האם המין האנושי התפתח במקרה? התשובה לכך היא במילה אחת, "כן", ובשתי מילים, "כן ולא".
האבולוציה של המין האנושי, כמו של כל המינים האחרים, קשורה באופן בלתי נמנע לאירועים אקראיים. בכל דור הפרטים שמתאימים בצורה הטובה ביותר לסביבתם, אלו שמצליחים להשיג מזון, לחמוק מטורפים, לשרוד מחלות וטפילים ולמשוך בנות או בני זוג מוצלחים כמותם, יהיו אלו שיתרבו ויעבירו את התכונות שלהם לדור הבא. זה העיקרון הבסיסי של הברירה הטבעית, והוא עובד רק אם יש באוכלוסייה מספיק שונות – אם פרטים מסוימים מצליחים להעמיד יותר צאצאים מאחרים, בשל התכונות השונות שלהם.
צ'רלס דרווין, שהגה את תיאוריית האבולוציה דרך ברירה טבעית, התייחס בספרו מוצא המינים לשונות הזו כנובעת מיד המקרה (Chance). אם כי הוא מיהר לסייג זאת ולומר שהביטוי נועד רק להביע את העובדה שאיננו יודעים עדיין את הגורמים לשונות. כיום, כמובן, אנחנו יודעים הרבה יותר על הגורמים הללו, ובראשון המוטציות, שינויים ברצף ה-DNA. מוטציות נוצרות משלל סיבות, מחשיפה לקרינה או לכימיקלים מסוימים ועד לטעויות שנופלות בשעת הכפלת החומר הגנטי. ברוב הגדול של המקרים, נראה שהמוטציות מתרחשות באקראי – אם כי יש מחקרים שמראים שבתנאים מסוימים, קצב המוטציות יכול להיות שונה באזורים שונים של הגנום.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
החתולה שמלמדת אותנו גנטיקה
הנברנים שהוציאו את הרומנטיקה מהורמון האהבה
עפיצות קלה עם טעם של שינוי אקלים
המוטציות האקראיות הן הספקים העיקריים של השונות שבלעדיה לא תיתכן אבולוציה, אבל זה לא אומר שהאבולוציה עצמה היא תהליך מקרי. הגורם המכוון של האבולוציה הוא הברירה הטבעית, שכפי שמרמז שמה, בוררת מתוך התכונות השונות את אלו שעוזרות לבעליהן לשרוד ולהעמיד צאצאים, וכך בוררת גם את המוטציות שעומדות בבסיס התכונות הללו. אין זה מקרי שיונקים המתגוררים בצפון הרחוק פיתחו פרווה עבה, או שחרקים החיים בין ענפי העצים הם בעלי צורה הדומה למקל או לעלה. התכונות האלו התפתחו משום שבסביבה של בעלי חיים אלו, הן היו המוצלחות ביותר. אך כל שינוי גנטי שתרם לכך הופיע לראשונה, במקרה, באחד הפרטים באוכלוסייה, והתפשט בה משום שהוא עזר לאותו פרט להתרבות. האבולוציה מונעת על ידי מקרה והכרח (Chance and Necessity), כשם ספרו של הביולוג הצרפתי זוכה פרס נובל ז'אק מונו (Monod).
5 צפייה בגלריה
גם הברירה הטבעית מושפעת מתהליכים אקראיים, והיא במהותה הסתברותית. ציור של דרווין ולצידו קוביות
(איור: יונת אשחר בעזרת Midjourney)
אלא שגם החלק של "ההכרח", הברירה הטבעית, מושפע מתהליכים אקראיים, והוא במהותו הסתברותי. כן, פרווה לבנה תעניק יתרון לארנב שחי באזורים מושלגים: יהיה לו סיכוי גדול יותר להתחמק מטורפים. אבל הפרווה הלבנה לא יכולה להבטיח שהוא יינצל משיניו של שועל או זאב, ובוודאי שהיא לא יכולה להגן עליו ממחלה, או לוודא שהוא ימצא בת זוג. אנחנו יכולים לנבא שעם הזמן, יותר ארנבים לבנים ישרדו ויעמידו צאצאים מאשר ארנבים שנשארים עם פרוות הקיץ החומה שלהם גם בחורף, וכך הגֵּנים לפרווה לבנה יתפשטו באוכלוסייה. אך איננו יכולים לנבא את גורלו של כל אחד ואחד מהארנבים הלבנים.
