בכנס במלאות 150 שנה לספרו של דרווין, “מוצא המינים”, דיבר הפיסיקאי ד”ר ארז בראון על מוקמה של הסביבה בעיצוב הגנום של יצורים. “הפיזיולוגיה והאפיגנטיקה חייבות לקחת אחריות על התאמה לשינויים בסביבה עד שהגנטיקה מתקנת את עצמה”
מאז טבע הביולוג וודינגטון את המושג “אפיגנטיקה” (ב-1942), עוסקים מדענים בחקר השפעתם של גורמים שמחוץ למבנה המולקולרי של הדנ”א על תכונות העוברות בתורשה. האפיגנטיקה מתמקדת בעיקר בתהליכים כימיים בהם מתרחש שינוי פנוטיפי (בתכונות המבוטאות על ידי הגנים) מבלי שהתרחש שינוי גנוטיפי (שינוי ברצף האותיות בדנ”א).
ד”ר ארז בראון מהפקולטה לפיסיקה בטכניון דיבר “מדרווין ל-EVO-DEVO” על התאמה של שמרים לשינויים סביבתיים שנכפו עליהם (החלפת מצע המזון מסוכר לגלקטוז שהוא חומר פחות מזין ולהפך), מבלי שלמנגנונים המוכרים של האבולוציה – הברירה הטבעית – תהיה אפשרות לשלוט בתהליך.
לדבריו, מתבצע חיווט מחדש של הגנים של השמרים, כלומר, מצב שבו גן פועל תחת מערכת רגלטורית זרה. “כפיסיקאי רציתי לחשוב על זה בצורה כזו: במהלך האבולוציה יש רשת אב של גנים ויש תהליך של הזזה לכיוונים שונים ואנחנו רוצים לדעת מתוך המרחב הקונבינטורי אילו מהם יכולים לשרוד ולגרום ליצירת אורגניזם חדש”.
“בחנו כיצד אוכלוסיות תאים מתנהגות עם אתגרים בלתי צפויים באמצעות חיווט מחדש שלהם”, אמר בראון. “ערכנו ניסוי והעלנו שני מנגנונים אפשריים שיכולים להסביר את השרידות בתנאים של תזונה מופחתת. המנגנון הראשון הוא כמובן מוטציות אקראיות. מנגנון זה אפשרי אך דורש אלפי דורות. מנגנון נוסף הוא האפיגנטיקה. הייתי מציע סדר אירועים שונה מהמקובל – בתחילה יש התאמה פיזית גם אם התנאים פחות טובים, בשלב השני – מגיעה יציבות אפיגנטית בין דורית, ולבסוף מתרחשת גם התאמה גנטית”.
מטבע הדברים נשאל ד”ר בראון מהקהל האם אין מדובר בלמארקיזם חדש והוא השיב: “הידע שיש היום על האפיגנטיקה הראה שהשינויים בסביבה יכולה לגרום לתהליך יציב. צריך עוד להראות זאת בבעלי חיים רב תאיים. אבל אפיגנטיקה משחקת תפקיד הרבה יותר גדול מאשר חשבנו עד כה. הפיזיולוגיה והאפיגנטיקה חייבות לקחת אחריות על התאמה לשינויים בסביבה עד שהגנטיקה מתקנת את עצמה”.
על נגיפים שחולבים פוטוסינתזה
לא רק יצורים עיליים סובלים מנגיפים, מסתבר שגם חיידקים, ובמיוחד חיידקים ימיים – מאלו המבצעים פוטוסינתיזה ואחראים לכמחצית מייצור החמצן באוקיאנוסים ולפיכך גם לאחוז די גבוה מהחמצן שאותו אנו נושמים.
