קטע מהפרק הראשון מ"הנס החמישי – החיפוש אחר מוצא החיים" מאת: פול דייויס

הפרק עוסק ביצירת החיים על כדור הארץ. מאנגלית: תמר ביסטריצר. הוצאת ספרית מעריב 2004

מאת: פול דייויס

משמעות החיים

דמיינו לעצמכם שעליתם על סיפונה של מכונת זמן, ושוגרתם לאחור מרחק של ארבעה מיליארדי שנים. מה ימתין לכם כשתרדו ממנה? לא גבעות ירוקות ולא חופים של חול, לא צוקים לבנים ולא יערות עבותים. כוכב הלכת הצעיר דומה אך במעט לכוכב הלכת של היום. השם "ארץ" אינו מתאים לו כלל. השם "אוקיינוס" היה מתאים יותר, שכן כמעט כל העולם נתון עמוק תחת מעטה של מים חמים. אין יבשות שמחלקות את הימים הלוהטים. פה ושם מזדקרת מעל פני המים פסגתו של הר געש אימתני ויורקת החוצה עננים עצומים של גז רעיל. האטמוספרה דחוסה מאוד, ולחלוטין בלתי מתאימה לנשימה. שמש קטלנית כמו כור גרעיני, מאירה את פני השמים – כשהם נקיים מעננים – ומפגיזה את כוכב הלכת בקרניים על-סגולות. בלילה מבזיקים מטאורים בוהקים לרוחב הרקיע. לעיתים קרובות חודר לאטמוספירה מטאוריט גדול, וצולל לאוקיינוס, מרים אגב כך גלי צונמי ענקיים – קילומטרים גובהם – שמתנפצים ברחבי כדור הארץ.
קרקעית הים בבסיס האוקיינוס הגלובלי אינה דומה לסלעים המוכרים של היום. כבשן תופת שעדיין בוער בחום הראשוני נמצא הישר מתחתיה. ישנם מקומות בהם הקרום הדק נקרע, ונוצרים בו סדקים רחבים. דרך הסדקים הללו מתפרצת לבה מותכת, ופולשת למעמקי האוקיינוס. מי הים, שאינם מגיעים לרתיחה בשל הלחץ הכביר של השכבות העליונות, חודרים למבוכי הפומרולות, ויוצרים עירבוביה כימית גועשת שמגיעה עמוק אל תוך הקרום המתגעש. ואי שם, במעמקים הלוהטים הללו, במסתריה האפלים של קרקעית הים, משהו יוצא מגדר הרגיל מתרחש, משהו שנועד לעצב את כוכב הלכת מחדש, ואולי בסופו של דבר, גם את היקום כולו. החיים נולדים.
אין ספק שהתיאור הבא הוא שיחזור ספקולטיבי. אין הוא אלא אחת מהתרחשויות רבות המוצעות על ידי מדענים לגבי מקור החיים, אבל יותר ויותר נראה שהוא הסביר ביותר. הרעיון שהחיים על כדור הארץ החלו במעמקים הגעשיים הלוהטים, רחוק מאוויר ומאור השמש, היה, לפני עשרים שנה, בגדר כפירה. אך עדיין, העדויות מראות שאבותנו הקדומים ביותר לא זחלו ועלו מתוך הבוץ, אלא הגיחו מהעולם רווי הגופרית שמתחתיו. ייתכן אפילו ששוכני פני כדור הארץ, הם מעין סטייה מהדרך, הסתגלות משונה שצמחה רק בגלל התנאים המיוחדים למדי של כדור הארץ. אם ישנם חיים במקום אחר ביקום, הם בהחלט עשויים להיות תת קרקעיים כמעט לחלוטין, ומופיעים על פניו של כוכב הלכת לעיתים נדירות בלבד.
