חוקרי הטכניון: האבולוציה אינה אקראית

האבולוציה דטרמיניסטית, לא אקראית: זוהי המסקנה של מחקר אשר ביצע צוות ביולוגים בינלאומי וממצאיו פורסמו בכתבי העת Current Biology ו Developmental Biology.

האירוע המכונן בביולוגיה המודרנית הינו התיאוריה של אבולוציה במנגנון של ברירה טבעית, שהוצעה לראשונה על ידי צ'ארלס דארווין באמצע המאה ה-19. לפי תיאוריה זו אבולוציה מתרחשת על ידי ברירה טבעית של פרטים בעלי תכונות מוצלחות אשר מורישים תכונות אלו לדור הבא (הורשה דטרמיניסטית).

לאורך דורות הברירה הטבעית יצרה מגמות התפתחות – למשל התארכות הצוואר בג'ירפות, כמגמה שנוצרה עקב הורשת תכונה מועדפת של צוואר ארוך יותר ויותר.

עוד ב"הידען": עוגב בבית המקדש - האמנם?

למרות מרכזיותה של תיאורית דארווין, באמצע המאה ה-20 הוצעו מנגנונים אבולוציוניים נוספים כדוגמת התיאוריה הנייטרלית. לפי מנגנון זה, אבולוציה מתרחשת על ידי שינויים אשר אינם מקנים כל יתרון לפרט שנושא אותם (תכונות ניטרליות) ומורשים באופן אקראי (הורשה אקראית).

תיאוריה זאת מנבאת שלא תיווצרנה מגמות התפתחותיות, בשל העובדה שתכונות מורשות בצורה אקראית ללא יתרון לתכונה מסוימת. למשל, אם אורך הצוואר לא מקנה יתרון לג'ירפה - הרי שיהיו ג'ירפות או קבוצות שונות של ג'ירפות בעלות צוואר קצר או ארוך, ללא מגמה אחידה של הארכת הצוואר.

בשל חשיבותה של השאלה, נעשו ניסיונות רבים לאורך השנים לבחון הלכה למעשה מתי אבולוציה מתרחשת על ידי הורשה דטרמיניסטית ומתי על ידי הורשה אקראית. אולם מחקרים אלו נתקלו בקשיים ניסויים רבים אשר מנעו מתן תשובה חותכת אשר תכריע בין שני המנגנונים.

עוד ב"הידען": להריח דרך מבנה המולקולות

לשם כך הוקם כוח משימה בין לאומי של מדענים אשר בחנו את השאלה בשילוב גישות שונות אשר נמצאות בחזית המחקר הביולוגי העכשווי כמו אנליזה של רצפי DNA ואנליזה מדוקדקת של איברים בעזרת מיקרוסקופ אלקטרוני. צוות המדענים כלל חוקרים מארבעה מדינות: ארצות הברית, צרפת, גרמניה וישראל. הישראלים בצוות היו הדוקטורנטית אירנה קולוטוייב ופרופסור בנימין פודבילביץ' מהפקולטה לביולוגיה מהטכניון.

השינויים - תוצאה של הורשה אקראית

"התרכזנו באפיון התפתחות איבר המין הנקבי ב-51 עשים מסוג דובון הקיקיון", מסביר פרופסור פודבילביץ'. "קבוצת תולעים זו מהווה אחת הקבוצות העיקריות בהם תהליכים אבולוציוניים נחקרים ומאופיינים הן במעבדה והן בסביבתן הטבעית. סימנו כארבעים

מאפיינים של אבר המין, כולל דגם של מוות תאי מתוכנן, דפוסים של חלוקת תאים וצורתם של תאים מסוימים ושל האיבר כולו.

דמיון ושוני במאפיינים אלו בין מיני התולעים נבחנו כשההשערה הראשונית שלנו הייתה שהשינויים שקיימים הם תוצאה של הורשה אקראית ולכן לא נוצרו מגמות התפתחותיות".

"אולם השערה זו נסתרה על ידי העובדה שבמחקר גילינו מגמות התפתחותיות חד כיווניות - לדוגמה, ירידה במספר חלוקות התא הנדרשות עד להתפתחות האיבר - במהלך האבולוציה", מוסיף פודבילביץ'. "רוב המאפיינים שנבחנו התפתחו באופן מוטה, כלומר חד כיווני, ומאחר שהתפתחות אקראית לא אמורה להביא למגמות כאלה, הסקנו שההתפתחות האמורה אינה אקראית אלא דטרמיניסטית".

עוד ב"הידען": מצלמה שלמה על שבב אחד

תוצאות המחקר הראו, באופן חד משמעי, שהמנגנון העיקרי אשר משרה את התפתחות איבר ההטלה הנקבי בתולעים הינו מנגנון של ברירה טבעית של תכונות מוצלחות. מחקר זה מהווה אבן דרך משמעותית בביסוסה ואישושה של תיאורית דארווין ברמה המנגנונית, ובעל השלכות רבות על הבנת המנגנון דרכו פועלת האבולוציה בכל עולם החי.