ד”ר עודד בז'ה מהפקולטה לביולוגיה בטכניון סיפר בכנס על מקרה של נגיף שמשתלט על חיידק ובמשך כארבע שעות דואג להגברת תהליך הפוטוסינתיזה, כדי לספק לעצמו מזון ולהתרבות. לאחר תקופה, כאשר עותקים רבים של הנגיף עוזבים את התא ומחפשים קורבן אחר, החיידק כבר לא מעניין אותו והוא מושאר למות.
בימים אלה עורך קרג ונטר, מאבות פרויקט הגנום האנושי, חיפוש אחר הגן המינימלי. במספר מסעות שיצטברו בסופו של דבר להקפת כדור הארץ כולו, אחת ל-300 קילומטרים עוצר ונטר ודוגם את המים ומתעד את הגנום של היצורים שנמצאו.
בז'ה ואנשי צוותו השתמשו במאגר שיצר ונטר ואיתרו בו חמישה סוגים של נגיפים התוקפים חיידקים פוטוסינתטיים. בהרצאתו תיאר ד”ר בז'ה את המסע הימי שערכו הוא ואנשי צוותו באיזור הוואי. המדענים, מישראל וממספר מקומות נוספים בעולם, לקחו דגימות ייעודיות מיצורים אלה במטרה ללמוד את פרטי התהליך.
הכנס “מדרווין ל-EVO DEVO” נערך על ידי המרכז הבינתחומי למדעי החיים וההנדסה ע”ש לורי לוקיי בטכניון, במלאות 150 שנה לפרסום “מוצא המינים” של צ'רלס דרווין.
ידיעות נוספות מהכנס באתר הידען:
פרופ' עדה יונת: עקרון שרידת המתאימים פעל גם בתקופה הפרה-ביוטית
האבולוציה נמשכת במרץ
20 תגובות
יאיר שימרון:
אין סיבה להפתעתך.
הגבתי לתגובה 17 שלך שבה מצאת לנכון לציין ש"חווה יבלונקה מדברת במפורש על כך שהשינוי הפנוטיפי מקדים את השינוי הגנטי…"
אמרת זאת כדי להצדיק את השימוש במילה למארקיזם ותשובתי התייחסה בדיוק לטעות זו!
מכיוון שדארווין ולמארק לא ידעו על הגנים – שום דבר מדבריהם לא יכול להיות מאושש או נסתר על ידי העובדה ששינוי כלשהו בא לפני או אחרי השינוי הגנטי!
מה שמכונה "למארקיזם" (תוך עשיית עוול מסויים ללמארק אבל לא זה הנושא כאן) הוא הורשת תכונות מועילות נרכשות בניגוד להתפתחות הנגזרת מן הברוטאליות של הברירה הטבעית.
לא מלמדים שום דבר באופן אקסיומטי. זה נכון לכל המדע ובפרט לאבולוציה. ספציפית – נושא האפיגנטיקה נלמד כיום על ידי כל מי שלומד אבולוציה.
מניין אתה מוציא את ההשמצות הללו?!
לא מזהירים משום דבר כמפני אש אבל חייבים לציין את העובדה ששום ממצא שנמצא עד היום אינו תואם את הלמארקיזם (וגם חווה יבלונקה אומרת זאת אבל היא מסתירה זאת היטב – עמוק בספר כדי שכל מיני חובבי סקופים לא ישימו לב) ואני מרשה לעצמי להתנבא שגם שום ממצא עתידי לא יתאם את הלמארקיזם- בוודאי שלא באורגניזמים המתרבים ברבייה מינית ושבהם התכונות הנרכשות הן תכונות של רקמות שאינן תאי המין.
מיכאל,
התשובה שלך מפתיעתני. היא עונה על מה שלא אמרתי, ולא עונה על מה שאמרתי. ברור שהאבולוציוניסטים הקדמונים לא דיברו על גנים. אבל כשמיישמים את העקרונות שלהם לידע הנוכחי, צריך לדבר גם על גנים.