אף שכעת יש מידה מסויימת של הסכמה על כך שצורות החיים המוקדמות ביותר של כדור הארץ היו מיקרובים שוכני מעמקים, עדיין חלוקות הדעות בשאלה אם החיים באמת החלו עמוק בתוך קליפת הכדור, או שרק התנחלו שם בתחילת הדרך. כי למרות ההתקדמות הנהדרת שחלה בעשורים האחרונים בתחומי הביולוגיה המולקולרית והביוכימיה, עדיין אין המדענים יודעים לבטח כיצד החלו החיים. נכון שניתן כבר לשרטט את התיאוריה בקווים כלליים, אבל עדיין רחוקים אנו מרחק רב מתיאור מפורט צעד אחר צעד של התהליך שהפך חומר לחיים. אפילו המיקום המדוייק של האזור שבו נוצרו נותר תעלומה מתסכלת. ייתכן שהחיים לא התחילו כלל בכדור הארץ, ייתכן שהגיעו לכאן מן החלל.
האתגר העומד בפני המדענים הנאבקים להסביר את מקור החיים, הוא הצורך לצרף יחד סיפור של אירועים שקרו לפני מיליארדי שנים, שחלקם הותירו אחריהם עקבות מועטים, וחלקם לא הותירו אחריהם עקבות כלל. זו משימה מפחידה. למרבה המזל, במהלך השנים האחרונות נתגלו כמה תגליות בלתי רגילות בדבר טבעם האפשרי של האורגניזמים הפרימיטיביים ביותר של כדור הארץ. היתה גם התקדמות רבה בתהליכי המעבדה, וגדלה הבנת התנאים במערכת השמש הקדומה. ההתעניינות המחודשת הנוכחית באפשרות של חיים על המאדים משרתת גם היא את הרחבת החשיבה על התנאים הנחוצים לחיים. יחד, הרימו ההתפתחויות הללו את הנושא והביאו אותו מהשוליים הספקולטיביים של המדע, לרמה של פרוייקט מחקרי של הזרם המרכזי.
הבעיה של כיצד והיכן החלו החיים היא אחת התעלומות הבולטות הגדולות ביותר של המדע. אבל היא יותר מכך. לסיפור על מקור החיים יש חשיבות גם מבחינה פילוסופית, ואפילו מבחינה דתית. תשובות לשאלות כל כך עמוקות כגון: האם אנו האורגניזמים הנבונים היחידים ביקום, האם החיים הם תוצר של מקריות אקראית או של חוק מושרש היטב, והאם עשוייה להיות איזושהי משמעות אולטימטיבית לקיומנו, תלויות במה שיגלו המדענים על אודות הווצרות החיים.
בנושא טעון משמעות כל כך, אן פלא שאין הסכמה. יש מדענים הרואים בחיים גחמה כימית מוזרה, יחידה במינה ביקום, בעוד אחרים מתעקשים שזה התוצר הצפוי של חוקי טבע הולמים. אם המבנה המפואר של החיים הוא תוצאה של תחבולות גורל אקראיות ומקריות בלבד, כפי שטוען הביולוג הצרפתי ז'ק מונו, הרי שוודאי נמצא עניין משותף באתאיזם הקר שלו, המבוטא בצחות לשון שכזו במילים הבאות 1

הברית העתיקה בטלה ומבוטלת: סוף סוף יודע האדם שהוא לבדו במרחבי היקום האכזר והאינסופי, שממנו הגיח רק במקרה. הן גורלו והן חובתו לא נכתבו מעולם.

אבל אם יתברר שהחיים צמחו פחות או יותר לפי הזמנה, כחלק מהחוקיות העמוקה של הקוסמוס – אם באופן בסיסי יש להם תפקיד בדרמה הקוסמית הגדולה – מצביע הדבר על יקום שיש לו מטרה. בקיצור, מקור החיים הוא המפתח למשמעות החיים.
בפרקים הבאים אבדוק בזהירות את הראיות המדעיות האחרונות בניסיון להתעמת עם הנושאים הפילוסופיים מעוררי המחלוקת הללו. עד כמה בכלל היקום ידידותי לחי? האם החיים ייחודיים לכוכב הלכת ארץ? כיצד יכול משהו מורכב, כמו, אפילו, האורגניזם הפשוט ביותר, להיות תוצר ישיר של תהליכים פיזיקליים?

המוצא המסתורי של החיים

נראה שמוצא החיים… הוא כמעט נס, כל כך הרבה תנאים היו חייבים להתמלא על מנת להתחיל את תהליך היווצרותם.