אלו הם רק חלק מהתהליכים ההסתברותיים שמעורבים באבולוציה. בכתבה נראה איך המקריות השפיעה ומשפיעה על האבולוציה של יצורים חיים, ביניהם גם בני האדם, ולמה בכל זאת לא "התפתחנו במקרה".
מה עושות המוטציות? לרוב, כלום
ה-DNA, החומר הגנטי שלנו, נמצא בכל תא בגופנו ובמידה רבה אחראי לקביעת התכונות שלנו. זה לא נעשה באופן ישיר: ה-DNA הוא מעין ספר הוראות שלפיו נבנים החלבונים שבתאינו, והם אלו שמוציאים לפועל את התהליכים השונים המתרחשים בגוף. מוטציות, כלומר שינויים ב-DNA, עשויות להוביל לשינוי בחלבון, כך שהוא עושה את תפקידו בצורה שונה – מהר יותר או לאט יותר, או לא ממלא את התפקיד כלל. במקרים נדירים, בעקבות השינוי ב-DNA החלבון עשוי לעשות משהו חדש, שלא עשה קודם לכן. מוטציות בחלקים אחרים של ה-DNA יכולות לגרום לשינוי בכמות החלבון או לשנות את המקומות בגוף שבהם הוא מיוצר.
מוטציות מתרחשות כל הזמן בתאי גופנו. עבור האבולוציה, החשובות ביותר הן המוטציות בתאי המין, כלומר תאי הזרע והביציות – שכן המוטציות האלו עוברות לדור הבא. מחקרים הראו שלכל ילד יש כעשר או עשרים מוטציות חדשות, שלא היו להוריו.
האם זה אומר שלילד יהיו תכונות חדשות, שלא נראו אצל הוריו? ממש לא בטוח. הרוב המוחלט של השינויים בחומר הגנטי לא מוביל כלל לשינוי בחלבונים. זאת משום שחלק גדול מה-DNA שלנו לא מכיל גֵּנים, כלומר רצפים שהם הוראות לבניית חלבונים. מה בכל זאת יש בו? חלקו מורכב מרצפי DNA שחשובים לבקרה על יצירת החלבונים, אבל רובו, עד כמה שאנחנו יודעים כרגע לפחות, לא ממלא תפקיד כלשהו. יש בו גֵּנים שכבר אינם פעילים, נגיפים שנכנסו לתוך הגנום שלנו לפני דורות רבים, ועוד. מוטציות בהם לא ישפיעו על החלבונים כלל.
5 צפייה בגלריה
פרווה לבנה תעניק יתרון לבעל חיים שחי באזורים מושלגים. ארנבת שלג לבנה בסביבה מושלגת
(צילום: shutterstock)
אפילו מוטציות בתוך הגֵּנים עצמם, כלומר בהוראות ליצירת חלבון, לא בהכרח יגרמו לשינוי בחלבון, והן יכולות גם לגרום לשינוי קטן שלא יבוא לידי ביטוי בפעילותו. שינויים כאלו נקראים "מוטציות שקטות", ורוב החוקרים מסכימים שהן אינן משפיעות על היצור החי שבו הן מתרחשות – אם כי יש גם קולות אחרים, שטוענים שיש להן השפעה מזיקה.
מחקר על חיידקים העלה שיותר מ-98.5 אחוזים מהמוטציות הן נייטרליות, ולא משפיעות על תפקודו של החיידק. עבור האבולוציה, המוטציות החשובות הן כמובן אלו שכן משפיעות על התכונות של היצור החי. בואו נתמקד בהן.
