מותר האדם מן הקוף – מוטציה אחת? עכשיו יש החולקים על כך

מתי נפרדנו מהקופים? בגלל מוטציה אחת קטנה הלסת של בני האדם נחלשה – והמוח גדל * פרופ' יואל רק: סביר יותר להניח שקודם המוח גדל, ורק אחר כך מערכת הלעיסה התכווצה

סוכנויות הידיעות ויובל דרור, הארץ, וואלה!

מימין: גלולגולת אדם; משמאל: גולגולת שימפנזה. מוטציה שהתרחשה לפני כ-2.4 מיליון שנים

מאת יואל רק

באחרונה דיווחו חוקרים אמריקאים על גילוי מוטציה שגרמה לצמצום מאסת שרירי הלסת של אבות האדם לפני כ-2.4 מיליון שנה. התכווצות השרירים, טענו החוקרים, איפשרה למוח האנושי לגדול. אבל תרחיש הרבה יותר הגיוני הוא שהדברים קרו בדיוק להיפך

סיפור התפתחותו הביולוגית של הסוג הומו – שאנו, הומו סאפיינס, האחרונים בשרשרת מיניו, והיחידים לשרוד – מתמצה “בסך הכל” בשינוי של שתי מערכות גוף, שניתן לסכמן בקיצור ובפשטות: נפח המוח הולך וגדל ומערכת הלעיסה, על כל מרכיביה, הולכת ומתכווצת.

השינוי המשמעותי האחר שחל בהיסטוריית התפתחותו של ענף האדם (משפחת ההומינידים) מאז שהתפצל מזה של השימפנזה – המעבר להליכה זקופה – הקדים בשנים רבות את הופעתו של הסוג הומו וממילא הקדים בהרבה את תחילת גדילתו של המוח. אימוץ ההליכה הזקופה התרחש מוקדם מאוד, סמוך לנקודת הפיצול מענף השימפנזים, לפני כ-7-5 מיליון שנה. במלים אחרות, כמעט כל הענף, על כל ענפי המשנה הרבים והמאוחרים יותר שלו, היה מצויד כבר מזמן במנגנון תנועה מיוחד זה.

כל זה ידוע לנו כיום בזכות עדותם של המאובנים. מציאות זו, אגב, לא היתה זו שדרווין ראה לנגד עיניו. באין מאובנים הציע דרווין לקשור את ההליכה הזקופה לעלייה בנפח המוח, בבחינת שתי מערכות התלויות זו בזו והמגרות הדדית זו את התפתחותה של זו: שחרור הידיים מתמיכה בגוף והעמדתן לרשות יכולתו של המוח הצריכה את גדילתו, ומנגד מוח גדול יותר תבע עוד יותר את שחרור הידיים.

שרירים גדולים, מוח קטן

כמעט מאליו ברור, כי לעלייה בנפח המוח ולהתכווצותה של מערכת הלעיסה יש השפעה מרחיקת לכת על צורתה הכללית של הגולגולת. העלייה בנפח המוח מביאה לגדילתה של קופסת המוח, להתעגלות מתארה ולהזדקפות והתקדמות המצח מעל ארובות העיניים (ציור 1). הגדלת הנפח מביאה לעליית הרוחב המקסימלי של הגולגולת אל הרבה מעל לבסיסה, הרבה מעל רמת פתחי האוזניים. מנגד, התכווצות מערכת הלעיסה והקטנת גודלן של הלסתות מוצאת את ביטויה בשקיעת הלסתות אל תוך הפנים. האף הבולט והסנטר – מסממניו המובהקים של המין הומו סאפיינס – אינם אלא תוצר לוואי של שקיעה זו.

אצל השימפנזים, לעומת זאת, כמו אצל קופים רבים אחרים שלא עברו את השינוי המתואר, נפח המוח נשאר קטן והלסתות גדולות ובולטות. קופסת המוח, לפיכך, שטוחה ונמוכה. המצח, במבט מהצד, אופקי כמעט לגמרי. ובמבט מאחור, קופסת הגולגולת היא בעלת מתאר דמוי פעמון, שרוחבו המקסימלי מצוי נמוך, בקרבת בסיס הגולגולת, ברמת פתחי האוזניים. מאידך גיסא, גודל קשתות השיניים מביא לבליטת מרכז הפנים קדימה, עד שאין ולו רמז לסנטר ולאף מזדקר.