על פי האבוריג'ינים האוסטרליים של מחוז קימברלי, בזמן יצירת לַלַאי, הניח וָלַנגַנדה, שליט הגלקסיה ובורא הארץ, למים חיים להישפך מהחלל על ווּנגוּד, נחש הארץ הענקית. וונגוד, שגופה עצמו היה עשוי מהחומר הראשוני, היתה צנופה לכדור שנראה עשוי מקפא, נגָלאלה יָאוּן. כשנשפכו עליה המים הממריצים, התעוררה וונגוד, ויצרה באדמה שקערורית, גאראג'י, על מנת לאגור אותם. אז בראה את הגשם, והפעילה את התהליך הריתמי של החיים: העונות, מחזורי הרבייה, הווסת. כוחות היצירה שלה עיצבו את פני האדמה והולידו את כל האורגניזמים והדברים הגדלים, שבהם היא עדיין שולטת. 3
לכל תרבות יש מיתוס בריאה משלה, וכמה מהם צבעוניים יותר מהאחרים. מאות בשנים הסתמכה התרבות המערבית על התנ"ך לשם הבנת הנושא. הטקסט התנכי מאכזב בשיממונו בהשוואה לסיפור האוסטרלי: אלוהים יצר את החיים, בצורתם הנוכחית, פחות או יותר מבראשית, בתור הנס החמישי.
לא רחוק ממחוז קימברלי, מעבר למדבר הגדול בהרי פּילבַּרה, מונחים המאובנים הקדומים ביותר שנמצאו על פני כדור הארץ. שרידים מיוחדים אלה מהווים חלק חשוב מההסבר המדעי לבריאה. המדע יוצא מנקודת הנחה שהחיים לא נוצרו על ידי אל כלשהו, או איזו ישות על טבעית: הם התרחשו מעצמם, ספונטאנית, כתהליך טבעי.
במהלך מאתיים השנים האחרונות, חיברו המדענים ביגיעה רבה, פיסה לפיסה, את ההיסטוריה של החיים. המאובנים מראים לנו בבירור שהחיים הקדומים היו שונים מאוד מהחיים בימינו. בדרך כלל, ככל שמתרחקים לאחור בזמן, כך החיים המאכלסים את כדור הארץ פשוטים יותר. השגשוג הגדול של צורות חיים מורכבות החל רק במיליארד השנים האחרונות. המאובנים העתיקים ביותר של חיות של ממש, שתועדו כראוי, נתגלו אף הם באוסטרליה (בהרי פלינדרס מצפון לאדלייד) והינם בני 560 מיליון שנה. הם ידועים בשם אֶדיאָקַרה, וכוללים אורגניזמים הדומים למדוזות. זמן קצר לאחר עידן זה, לפני כ-545 מליון שנה, החלה פריצה ממשית של מינים, ששיאה היה אכלוס הארץ על ידי צמחים גדולים וחיות גדולות. אבל עד לפני כמיליארד שנים, הוגבלו החיים לאורגניזמים חד-תאיים בלבד. הישג זה של המורכבות והגיוון מוסבר בהרחבה על ידי תיאוריית האבולוציה של דרווין. תיאוריה זו מציירת תמונה של מינים המסתעפים שוב ושוב, ללא הרף, ויוצרים עוד ועוד משפחות שונות. בכיוון ההפוך, כשחוזרים לעבר, המשפחות הללו מתכנסות ומתלכדות. הראיות מעידות בתוקף על כך שכל החיים על כדור הארץ התפתחו בתהליך של הסתעפות מאב קדמון משותף. כלומר, ניתן להתחקות אחורה לגבי כל אדם, כל חיה וצמח, וכל חיידק בלתי נראה, עד לאותו מיקרוב זעיר שחי לפני מיליארדי שנים, כלומר אל האורגניזם החי הראשון. 4. מה שנותר להסביר – מה שבולט כחידה הבלתי פתורה המרכזית בהסבר המדעי של החיים – הוא כיצד בא לעולם אותו מיקרוב ראשון.