מה עושות המוטציות שכן משפיעות? לרוב, נזק
מבין המוטציות שאינן נייטרליות, כמעט כולן מזיקות. קל לראות למה זה כך אם נְדַמֶּה את הגֵּן, המכיל הוראות לבניית חלבון, למתכון לאפיית עוגה. נניח שבמתכון מופיעה השורה "אחת וחצי כוסות סוכר". "מוטציה" במתכון תוכל לשנות אותה ל"אחת וחצי כוסות חומץ", או "אחת וחצי כוסות חסה". שתי האפשרויות יובילו לעוגה שאף אחד לא היה רוצה לאכול. היות שהמוטציות הן אקראיות, הן יכולות להוביל גם להוראות כמו "אחת וחצי כוסות חופשה", או "חתול וחצי כוסות סוכר", שאין להן שום משמעות וניסיון להוציא אותן לפועל יוביל כנראה לכך שלא נקבל עוגה כלל.
האם יש מוטציה שתוכל לשפר את העוגה? בהחלט ייתכן: השורה "אחת ורבע כוסות סוכר", למשל, עשויה להוביל לעוגה עם טעמים מאוזנים יותר, שתהיה טעימה יותר. אלא שבעוד האפשרויות להרס העוגה, כפי שראינו, הן רבות מספור, יש הרבה פחות דרכים לשפר אותה.
אותו דבר מתרחש בגֵּנים שלנו. חלבונים הם מכונות עדינות ומתוחכמות, ואם מוטציה בגֵּן מובילה לשינוי בחלבון, רוב הסיכויים שהיא תפגע בתפקודו. לכן, רוב תפקידה של הברירה הטבעית הוא לנפות את המוטציות המזיקות מהגנום שלנו: אם מוטציה מובילה לכך שבעל חיים יתקשה יותר לשרוד או להתרבות, יש סיכוי נמוך שהיא תעבור לדור הבא. עם זאת, תהליך הניפוי של מוטציות מזיקות אינו תמיד יעיל. חלק המוטציות הן רצסיביות, כלומר באות לידי ביטוי רק אם יש לנו שני עותקים שלהן: אחד בגֵּן שקיבלנו מאבינו, ואחד בגֵּן שהגיע מאימנו. אם יש לנו מוטציה כזו רק באחד הגֵּנים ולא בשניהם, לא נרגיש בה כלל, ונעביר אותה הלאה לצאצאינו. זו אחת הדרכים שבהן מוטציות מזיקות, למשל כאלו שגורמות למחלות גנטיות קשות, נשארות בכל זאת באוכלוסייה במשך דורות רבים.
מוטציות מועילות מתפשטות באוכלוסייה - לבסוף
מה קורה כאשר באוכלוסייה מסוימת מתרחשת מוטציה שלא רק שאינה מזיקה, אלא יש בה תועלת? ניקח לדוגמה את המקרה של הדובים השחורים החומים. לא, זו לא טעות – אלו דובים שחורים, בצבע חום. הדוב השחור האמריקאי (Ursus americanus) הוא, לרוב, שחור. כך הוא קיבל את שמו. אבל לפני כ-9,000 שנים, איפשהו באזור שכיום הוא מערב ארצות הברית, התרחשה מוטציה יחידה בגֵּן יחיד, שהובילה לכך שצבע הפרווה של בעליה היה חום-ג'ינג'י, או "קינמון", כפי שהחוקרים מכנים אותו. נראה שהצבע החדש מעניק להם יתרון: הוא מסווה אותם ביערות שבהם הם חיים, וכך מספק לגורים הגנה מפני טורפים כמו פומות וזאבים, ומאפשר לבוגרים להתקרב לטרף שלהם מבלי להתגלות.
מדוע, אם כך, צבע ה"קינמון" אינו הצבע השולט באוכלוסיית הדוב השחור, גם אלפי שנים ומאות דורות, לאחר שהמוטציה התרחשה? מדוע הברירה הטבעית לא דחפה את המוטציה הזו להתפשט בכל האוכלוסייה?