כפי שטענתי בקודמת, כיום מלמדים באופן אקסיומטי שהמוטאציה האבולוציונית אינה קשורה לפעולות האורגניזם. כלומר נניח דג הנמצא בתהליכי שינוי לחיית יבשה: אם במקרה, כתוצאה אולי מקרינה רדיו אקטיבית, או אולטרה סגולה, או חום, או גורם אחר, שאינו מיוחד לאותו אורגניזם אלא הוא כללי, משותף לכל הסביבה, נגרמת מוטאציה, שבמקרה מתאימה להתפתחות חיית היבשה מן הדג, מוטאציה זאת תקנה אחיזה במין הזה. אבל לימודי האבולוציה מזהירים כמפני אש שלא נעלה על דעתנו את האפשרות הלמארקית: כלומר את העיקרון שהיה ביסוד דבריו של למארק, שפעולותיו של האורגניזם גורמות ישירות לשינויים. למה נדחה רעיון זה? כיון שלא נמצא מהלך ביולוגי סביר להובלת שינוי באורגניזם לצאצאיו. אבל כפי שכבר אמרתי פעמיים, גם לרעיון האקסיומאטי המולך בכיפה לא נמצאו למיטב ידיעתי ראיות טובות. הוא הוסק כמעין ברירת מחדל. לדעתי הדחיה של האפשרות הלמרקיאנית הייתה פזיזה מדי. כיום יש לא מעט ידע ביולוגי שיכול לתמוך ברעיון זה.
יאיר שימרון:
אינך מדבר לעניין.
המונח שינוי גנוטיפי הומצא הרבה אחרי דארווין שלא ידע מהם גנים.
גם למארק לא דיבר על גנים.
זה פשוט לא שייך לדיון!
חוץ מזה – השינויים הפנוטיפים שהיא מדגימה אינם כאלה שיוצרים התאמה.
היא ראתה אותם עוברים לדורות הבאים במעבדה – נו שוין – סביר ביותר שמחוץ למעבדה הם אפילו היו נכחדים אבל גם אם לא – זה כאמור לא שייך לעניין.
ביחס לאקראיות – אם אתה מגדיר אותה כך הרי שמוצאים ללא הרף מוטציות שאינן תורמות לתפקוד.
למעשה רובן המכריע פוגע בתפקוד וחלק לא קטן מהן אף הורג.
למיכאל רוטשילד
חווה יבלונקה מדברת במפורש על כך שהשינוי הפנוטיפי מקדים את השינוי הגנטי, ממש כמו במאמר שלמעלה, והיא כידוע לך מביאה טעמים רבים נוספים.
למארקיזם הוא כינוי כללי לרעיון שיש קשר בין תפקודי האורגניזמים לבין המוטאציות מחוללות השינויים האבולוציוניים.
על המילה הוכחה אני מוותר, ומסתפק במילה ראייה.
מהי אקראיות? כלומר אקראיותה של המוטאציה האבולוציונית לדעתי מוגדרת בהיותה לא קשורה ישירות לתפקודי האורגניזם, בהופעתה בעקבות תהליכים שהם סתמיים לגבי האורגניזם, כגון קרינה מכל סוג.
איך תוראה האקראיות או היפוכה? כפי שמראים כל דבר במדעים: תצפיות, נסיונות, לוגיקה, סיכומים תיאורטיים.
טענת האקראיות של המוטאציה מחוללת השינוי מוכתבת לתלמידים בכל הרמות כאקסיומה, למרות שבניגוד לאקסיומות כגון אקסיומות גיאומטרית המישור, יש לגבי האבולוציה אפשרויות לתיאורים נוספים ולא פחות יעילים של הופעת מוטאציות מחוללות שינויים.
אגב, היוונים הקדמונים ידעו שכדור הארץ עגול ואף חישבו את הרדיוס שלו הרבה לפני שנכתב ספר הזוהר.