הצצה אל תוך מחילותיהם העמוקות ביותר של החיים רק מעמיקה את המסתורין יותר ויותר. התא החי הינו המערכת המורכבת ביותר בגודל זה הידועה למין האנושי. שלל המולקולות הייעודיות הנמצאות בו, שרבות מהן נמצאות אך ורק בחומר חי, הן עצמן כבר מורכבות עד מאוד. הן מבצעות ריקוד של דיוק חד, המתוזמן בדייקנות עוצרת נשימה. ריקוד החיים מורכב לאין ערוך מהבלט המסובך ביותר, ומקיף אינספור מבצעים מולקולריים בתיאום סינרגי. ועם זאת, עדיין אין בו כל זכר לכוריאוגרף. שום מפקח תבוני, שום כוח מיסטי, שום גורם מפקח בעל תודעה אינו מביא את המולקולות בתנופה למקומם בדיוק בזמן הנכון, בוחר את המשתתפים הנאותים, סוגר את הקשרים, מפריד בין השותפים, ומניע אותם הלאה. ריקוד החיים הוא ספונטאני, נושא את עצמו ויוצר את עצמו.
כיצד דבר מה כה מורכב, חכם, ערמומי ופיקח נוצר מעצמו? כיצד יכולות מולקולות חסרות דעת, המסוגלות רק לדחוף ולמשוך את שכנותיהן הקרובות, לשתף פעולה ביניהן ליצירת דבר מתוחכם ומשוכלל כמו אורגניזם חי?
מציאת פתרון לחידה זו מהווה תרגיל בכמה שטחים – בעיקר ביולוגיה – אבל גם כימיה, גיאולוגיה, אסטרונומיה, מתמטיקה, מחשבים ופיזיקה, תורמים לעניין. זהו גם תרגיל בהיסטוריה. מעטים הם המדענים הסבורים שהחיים החלו בזינוק מונומנטלי אחד. שום תהליך פיזיקלי לא "יצק פתאום חיים" לתוך חומר אינרטי. חייב היה להיות שלב מעבר ארוך ומורכב בין הדבר הלא-חי לבין הדבר החי-באמת הראשון, כרונולוגיה ממושכת של מאורעות שלא סביר שהיתה מוכתבת מראש על שלל פרטיה. חוק טבע לבדו אינו יכול להסביר כיצד החלו החיים מכיוון ששום חוק מתקבל על הדעת אינו יכול לאלץ המוני אטומים למלא בדייקנות רצף מוכתב מראש של הוראות הרכבה. כך שלמרות שהוא מציית לחוקי הטבע, הנתיב לחיים ודאי חייב רבות להזדמנות ולנסיבות, כלומר ל"יד המקרה". משום כך, ובשל אי ידיעתנו את התנאים ששררו בעבר הרחוק, לעולם לא נדע במדוייק איזו השתלשלות עניינים מסויימת יצרה את צורת החיים הראשונה.
בכל אופן, המסתורין של הביוגנזה הוא הרבה יותר עמוק מאשר אי ידיעת הפרטים. ישנה גם בעיה קונספטואלית רצינית על אודות עצם טבעם של החיים. על שולחן הכתיבה שלי ניצבת אחת מאותן מנורות, שהיו פופולריות בשנות השישים של המאה העשרים, המכילה שני נוזלים צבעוניים שאינם מתערבבים זה בזה. בועות של אחד הנוזלים עולות ויורדות לאטן דרך השני. מבקרי מעירים לעיתים קרובות שהבועות מתנהגות "כאילו יש בהן חיים". המנורה אינה יוצאת דופן בעניין. מערכות לא-חיות רבות הן בעלות תכונות של משהו חי – להבות מהבהבות, פתיתי שלג, דוגמאות של עננים, מערבולות מסתחררות בנהר. מהו המבדיל הגדרתית בין אורגניזמים חיים באמת לבין מערכות שרק נראות כאילו יש בהן חיים? אין זה רק עניין של דרגה, יש הבדל אמיתי בין טבעו של החי לבין טבעו של דמוי החי. כאשר תרנגולת מטילה ביצה, אפשר להמר בביטחון מוחלט שהאפרוח שיבקע ממנה יהיה אפרוח של תרנגולת. אבל נסו לנבא מראש את צורתו המדוייקת של פתית השלג הבא. ההבדל המכריע הוא שהאפרוח נוצר בהתאם להוראות גנטיות ספציפיות, בעוד הבועות במנורה, פתיתי השלג והמערבולות, נוצרים ספונטנית. לפתיתי השלג אין גֵנים. המורכבות הביולוגית היא מורכבות מודרכת, או, אם להשתמש בלשון מודרנית, זו מורכבות מבוססת-מידע. בפרקים הבאים אטען שלא די בידיעה כיצד הופיעה מורכבותם המבנית העצומה של החיים, עלינו להסביר גם את מקורו של המידע הביולוגי. כפי שנראה, המדענים עדיין רחוקים מפתרון חידה קונספטואלית בסיסית זו. כמה אנשים עולצים בחוסר הידע הזה, ומדמיינים שהדבר משאיר מקום לבריאה שהיא נס. מכל מקום, תפקידו של המדע לפענח מסתורין מבלי למצוא מפלט בהתערבות שמימית. רק משום שהמדענים אינם בטוחים עדיין כיצד החלו החיים, אין פירושו שהחיים לא היו יכולים להיות בעלי מוצא טבעי.