כאן אנחנו נכנסים שוב לנושא ההסתברות. גם כשמוטציה מועילה מופיעה, אין ודאות שהיא תתפשט באוכלוסייה במהירות – או בכלל. גם אם הפרווה החומה עוזרת לגורים להסתתר, עדיין יכול להיות שהפרט הראשון שנושא את המוטציה יהיה לטרף בפיו של זאב, או יטבע בשיטפון, או ימות ממחלה. במקרה כזה המוטציה תיעלם בלי להשאיר עקבות, והאוכלוסייה תישאר בצבע שחור עד שמוטציה חדשה תגרום לאפקט דומה.
אפילו במקרה שבו בעל המוטציה יצליח לשרוד ולהתרבות, יכול להיות שהמוטציה לא תעבור הלאה. נניח שלאותו דוב חום ראשון היו שלושה צאצאים-דובונים. מה הסיכוי שהוא יוריש להם את המוטציה? בכל תא זרע יש מחצית מהחומר הגנטי של הדוב, כלומר רק עותק אחד מכל גֵּן, במקום שני העותקים שיש בכל תא אחר. לכן הסיכוי שמוטציה שהתרחשה רק בעותק אחד תעבור לצאצא היא אחד לשניים, או חצי. כשמדובר בשלושה צאצאים, הסיכוי גדל – עכשיו יש סיכוי של שבעה מתוך שמונה שלפחות אחד מהצאצאים יירש את המוטציה, ורק סיכוי של אחד לשמונה שהיא לא עברה לאף אחד מהם. אבל סיכוי של אחד לשמונה, או 12.8 אחוזים, אינו קטן עד כדי כך. כלומר, יש סיכוי סביר למדי שהדוב שבו התרחשה מוטציה מועילה, למרות ששרד והעמיד צאצאים, ימות בלי להעביר את המוטציה לדור הבא.
במקרה של המוטציה לצבע קינמון, היא כן עברה לדורות הבאים והתבססה באוכלוסייה, ונראה שהיא אף מתפשטת – אך היא עושה זאת באיטיות, כי היתרון שהיא מעניקה הוא הסתברותי בלבד, ואינו גדול במיוחד. דובים שחורים "קלאסיים" מצליחים גם הם לשרוד ולהתרבות, וכך גם הגֵּנים שלהם עוברים הלאה. התפוצה של הגֵּן לצבע קינמון קשורה גם באזור שבו הדובים החומים מסתובבים ועם מי הם מתרבים. המוטציה התרחשה במערב, ועד היום, אלפי שנים לאחר מכן, שם נמצאים רוב הדובים החומים. לגֵּן הקינמון לא קל להגיע לדובים החיים במזרח ארצות הברית, הסבירה אמילי פאקט (Puckett), שהובילה את המחקר, בריאיון לאתר Live Science. הדובים לא יכולים לחצות את המישורים הגדולים במרכז המדינה – הסביבה שם לא מתאימה להם. "אם הם רוצים ללכת מזרחה, הם צריכים לעלות צפונה לקנדה, לחצות את הערבות הקנדיות, לנדוד מסביב לאגמים הגדולים ואז לרדת חזרה דרומה לאוכלוסיות המזרחיות", אמרה. העובדה שאותה מוטציה נצפתה גם במזרח מעידה שהיו דובים שעשו את המסע הזה, ולפחות אחד מהם נשא את גֵּן הקינמון. אבל זהו עוד שלב שבו גורמים מקריים משפיעים על התפשטות הגֵּן: גורמים כמו אילו דובים מחליטים להגר, מי מהם מצליח לשרוד את המסע, ועם מי הם מתרבים. הגורמים הללו יקבעו מתי הגֵּן יגיע לאוכלוסייה במזרח וכמה מהר יתפשט בה.
נסחפים עם הגנטיקה
המקרה של הדובים השחורים-חומים מראה שלהסתברות ולמקרה יש השפעה רבה על גורלו של גֵּן מסוים – וזו עוד דוגמה פשוטה מאוד, שבה מוטציה אחת משנה תכונה מהותית של הדוב - את צבעו. במקרים רבים אחרים, מוטציות רבות בגֵּנים רבים משפיעות יחדיו על אותה תכונה, ובו זמנית, מוטציה אחת עשויה להשפיע על כמה תכונות. במקרים אחרים, מוטציות שונות עשויות לבטל השפעה זו של זו, או להגביר אותה.
