فرانسیس گالتون؛ آخرین مردی که همه‌چیز می‌دانست

عطا کالیراد | سه سال پیش، یکی از دوستان قدیمی من، «عرفان خسروی» پیشنهاد کرد تا بخش‌هایی از یک کتاب همه‌فهم در باب ژنتیک را ترجمه کنم؛ کتابی تحت عنوان «ژنتیک در چند دقیقه» ۱ به قلم «تام جَکسِن». این کتاب که با عنوان زیست‌شناسی در چند دقیقه به چاپ رسید ۲، دانشنامه‌ای مقدماتی است از مفاهیم علم ژنتیک که برای آشنایی افرادی غیرمتخصص با این علم مفید می‌نمود.

در خلال ترجمه این کتاب، یکی از مدخل‌های آن من را اندکی رنجاند و این رنجش تا آنجا بود که پی‌نوشتی بر آن مدخل افزودم. در پایان، قطع خشتی کتاب و لزوم گنجاندن هر مدخل در هر یک از صفحات به حذف آن پی‌نوشت در فرایند آماده‌سازی کتاب انجامید. مدخل مورد نظر به علم هونژادشناسی ۳ می‌پردازد:

«هونژادشناسی در دوران ما به‌عنوان صفحه‌ای ننگین در تاریخ ژنتیک انسان شناخته می‌شود: نظریه‌ای که براساس آن بهبود گونه انسان با آمیزش به گونه‌ای که صفات بد از میان برده شده و صفات نیکو، چون افزایش ضریب هوشی ممکن است. خالق این ایده «فرانسیس گالتون»، پسرعمه «داروین» بود.

او چونان هر بزرگ‌زاده ویکتوریایی دیگر، بر این باور بود که از سرآمد دیگران است و تصور می‌کرد که می‌توان از قوانین وراثت و انتخاب طبیعی برای بهبود افراد استفاده کرد.۴ علت رنجش من کاریکاتوری بود که نویسنده در این مدخل از تاریخ ژنتیک در اواخر قرن نوزدهم میلادی و نقش «فرانسیس گالتون» در آن ترسیم کرده بود.

آنچه در ادامه می‌آید تلاش من برای ترسیم تصویری دقیق‌تر و صحیح از نقش «فرانسیس گالتون» در شکل‌گیری علم ژنتیک تکاملی به شکل امروزی آن است.

شهرت خویشاوندی
جالب آن است که بسیاری «فرانسیس گالتون»، از بنیان‌گذاران علم ژنتیک را به سبب خویشاوندی‌اش با «چارلز رابرت داروین»، مبدع داروینیسم و نویسنده منشأ گونه‌ها ۵ می‌شناسند. در مدخل هونژادشناسی کتاب «تام جکسن»، «گالتون» به‌عنوان a. cousin of Darwin توصیف می‌شود؛ براساس تجربه شخصی، این عبارت گه‌گاه فارسی‌زبانان را به اشتباه می‌اندازد و «گالتون» گاهی «پسرعموی» داروین است و گاهی «پسرعمه» او.

مادربزرگ مادری «فرانسیس گالتون»، «الیزابت» (۱۷۴۷-۱۸۳۲)، همسر دوم «اِراسموس داروین» و مادر «فرانسیس گالتون»، «ویولِتا داروین» (۱۷۸۳-۱۸۷۴) عمه ناتنی «چارلز داروین» بود. در نتیجه، «فرانسیس گالتون» را باید پسرعمه ناتنی «چارلز داروین» خواند. رابطه این دو خاندان، اما محدود به وصلت میان این دو خاندان نمی‌شد.

در «خاطرات زندگی من» ۶، «گالتون» احوال خانواده‌اش و رابطه خاندان «گالتون» با نخبگان عصر، ازجمله خاندان «داروین» را چنین توصیف می‌کند: «من در ۱۶ فوریه ۱۸۲۲ در عمارت کاج‌های فرنگی ۷، در حوالی اسپارک‌بِروک، در شهر بریمَنگام به دنیا آمدم؛ شهری که پدرم، ساموئل تِرتیوس، پدربزرگم، ساموئل جان و جدم، ساموئل گالتون، جملگی پیوند نزدیکی با آن داشتند.

