرصت را برای توسعه محل های تخم‌گذاری در زمین باز کردند و غشاهای اضافی راه را برای تخم‌های بزرگ‌تر (و عمدتاً بهتر) هموار کرد.

ما هنوز مطمئن نیستیم که این اتفاق دقیقا چه زمانی روی داده است، عمدتا به این دلیل که غشاهای تخم‌مرغی فسیل‌های خیلی خوبی نمی‌سازند و برای دانشمندان سابقه روشنی از زمان یا چگونگی توسعه تخم‌های آمنیوتیک باقی نگذاشته اند.

بهترین حدس ما این است که آخرین جد مشترک هر دوی چهارپایان (حیوانات چهار اندام دارای ستون فقرات) و آمنیوت ها (حیوانات چهار اندام دارای ستون فقرات که با تمام لایه های ذکر شده فوق تخم می گذارند) حدود 340 تا 370 میلیون سال پیش زندگی می کردند اگرچه برخی منابع پیدایش اولین گونه آمنیوت را نزدیک به 312 میلیون سال پیش می دانند.

پستانداران، خزندگان و پرندگان امروزی همگی از نوادگان آمنیوت های اولیه هستند.

آنچه که بیان شد ما را با یک سوال چالش برانگیز دیگر روبرو می کند: کدامیک اول بوجود آمده است؟ ابتدا آمنیوتیک یا تخم آمنیوتیک؟ البته بهتر است فعلا بر مرغ و تخم مرغ تمرکز کنیم.

اولین مرغ ها

اولین مرغ در نتیجه جهش (یا جهش های) ژنتیکی که در یک سلول تخم (هسته نخستین جنین یا زیگوت یا Zygote) و در نتیجه لقاح دو شبه مرغ رخ داد پا به عرصه وجود نهاد.

این به این معنی است که دو شبه مرغ جفت گیری کردند و DNA آن ها با هم ترکیب شد و بدین ترتیب اولین سلول اولین مرغ شکل گرفت.

جایی در فرآیند تکامل، جهش‌های ژنتیکی در همان سلول اولیه اتفاق افتاد و آن جهش‌ها خود را در حین رشد جنین مرغ در سایر سلول ها کپی کردند.

نتیجه این کار؟ اولین مرغ کامل.

بنابراین چه کسی نیای (والدین) احتمالی اولین مرغ کامل بود؟

Red Junglefowl یا مرغ جنگلی سرخ با نام علمی Gallus Gallus نیای مرغ اهلی محسوب می‌شود. این گونه بومی آسیای جنوب شرقی است و کشورهایی مانند هند، چین جنوبی، اندونزی، مالزی و سنگاپور است.

تصور می شود که این پرنده حدود ۵ هزار سال پیش در آسیا اهلی شد و (با کمی دورگه سازی با مرغ جنگلی خاکستری) فرزندان آن به مرغ و خروس خانگی تبدیل شدند.

سپس در سراسر جهان به عنوان مرغ های تخم گذار غیر وحشی و پرطرفدار منتشر شدند آنچنان که ما امروز می شناسیم  و به آن ها عشق می ورزیم.

شواهد باستان شناسی حاکی از آن است که Red Junglefowl  اولین بار حدود 10،000 سال پیش اهلی شده است، هرچند تحلیل DNA و شبیه سازی ریاضی نشان می دهد که درحقیقت مرغ خانگی بسیار قبل از آن از Junglefowl  مشتق شده است (حدود 58000 سال پیش).

همچنین شواهدی وجود دارد که پیشنهاد می کند که ریشه های مرغ خانگی ممکن است کمی پیچیده تر باشد: ژن های پدیدآورنده رنگ زردی که در پاهای بسیاری از مرغ ها دیده می شود می تواند از مرغ جنگلی خاکستری (Gallus sonneratii) باشد نه قرمز، که به نوعی هیبریدیزاسیون در بین گونه ها در فرآیند تکامل اشاره دارد.

مجددا به سوال اصلی بازگردیم.

با تخم آمنیوتیک که تقریبا 340 میلیون سال پیش مشاهده شده و اولین مرغ ها که از حدود 58 هزار سال پیش در حال تکامل هستند، به جرات می توان گفت که تخم مرغ زودتر بوجود آمده است.

اولین تخم مرغ ها

اما صبر کن- پس دانشمندانی که معتقدند اول مرغ بوجود آمده است، چه می شوند؟

این ادعا توسط برخی محققان که در خصوص چگونگی تشکیل پوست تخم مرغ تحقیق می کنند، مطرح شده است. پوست تخم مرغ بیشتر از کربنات کلسیم (CACO₃) ساخته شده است.

مرغ ها کلسیم مورد نیاز برای تولید پوسته تخم مرغ را غالبا از منابع غذایی دریافت می کنند (پوسته های دریایی مملو از کلسیم مانند صدف یا میگو در میان مرغ ها یک میان وعده محبوب محسوب می شود).

برای تشکیل پوسته، کلسیم باید به صورت کریستال های Caco₃ در بیاید و مرغ ها بر پروتئین های خاصی که این فرآیند را امکانپذیر می نمایند، تکیه می کنند.

یکی از این پروتئین ها که آووکلیدین 17 (ovocleidin-17) نامیده می شود (یا به صورت مخفف 17OC-)، تنها در تخمدان مرغ یافت می شود و این موضوع به این عقیده منجرمی شود که مرغ باید قبل از تخم مرغ بوجود آمده باشد، زیرا بدون OC-17، تخم مرغ نمی تواند تشکیل شود.

به نظر می رسد که این پروتئین شکل گیری پوسته تخم مرغ را به طرز قابل توجهی سرعت می بخشد و مرغ را قادر می سازد تا تخم را از صفر بسازد و در یک دوره زمانی 24 ساعته تخمگذاری کند.

بنابراین، آیا می توان این معمای بسیار قدیمی را کنار گذاشت؟ یا دانشمندان و فلاسفه هنوز هم برای پیدا کردن پاسخ آن باید دست و پا بزنند؟

در نهایت، این سوال چیزی جز یک دوگانگی نادرست نیست.

تخم ها قطعا قبل از مرغ ها بوجود آمده اند، اما تخم مرغ ها خیر و نمی توان یکی را بدون دیگری داشت.

با این حال، اگر ناگزیر باشیم که بر اساس شواهد تکاملی یکی را انتخاب نماییم، ما در سمت تخم مرغ خواهیم ایستاد.