צירוף זה של נפח מוח קטן ומערכת לעיסה גדולה (ושרירים מסיוויים המפעילים אותה) מביא לכך ששרירי הצדע של השימפנזה, הנאחזים משני צדי קופסת המוח כמניפות גדולות (תפקידם להרים את הלסת התחתונה ולהפגיש את השיניים התחתונות עם העליונות), נפגשים זה עם זה על פסגת הגולגולת. לעתים, בעיקר אצל הזכרים, חוסר הפרופורציה בין גודל מערכת הלעיסה לבין קוטנו של המוח הוא כה גדול, ששדרת עצם צומחת על פסגת הגולגולת; ייעודה הוא להגדיל את שטח פני העצם המשמשים מאחז בעבור סיבי מניפת השריר הענק.

כמובן, גם האדם מצויד בשרירים אלה, אלא שגודלם הצנוע מכאן, ונפח המוח העצום מכאן, מביאים לכך שמרחק רב מפריד בין מניפת השריר בצד ימין לבין זו שבצד שמאל. השרירים נאחזים רק על צד קופסת המוח ולעולם אינם נפגשים על פסגתה. זאת ועוד, בדיקה מיקרוסקופית של חתך סיבי השריר גילתה כבר מזמן כי חלק מסוים מהסיבים אצל האדם הם דקים ו”מנוונים” ביחס לאלה של השימפנזה או של קופים אחרים.

ברור אם כן ששינוי גדול במערכת הלעיסה התרחש מתישהו לאורך קו התפתחותו של האדם. עד לאחרונה, המאובנים היו היחידים לספק את התשובה. אלה לימדו אותנו שפרק זמן ממושך בהיסטוריה האבולוציונית של האדם התאפיין ביצורים בעלי מערכת לעיסה פרימיטיווית כדוגמת זו של השימפנזה. קשתות השיניים של הומינידים קדומים אלה היו ארוכות ושרירי הלעיסה המניעים את מערכת הלסתות היו גם הם, כצפוי, מפותחים וגדולים (אנו יודעים זאת על סמך צלקות שהם הותירו על העצם). מפגשם על פסגת הגולגולת, לא רק שהיה תופעה שכיחה, אלא שגודלם הצריך לעתים קרובות גם את התפתחותה של כרבולת העצם במרום הגולגולת. אנטומיה זו נראית בבירור בקבוצת גולגלות חשובה השייכת לבני מינה של “לוסי” המפורסמת, מין המכונה “אוסטרלופיתקוס אפארנסיס” (ציור 2). אנטומיית הגולגולת של בני מין זה היתה כה פרימיטיווית, עד שנהוג להתייחס אליהם כאל “שימפנזים המהלכים זקוף”.

עיקר הידוע לנו כיום על “אוסטרלופיתקוס אפארנסיס” מקורו באתר גיאולוגי מופלא בצפונה של אתיופיה, באזור המכונה “אפאר”. השרידים המאובנים של האוסטרלופיתקוס הם משכבות גיאולוגיות שגילן בין 3 ל-4 מיליון שנה. בשכבות אלה אין ולו שריד לכלים בני קיימא. נפח מוחו הזעיר של האוסטרלופיתקוס (כ-500 סמ”ק, בדומה לשימפנזים) לא היה בו די כדי לייצרם. במעלה הרצף, בשכבות גיאולוגיות צעירות יותר (2.3 מיליון שנה), התגלו כלי אבן רבים (אמנם פשוטים וגסים, כצפוי מכלים כה עתיקים) בקרבת שרידיו של ההומיניד שמן הסתם היה אחראי לייצורם. אמנם רק החיך וקשת השיניים הצמודה אליו שרדו מהומיניד זה, אך היה בהם די כדי להיווכח שהם קצרים בצורה ניכרת מקשת השיניים המאפיינת את המין הקדום יותר באותו אתר (ציור 3).

אין ספק שלסת זו שייכת כבר לסוג הומו (“הומו האביליס”) והיא העדות הקדומה ביותר להתכווצותה של מערכת הלעיסה. אי לכך, קל להיווכח כי אירוע ההתכווצות התרחש בפרק הזמן שבין 3 מיליון שנה לפני זמננו – זמן נוכחותם של אחרוני האוסטרלופיתקוס אפארנסיס באתר – לבין 2.3 מיליון שנה לפני זמננו, גיל השכבות המכילות את הלסת הקצרה וכלי האבן הפשוטים.

