לראשונה: אבולוציה של חד-תאיים ליצורים רב-תאיים התרחשה במעבדה

מדענים מאוניברסיטת מינסוטה הצליחו לשחזר במעבדה את אותו צעד אבולוציוני ולגרום ליצור חד-תאי לעבור אבולוציה ליצור רב-תאי מורכב

שמרים שהתחברו ליצורים רב תאיים. צילום: אוניברסיטת מיניסוטה
שמרים שהתחברו ליצורים רב תאיים. צילום: אוניברסיטת מיניסוטה

אחת התעלומות הגדולות ביותר של האבולוציה היא שאלת ההתפתחות של היצורים הרב-תאיים, כלומר אלו שגופם בנוי ממספר רב של תאים. קבוצה זו של יצורים כוללת את כל בעלי-החיים, מהעכברוש ועד הג'ירפה – וכמובן גם את בני-האדם. יצורים רב-תאיים הינם מורכבים יותר, באופן בלתי-נמנע, מיצורים חד-תאיים המורכבים מתא אחד זעיר, כמו החיידקים, האמבות והשמרים.

כיצד, אם כך, התרחש הצעד באבולוציה שגרם לתאים הבודדים ליצור יצור גדול יותר, המורכב ממספר רב יותר של תאים? מדענים מאוניברסיטת מינסוטה ניסו לענות לאחרונה על השאלה – ועל הדרך הצליחו לשחזר במעבדה את אותו צעד אבולוציוני ולגרום ליצור חד-תאי לעבור אבולוציה ליצור רב-תאי מורכב.

החוקרים החליטו להתרכז ביצור חד-תאי המוכר היטב לכל אדם. זהו שמר האפייה – סוג של פטרייה חד-תאית המסוגלת להתרבות במהירות בתוך הבצק ולהפריש פחמן דו-חמצני שמוסיף ללחם אווריריות וקלילות. כל 'גופו' עשוי מתא אחד בלבד, קטן כל-כך שלא ניתן לראותו מבלי שימוש במיקרוסקופ. על אף כל פשטותו, סברו המדענים כי הם עשויים לגרום לו להפוך ליצור רב-תאי באמצעות הדמיה של תהליכים אבולוציוניים במעבדה.

תהליך האבולוציה דורש שני שלבים. בראשון מתרחשות מוטציות אקראיות שגורמות לכך שהצאצאים יהיו שונים מהוריהם. בשלב השני צריכים הצאצאים להתמודד עם תנאי הסביבה. אלו מהם שהפכו להיות מותאמים יותר לתנאי הסביבה בזכות המוטציות שרכשו, ישגשגו ויתרבו ויעבירו את התכונות החדשות שלהם לצאצאיהם הרבים.

מהי המוטציה, אם כך, הגורמת ליצורים חד-תאיים לזנוח את דרכיהם הבודדות ולגדול ליצור רב-תאי? החוקרים, במפתיע, החליטו שלא לבדוק שאלה זו. הם נקטו בגישה אחרת, הקובעת כי מכיוון שצאצאיו של כל שמר שונים ממנו במקצת, הרי שבאמצעות יצירת תנאי סביבה שיעודדו את ההישרדות של יצורים רב-תאיים, תתרחש אבולוציה בכיוון זה. לשם כך הם גידלו את השמרים במבחנות, ובכל יום אספו את השמרים ששקעו לתחתית בשל כובד משקלם והעבירו אותם למבחנת גידול נקייה וחדשה בה יכלו להתרבות ולהעביר את תכונותיהם לצאצאיהם הרבים. הם בררו את השמרים, למעשה, ואיפשרו רק לאלו שהתחברו ביחד להתרבות ולהעביר את תכונותיהם לדורות הבאים.

שיטה זו אינה חדשה. בני-האדם משתמשים בה כבר שנים רבות כדי ליצור זני כלבים חדשים, באמצעות בחירת ההורים הכלביים בעלי התכונות המתאימות ביותר לצרכיהם וזיווגם. אך איש לא ניסה בעבר – והצליח – לגרום ליצורים חד-תאיים לשנות את דרכי חייהם באופן כה דרסטי.

התוצאות עלו על כל הציפיות. תוך שישים ימים, או 350 דורות, חלק מהשמרים חדלו להסתובב לבדם בתמיסה ולבשו צורה גדולה ומורכבת יותר. בדיקה מקרוב הראתה שמדובר בקבוצות שמרים. כל אחת מהקבוצות נוצרה משמר אחד שהתחלק פעמים רבות, וצאצאיו נותרו דבוקים אליו, בדומה לדרך בה נוצר גם העובר האנושי. כל התאים שבקבוצה שיתפו פעולה ביחד לטובת אורגניזם-העל: הקבוצה כולה.

האם זהו יצור רב-תאי? ניתן בהחלט להגדירו ככזה, מכיוון שמדובר כאן בקבוצה של תאים זהים גנטית הפועלים יחדיו להשגת המטרה המשותפת החשובה ביותר: הישרדות. ואם כאן היה מסתיים הניסוי, דיינו. אך החוקרים המשיכו לברור את הקבוצות, וגילו כי לאחר כמה מאות נוספות של דורות, התחילו חלק מקבוצות השמרים לרכוש תכונה חדשה ומפתיעה: השמרים הבודדים שבתוכן הפכו למתמחים בתפקידים מסוימים.

חלוקת התפקידים בתוך הגוף היא חלק קריטי מהמורכבות של רוב היצורים הרב-תאיים. אפילו אצל המדוזה הפשוטה קיימת חלוקת תפקידים: חלק מהתאים מרכיבים את פני-השטח הגמישים של המדוזה, אחרים מרכיבים את מחושיה, והם מסוגלים לקטול יצורים אחרים בהם המדוזה תשתמש כמזון. וכמובן, סוג שלישי של תאים יעכל את אותם יצורים בתוך גופה של המדוזה. גם גופו של האדם הינו מלאכת מחשבת, המורכבת מתאי כבד, תאי שריר לב, תאי עצב ועוד סוגים רבים של תאים, שכל אחד מהם ממוקם בדיוק במקום הנכון כדי לעשות את תפקידו. האם ייתכן שסידור מורכב שכזה ייוצר בכוחות האבולוציה והברירה הטבעית?

התוצאות מהמחקר הנוכחי מוכיחות שהדבר אכן אפשרי, לפחות בזעיר-אנפין. בתוך קבוצות השמרים המורכבות החלו חלק מהשמרים לעבור 'חלוקת עבודה'. אותם שמרים בודדים עברו מוות מתוכנן מראש – למעשה התאבדו – ובכך יצרו נקודות חלשות מהן יכלו תאי הבת להתנתק מהקבוצה. אותם תאי בת, אליהם ניתן להתייחס כזרעים של צמחים, השתחררו לתמיסה, גדלו ויצרו קבוצות רב-תאיות חדשות של שמרים – שגם בהן נצפתה אותה תופעה. ממצאים אלו תוארו בשבוע האחרון, במפגש של האגודה לחקר האבולוציה באוקלהומה.

האם המשמעות היא שכל יצור חד-תאי – חיידק או שמר – יכול להפוך ליצור רב-תאי תוך כמה מאות דורות, תחת האילוצים הנכונים? התשובה, כנראה, שלילית. זנים רבים של שמרים יוצרים מושבות באופן טבעי, ואבות-אבותיהם של השמרים המקוריים היו רב-תאיים בעצמם לפני מאות-מיליוני שנים. מאז הם עברו אבולוציה שגרמה להם להיפרד ליצורים חד-תאיים, אך כנראה שהמנגנונים המאפשרים להם לחיות במושבות נותרו חבויים בתוך הקוד הגנטי. אותם מנגנונים גנטיים עברו אמנם מוטציות ושיבושים רבים לאורך מאות-מיליוני השנים שחלפו מאז, אך הבסיס לקיומם נותר עדיין בתוך התאים, וניתן היה לשחזרו במספר קטן יחסית של מוטציות אקראיות.

כדי לבחון את הנקודה, החוקרים מאוניברסיטת אוקלהומה מתכננים לערוך ניסויים דומים על יצורים חד-תאיים אחרים, שאבות-אבותיהם מעולם לא היו רב-תאיים. באותה העת הם מתכננים להמשיך לגדל ולברור את קבוצות השמרים הרב-תאיות שלהם, בתקווה לאתר חלוקת עבודה נוספת בתוך הקבוצה. את התוצאות הסופיות נדע בוודאות רק כשיתפרסם המחקר המלא.

על אף ההסתייגויות, קשה להתעלם מן העובדה שהחוקרים הצליחו לקחת יצור חד-תאי ולהופכו ליצור רב-תאי בעל סדר פנימי, באמצעות מנגנונים אבולוציוניים המתרחשים בטבע באופן בלתי-פוסק. התפתחות זו מעניקה תשובה חדשה לאתגר אותו נהגו הבריאתנים (אנשים שאינם מקבלים את תורת האבולוציה, בדרך-כלל מסיבות דתיות) להטיל בפני המדענים מזה שנים ארוכות: הדגימו לנו אבולוציה מורכבת באמת ובתמים במעבדה!

הנה היא.

מקור בניו סיינטיסט

ההרצאה המקורית

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

28 תגובות

  1. תפסיקו להכניס כל פעם את הדת הבריאה היא תהליכית זה כל הסיפור.גם בתיאור מעשה בראשית וגם בפרקי אבות לפני כ2000 שנה
    "בַּעֲשָׂרָה מַאֲמָרוֹת נִבְרָא הָעוֹלָם. וּמַה תַּלְמוּד לוֹמַר, וַהֲלֹא בְמַאֲמָר אֶחָד יָכוֹל לְהִבָּרְאוֹת, אֶלָּא לְהִפָּרַע מִן הָרְשָׁעִים שֶׁמְּאַבְּדִין אֶת הָעוֹלָם שֶׁנִּבְרָא בַּעֲשָׂרָה מַאֲמָרוֹת, וְלִתֵּן שָׂכָר טוֹב לַצַּדִּיקִים שֶׁמְּקַיְּמִין אֶת הָעוֹלָם שֶׁנִּבְרָא בַּעֲשָׂרָה מַאֲמָרוֹת"

  2. חברה אתם משלים את עצמכם כשאתם מאמינים שהבראתנים יכולים להשתכנע שהאיבולוציה עובדת וקיימת וכבר עובדה זה בלתי אפשרי אם הבריאתן יקבל את תורת האיבולוציה הוא חייב לבטל את אמונתו בבריאה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

דילוג לתוכן