زمانی که هنوز اجدادِ در حال تکامل ما فاقد مغز یا هر اندام دیگری بودند، ۱۸ نوع سلول متفاوت با هم ترکیب شدند تا یک اسفنج دریایی را تشکیل دهند. جالب آن‌که برخی از این سلول‌ها ژن‌هایی داشتند که برای تولید مغز به آن‌ها نیاز بود؛ هر چند اسفنج دریایی نه نورون (یاخته عصبی) دارد و نه مغز.

اخیرا دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، این گنجینهٔ بزرگ ژن‌های مغزی را در اسفنج کشف کردند که این سوال را پیش را آورده که چرا این گلولهٔ سلولیِ متخلخلِ باستانیْ مجموعه‌ای از ژن‌های عصبی در اختیار دارد در حالی که خودش فاقد دستگاه عصبی است؟ قصد تکامل چه بود؟

اسفنج دریایی اولین بار در فسیل ۶۰۰ میلیون سال پیش یافت شد. اسفنج‌ها در قعر دریا زندگی و تغذیه می‌کنند، و منفعل و فاقد حرکت هستند. طوری که زیست‌شناسان اولیه خیال می‌کردند آن‌ها نوعی گیاه هستند. این گونه معمولا یک پوشش بیرونی سخت و ردیفی از سلول‌ها در جوار یک شکمِ آبکی دارد. هر سلول یک مژکِ ریز دارد که به آرامی جریانی غنی از میکرو-ارگانیسم‌ها را برای تغذیهٔ اسفنج به گردش در می‌آورد.

همین چیدمان ظاهرا ساده، یک گام تکاملی عظیم را در خود نفهته است. طی سه میلیارد سال قبل از آن، موجوداتِ تک‌سلولی در سیارهٔ ما ساکن بودند. اما بعد در یکی از خلاقانه‌ترین اقدامات تکامل، سلول‌های مستقل به هم پیوستند و ابتدا یک کلنی و بعد یک ارگانیسم چندسلولیِ واقعا یکپارچه تشکیل دادند.

تشکیل کلنی‌ها از سلول‌های منفرد به این معناست که تمام سلول‌های کلنی مجبور نیستند عین هم باشند. سلول‌های داخلی ممکن است قدری متفاوت از سلوهای جانبی که در معرض محیط هستند باشند. کلنی‌ها مزیتِ همکاری بین سلول‌های بی‌شمار را فراهم کردند.

نوآوری بعدی در تکامل، حیاتِ چندسلولی یا پُریاختگی بود که گسستی بنیادین با گذشته بود. در پدیدهٔ پریاختگی، سلول‌ها به‌شدت تخصصی می‌شوند و برای بقای ارگانیسمْ هویت فردی و استقلال خود را از دست می‌دهند.

هر چند در این شکلْ سلول‌ها دیگر به‌طور مستقل نمی‌توانستند زندگی کنند، ارگانیسم از کارکرد جمعیِ انواعِ متفاوتِ سلول‌ها منتفع شد. در ادامه ارگانیسم‌ها سلول‌های تخصصی بیشتری تولید کردند و واحدهای یکپارچه یا همان اندام‌ها شکل گرفت که کارکردها و توانایی‌های نوینی به جانداران دادند.

بیشترین تنوع سلول‌های تخصصیِ درونِ اندام‌ها را می‌توان در دستگاه عصبی مشاهده کرد. در واقع تکامل سیستم عصبی در جانداران باعث شکوفاییِ قلمرو حیات شد. اما این به یک باره رخ نداد. با دورشدنِ جانداران از ارگانیسم‌های تک‌سلولی و تبدیل شدن به جانورانِ پیچیده، سیستم عصبی پیچیده‌ای ظهور کرد.

تکامل اولیهٔ جانوران پر از معماست و بزرگترین پرسشِ این معما، منشأ سیستم عصبی است. از نسَبِ مشترک تمام جانداران، که امروز هیچ ردی از آن وجود ندارد، دو نسبِ تکاملی موسوم به گروه‌های خواهر انشعاب یافت. خواهر کوچک‌تر و جدیدتر، اسفنج است. خواهر بزرگ‌تر گونهٔ شانه‌دار است که از چند میلیمتر تا ۱٫۵ متر طول دارد و بدنی ژله‌ای با لایه‌ای از سلول‌ها در بالا و پایین دارد که بین خود حفره‌ای ایجاد می‌کنند.