כיצד מחברים דין וחשבון על ראשית החיים? במבט ראשון נראה הדבר כמשימה חסרת סיכוי. השיטה המסורתית של חיפוש אחר מאובני סלע, מספקת רמזים ספורים בלבד. רוב המולקולות הפרהביוטיות העדינות שהחלו את החיים לפני זמן רב , הושמדו כבר. הטוב ביותר שנוכל לצפות לו הוא משקע כימי עלוב של האורגניזמים הקדמוניים שמהם התפתחו החיים התאיים המוכרים.
אילו היה עלינו לסמוך על מאובני הסלע לבדם, משימת הבנת מוצאם והתפתחותם המוקדמת של החיים היתה אכן קשה עד מאוד. למזלנו הרב, ישנו סוג ראיות נוסף . גם הוא נמתח אל העבר הרחוק והעמום, אבל הוא קיים כאן ועכשיו, בתוך צורות חיים קיימות. ביולוגים משוכנעים ששרידי אורגניזמים קדומים חיים במבנים ובתהליכים הביוכימיים של צאצאיהם – כולל בני האדם. על ידי לימוד אופן פעילותו של התא המודרני, יכולים אנו להציץ בשרידי חיים קדמוניים בפעולה – מולקולה מיוחדת כאן, תגובה כימית מוזרה שם – באותו אופן שבו מעוררים מטבעות–שאינם –במקומם, כלי עבודה חלודים, או תילי עפר חשודים את תשומת-לבו של הארכיאולוג. כך שבין התהליכים הסבוכים המתרחשים בתוך אורגניזמים מודרניים, שרדו גם עקבות של החיים הקדמוניים, והם יוצרים גשר אל עברנו הרחוק. בעזרת ניתוח העקבות הלא ברורים הללו, החלו המדענים לשחזר את הנתיבים הפיזיקליים והכימיים שאולי הביאו לקיומו של התא החי הראשון.
גם עם רמזים ביוכימיים שכאלה, היתה משימת השחזור מבוססת בחלקה הגדול על ניחושים, אלמלא התגלית האחרונה של "מאובנים חיים" מסויימים – מיקרובים השוכנים בסביבות בעלות תנאים מוזרים וקיצוניים. מיקרובים אלה המכונים סופֶּרחיידקים, נחקרים באינטנסיביות, ונראה שהם עומדים לחולל מהפכה במיקרוביולוגיה. ייתכן שהאורגניזמים הזעירים והבלתי רגילים הללו דומים למדי לאורגניזמים הפרימיטיביים שמהם צמחו החיים בכדור הארץ. רמזים נוספים יכולים להגיע מהחיפוש אחר חיים על מאדים וכוכבי לכת נוספים, וחקר כוכבי שביט ומטאוריטים. על ידי חיבור כל פיסות העדויות יחד, ייתכן שניתן יהיה להסיק, לפחות בקווים כלליים, את האופן שבו הופיעו החיים לראשונה ביקום.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן