המחקר התמקד בבדיקת 51 מינים שונים של נמטודות (תולעים באורך מילימטר) אשר התפצלו מאב קדמון בשלבים שונים של אבולוציה. החוקרים בחנו את איבר הטלת הביצים – הולווה – של הנמטודות השונות, וניסו להעריך כיצד הוא נוצר במהלך ההיוצרות של מיני נמטודות אלו מהאב הקדמון
מדענים בטכניון גילו כי האבולוציה אינה אקראית
תיאוריית האבולוציה אשר התחילה להתגבש במהלך המאה ה- 19 הציעה שהחיים על פני כדור הארץ נוצרו והתפתחו עד ימינו על ידי תהליך הדרגתי של היווצרות מינים ממינים אחרים והשתנותן של תכונות מסוימות בתוך אותו מין.
אחת החולשות העיקריות של האבולוציה הייתה העדר מנגנון אשר יסביר את דרך פעולתה. באמצע המאה ה-19 לאחר מחקר מעמיק ובחינה מדוקדקת של מאות דוגמאות, צ'רלס דרווין הציע את הברירה הטבעית כמנגנון דרכו מתרחשת האבולוציה.
הנחת היסוד של הברירה הטבעית היא שאורגניזמים עוברים שינויים בכל דור. שינויים אלה הינם אקראיים לחלוטין, והם למעשה המנוע של האבולוציה. אבל אם אין כיווניות, אותו 'מנוע' רק מטרטר במקום ולא מניע את האבולוציה לאף כיוון. דרווין הציע שהכיווניות נקבעת על ידי מנגנון הברירה הטבעית.
פריצת הדרך של דרווין הייתה הבנתו ששינויים אשר מתרחשים בצורה אקראית נאמדים בדרך שבה הם מתאימים את האורגניזם לסביבה. ככל שיצור מותאם יותר לסביבתו, הוא מסוגל להביא לעולם מספר גדול יותר של צאצאים, שכל אחד מהם נושא את השינוי ולכן יכול גם הוא להביא לעולם מספר גדול יותר של צאצאים. בדרך זו לאחר מספר דורות, כמות הפרטים במין מסוים שנושאת את השינוי יכולה להיות גבוהה בהרבה מכמות הפרטים שאינם נושאים את השינוי. במקרה זה השינוי למעשה תופס אחיזה, ומשתמר לדורות הבאים וזאת הדרך שבה מנגנון הברירה הטבעית הופך אקראיות לכיווניות. מספר תגליות חשובות במאה ה-20 הוו את הבסיס המולקולארי למנגנון הברירה הטבעית באפיינן את השינויים כמוטציות אשר מתרחשות בDNA.
לקראת סוף המאה ה- 20 החלו לעלות טענות כי קיימים מנגנונים נוספים הנבדלים מהברירה הטבעית אשר יכולים להסביר השתנות יצורים ותכונות. החוקרים שהעלו את אותן הטענות לא הטילו ספק בקיום האבולוציה דרך הברירה הטבעית אך הם הציעו כי מוטציות מסוימות לא מזוהות ולא נבררות על ידי מנגנון הברירה הטבעית מכוון שהן לא תורמות לשרידות האורגניזם.
דוגמא לתכונה כזו יכולה להיות התוספתן האנושי, שעדיין לא נמצאה ראיה חותכת לפעילותו בגוף האדם. מוטציות שמשפיעות על תפקודו של התוספתן לא ישפיעו על שרידות האדם ולכן לא יוכרו ולא יסולקו על ידי מנגנון הברירה הטבעית. דבר זה יגרום לאבולוציה אקראית של התוספתן על ידי הצטברות מוטציות אקראיות באיבר זה.
על מנת לבדוק את רעיון האבולוציה האקראית, נוצר שיתוף פעולה בינלאומי בין חוקרים מהטכניון, מאוניברסיטת פריז, מאוניברסיטת ניו-יורק וממכון מקס-פלנק לביולוגיה התפתחותית בגרמניה. הכותבת הראשית של המאמר הסופי בכתב העת Current Biology היא דוקטור קרין קיונטקה. בטכניון עצמו, דוקטור אירינה קולוטוייב ופרופסור בנימין פודבילביץ' ערכו חלק מהניסויים המתוארים במאמר.
המחקר התמקד בבדיקת 51 מינים שונים של נמטודות (תולעים באורך מילימטר) אשר התפצלו מאב קדמון בשלבים שונים של אבולוציה. החוקרים בחנו את איבר הטלת הביצים – הולווה – של הנמטודות השונות, וניסו להעריך כיצד הוא נוצר במהלך ההיוצרות של מיני נמטודות אלו מהאב הקדמון. החוקרים ציפו למצוא שבמידה והאבולוציה של האיבר אכן אקראית לא תיווצרנה מגמות התפתחותיות וההתפתחות של האיבר תהיה אקראית בין מינם שונים ללא כיווני התפתחות מוגדרים.
