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
נמטודת שעועית הסויה, לצד ביצה.
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.
תמונה 2 : מגוון הדרכים להתפתחות הואגינה בנמטודות ממינים שונים.
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.