برای برنامه‌دادن به دستگاه عصبی، به هزاران ژن نیاز است؛ هر کدام از آن‌ها هزاران نوکلئوتید دارند. نوکلئوتیدها الفبای دی.ان.ای هستند. حفظِ این انبارهٔ عظیمِ از دستورالعمل‌های ژنی، همزمان با حفظِ بقا کار دشواری بود. بعد از گذشت سه میلیارد سال از عمر ارگانیسم‌های تک‌سلولی که خود را با اقلیم متغیر زمینِ اولیه سازگار کردند، اولین حیوانات کم‌کم از ژرفای تاریکِ اقیانوس سر بر آوردند.

تمام قلمروهای جانوری از جمله ما انسان‌ها، از اسفنج تکامل یافتند. شانه‌داران هرچند هنوز وجود دارند، یک مردهٔ تکاملی محسوب می‌شوند که فاقد پتانسیل تکامل به گونه‌های جدید است. جالب آن‌که گونهٔ شانه‌دار، دستگاه عصبی دارد، اما اسفنج همان‌طور که گفته شد، دستگاه عصبی ندارد، هرچند ژن‌های زیادی که برای تولید سیستم عصبی نیاز است را داراست.

از این تاریخ تکاملی، پرسش‌هایی زیادی سر بر آورده است. آیا نیای مشترکِ اسفنج و شانه‌دار هم دستگاه عصبی داشت که در استفنج از بین رفت؟ یا دستگاه عصبی دو بار اختراع شد، یک بار در شانه‌دار و یک بار دیگر در نسل‌های تکامل‌یافته از اسفنج؟

نگاهی عمیق به سیناپس‌ها سرنخ‌هایی به دست می‌دهد. سیناپس یکی از متمایزترین ویژگی‌های دستگاه عصبی است. این ساختارِ پیچیده برای برقراری ارتباط بین دو نورون یا یک نورون با یک سلول هدف دیگر مثل ماهیچه استفاده می‌شود. سیناپس دو بخش دارد: یک قسمت که پیام می‌فرستد و دیگری که پیام را دریافت می‌کند. پیام ارسالی به سلول گیرنده، درون شبکه‌ای پیچیده که برای تصمیم‌گیری طراحی شده وارد می‌شود: آری یا نه. دستورالعمل‌ها در مواد شیمیایی بسته‌بندی می‌شوند که سلول فرستنده آن‌ها را آزاد کرده و سلول گیرنده آن‌ها را دریافت می‌کند.

این طرح از لحاظ مهندسی بی‌معناست. اگه بخواهید مستقیم چیزی را به دیگری وصل کنید، مستقیما آن‌ها را به هم سیم‌کشی می‌کند. سیناپس مثل یک ایستگاه عمل می‌کند و مانع عبور سیگنال الکتریکی در اکسون (تار عصبی) می‌شود، ولی سیگنالِ تولیدشده مواد شیمیایی را آزاد می‌کند و این در آن سوی سیناپس در نورونِ مجاور یک سیگنال الکتریکیِ مستقل تولید می‌کند. این کل روند را کُند می‌کند و هنگام انتقال سیگنال مقدار خطاء تولید می‌کند، چون سیناپس‌ها ۱۰۰ درصد مطمئن نیستند. اما نکتهٔ جالب در مورد سیناپس آن است که می‌تواند بر اساس تجربه تغییر کند. می‌تواند بر اساس دروندادی که دریافت می‌کند، کارایی خود را در انتقال سیگنال کاهش یا افزایش دهد. در واقع یک دستگاهِ توکار با قابلیتِ یادگیریِ اندک است که در تمام سیستم عصبی پراکنده است.

 برای داشتن یک انتقال پیام موثر، دو طرف سیناپس باید دقیقا هم‌تراز باشد. این ترازِ دقیق با کمک یک داربستِ پروتئینی انجام می‌شود که دو طرف را در محل پیوندشان قفل می‌کند. برخی از صدها پروتئینی که با هم به شکل یک سیناپس کار می‌کنند، به‌خصوص پروتئین‌های داربستی، قبلا در ارگانیسم‌های تک‌سلولی تکامل یافته‌اند. اسفنجْ داربستِ باستانی را تکامل بخشید و پروتئین‌های جدیدی به آن اضافه کرد تا سیناپس را تولید کند. در واقع تکامل با استفاده از ژن‌های باستانیْ دستگاه عصبی را تولید کرد.