עבור כל אחת ממיני הנמטודות, החוקרים העריכו היכן ממוקמת אותה תולעת בסולם האבולוציוני. ההערכה בוצעה באמצעות אנליזות רצפי דנ”א דומים בתולעים שונות, ועל סמך בחינת המורפולוגיה של התולעת. לאחר מכן נבדקו יותר מ- 40 תכונות שונות בתהליך התפתחות איבר ההטלה של התולעים. החוקרים סקרו את תבניות חלוקת התאים, את מגוון התאים המתאבדים בתהליך ותכונות אחרות הקשורות להתפתחות הגונדה. הואגינות השונות נבדקו במיקרוסקופ האלקטרונים הסורק ובמיקרוסקופ האור, וכן ע”י צביעות לחלבונים ולתאים שונים באזור.
על אף שהחוקרים ציפו למצוא שאין שיפור במנגנון יצירת הואגינה, המסקנה הייתה חד-משמעית. כמעט כל השינויים האבולוציוניים שעברו הואגינות היו בכיוון אחד בלבד. מספר חלוקות התאים שנדרש להתפתחות הואגינה, למשל, הלך ופחת ככל שהסתכלו על מינים שהתפצלו מאוחר יותר, במקום שיעלה וירד באקראיות. בנוסף הבחינו החוקרים כי מספר הטבעות מהן מורכבת הואגינה הולך ויורד במהלך האבולוציה. לסיכום, התקדמותה של האבולוציה בנמטודות לוותה בברירה של שינויים ספציפיים וכיווניים מתוך המאגר הגדול של שינויים אקראיים.
מתוך כל האמור לעיל, צוות החוקרים הגיע למסקנה כי האבולוציה אינה מתנהלת באמצעות מנגנונים אקראיים. והמדקדקים יוסיפו – לפחות בכל הנוגע לואגינות של הנמטודות.
תודה לדוקטור אמיר ספיר מהפקולטה לביולוגיה בטכניון, שהסכים להתראיין לצורך הכנת הכתבה ולפרופסור פודבילביץ' שעבר על הטיוטות הראשונות, תיקן ויעץ כיצד לשפר.
18 תגובות
בכל מקרה למרות שזה נראה לי הגיוני שהפסיכולוגיה משפיעה גם על הפיזיולוגיה שלנו, ושאדם רגוע ומאושר יתרפא מהר יותר מאדם מתוח ודכאוני, רק מחקרים ישכנעו אותי בנושא הזה.
הכל טוב ויפה אבל איך נוצרה הוואגינה הנמטודית הראשונה?האם הייתה נמטודה ללא וואגינה? עם שיטת רביה אחרת? או שאולי זה היה בעל חיים אחר. מי מסביר?
חחחחחחח LOL!!
לא צריך דווקא את TRIZ לשם כך
כל אדם שמתמצא באבולוציה או מבין מתימטיקה מגיע למסקנה זו בנקל.
העניין הוא שהמדע לעולם אינו מתבסס רק על היקשים לוגיים והוא שואף לבסס את מסקנותיו בניסוי.
בנןסף לכך, מכיוון שאנו חיים בעולם רדוף שדים, הוא צריך למצוא גם נימוקים שמתנגדי האבולוציה מבינים.
העובדה שלאבולוציה יש כיוון מועדף היא לא הפתעה למי שמכיר TRIZ, תאוריה לפתרון בעיות יצירתיות. (TRIZ ראשי תיבות ברוסית)
אחד התחומים ב TRIZ הוא אבולוציה של מערכות טכנולוגיות ודבר ידוע הוא שמערכות מקבילות עוברות אבולוציה מקבילה. הדבר נובע מכך שהקריטריון העיקרי לשיפור של כל מערכת הוא זהה: שאיפה להתקרבות המערכת לאידיאליות. במידת האפשר מערכות נעשות פשוטות יותר במובנים מסוימים (לדוגמה מספר חלוקות התאים בנמטודה) ומורכבים יותר במובנים שקשורים ליעילות ( אנזים שמבצע פעולה מסוימת לשני צרכים מתפצל לשני אנזימים דומים, כל אחד אופטימלי לתהליך אחר)
מה החידוש:
מה שאתה אומר זו בדיוק כוונת הכתבה ולא ברור מדוע אתה מתווכח אתה.