כאשר מדובר בכמה מוטציות, גם תהליך התורשה נהיה מסובך יותר. החומר הגנטי שלנו ארוז ב-23 זוגות כרומוזומים, שרשראות ארוכות של DNA. מוטציה נייטרלית שנמצאת במקרה ליד מוטציה מועילה על אותה שרשרת DNA עשויה להתפשט באוכלוסייה פשוט בשל המיקום שלה – היא "תופסת טרמפ" על המוטציה המועילה, שעוזרת לבעליה לשרוד ולהתרבות.
עם זאת, הכרומוזומים לא עוברים כמו שהם מהורה לצאצא. בתהליך יצירת תאי המין - תאי הזרע והביציות - כרומוזומים מחליפים קטעי DNA זה עם זה – כרומוזום מס' 1 שקיבלנו מאבינו עם אותו כרומוזום מס' 1 שהגיע מאימנו, כרומוזום מס' 2 עם בן זוגו מס' 2 השני, וכן הלאה. התהליך הזה נקרא שחלוף (רקומבינציה), והוא גורם לערבוב של חומר גנטי משושלות שונות. הוא יכול להפריד כך בין מוטציות שנמצאו אחת ליד השנייה, וליצור שילובים חדשים שלא נראו קודם לכן.
התהליכים הללו יכולים להוביל לכך שמוטציות נייטרליות, או אפילו מוטציות שמזיקות מעט לבעליהן אך לא הורגות אותו, עשויות להתפשט באוכלוסייה ואף להשתלט עליה. שינויים כאלו בגֵּנים של אוכלוסייה, שאינם מוּנָעִים מהברירה הטבעית אלא מאירועים מקריים, נקראים סחף גנטי. במקרים מסוימים, לתופעה הזו יכולה להיות השפעה ניכרת על התכונות של האוכלוסייה.
סחף גנטי בא לידי ביטוי בעיקר באוכלוסיות קטנות. מדוע? כדי להבין זאת, נחשוב על המצבים הבאים. נניח שיש לנו אוכלוסייה של כלבים שלחצי מהם פרווה שחורה, ולחצי לבנה. צבע הפרווה, במקרה זה, לא משפיע על היכולת שלהם לשרוד, למצוא מזון ולהתרבות. בכל דור רק רבע מהכלבים מצליחים להעמיד צאצאים ולהעביר את התכונות שלהם, כולל צבע הפרווה, לדור הבא. אם האוכלוסייה כוללת מיליון כלבים, כ-250 אלף מהם יתרבו. בין אותם 250 אלף יהיו, כמעט בהכרח, גם כלבים לבנים וגם שחורים. הסיכוי שבמקרה, כל אותם כלבים יהיו באותו צבע הוא אפסי. אבל מה אם האוכלוסייה כוללת רק 40 כלבים? במקרה זה, עשרה כלבים יזכו להתרבות. רוב הסיכויים שעדיין יהיו ביניהם גם כלבים שחורים וגם לבנים, אבל הסיכוי שכולם יהיו מצבע אחד הוא עכשיו גדול הרבה יותר – עדיין קטן מאוד, אך גדול משמעותית בהשוואה לדוגמה הקודמת. וכמובן, האבולוציה פועלת לאורך דורות רבים. אם שבעה מתוך עשרת הכלבים יהיו שחורים ורק שלושה לבנים, בדור הבא היחס בין הצבעים לא יהיה חצי חצי, אלא פחות או יותר 70 אחוזים שחורים מול 30 אחוז לבנים. כשיגיע זמנו של הדור הזה להתרבות, כבר יהיה סיכוי סביר יותר לקבל רק כלבים שחורים. הגֵּן לכלבים הלבנים ייעלם מהאוכלוסייה, לא בגלל שהוא מזיק, אלא פשוט בגלל סחף גנטי: תהליכים מקריים, שבאוכלוסיות קטנות יש להם כוח משמעותי.