[..]پدربزرگم، ساموئل جان گالتون (۱۷۵۳-۱۸۳۲)، تاجری علم‌ورز و آماردان بود. او از اعضای انجمن قمری بریمنگام ۸ بود؛ انجمنی با شهرت محلی که اعضای آن در روز‌ها و شب‌هایی که ماه کامل بود، در منزل یکی از اعضا با هم ملاقات می‌کردند.

گرچه شمار اعضای این انجمن اندک بود، اما افرادی، چون جوزف پریستلی، دکتر اِراسموس داروین، جیمز کییِر شیمی‌دان، ویلیام ویتِرینگ گیاه‌شناس، جیمز وات و متیو بولتون را شامل می‌شد».۹ پدربزرگ «فرانسیس»، «ساموئل جان گالتون»، با آنکه عضوی از جامعه کوئیکر‌ها بود، به پالایش آهن و تولید اسلحه مشغول شده بود: «او [ساموئل جان]کارخانه‌دار بود و مسئولیت تدارک تفنگ‌های سرپر در مقیاسی بزرگ برای ارتش در دوران جنگ کبیر [=جنگ‌های ناپلئونی]را بر عهده داشت».۱۰ این فعالیت‌های اقتصادی، زندگی مرفهی برای خانواده «گالتون» رقم زد.

«فرانسیس» در هشت‌سالگی به مدرسه‌ای در بولِین ۱۱، شهری ساحلی در شمال فرانسه، فرستاده شد. جایی‌که والدینش «به اشتباه تصور می‌کردند که من در آنجا فرانسه را به لهجه‌ای زیبنده خواهم آموخت».۱۲ شیوه آموزش این مدرسه، که کهنه و بر پایه تنبیه بود، «گالتون» خردسال را برآشفت و او از اینکه در ۱۸۳۲ میلادی بالاخره این مدرسه را ترک کرد و به خانه بازگشت، بسیار شادمان بود.

مانند «چارلز داروین»، پزشکی حرفه آتی «گالتون» از نظر خانواده‌اش بود و به‌ویژه مادرش علاقه خاصی داشت تا فرزندش پا جای پای پدربزرگ مشهورش، «اِراسموس داروین» و برادر ناتنی‌اش، دکتر «رابرت داروین» (پدر «چارلز داروین») بگذارد.

برخلاف «چارلز»، «فرانسیس» به یادگیری زیر و بم حرفه پزشکی علاقه داشت و حتی برای فهم بهتر اثر دارو‌های مختلف، مقادیر اندکی از دارو‌های فهرست‌شده آن عصر را روی خود آزمایش می‌کرد، اگرچه این آزمایش پیش از پایان دارو‌های فهرست‌شده در زیر حرف C، به سبب اثر بسیار نامطبوع روغن‌دانه‌های Croton tiglium به پایان رسید.

او به کینگز کالج، در لندن، فرستاده شد تا آموزش پزشکی خود را ادامه دهد و سپس برای ادامه تحصیلات ۱۸۴۰ به کالج ترینیتی کمبریج رفت. در ترینیتی، «گالتون» بیش از پیش به مطالعه ریاضی علاقه‌مند شد، اما همچنان واحد‌های ضروری برای اخذ مدرک پزشکی را می‌گذراند.

مرگ پدرش در آگوست ۱۸۴۴ مسیر زندگی «گالتون» را تغییر داد. او ثروتی را به ارث برد که دیگر ضرورت پیگیری حرفه پزشکی را برایش از میان برد. دانشگاه را رها کرد و به سفر و مطالعه گسترده پرداخت، رویکردی که او را به آخرین اندیشمندی که در معنای حقیقی جامع‌الاطراف بود، بدل کرد. «گالتون» در حوزه‌هایی، چون هواشناسی، روان‌شناسی، انسان‌شناسی و جرم‌شناسی صاحب نظر بود و ایده‌های بدیعی داشت.

مایه تعجب نخواهد بود که راقم این سطور مهم‌ترین دستاورد‌های «گالتون» را مدل‌ها و مکتب فکری او در زیست‌شناسی تکاملی بداند؛ نقشی که بسیار وسیع‌تر و ژرف‌تر از ابداع علم بدفرجام هونژادشناسی است.

ماشین نخودی و چگونگی وراثت صفات
هر کسی «منشأ گونه‌ها»‌ی «داروین» را تورق زده باشد، می‌داند که «داروین» چندان علاقه‌ای به روابط ریاضی نداشت. البته در آن عصر، زیست‌شناسی نبود که علاقه یا تسلط کافی برای استفاده از ریاضی داشته باشد. نسلی از تکامل‌دانان که در ابتدای قرن بیستم به شهرت رسید، «فرانسیس گالتون» را پدر علمی خود می‌پنداشت.

هدف این تکامل‌دانان، ازجمله علم‌ورزان سرشناسی، چون «کارل پیرسون» (۱۸۵۷-۱۹۳۶)، «رالف وِلدِن» (۱۸۶۰-۱۹۰۶) و تا حدی «رونالد آیلمِر فیشر» (۱۸۹۰-۱۹۶۲)، صورت‌بندی نظریه‌های «داروین» در قالب ریاضی بود. البته تکامل‌دانانی نیز بودند که با دیده تردید به این مکتب که علم بیومتریک نامیده می‌شد، می‌نگریستند.

برای مثال، «ویلیام بِیتسون» (۱۸۶۱-۱۹۲۶)، واضع واژه ژنتیک، کشف دوباره قوانین «مِندِل» در ۱۹۰۰ میلادی را پایان بیومتریک انگاشت.۱۳ اگرچه اعضای سرشناس مکتب بیومتریک «فرانسیس گالتون» را تا حدی ژرف‌بین‌تر و مهم‌تر از «داروین» می‌پنداشتند، اما «داروین» را نیز بخشی از سنت فکری خود می‌دانستد.

از همین رو، وقتی «پیرسون» تصمیم به انتشار «رویدادنامه هونژادشناسی» ۱۴ در ۱۹۲۵ گرفت، نقل‌قولی از «داروین» را زیر عنوان نشریه افزود: «من به چیزی کمتر از اندازه‌گیری عملی و قاعده ضرب متقاطع اعتماد ندارم». این جمله که «داروین» در نامه‌ای به «ویلیام داروین فاکس» در ۱۸۵۰ میلادی آورد، ۱۵ بیش از آنکه علاقه «داروین» به روش‌های ریاضی را نشان دهد، از بی‌اعتمادی او به این روش‌ها حکایت دارد.

قاعده ضرب متقاطع، صرفا برای دانستن یکی از اعداد مجهول وقتی دو کسر با هم مساوی باشند، استفاده می‌شود. چنین قاعده‌ای برای متغیر‌هایی که از توزیع آماری پیروی می‌کنند و دارای میانگین و واریانس هستند، عملا همواره به پاسخ نادرست می‌انجامد.

مثلا اگر نمونه جمجمه یک گونه را یافته باشید، نمی‌تواند با دانستن نسبت طول به عرض این جمجمه و دانستن میانگین عرض جمجمه در جمعیت این گونه، میانگین طول جمجمه را با ضرب متقاطع اندازه بگیرید؛ چراکه این نمونه خاص می‌تواند با توجه به واریانس اندازه جمجمه در جمعیت، بسیاری از میانگین جمعیت دور باشد.

«فرانسیس گالتون»، برخلاف «داروین»، پس از خواندن «منشأ گونه‌ها» بی‌درنگ به فکر توصیفی آماری از ایده‌های «داروین» افتاد. «گالتون» با خواندن «منشأ گونه‌ها»، ایرادی اساسی در استدلال «داروین» یافت: بر اساس نظریه داروین، انتخاب طبیعی نیازمند وجود تنوع میان افراد یک جمعیت است و انتخاب طبیعی سپس با انتخاب افراد این تنوع را می‌کاهد.

اما نسل بعد نیز باید متنوع باشد تا انتخاب طبیعی عمل کند، پس والدین باید فرزندان متنوع تولید کنند! تقریبا هیچ‌کس غیر از «گالتون» و «فِلیمینگ جِنکینز»، ۱۶ استاد مهندسی در دانشگاه اِدینبورو، متوجه این مشکل نشدند. اگر در طی نسل‌های اندک ارتفاع گل‌های آفتابگردان یک مزرعه را اندازه بگیرید، درخواهید یافت که تنوع در این جمعیت چندان تغییری نمی‌کند.

اما استدلال «داروین» مبتنی بر ایجاد تنوع جدید در میان فرزندان هر نسل است. «گالتون» در حالی مشغول غور و غوص در باب این مسئله بود که تنها علمای علوم خفیه مدعی آگاهی از ماهیت ماده وراثتی بودند و مدل علمی غالب برای توصیف وراثت صفات برآمیختگی صفات مبتنی بود.

حل مسئله توسط «گالتون» از ساخت مدلی مکانیکی آغاز شد و به صورت‌بندی ریاضی ختم؛ ازاین‌رو نمونه‌ای بی‌همتا از صورت‌بندی مدلی زیستی بر مبنای ماشینی مکانیکی در تاریخ ژنتیک و تکامل و نمونه‌ای نادر از این قسم علم‌ورزی در تاریخ زیست‌شناسی است.

«گالتون» کار خود را با ساخت مدلی برای توضیح وراثت صفات از نسلی به نسل دیگر آغاز کرد. در این مدل که ماشین نخود یا کوئینکانکس ۱۷ نام دارد، گلوله‌ها که نماد توضیح یک صفت، مثلا قد افراد جمعیت است، از بالای دستگاه ریخته می‌شود و پس از عبور گلوله‌ها از راهرو‌های باریک موازی و بین چند ردیف میخ که آرایش هندسی صلیب‌شکل (همان کوئینکانس) دارند، در پایین دستگاه انباشته می‌شوند.

توزیع گلوله‌ها در قسمت پایین ماشین نخود وضعیت نسل فرزندان را نشان می‌دهد. با توجه به آرایش میخ‌ها، احتمالا اینکه یک گلوله مسیر خاص را دوبار از بالا به پایین دستگاه طی کند، اندک است.

«گالتون» این دستگاه را برای تفهیم ایده‌هایش در باب وراثت و پراکندگی صفات در سخنرانی‌های عمومی خود در مؤسسه سلطنتی ۱۸ ابداع کرد. او می‌خواست با این دستگاه نشان دهد که چگونه پراکنش یک صفت (مثلا قد) از نسلی به نسل دیگر چندان تغییر نمی‌کند، اما تنوع از نسلی به نسل دیگر نیز وجود دارد.

«گالتون» به‌سرعت دریافت که اگر قرار است دستگاه کوئینکانکس شکل کلی توزیع صفات در یک جمعیت را از نسلی به نسل دیگر حفظ کند، دهانه ورودی گلوله‌ها در بالای دستگاه باید با شیب خاصی گلوله‌ها را هدایت کنند تا با وجود پراکنش گلوله‌ها در برخورد با میخ‌ها، شکل کلی توزیع حفظ شود (تصویر شماره یک).

ماشین نخود در عمل ضرورت وجود این شیب اولیه را برای بازتولید توزیع نشان می‌داد، اما این شیب چه معنایی در رابطه با جمعیت از موجودات زنده دارد؟ «گالتون» با بررسی داده‌های مختلف، ازجمله قد والدین و فرزندان پاسخ این مسئله را یافت.

«گالتون» در «وراثت طبیعی» ۱۹ راه‌حل خود را با ابداع مفهوم رگرسیون خطی میانگین قد در والدین و میانگین قد در فرزندان این والدین به تصویر می‌کشد (تصویر شماره دو). همان‌طور که آشکار است هم‌بستگی میان قد والدین و فرزندان وجود دارد، اما این هم‌بستگی صد درصد نیست.

این رگرسیون علت نیاز به راهرو‌های زاویه‌دار در ماشین نخود است که عملا میزان وراثت‌پذیری صفت میان والد و فرزند را نشان می‌دهد. اگر صفت هر جاندار را ترکیبی از ژن‌های عامل آن صفت و اثر محیط (در معنای عام محیط زیست) قلمداد کنیم، آن‌گاه میزان شباهت فرزندان در یک صفت به والدین در یک جمعیت نشان‌دهنده نقش این ژن‌ها در توزیع این صفت در فرزندان است.

