מיד אחרי שהופיעו היצורים הרב-תאיים הראשונים, לפני כמעט 600 מיליון שנה, הגיע העידן הקמברי, שבו התפתחו תבניות הגוף של רוב היצורים המאכלסים את כדור-הארץ מאז ועד ימינו אלה. מעט מאוד חידושים התחוללו בתחום הזה מאז. השאלה היא מדוע
מיד אחרי שהופיעו היצורים הרב-תאיים הראשונים, לפני כמעט 600 מיליון שנה, הגיע העידן הקמברי, שבו התפתחו תבניות הגוף של רוב היצורים המאכלסים את כדור-הארץ מאז ועד ימינו אלה. מעט מאוד חידושים התחוללו בתחום הזה מאז. במילים אחרות, כל השינויים האבולוציוניים שהתחוללו מאז העידן הקמברי, הם רק גרסאות של תבניות הגוף של היצורים שהתפתחו באותה תקופה יצירתית.
הפרדוקס הביולוגי העמוק ביותר בעניין האבולוציה קשור לחוסר ההמשכיות המוזר הזה. מדוע תבניות גוף חדשות לא המשיכו לזחול ולהתפתח במשך מאות מיליוני השנים שעברו? מדוע תבניות הגוף העתיקות הן כל כך יציבות?
היצורים החיים נחלקים לממלכות, הנחלקות למערכות שנחלקות למחלקות, המכילות סדרות, שבכל אחת מהן כמה משפחות שמכילות סוגים, שכל אחד מהם נחלק לכמה מינים. צ’ארלס דארווין הסביר מדוע ההיררכיה הטקסונומית הזו קיימת בטבע: האבולוציה היא תהליך של הסתעפות, וכל חטיבה בהיררכיה מייצגת נקודת הסתעפות נוספת. מערכות נבדלות על-פי תכונות המשקפות את הרמות העתיקות ביותר והעמוקות ביותר ב”אחווה” האבולוציונית.
כל המערכות הידועות של בעלי-החיים מתועדות היטב במאובנים מהעידן הקמברי. למעשה, נראה שהן הופיעו בבת-אחת ובאופן סימולטני. מסיבה זו, כמה פליאונטולוגים מתייחסים לעידן הקמברי כאל “מפץ גדול” של עולם החי. תפיסה זו מקבלת חיזוק לנוכח העובדה שאחרי העידן הקמברי המאוחר, פחת משמעותית קצב ההופעה של מחלקות חדשות.
המערערים על תפיסת “המפץ הגדול” הקמברי, מצביעים על האפשרות שהמערכות והמחלקות הרבות התפתחו בהדרגה בתקופות קדומות יותר אך לא הותירו מאובנים שיעידו על התהליך, כיוון שחסרו קליפות או שלדים.
המאובנים דמויי-בעלי-חיים היחידים הידועים הקודמים לעידן הקמברי שייכים לקבוצה משונה שהתגלתה באדיאקרה הילס בדרום אוסטרליה. עולם החי של אדיאקרה נראה כמו ראשית הדרך האבולוציונית, אם כי עדיין לא פוענח מבנה הגוף של היצורים הרב-תאיים הקדומים (אולי הקדומים ביותר) האלה. בכל מקרה התגלית הזאת אינה סותרת את תופעת “המפץ הגדול” הקמברי שבא לאחר מכן.
כדי להוכיח שמאובן הוא שריד של יצור חדש, הפליאונתולוגים חייבים להוכיח ולהגדיר במדויק את ההבדל בינו לבין יצורים אחרים שהם בעלי תכונות משותפות. כדי להוכיח שמאובן משתייך לקבוצה מוכרת, הם נדרשים למצוא זהות בתכונותיהם הידועות. כאשר חלקי מאובנים של אורגניזם לא מוכר נמצאים לראשונה, לעיתים קרובות הם חסרים תכונות כאלה, ועל בסיס זה קל יותר לפליאונתולוג לציין אותם כקבוצות חדשות. פליאונטולוגים מעדיפים, כמובן, לדווח על גילוי של “דברים” חדשים.
.
אבל מדוע שום תבניות גוף חדשות לא הופיעו בחצי ביליון השנים האחרונות? הסבר אפשרי אחד אומר שגרסאות ביולוגיות חדשות יכלו להופיע ולהתפתח בקלות ובמהירות רבות יחסית, בתקופות הקדומות יותר מכיוון שאפשרויות ההתפתחות היו אז פתוחות. גומחות אקולוגיות שונות היו פשוט ריקות ומזמינות.
תיאוריה אחרת גורסת שככל שהתקדם הזמן, האבולוציה האטה את קצב פעולתה. אם זה המצב, הרי שחצי ביליון שנים הוא, כנראה, פרק זמן קצר מכדי שיופיעו בו תבניות גוף חדשות. אבל בעלי-חיים שונים מפתחים בתוך זמן קצר יחסית עמידות כנגד רעלים שונים מתוצרת המין האנושי, הן חומרים מזהמים הכלולים בשפכים תעשייתיים והן תרופות אנטיביוטיות וחיסונים שונים שהחיידקים והנגיפים מפתחים עמידות כנגדם, לעיתים, בתוך שנים ספורות. אבולוציה מהירה נצפתה בדגים ובציפורים, גם כתוצאה מנוכחות של טורפים או אויבים אחרים בסביבה.
אם כך, איך אבולוציה של אוכלוסיה חיה יכולה להיות כל כך מהירה, כאשר האבולוציה המתועדת ברשומות המאובנים כל כך איטית? תשובה אפשרית אחת מתמקדת בעובדה שהמדענים בני ימינו מתבונני ב”זום אין” בהתנהגות ובתגובות של מין מסוים של בעלי-חיים, למצבים משתנים ידועים, ואילו הפליאונטולוגים מתבוננים בסוג של “זום אאוט” (כפוי) על הופעתן של סדרות ומחלקות שלמות של בעלי-חיים.
ייתכן שהתשובה נובעת גם מההבדל במשכי הזמן שבין המדידות. הפליאונטולוגים מחשבים את רוב הצעדים האבולוציוניים במאות אלפי שנים, או, אפילו, במיליוני שנים. כשמדענים בני זמננו בוחנים תגובות אבולוציוניות של יצורים שונים לתנאים משתנים (למשל, תגובה של כינים לתכשיר להשמדתן), המדידות והתיעוד נעשות על בסיס של שנים בודדות. מדידה תדירה היא כלי עדין שמסוגל להבחין בתנודות ובשינויים שהם מתחת לאופק המדידה של מי שמשתמש בסרגל של מיליוני שנים.
במילים אחרות, אין שום סיבה לחשוב שקצב האבולוציה בתחום של מין מסוים של בעלי-חיים, היה בעבר איטי יותר, או מהיר יותר מכפי שהוא עכשיו. מסקנה זו מחזירה אל השולחן את התעלומה של “המפץ הגדול” הקמברי (המתייחס להופעתן של מחלקות וסדרות של בעלי-חיים), ואת העובדה, שאין להתכחש לה, שתבניות גוף שתועדו במאובנים מאותה תקופה, קיימות ומאכלסות את רוב עולם החי בימינו.
נראה שההישרדות של תבניות הגוף שהתפתחו והופיעו באותה תקופה, אומרת לנו משהו חשוב לגבי דפוסי הפעולה של האבולוציה. עכשיו רק נשאר לברר מהו אותו “משהו חשוב”.
13 תגובות
לכולם (חוץ מיהונתן):
אני חוזר על המלצתי מתגובה 3.
ליהונתן:
בשבילך אין לי המלצות. לפעמים יש מצבים אבודים.
מר X,
לאוסטרקודרמים שהופיעו לפני כ-500 מיליוני שנים היה בתור שלד רק שריון שכיסה את ראשם (והיה עשוי מהחומר שממנו עשויות שיניים – כך על פי ניל שובין). הופעת הגפיים לאחר מכן היא שינוי גדול מאוד וכל המערכות שאתה מציין כמערכות משותפות לנו ולדגים הופיעו גם הן לאחר מכן.
1 (יאיר) ו- 10 (יגאל): אתה צודק שאנחנו שונים מאוד מהדגים, לדוגמה, אך הכותב מדבר על קנה מידנה גדול יותר. השאלה היא מה הוא “שינוי ענק”. שם לב שגם לנו וגם לדגים יש גולגולת, עמוד שדרה מרכזי, צלעות, מערכות גוף דומות מאוד וכו’, בקיצור- קבוצת חולייתנים. שינוי עמוק לעומתינו יכול להיות, לדוגמה, רכיכות.
5 (נקודה): הכוונה, עפ”י הבנתי, הינה החל מאותו הרגע שהחלו להופיע יצורים רב-תאיים.
8 (מאיר): אני חושב שלא הבנת אותו נכון. אחרת, לפי טענתך, לא אמורים להיכחד בעלי חיים.
ראשית, המונח “מעט מאוד (חידושים)” הוא יחסי ואין לא משמעות מוחלטת, כלומר, כמה זה “הרבה” וכמה זה “מעט”? שנית, הייצורים הראשונים בעלי חלק שלד כלשהו (אוסטרקודרמים) הופיעו לפני כ-500 מיליון שנים, והשלד כפי שאנו מכירים את חלקיו העיקריים כיום (גפיים וכיו”ב) התפתח לאחר מכן. ושלישית, היונקים הופיעו לפני כ-100 מיליון שנים, ואם זה לא שינוי אבולוציוני משמעותי אז מה כן?
אולי כי איפה שיש כבר “תבניות גוף” ישנות אין מקום ל”תבניות גוף” חדשות (החזק שורד) אלא אם כן יחולו שינויים מרחיקי לכת בסביבה (כניראה ששינויים שהתעשייה יוצרת לא מספיקים כדי ליצור דרישה ל”תבנית גוף” חדשה לגמריי)
יקיר אהרונוב טוען כי העתיד משנה את ההווה
http://www.calcalist.co.il/Ext/Comp/ArticleLayout/CdaArticlePrintPreview/1,2506,L-3365730,00.html
אם זה נכון, אמורות להתפתח אך ורק תבניות גוף שאמורות להיות קיימות בעתיד ולא אחרות.
למגיב 6 טעית באתר ,האתר של אמנון יצחק במקום אחר.
התשובה פשוטה מאוד. וכתובה בספר בראשית.
אלוהים הפסיק ליצור יצורים חדשים לאחר ששת ימי הבריאה.
לקח 4 מיליארד שנים ל”תבנית גוף” יעילה להופיע. למה נראה לכותב שתוך 0.6 מיליארד שנים אמורים לצוץ תבניות חדשות?
לא הבנתי את התמיהה, נראה לי מאמר סתמי.
השאלה הנכונה היא האם תבניות הגוף שנוצרו הן הכי יעילות ביולוגית שהאבולוציה יכלה לייצר. או שזה אקראי.
השאלה שנישאלה
אבל מדוע שום תבניות גוף חדשות לא הופיעו בחצי ביליון השנים האחרונות? סוף ציטוט, לא ניראת לי בעייתית כי הדבר קשור לסביבת הייצור ולא ליצור עצמו. ברגע שייצור חי הצליח בצורה אבולוציונית לפתור אחת הבעיות שהפריעו לחייו אזי מספר הקשיים שהסביבה מסוגלת להחיל על הייצור קטן באחד כך שמספר הקשיים שעל הייצור להתמודד איתם הולך ופוחת. ברגע שרוב הקשיים נפתרו ע”י התפתחות הייצור נוצר לנו ייצור עמיד בפני רוב הקשיים. לדוגמא, לייצור קר- אזי הוא פתח את מנגנון הפרווהאו שכבת שומן. כעת דווקא חם לו אזי הוא יפתח את מנגנון ההזעה . כעת יש לנו ייצור שעמיד בפני חום ובפני קור. בסופו של דבר כאשר פוחתים האילוצים, פוחת גם הצורך להשתנות ומכאן כאילו שהאבולוציה נעצרה
כך אני רואה את הדברים
שבוע טוב
סבדרמיש יהודה
אני ממליץ לכולם לקרוא את הספר Endless Forms Most Beautiful
בספר זה מוצגת התפתחות מדע ה Evo Devo שנותן תשובות טובות מאד לכל התהיות והטעויות שעלו כאן – הן במאמר והן בתגובות.
זה מתקשר לטענה שהעליתי לא פעם כאשר נעשה שימוש במונח אפיגנטיקה – מונח שעצם הצורך בו הוא תוצאה של התפתחות לשונית ששינתה את משמעות המילה גן.
להזכירכם – כאשר נטבע מונח זה לראשונה לא ידעו דבר על ה DNA.
באותם זמנים ייצגה המילה את האופן הסמוי בו מקודדות תכונותיהם הנראות של בעלי החיים.
לימים גילו את הDNA ובהמשך גילו את האופן בו מקודד ה DNA את מבנה החלבונים.
מאותו רגע התחילו לקרוא בשם “גן” רק למקטעי ה DNA המקודדים חלבונים, תוך התעלמות מתפקידי יתר חלקי ה DNA, עד לרמה של כינוי אותו DNA נוסף בתואר ” DNA זבל “.
התעלמו גם מצורות נוספות של קידוד תכונות באמצעות השתקה של מקטעי DNA.
כל הנ”ל יצר את הצורך במילה “אפיגנטיקה” כיוון ש”הגן החדש” כבר לא קודד את התכונות אלא רק את החלבונים וברור שהחלבונים אינם הגורם המרכזי ביצירת התכונות.
בגלל זה גם אומרים שהגנים של יצורים רבים כל כך דומים. פשוט מתייחסים רק למקטעי ה DNA המקודדים את החלבונים אבל מתעלמים מרצפי ה DNA שנועדו לבקר את ביטויים של אותם חלבונים וברצפים אלה יש הבדלים רבים.
אני חוזר וממליץ בכל פה: קראו את הספר Endless Forms Most Beautiful
אבולוציה היא ככל הנראה לא תהליך עם קצב קבוע. הרי יש בעלי חיים כמו כרישים למשל שלא השתנו בכלל לאורך 200 מליון שנה ומצד שני עטלפים הם מן הסתם תוצר של הרבה שינויים בפרק זמן קטן מ200 מליון. (פיתחו את ה”איתור-בהד” שלהם תוך 50 מליון שנה כנראה.)
גם צריך להבדיל בין אבולוציה שטחית יחסית כמו למשל פיתוח של גזעי כלבים – לכאורה הפינצ’ר שונה לחלוטין מהזאב אבל גנטית ההבדלים ביניהם כמעט זניחים.
לבין אבולוציה יותר עמוקה שמשנה ממש ברמה הגנטית.
אולי יום אחד נגיע לביוספירה חדשה (כלומר פלנטה אחרת) ונוכל להשוות ולראות אם גם שם הייתה קפיצה כזו.
טענת המאמר מוטעית:
בתבניות השלד לא חלו חידושים ענקיים, אבל חלו שינויים גדולים, כגון השינויים מדג ליונק.
לעומת זאת במערכות הרקמות הרכות ובמערכות הביוחימיות חלו שינוים ענקיים.