המוטציות של השורדים
זו כמובן דוגמה פשוטה מאוד רק לשם המחשה, והיא מתעלמת ממוטציות שיכולות להיות רצסיביות או דומיננטיות, ומשלל גורמים נוספים שמשפיעים על התפשטות של גֵּנים באוכלוסייה. אך ניתן למצוא דוגמאות לסחף גנטי גם בעולם האמיתי. חלקן נוגעות לתופעה שנקראת צוואר בקבוק: כאשר אוכלוסייה של בעל חיים מצטמצמת בחדות, חלק גדול מהמגוון הגנטי שלה, המוטציות השונות שנמצאות אצל חלק מהפרטים ולא אצל כולם, נעלם. כאשר האוכלוסייה גדלה שוב, הגֵּנים השולטים בה הם אלו שנמצאו, במקרה, אצל מי ששרדו את האסון שהוביל לצמצום – כל השאר כבר לא קיימים.
ניקח למשל את המקרה של פיל הים הצפוני (Mirounga angustirostris). בסוף המאה ה-19 היונקים הימיים הללו ניצודו עד שנשארו מהם כ-30 פרטים בלבד. לאחר שזכו להגנה הם שבו להתרבות, וכיום האוכלוסייה שלהם מונה עשרות אלפים – אך המגוון הגנטי שלהם עדיין קטן מאוד. מוטציות שעשויות היו לבוא לידי ביטוי במגוון תחומים, מצורת הסנפיר ועד להגנה טובה יותר מפני נגיפים, נעלמו יחד עם בעליהן. רק הגֵּנים שנמצאו בפרטים הבודדים שלא ניצודו עברו לדורות הבאים. עם השנים, יופיעו מוטציות חדשות – אך הן כנראה יהיו שונות מאלו שאבדו.
5 צפייה בגלריה
כיום חיים עשרות אלפי פרטים בעלי מגוון גנטי מצומצם בגלל תופעת צוואר הבקבוק. פיל ים
(צילום: shutterstock)
גם אוכלוסיות של בני אנוש עלולות לעבור מקרים של צוואר בקבוק. בשנת 1775 היכה טייפון באי פינגלאפ השייך למיקרונזיה, באוקיינוס השקט. מהאוכלוסייה הקטנה מלכתחילה נשארו רק מעטים, ואחד מהם היה נשא של מוטציה נדירה הגורמת לאכרומטופסיה (Achromatopsia) - עיוורון צבעים חמור ורגישות מוגברת לאור. אוכלוסיית האי התאוששה מאז, אך גם היום, כמעט 250 שנים לאחר הטייפון, כעשרה אחוזים מבני האי נושאים את המוטציה. באוכלוסייה הכללית, לעומת זאת, המוטציה הזו נמצאת רק אצל אחד מ-30 אלף איש. כך מוטציה שאינה מועילה ועלולה אף להזיק נהיית נפוצה באוכלוסייה מסוימת, פשוט משום שהיא נמצאה אצל אחד מהניצולים הבודדים ששרדו את הטייפון.
שיר המיינות המייסדות
תופעה דומה מתרחשת כאשר כמה פרטים בודדים מאוכלוסייה גדולה מגיעים למקום חדש - אי, למשל, או עבור בעלי חיים ימיים, ימה שנפרדת מהאוקיינוס הגדול. כאשר הפרטים הללו מתחילים להתרבות, האוכלוסייה שתיווצר באותו מקום חדש תישא את הגֵּנים והמוטציות שהיו, במקרה, אצל הפרטים הראשונים שהגיעו לשם. התופעה הזו מכונה אפקט המייסדים, והיא דומה בהשפעותיה לתופעת צוואר הבקבוק, למרות שהגורמים לה שונים. בשני המקרים, אוכלוסייה שלמה נוצרת במהירות יחסית ממספר קטן של בעלי חיים, ולכן המגוון הגנטי של האוכלוסייה מצומצם.
אוכלוסייה שלמה נוצרה במהירות יחסית ממספר קטן של פרטים, מה שהוביל למגוון גנטי מצומצם, הפעם בשל אפקט המייסדים. | יונת אשחר
אפקט המייסדים התגלה למשל אצל ציפור שרבים מאיתנו מכירים היטב – המיינה המצויה (Acridotheres tristis). מוצאן של המיינות הוא מדרום אסיה, אך כמה מהן הובאו לצפארי ברמת גן בשנות ה-90, ברחו מהכלוב והתפשטו במדינה. כל המיינות שחיות כיום בישראל הן ככל הנראה צאצאיות של אותם כמה פרטים מהצפארי, ולכן גם אם ישראל אינה אי, נצפה לראות אצלן את אפקט המייסדים. במחקר שהתפרסם ב-2018, בחנו החוקרים אוכלוסיות של מיינות באזור שבו הן חיות באופן טבעי, ובכמה אזורים שבהם הן מין פולש, כמו בישראל – מדרום אפריקה ועד לאוסטרליה. הם גילו שבאוכלוסיות הפולשות היו למיינות פחות שירים, והשירים היו דומים זה לזה יותר ממה שנצפה באוכלוסיות האסיאתיות. אפקט המייסדים פעל על השירים של המיינות ממש כמו על הגֵּנים שלהן: משום שהן כולן צאצאיות של מספר מצומצם של ציפורים, עם מספר מצומצם של שירים, המגוון נותר קטן גם לאחר שהאוכלוסייה גדלה.
להריץ מחדש את הקלטת
"מה יקרה אם נריץ מחדש את קלטת החיים?" שאל הביולוג סטיבן ג'יי גולד בספרו "חיים מופלאים" (Wonderful Life). מה יקרה אם נחזיר את השעון מאה מיליון שנים אחורה, לימי הדינוזאורים, או אפילו חמש מאות מיליון, כאשר חיים רב תאיים רק החלו להופיע בכדור הארץ, וניתן לאבולוציה להתרחש פעם נוספת? האם נקבל את העולם כפי שאנחנו מכירים אותו כיום, או שעולם החי והצומח יהיה שונה לחלוטין?
גולד טען שהאפשרות השנייה היא הנכונה. האבולוציה מושפעת ממגוון גורמים אקראיים, מן המוטציות עצמן, דרך ההסתברות המובנית בתהליך התורשה ועד למזל העיוור שבשלו פרט מסוים שורד אסון טבע ואילו אחרים נספים. הגורמים הללו יובילו לכך שבכל "הֲרָצָה מחדש" של האבולוציה פרטים שונים, עם גֵּנים שונים, ישרדו ויעבירו את אותם גֵּנים הלאה. כתוצאה מכך, האבולוציה של היצורים החיים תתנהל בכל פעם בנתיב שונה, שיוביל לתוצאה שונה מהותית.
זהו, כמובן, ניסוי מחשבתי – האבולוציה על כדור הארץ התרחשה פעם אחת בדיוק, ואין לנו אפשרות לבדוק מה היה קורה אילו הייתה מתרחשת שוב. אבל אפשר לעשות ניסוי שיש לו כמה מאפיינים דומים, בקנה מידה קטן הרבה יותר. ב-1988 החל הביולוג האמריקאי ריצ'רד לנסקי (Lenski) ניסוי שכזה, עם 12 מושבות של חיידקי אי קולי (E. coli). המושבות היו בתחילה זהות לחלוטין, אך החיידקים מתרבים במהירות, ובכל חלוקה של התאים הצטברו מוטציות במושבות השונות. החוקרים עקבו אחר המוטציות שהתפתחו אצל החיידקים במהלך השנים, ומצאו שחלק מהן היו מועילות. היו מושבות, למשל, שרכשו את היכולת לעכל סוג חדש של מזון, בעוד שאחרות לא עשו זאת. החוקרים גם לקחו מדי פעם דגימה מהמושבות והקפיאו אותה, כך שהחיידקים לא התרבו אך גם לא מתו.