הכתבה לא באה לטעון שהמוטציות אינן אקראיות אלא שהברירה שבוחרת את המתאימות ביותר בוררת אותן באופן בלתי אקראי
מענין אך בעיתי…
לא תמיד קל לראות את הגורם שיוצר לחץ סלקטיבי.
1. המסקנה מהממצאים הללו, כפי שהיא מוצגת כאן, מתבססת על ההנחה שמספר התאים אינו מושפע ממנגנונים סלקטיבים. הנחה זו לא בהכרח נכונה. פחות תאים אולי מקנים ייתרון מבחינה אנרגטית לתולעת, ואולי זו הסיבה שאין עליה במספרם. קשה מאוד להוכיח רעיונות מהסוג הזה.
2. יתכן והתכונה לגבי מספר התאים נמצאת בתאחיזה לתכונה אחרת הנמצאת תחת לחץ סלקטיבי ולכן היא נשמרת.
לכן אני לא רואה את הסתירה לעינין האקראיות בהתפתחות המינים.
לגיל
מי עומד מאחורי התבונות של הטבע אתה יכל להסביר בצורה ברורה.
או אולי אתה מתכוון לתבונה של טיפות הגשם או של הרי הגעש או אולי של האסטרואידים, או מה רבה חוכמתם איש בער לא ידע כסיל לא יבין.
אבי אני לא יודע מהיכן אתה מביא את הפירושים המוזרים שלך כפיה הדתית? איך הגעתה לזה?
כנראה שיש אנשים שרואים רק מה שם רוצים לראות.
ועסוקים יותר במלחמה בין דת למדע.
הטבע כולו מלא בתבונות אשר מאלצות את החיים להמשיך בכיוונים מסוימים.
אין כאן תיכנון.
לעמי בכנר:
מדוע העלית את שאלת השעון המולקולרי.
אין בכתבה שום דבר שמסתמך עליו.
גם אם תהיה לך סיבה לחלוק על התאריכים בהם אירעו השינויים השונים לא תהיה לך כל הצדקה להטיל בספק את הסדר בו אירעו וזה כל מה שמשחק כאן.
לנקודה לוויכוח:
אבי בליזובסקי הגיב לכך שגיל שוב דחף את אמונתו הדתית לדיון מדעי וניסה להציג את אמונתו זו כאמת מדעית.
במקום שתעיר על זה אתה מעיר על כך שאבי התרעם על כך.
חוץ מזה, כשאתה אומר שהאקראיות אינה מובנת – אנא סייג את הדברים ודבר רק בשם עצמך.
למי שלמד את הנושא היא מובנת.
בהסתייגות זו אקבל גם את דבריך שכאשר העניין יובן (על ידך) זה יגרום (אצלך) להערכת הדברים מחדש.
המון מהומה על מאומה…….
לאבי בליזובסקי
דקדקנות מדעית מוסכמת ע"י רוב העוסקים בכך. אבל דקדקנות באמונה של מישהו שמא רומזים דבריו לבורא עולם, תמוה בעיני. הרי אתה בעצמך נלחם כנגד הכפיה הדתית שנדרשת לדיקדוקים טפלים מעין אלו.
המדע אינו דת ואין צורך להתעסק בכוונות ואמונות של אנשים עם נקודת מבט זאת או אחרת.
לעצם הכתבה. הטיעון העיקרי מתבסס על בחינת אקראיות והיפוכה. עם כל ההתפתחויות המדעיות ההבנה של הנושא כלומר "אקראיות" עדיין רחוקה מאד מאד מהשלמה.
לדעתי כאשר יובנו הדברים היטב זה יגרום להערכת דברים רבים מחדש.
גיל, מדבריך יוצא שאם מישהו תכנן אותנו כנראה שנבון הוא לא.
אני מצטרף לברכות של עמי בכר
שנת גילויים ותפניות והתחלות חדשות !
עמי,
מינים מובדלים ביניהם לפי יכולתם להזדווג ולהוליד צאצאים פוריים אחד עם השני. במאמר נלקחו מינים שונים של נמטודות, ולא וריאציות או זנים בתוך המינים.