אינני יודע איזה ציטוט מספר הזוהר אתה מעוות כדי להסיק את מסקנתך אבל בתורה כתובים דברים אחרים לגמרי.
http://daatemet.org.il/articles/article.cfm?article_id=4
למשתמש האנונימי:
דבריך פשוט אינם נכונים.
לא היה שום מדען שטען טענה מסוג זה.
ממתי – לדעתך קיים המדע?
אתה בכלל יודע מהו מדע?
יאיר שימרון:
אז מדוע השתמשת במילה למארקיזם?
חווה יבלונקה משתמשת במילה לתיאור מנגנון שהוא לגמרי אורתודוקסי מבחינת הגדרת האבולוציה של דארווין – כלומר – שינויים שחלים ונבררים באמצעות הברירה הטבעית. היא רק אומרת שבנוסף לתכונות רגילות שהאבולוציה פתחה, היא (אולי! היא אפילו לא בטוחה בכך!) פתחה גם מנגנונים שמרבים את שכיחות המוטציות במצבי עקה ואולי אף כאלה שמכתיבים מוטציות באזורים בגנום שהם פונקציה של סוג העקה.
ביחס להוכחה שאתה דורש – כידוע לכל – אין הוכחות במדע.
כיצד אתה מגדיר אקראיות?
איך אתה מצפה שתוכח?
מה שברור הוא שכל המנגנונים הבלתי אקראיים שהוצעו הופרכו.
מדענים בעבר חשבו שכדור הארץ שטוח (וכן הם היו מדענים ואנחנו הגענו בזכותם לגילויים) והם היו הרוב, היום כולם כמעט יודעים שכדור הארץ עגול או עגלגל(לפי הטעם) וכך נכתב בספר הזוהר לפני המון שנים.
למיכאל רוטשילד
גם אני לא הצעתי למארקיזם כמו שלמארק דיבר עליו, ובעצם לא הצעתי שום מנגנון. דברתי על רעיון, כלומר על העיקרון שעדיין לא נשלל באופן ניסויי או תצפיתי לפיו, אולי, יש איזשהו קשר בין תפקודיהם של אורגניזמים לבין המוטאציות המחוללות שינויים. לדעתי ההסברים המקובלים כיום בתיאורית האבולוציה לא מסבירים היטב די הצורך את התופעות שאנו רואים. כדאי לצורך העניין הזה לזכור שבממוצע לכל גן יש 20 חלבונים (25000 גנים וכחצי מיליון חלבונים) כלומר ייתכנו תיאורטית שינויים פנוטיפיים גם לפני הופעת שינוי גנטי.
כמו כן, לא ענית לטענה שכן טענתי, שאין תצפית או ניסוי שהוכיח את טענת אקראיות המוטאציה.
יאיר שימרון:
אמנם חווה יבלונקה הזמינה את השיבוש שאתה עושה לדבריה אבל זה בכל זאת שיבוש.
אם תקרא את ספרה (אבולוציה בארבעה ממדים) תראה שהיא בכלל לא מדברת על הלמארקיזם שלמארק דיבר עליו (והיא אומרת זאת במפורש!).
לטענתי אסור היה לה להשתמש במונח כיוון שהיה ברור שאנשים יקפצו עליו מבלי לקרוא את דבריה אבל כנראה שהשיקול שלה בעניין לא היה מדעי אלא פרסומי.
לאבי לתגובה 5:
גם המנגנון העיקרי המוצע כיום לתהליכי האבולוציה, דהיינו מוטאציות אקראיות שמקנות לבעליהן יתרון ובעקבות כך מתרבות באוכלוסיה לא עמד מעולם בשום ניסוי וגם לא בשום תצפית. לפי חוה יבלונקה עוד עתידו של הרעיון הלמרקיאני לפניו.