הניסוי הזה אִפְשׁר לחוקרים "להריץ מחדש את הקלטת" – אומנם לא של החיים כולם, אבל לפחות של החיידקים הללו. הם הפשירו, למשל, דגימה שנלקחה חמש שנים לפני כן ממושבה מספר שלוש, גידלו את החיידקים מהדגימה במשך חמש שנים, ובדקו אם התפתחו אצלם אותן תכונות שנראו אצל חיידקי המושבה הזו ב"הרצה" הראשונה. התוצאות תמכו בטענה של גולד: אצל כל מושבה, ואף בדגימות שנלקחו ממושבות וגודלו מאוחר יותר, נראו מוטציות אחרות, והתפתחו תכונות אחרות. החוקרים גם מצאו שמוטציות שנראו בהתחלה נייטרליות היו חשובות מאוחר יותר לפיתוח תכונות מורכבות. אחת המושבות למדה לנצל מזון חדש לאחר כ-30 אלף דורות, אך מוטציות שהתרחשו אלפי דורות לפני כן השפיעו על יכולתה לעשות זאת: מושבות שבהן אותן מוטציות נייטרליות-לכאורה לא התרחשו, לא למדו מעולם לנצל את המזון. גולד היה אומר שהמוטציות הללו העלו את המושבה על הנתיב המוביל ליכולת ניצול המזון, ואילו מושבות אחרות הלכו בנתיב אחר.
מזל והכרח
אם היינו יכולים באמת להריץ בחזרה את האבולוציה, האם היינו מקבלים בני אדם? והאם הם היו נראים בדיוק כמונו? חוקרים שונים יענו בצורה שונה לשאלות אלו, אבל נראה שהקונצנזוס הוא שהתשובה לשאלה הראשונה היא "לא בטוח", ולשנייה "כמעט בטוח שלא".
כן, יש מאפיינים שנצפה שיתפתחו, במוקדם או במאוחר, בכל "הרצה". חלק מבעלי החיים ששוחים בים יפתחו, כנראה, איברים דמויי סנפיר כי זוהי דרך יעילה מאוד להתקדם במים. לבעלי חיים שעפים באוויר יהיו כנפיים, והן ייראו, כנראה, פחות או יותר כמו הכנפיים של ציפורים ושל עטלפים, או אם הם קטנים יותר, כמו הכנפיים של זבובים או שפיריות. אין הרבה דרכים אחרות לנוע באוויר. פעולתה של הברירה הטבעית גורמת לכך שיצורים חיים מפתחים תכונות והתנהגויות שעוזרות להם לשרוד ולהתרבות בסביבה שבה הם חיים, ופעמים רבות, יצורים שונים מאוד מגיעים ל"פתרונות" דומים – זוהי תופעה שנקראת אבולוציה מתכנסת. אך האבולוציה כוללת, כפי שראינו, גורמים אקראיים רבים ואלו משפיעים גם הם על אותן תכונות.
ההיסטוריה שלנו מראה שמוח גדול וידיים זריזות נותנים יתרון לבעליהם, לפחות בסביבה מסוימת – ושמין בעל תכונות כאלו יכול לשגשג ולהתרבות. בהחלט ייתכן, אם כך, שבעלי חיים הדומים לנו במובנים מסוימים יתפתחו כמעט בהכרח באבולוציה, באיזשהו שלב. אבל זה לא אומר שהם יהיו בני אדם ממש, שיהיו להם אותו מספר אצבעות או גפיים, שאורח חייהם יהיה דומה לשלנו. הדברים האלו תלויים בנתיב האבולוציוני שבו אותם בעלי חיים משוערים צעדו, ובשלל מקרים שהתרחשו, או לא, באותו נתיב.
אז האם בני האדם התפתחו במקרה? כן. הנתיב האבולוציוני הייחודי שלנו תלוי במיליוני ומאות מיליוני אירועים אקראיים.
וגם לא. יש סיבה לכך שבעל חיים חברותי, עם מוח גדול, שפה וידיים שמסוגלות להשתמש בכלים ולייצר אותם זכה ליתרון הישרדותי, התרבה והעביר הלאה את תכונותיו. במקרה, בעל החיים הזה היה אנחנו.
ד"ר יונת אשחר, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