البته شیب این خط رگرسیون می‌تواند صفر نیز بشود؛ صفرشدن به آن معنا نیست که ژن‌ها عامل بروز صفت نیستند، بلکه نبود رابطه بین توزیع یک صفت خاص در میان والدین و فرزندان نشان می‌دهد که به دلیل نبود یا اندک‌بودن تنوع ژنتیکی در جمعیت والدین و فرزندان، تنوعی که مشاهده می‌کنیم حاصل اثر محیط است.

آخرین مردی که همه‌چیز می‌دانست
رویکرد «گالتون» و روش او برای حل مشکل مدلی که «داروین» برای توصیف انتخاب طبیعی ارائه کرد، راه را بر پی‌افکندن شالوده نظری زیست‌شناسی تکاملی گشود، اما ایده‌های او در باب رگرسیون و هم‌بستگی از زیست‌شناسی تکاملی فراتر رفت. آمار امروزی بدون وجود این مفاهیم غیرقابل تصور است.

«پیِرسون» و «فیشر» رویکرد «گالتون» را بسط دادند تا خرقه ریاضی بر داروینیسم بدوزند و از قِبل تلاش‌های آنان بسیاری ابزار‌های پرکاربرد در آمار مبتنی بر فراوانی ۲۰ پدید آمدند. با کشف دوباره قوانین «مِندِل» در ۱۹۰۰ میلادی، مِندِلیسم به نقطه مقابل داروینیسم بدل شد، چراکه به مدد آثار «گالتون» و «پیرسون»، داروینیسم مترادف با تکامل صفات پیوسته قلمداد می‌شد، اما قوانین «مِندِل» چگونگی وراثت صفات گسسته کوتاه در برابر بلند، دانه چروکیده در برابر دانه صاف را از نسلی به نسل دیگر توصیف می‌کرد.

«فیشر» نابغه که عملا بخش اعظمی از آمار رایج مبتنی بر فراوانی را می‌توان به او نسبت داد، در ادامه برنامه پژوهشی «گالتون» نشان داد که نه‌تن‌ها تضادی میان وراثت صفاتی که طیفی کم‌وبیش پیوسته را در جمعیت پدید می‌آورند و صفاتی که به تعداد انگشت‌شماری حالت در جمعیت منجر می‌شود، وجود ندارد بلکه این صفات پیوسته و گسسته دو روی یک سکه‌اند و هر دو را می‌توان در چارچوب تکامل داروینی گنجاند.

شهرت کنونی «فرانسیس گالتون» به جای آنکه ناشی از نبوغ در استنباط مبانی آماری زیست‌شناسی تکاملی و نقش او در بنیان‌گذاری آمار مبتنی بر فراوانی و نظریه ژنتیکی تکامل باشد، به هونژادشناسی برمی‌گردد. آیا حقیقتا نقش «گالتون» در نژادپرستی علمی چنان است که ما را ناچار به نادیده گرفتن دستاورد‌های حیات علمی او می‌کند؟

اگر به کتابی که «گالتون» به این پرسش اختصاص داده بود، یعنی نبوغ ارثی، ۲۱ رجوع کنیم، درمی‌یابیم که اگرچه او ناخواسته پس از مرگش به چهره‌های برجسته بهبود نژاد انسان-ایده‌ای با پیش‌فرض‌ها و نتایج مبهم بدل شد و برخی ایده‌های او در باب تفاوت نژاد‌ها با دانش امروزی قابل توجیه نیست، اما تصور او از ماهیت وراثت و تنوع موجودات جانداران از بسیاری از زیست‌شناسان عصر ما نیز باریک‌بینانه‌تر و شاعرانه‌تر بود: «شاید باید به هر فرد به مثابه موجودی که سراسر از والدین خود گسسته نیست، نظر افکند؛ موجی که تحت قیودی طبیعی در اقیانوسی ناشناخته و نامحدود پدید آمده و شکل گرفته است.

[..]این واقعیت به یگانگی ماهیت تمامی حیات ماهیتی همواره در شرف تغییر و فعال در همه اشکال خود و سهم و نقش فعال همه انسان‌ها و دیگر موجودات زنده در سامانه بسیطی از کنش کیهانی اشاره دارد؛ سامانه‌ای بسیط‌تر از هر یک از ما که جز اندکی از آن را درنخواهیم یافت».