מהפך אנטומי

ממצאים אלה עלו באחרונה שוב לכותרות, ואולם הפעם העניין בהם מגיע מכיוון חדש ומפתיע. במחקר שהתפרסם לפני כמה שבועות בכתב העת “Nature” מדווחים הנזל סטדמן ועמיתיו מבית הספר לרפואה באוניברסיטת פנסילווניה על גילוי מוטציה בגן אנושי, העומדת מאחורי “ניוונם” של שרירי הלעיסה וצמצום המאסה שלהם (הגן לפני המוטציה היה זה שהשימפנזים, קופים רבים אחרים וההומינידים הקדומים היו נתונים להשפעתו). החוקרים הצליחו לחשב מתי אירעה המוטציה: הם מעריכים כי הדבר קרה לפני כ-2.4 מיליון שנה – תאריך שעולה בקנה אחד עם המסקנות שהתבססו על ממצאי המאובנים.

התגלית של החוקרים מאוניברסיטת פנסילווניה מרשימה, אך הם לא הסתפקו בכך והציעו פרשנות נאיווית המעוררת את מרב הביקורת על מחקרם (אם כי אינה גורעת רבות מטיבו). החוקרים מייחסים להתעדנות השרירים חשיבות גדולה הרבה יותר מכפי שניתן לצפות. עם הקטנת המאסה של שרירי הלעיסה וצמצום שטח אחיזתם על הגולגולת הוסר, לדעתם, המחסום לעלייה בנפח המוח. הם רואים בכיסוי קופסת המוח על ידי שרירי לעיסה גדולים, הנפגשים על פסגתה, את המחסום העיקרי להתפתחותו של המוח – מעין קסדה, המגבילה את הגדילה. לשיטתם, המוטציה המקרית, שהביאה להקטנתם של השרירים, היתה הגורם העיקרי בהסרת אותה קסדה מעיקה.

מדוע פרשנות זו היא כנראה שגויה? ראשית, עם התפתחותו של הפרט, המוח מגיע לשיא גודלו הרבה לפני ששרירי הלעיסה משלימים את התפתחותם; במלים אחרות – הרבה לפני שיכלו להוות מגבלה. אך הרבה מעבר לכך, תרחיש הגיוני אחר המתאים יותר לדרך שבה פועלת האבולוציה הוא סביר והגיוני בהרבה מהתרחיש המוצע. על פי תרחיש זה, השינויים התרחשו בסדר הפוך: העלייה בנפח המוח והשימוש בכלים שבאו בעקבות מהפך זה הביאו לכך שחלק ניכר מעיבוד המזון (חיתוך, כתישה ופירור) נעשה לא על ידי השיניים והלסתות (זה הרי היה תפקידן מאז ומעולם) אלא מחוץ לפה, על ידי הכלים.

במצב כזה, קיום מערכת לעיסה גדולה ומסיווית הופך באחת לחיסרון מעיק. ואכן, כל מי שמוצא דרך להקטין את המערכת שנהפכה למיותרת, הופך לבעל יתרון מובהק. יש לשים לב שהתהליך הוא דרוויניסטי – לא צמצום השימוש במערכת הוא זה שמביא להקטנתה. מוטציות מקריות הן המאפשרות את השינוי, בזכות התועלת שהן מביאות בהתעדנותה של מערכת הלעיסה. מוטציה אחת השכילו החוקרים למצוא, ובדרך מתוחכמת גם סיפקו את הזמן שבו התרחשה, אך אין כל ספק כי לא רק בזאת מתמצה העניין. התכווצותה של מערכת הלעיסה על כל מרכיביה (השרירים, עצמות הלסת, הפנים והשיניים) היא מהפך אנטומי פונקציונלי מהותי, שלא שינוי בגן אחד בלבד עומד מאחוריו.

הכותב הוא פרופסור לאנטומיה ואבולוציה של האדם בבית הספר לרפואה באוניברסיטת תל-אביב

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/humanomtation.html

מותר האדם מן הקוף – מוטציה אחת

27/3/04

בני האדם מוצאם מהקופים, מספרת תורת האבולוציה. אבל מה היה האירוע האובולוציוני שבגללו נפרדו מהם? שאלה זו מלווה חוקרים רבים כבר שנים רבות, וכעת טוענת קבוצת חוקרים מארה”ב שבידה רמז ראשון שעשוי להוביל לתשובה. לטענתם, מוטציה באחד מהגנים המשותפים לבני האדם והקופים, גרמה להיחלשות שרירי הלסת ולהקטנתה. הקטנה זו יצרה מקום נוסף בגולגולת למוח והביאה לגדילתו – דבר שאיפשר לבני האדם להתפתח ולהתקדם, בהשוואה לקופי העל. “זו תיאוריה מעניינת. קשה להוכיח אותה בוודאות, אבל היא מעוררת מחשבה”, אומר הפרופ' אביתר נבו, ראש המכון לאבולוציה באוניברסיטת חיפה.