חבל שלא יכולתי להביא את הגרף, לי הגרף רואים שהאפיגנטיקה התאימה את עצמה אבל ברמה נמוכה בהרבה מאשר אותם יצורים הותאמו לתנאים הקיימים, הוא קרא לזה שיווי משקל חדש. שווי המשקל היה ברמה נמוכה בהרבה כאשר השמרים ניזונו מגלקטוז לעומת גלוקוזה, כך שברור שאם שואלים אותם הם מעדיפים גלוקוזה, אבל גם התחליף הפחות טוב לא גורם להם למות במאה אחוז כמו בהתחלה אלא רק נאמר ב-80% וכך יש 20% ששורדים למרות שלא עברו שינויים גנטיים (המספרים הם המצאה שלי כדי לתאר מה ראיתי, לא בהכרח מה שהיה בנתוני הגרף המקורי).
השאלה המהותית שעולה מהכתבה ומהדיון שבעקבותיה היא, האם ניתן להשפיע על כיוון ומהירות מנגנון המוטציה הגנטית, באמצעות
שינוי בתנאים החיצוניים הרלוונטיים למוטציה.
לדעתי התשובה לכך היא כן. ניתן לנמק זאת בכך, שאם למוטציה כלשהי ישנו יתרון אבולוציוני הרי משמעות הדבר היא כי מוטציה זו תגרום ליכולת העמדת צאצאים רבה יותר.
כל זאת בתנאי אחד. והתנאי הוא שהשינוי בתנאים החיצוניים אינו חזק ופתאומי מדי אלא כזה המאפשר הסתגלות אבולוציונית.
"לבסוף מתרחשת התאמה גנטית" – מהמעט שיש בכתבה לא ברור מדוע מתרחשת התאמה גנטית, מה גורם להתאמה, ומה סיכויי התרחשות ההתאמה. לכאורה מנגנון האפיגנטיקה פתר את הבעיה.
בעוד שברורה תרומת המחקר להבנת חשיבות האפגנטיקה – כלל לא ברור מה תרומת המחקר לעניין האבולוציה.
ברור לכולם שאבולוציה למארקיאנית היתה פותרת הרבה מן השאלות בביולגיה. אך המדע מעדיף את הדרכים הפשוטות על הפשטניות.
אני הייתי מציע מנגנון כזה, הסביבה יוצרת שינויים פיזיים (לדוגמה, השמש משנה את צבע העור), שינוי צבע העור מעורר את הגנים האחראים לצבע העור כך שקצב ייצור המוטציות באותם גנים גדל, וכך בעצם אפשר להגיע לאותו אפקט בפחות דורות.
באשר ללמארק – אכן, גם למארק נחשב הוגה דעות אבולוציוני, ואילו היה צודק, האבולוציה היתה משתמשת גם במנגנון זה, אלא שהמנגנון שהציע פשוט לא עמד במבחן המדעי.
הדוס:
אפשר להכניס להגדרה של אבולוציה מה שרוצים.
מטרת המדע אינה "לברר מה נכנס להגדרה של האבולוציה" אלא "מה קרה במציאות". קפיש?
אם לאבולוציה חשוב עצם השינוים ולא איך הם נוצרו אז גם את למארק אפשר להכניס להגדרה של אבולוציה , שהרי גם לשיטתו ההתפתחות היא מהפשוט למורכב וכל ההבדל הוא בסיבות לכך , משום שלמארק לא קיבל את רעיון ההכחדה.
לא נכון, כי גם האפיגנטיקה מייצרת שונות – למשל בביטויים של גנים, אם כי לא בגנים עצמם וזה גם מנגנון אבולוציוני. לאבולוציה חשוב עצם קיום השינויים, לא איך הם נוצרו.
"מנגנון נוסף הוא האפיגנטיקה. הייתי מציע סדר אירועים שונה מהמקובל – בתחילה יש התאמה פיזית גם אם התנאים פחות טובים, בשלב השני – מגיעה יציבות אפיגנטית בין דורית, ולבסוף מתרחשת גם התאמה גנטית".
אם זה נכון – אין ספק שהשערת האבולוציה טעונה תיקון משמעותי.