پی‌نوشت‌ها:
۱. Jackson, Tom, Genetics in minutes. Quercus Publishing. ۲۰۱۶،
۲. «جکسن»، زیست‌شناسی در چند دقیقه، ترجمه عطا کالیراد و عرفان خسروی، تهران: نشر شهر، ۱۳۹۶،
۳. واژه eugenics ترکیبی است از پیشوند eu یونانی به‌عنوان نیکو و خوب و genesis به‌معنای پیدایش. واژه «به‌نژادی» در برابر این واژه رواج دارد. از آنجا که این اصطلاح در نیمه اول قرن بیستم به شاخه‌ای از ژنتیک اطلاق می‌شد، صرفا پیشوند هو، به‌معنای خوب را با نژادشناسی آمیختم تا معادل فارسی مناسب‌تری برای این شاخه منقرض‌شده از علم ژنتیک بسازم.
۴. «جکسن»، همان، ص. ۳۴۹،
۵. عنوان دقیق این اثر، «در باب شکل‌گیری گونه‌ها از طریق انتخاب طبیعی یا استمرار نژاد‌های شایسته در کشمکش برای زیستن»
(On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life)
است. ویراست نخست این اثر سترگ «داروین» در نوامبر ۱۸۵۹ میلادی منتشر شد.
۶. Galton, Francis, Memories of My Life. New York:
E. P. Dutton and Company. ۱۹۰۹.
۷. The Larches
۸. Lunar Society of Birmingham
۹. Galton (۲۰۰۹).
۱۰. Ibid.
۱۱. Boulogne-sur-Mer
۱۲. Galton) ۲۰۰۹).
۱۳. برای توصیفی مستند و دقیق از مجادلات دو مکتب بیومتریک و هواداران ژنتیک مِندِلی در ابتدای قرن بیستم، ر. ک.
Provine, William, The Origins of Theoretical Population
Genetics, University of Chicago Press, ۲۰۰۱.
۱۴. Annals of Eugenics: این نشریه همچنان نیز منتشر می‌شود، اما مدت‌هاست که نام آن به رویدادنامه ژنتیک انسان (Annals of Human Genetics) تغییر کرده است.
۱۵. Darwin Correspondence Project, "Letter no. ۱۶۸۶," https://www.darwinproject.ac.uk/letter/DCP-
۱۶. Jenkin, Fleeming, Review of The origin of species,
The North British Review, June ۱۸۶۷, ۴۶, pp. ۲۷۷-۳۱۸.
۱۷. شکلی هندسی که در قالب آن پنج نقطه به‌صورت یک صلیب قرار می‌گیرند. معنای این واژه لاتین پنج‌دوازدهم است و به سکه‌ای اشاره داشت که حدود ۲۰۰ قبل از میلاد در روم در گردش بود و پنج‌دوزادهم سکه برنز رومی ارزش داشت. «گالتون» ماشین خود را به جهت شکل میخ‌ها در آن استفاده می‌شد کوئینکانکس گذاشت.
۱۸. مؤسسه سلطنتی بریتانیای کبیر (The Royal Institution of Great Britain) از زمان تأسیس در ۱۷۹۹ به دست شماری از علم‌ورزان برجسته آن دوره، از جمله «هِنری کَوِندیش»
(Henry Cavendish)، تاکنون به آموزش و ترویج علوم اختصاص داشته است و سخنرانی‌های ترویجی آن به دست برجسته‌ترین علم‌ورزان دیدنی هستند.
۱۹. Galton, Francis, Natural Inheritance. London:
Macmillan. ۱۸۸۹.
۲۰. آمار مبتنی بر فراوانی (frequentist statistics) رویکرد رایج آماری برای تحلیل داده‌هاست. این رویکرد گه‌گاه آمار فیشری (Fisherian statistics) نیز خوانده می‌شود. در سال‌های اخیر استنباط بِیزی (Bayesian inference)، به‌عنوان جایگزینی برای آمار فیشری رواج یافته است.
۲۱. - Galton, Francis, Hereditary Genius. London:
Macmillan. ۱۸۶۹.
۲۲. - Typical laws of heredity. Nature. ۱۵ (۳۸۸): ۴۹۲-۴۹۵, ۵۱۲-۵۱۴, ۵۳۲-۵۳۳. ۱۸۷۷.