המחקר, שפורסם שלשום בכתב העת המדעי “Nature”, נכתב על ידי קבוצה של ביולוגים ואנשי רפואה פלסטית מאוניברסיטת פנסילבניה ובית החולים לילדים של פילדלפיה. החוקרים בדקו משפחת גנים שמכונה “MYH”, ובתוכם גן מסוים ששמו “MYH16”. גן זה אחראי ליצירת החלבון “מיוזין”, שהוא החלבון העיקרי של סיבי השריר. כשבדקו את הגן בשרירי הלסת של קופי-על (גורילות, שימפנזות וכדומה), גילו שהוא מתבטא במלואו. ואולם, כשבדקו את הגן בשרירי הלסת של בני האדם, גילו שהוא מופיע עם מוטציה שמונעת את הצטברות החלבון בשרירי הלסת – ושגורמת להחלשת שרירי הלסת של בני האדם לעומת אלה של הקופים.

מכאן והלאה, סבורים החוקרים, החל תהליך אבולוציוני מרתק. לדבריהם, קיים קשר בין התפתחות השרירים או היחלשותם למבנה העצמות. היחלשות שרירי הלסת הקטינה את עצמות הלסת התחתונה ופינתה מקום בגולגולת. המוח התרחב אל המקום שהתפנה, גדל והעשיר את יכולותיהם של בני האדם. מחישובים שביצעו החוקרים עולה שהמוטציה התרחשה לפני כ-2.4 מיליון שנים – תארוך שתואם ממצאים אחרים שלפיהם באותה תקופה החלו בני האדם הקדמונים להשתמש בכלי עבודה.

“החוקרים עושים הכללה מאוד גדולה”, אומר הפרופ' נבו. “הממצא שלהם לגבי המוטציה מעניין, ומן הסתם הוא מדויק. אבל נשאלת השאלה אם הוא באמת מסביר את השינויים האבולוציוניים שחלו בבני האדם. בתיאוריה יש הרבה בשר אבל מצד שני אין כל ביטחון שהיא מתארת את מה שבאמת התרחש, שכן היא חוטאת בהנחות יסוד שאין עליהן הסכמה”. לדוגמה, טוען נבו, חישוב פרק הזמן שבו התרחשה המוטציה – בעייתי.

גם מומחים אחרים בתחום האבולוציה חלוקים בדעותיהם בנוגע לתיאוריה החדשה. “הטענה שמעלים החוקרים מנוגדת לכל יסודות האבולוציה. למוטציות מהסוג הזה היו וודאי השלכות קטנות בהרבה מהמתואר”, אמר הפרופ' אוון לאבג'וי מאוניברסיטת קנט שבאוהיו, אמר בראיון לסוכנות הידיעות אי-פי.

מנגד, הפרופ' מילפורד וולפוף מאוניברסיטת מישיגן, שעוסק באנתרופולוגיה ביולוגית, מתרשם יותר: “זה פשוט מחקר נהדר. לפנינו זרימה משותפת של עדויות גנטיות עם כלים שנוצרו לפני 2.4 מיליון שנים”.

הפרופ' פיט קארי, שמתמחה בביולוגיה התפתחותית במכון מחקר בסידני, אוסטרליה, כתב מאמר מערכת שנלווה למחקר. הוא מקווה שפרסומו יגרום לגל חדש של מחקרים שיעסקו בהשוואה גנטית בין האדם לקופי-על. “יש שטענו שהשוואה כזו בין המטען הגנטי האנושי לזה של השימפנזים תגלה הבדל בכ-40 מיליון בסיסים כימיים. עבודת זיהוי ההבדלים שהיו קשורים קשר ישיר להפיכתנו לבני אדם עשויה להיות מפחידה בגודלה”. ואולם לדבריו, עבודה מעין זו כבר החלה, והיא עשויה לפתוח בפנינו צוהר חדש להבנת הדרך שבה התפתח המין האנושי.

ידען האבולוציה – עליית האדם
לידיעה באתר החדשות של יאהו
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~799807045~~~51&SiteName=hayadan