اسفنج دریایی نشان می‌دهد که یک دستگاه عصبیِ ناقص در روند تکامل و تبدیل شدن به یک سیستم عصبیِ تمام‌عیار چه راهی را طی کرد. دو سال پیش کشف مهمی در این زمینه انجام شد. دو نوع سلول متفاوت در شکم اسفنج یافت شد که می‌توانند تماس برقرار کنند، و این دو نوع سلول همان پروتئین‌هایی را دارند که روی سیناپس‌ها قرار دارند. این ارتباطِ بین‌سلولیْ بدون سیناپس است و نمی‌تواند تماس را به سیگنال الکتریکی در یک نورون تبدیل کند. پس طبیعت از همان زمان ارتباطِ نورون‌مانند را آزمایش می‌کرد.

از آن‌جا که به‌قول گفتنی تاریخ را فاتحان نوشته‌اند، تکامل هم فقط داستان فاتحان را به ما می‌گوید، یعنی آن‌هایی که باقی ماندند ‌ــ‌ چه به عنوان اولادِ یک نیای باستانی یا فسیلِ موجوداتی که زمانی روی سیاره می‌زیستند. از همان بدو تکامل، دستگاه‌های عصبیِ دارای سیناپس توانستند پیام‌های‌شان را در تمام بدن بفرستند و به برندگانِ قلمروی جانداران تبدیل شدند.

به این ترتیب، سیستم عصبی تکامل یافت و در تمام قلمروهای جانوری منتشر شد. این سیستم امکان تاکتیک‌های بقا از جمله جفت‌گیری، تغییر رنگ در اختاپوس‌ها، و رقص زنبورهای عسل، و مراحلِ خواب را فراهم کرد. حجم مغز در جانداران مثل نهنگ آبی به اندازهٔ موتور یک ماشین بزرگ شد، و در برخی دیگر مثل کرم‌ها به اندازهٔ یک نقطه کوچک شد.

دستگاه عصبی و افزایش سازواری‌اش، یکی از دلایل احتمالیِ انشعابِ بزرگ بین قلمروی گیاهی و جانوری است که هر کدام از این قلمروها را در مسیر تکاملی جداگانه‌ای قرار داد. این سیستم به جانداران تحرک بخشید، در حالی که گیاهان کلا فاقد این ویژگی شدند. و جانداران تحرک را به سبک‌های بی‌شماری سازگار کردند: شنا کردن ماهی‌ها، پرواز پرندگان و خفاش‌ها، خزیدن حشرات، لغزیدن مارها، تاب خوردن میمون‌ها، و کج راه رفتن مضحک خرچنگ‌ها.

ویژگی تحرک ممکن است خیلی راحت دست‌کم گرفته شود. ولی حیوان باید پیش‌بینی کند که با هر حرکت و سرعتِ حرکتش، کجای موانعِ محیطِ اطراف قرار خواهد گرفت. باید انگیزهٔ حرکت را حس کند: خواه شناسایی خطر، یا حس گرسنگی، جستجوی جفت، یا صرفا بی‌قراری برای پرسه زدن. این را در عمل می‌توانید درک کنید: وقتی سنجابی از جنگل به جاده می‌رسد، برای لحظه‌ای تردید می‌کند تا تصمیم بگیرد که چون گلوله‌ای به آن سوی جاده بپرد ‌ــ‌ در حالی که معلوم نیست آن‌جا چه باشد ‌ــ‌ یا برگردد به جای امنی که از آن‌جا آمد.

تحرکْ امکان انتخاب می‌دهد؛ این‌که آیا آزادانه است یا نه امری دیگر است.

حیرت‌آور است که یک ژن درون یک اسفنج دریایی ۶۰۰ میلیون ساله، چارچوبی را برای آیندهٔ حیات ایجاد کرد. این چارچوبْ مشخهٔ تکامل‌پذیری است که عمیقا در ساختار زیستی جانداران قرار دارد و تنوع گونه‌ها را میسر می‌سازد و قابل توارث است و سازواری ارگانیسم را با محیطش افزایش می‌دهد. تکامل‌پذیری در همهٔ توالی‌های ژنی وجود ندارد اما یک ویژگی جمعی است که ژن‌ها از طریق آن با محیط ارتباط پیدا می‌کنند.

اسفنج دریایی از دوران‌های طولانی که دستگاه عصبی برای ساختن آینده‌اش طی کرد بی‌خبر بود. این آینده در ژن‌هایش قرار داشت: مجموعه‌ای از دستورات که با دقت می‌توانست طی نسل‌ها بازتولید شود و در طی تکامل تغییر کند. تکامل به اسفنج دریاییِ فروتن یک برنامهٔ ژنی داد که انواعِ بی‌شماری از موجودات زنده را در آینده ممکن کرد.

حیات طی نسل‌ها پیچیدگی و زیبایی را با هم ترکیب می‌کند و طی ادوارِ تکامل با رقصی زیبا تغییر شکل می‌دهد.