לגבי אמינות ה- ‘שעון המולקולרי’ דרכו מתארכים את הזמן המשוער בו התפצלו המינים זה מזה, היא אינה מוטלת בספק לטעמי. שיטות כאלו נמצאות בשימוש מזה זמן רב, ובאופן כללי כשמשתמשים בכמה גנים בשביל התיארוך מקבלים עדויות שתומכות זו בזו
לגבי הוגינה והעובדה שהיא ‘סופר-פונקציונלית’, אני מסכים איתך שכך זה נראה במבט ראשון. יחד עם זאת, המחקר המסויים הזה התחיל דווקא בגלל שבוגינות של נמטודות שונות ניתן היה למצוא וריאציות מגוונות ואקראיות למראה. הוגינה של הנמטודה היתה למעשה אחת העדויות הפוטנציאליות לאבולוציה אקראית. החוקרים ניגשו למחקר מתוך הנחה שזה המצב, וגילו ‘להפתעתם’ כי מרבית השינויים בוגינה אינם אקראיים, אלא הולכים ומפשטים את תהליך היצירה שלה ככל שהתולעת מודרנית יותר.
אני מסכים שבמבט לאחור עדיף היה לערוך את המחקר על איבר פחות שימושי, אבל אני לא בטוח כמה קל למצוא אותו בגוף של תולעת המכיל 959 גרעיני תאים בלבד, שלכל אחד מהם תפקיד חיוני משלו.
מכל מקום, חלק גדול מהקרדיט על הכתבה צריך ללכת לדוקטור אמיר ספיר ולפרופסור בני פודבילביץ’, שעברו על הכתבה מילה-אחר-מילה עד שהיתה ברורה ומדוייקת מספיק.
תודה, ושנה אזרחית טובה לך ולכולנו,
רועי.
לגיל, האם אתה מנסה לרמוז שהכפיה הדתית לא באה מאנשים שמאמינים במשהו ושלא מסוגלים להבין שהם טועים, אלא ממקור גבוה יותר? האם לכך התכוונת הטבע התבונתי הכפוי?
הכיצד יכולים בני אדם לכפות על הטבע תכונה אנושית?
אקראיות זו מילה יפה אבל האקראיות רק דואג לכך שהחומר הגנטי ישתכפל בתזוזות קטנות לכול הכיוונים.
שינוי חד מדי לא יצליח לשרוד.
כך שבסופו של דבר הפעולה היחידה של האקראיות בטבע
היא היכולת של החומר הגנטי להשתנות.
בפועל מה שגורם לחומר הגנטי להשתנות לכיוונים שונים
הוא הטבע התבונתי הכפוי.
אהבתי מאוד את החלק הראשון שמסביר היטב ובצורה בהירה את מנגנון האבולוציה.
המשפט "עבור כל אחת ממיני הנמטודות, החוקרים העריכו היכן ממוקמת אותה תולעת בסולם האבולוציוני" הוא בעייתי. אם מדובר במינים שונים של נמטודות הרי שיתכן ולהן מוצא שונה. אם מדובר באותו מין, הרי שיש להוסיף את התיקון שמסביר כי ההערכה היא הערכה של השוני או הדמיון הגנטי (והמדקדקים יוסיפו – בגן מסויים) והיא מתיחסת אך ורק לקבוצת המין והזנים שנבדקו. במילים אחרות: אין מדובר במעין היררכיה אבולוציונית בין הזנים השונים באותו מין כי אם ואריאציה או שוני בלבד של אותו מין בין זניו השונים. מחקרים כאלה נעשים לאחרונה בעיקר במיקרואורגניזמים והשם המקובל בשבילם הוא "ביו-גאוגרפיה".
שאלה נוספת עולה באשר לאמינות "השעון המולקולרי" שדרכו ניתן כביכול לתארך את זמני הווצרות הזן/מין ביחס למינים אחרים. כמו קונספצית האבולוציה, גם במקרה של שעונים אבולוציונים מדובר בהיפותיזה נומרית שקשה עד בלתי אפשרי להוכיח בזמן אמת (אולי אפשר להראות משהו דומה בבעלי חיים קצרי דור כמו למשל חיידקים – אך ודאי שלא ברבי חוליות).
המחקר מעניין והכתבה מאירת עיניים – למיטב זכרוני זו לא הפעם הראשונה שאני קורא אותה ומגיב בביקורתיות. הבחירה באבר הספציפי הזה כמושא המחקר גם היא בעייתית שהרי מדובר באיבר סופר פונקציונלי (ולכן התוצאות הללו ממש מתבקשות). מעניין מה היה קורה אם היו בוחרים איבר אחר כדוגמאת התוספתן האנושי או באנלוגיה שלו בנמטודות (ז"א איבר שעל פניו הנו חסר משמעות או תרומה להעמדת צאצאים פוריים וברי תחרות).
בברכת שנה אזרחית טובה לכולם ולרועי בפרט. אני מקווה שבשנת 2008 תמשיך ליצר לנו כתבות נהדרות שכאלה כמיטב מסורתך.
עמי בכר