האבולוציה: מדוע נראה שיש לה כיוון וכיצד היא תתפתח?

המגוון והמורכבות של החיים על-פני כדור הארץ מדהימים: שמונה מיליון או אף יותר מינים חיים, מאצות לפילים, התפתחו כולם מאב קדמון משותף חד-תאי ופשוט לפני כ-3.5 מיליארד שנה. אך האם זה אומר שהאבולוציה מייצרת תמיד ובאופן בלתי נמנע מגוון ומורכבות גדולים יותר, בעלי כיוון צפוי?

מאת: מתיו ווילס, פרופסור לפלאוביולוגיה אבולוציונית במרכז מילנר לאבולוציה, אוניברסיטת באת', בריטניה. תרגום: אבי בליזובסקי

ג'ירפות. שבע חוליות צוואר. צילום: מתוך JUMPSTORY
ג'ירפות. שבע חוליות צוואר. צילום: מתוך JUMPSTORY

המגוון והמורכבות של החיים על-פני כדור הארץ מדהימים: שמונה מיליון או אף יותר מינים חיים, מאצות לפילים, התפתחו כולם מאב קדמון משותף חד-תאי ופשוט לפני כ-3.5 מיליארד שנה. אך האם זה אומר שהאבולוציה מייצרת תמיד ובאופן בלתי נמנע מגוון ומורכבות גדולים יותר, בעלי כיוון צפוי?

צ'רלס דארווין זיהה שלושה מרכיבים הדרושים כדי שתתרחש בחירה טבעית. פרטים חייבים להיות שונים ולכן יש שונות באוכלוסייה. עליהם גם להיות מסוגלים להעביר את השונות הזו לצאצאים. לבסוף, על פרטים להתחרות על משאבים המגבילים את מספר הצאצאים שהם יכולים לייצר. פרטים בעלי שונות המאפשרות להם להשיג משאבים רבים עשויים להביא צאצאים רבים יותר כמותם.

האבולוציה תלויה גם בהקשר ובסביבה, שמשתנים באופן קבוע בדרכים בלתי צפויות. לדוגמה, דגים המתחילים לחיות ולהתפתח במערות לא מוארות לא פעם מאבדים את עיניהם, מכיוון שעלויות התפתחותן עולות על יתרונותיהן.

הברירה הטבעית פועלת מדור לדור. היא לא יכולה לתכנן קדימה או להציב בפניה מטרה. בנוסף, לא כל שינוי אבולוציוני הוא תגובה לבחירה, אך יכול להיות ניטרלי או אקראי. אפילו לא מובטח שיווצרו יותר מינים, מכיוון שהאבולוציה יכולה להתרחש בשושלת יחידה שעלולה להיכחד בכל עת. כיצד נוכל ליישב בין תהליך כה חסר מטרה לבין המגוון המורכב והמורכבות שאנו רואים?

השפעה אקולוגית

אקולוגיה ואבולוציה הן שני צדדים של אותו מטבע. הסביבה אינה רק הסביבה הפיזית של אורגניזם, אלא גם המינים הביולוגיים האחרים איתם הוא מתקשר.
אנו יכולים לראות אינטראקציה סביבתית זו עמוק בהיסטוריה של החיים. במשך מיליארדי שנים "אורגניזמים" נתקעו כתאים בודדים בתוך האוקיאנוסים. מספר קבוצות התפתחו באופן עצמאי ליצורים רב תאיים (אולי 25 פעמים). אולם בעלי החיים, הצמחים והפטריות המורכבים הראשונים, בעלי רקמות ואיברים שונים הופיעו רק לפני 540 מיליון שנה, כשהתרחש ה"פיצוץ "הקמבריוני של מגוון המינים.
ייתכן שהמפץ הזה נוצר על-ידי עלייה ברמות החמצן באוקיינוסים, שהיה, בתורו, תוצאה של פוטוסינתזה – התהליך שבו צמחים ואורגניזמים אחרים ממירים אור שמש לאנרגיה תוך שחרור חמצן. תהליך זה בוצע על-ידי צורות חיים פשוטות במשך מיליוני שנים.

לאחר שבעלי החיים הגיעו לגודל רב יותר והתפתחו מעיים, חלקים קשים, לסתות, שיניים, עיניים ורגליים, התאפשרו רשתות מזון מורכבות – עם "מירוצי נשק" בין טורפים לנטרפים. קבוצות בעלות התאמות שאיפשרו להם לחיות ביבשה פתחו עוד יותר הזדמנויות. לאחר שכבשו את היבשה, כבר היה קשה לחדש ולהגדיל את המגוון.

תרשים מתוך מוצא המינים של דארווין
תרשים מתוך מוצא המינים של דארווין

התרשים היחיד ב"מוצא המינים" של דארווין מציג מינים שמתפצלים לאורך זמן. אם שרדו יותר מינים מאלו שנכחדו אזי עושר המינים עולה. דארווין תהה אם המרחב האקולוגי יכול פשוט "להתמלא" יום אחד.

אך עד כמה שידוע לנו כרגע, מספר המינים רק הלך וגדל מרבית הזמן ב250 מיליון השנים האחרונות. אפילו הכחדות המוניות טבעיות בעבר גרמו רק לנסיגות זמניות שיצרו עוד יותר הזדמנויות לגיוון בטווח הארוך.

השונות אינה אקראית

גם כאשר אורגניזמים מתפתחים ונעשים מורכבים יותר, עדיין ישארו היבטים מסוימים באנטומיה שלהם שאי אפשר לשנות. הסיבה לכך היא שלגנים, רקמות ואיברים יש לעיתים קרובות מספר פונקציות שונות, וכך עלול להיות קשה לשפר אחד בלי לקלקל משהו במקום אחר.

לדוגמה, כמעט כל היונקים – מג'ירפות לבני אדם – תקועים עם שבע חוליות צוואר בלבד. בכל פעם שיצורים אחרים מתפתחים נוצרות בעיות אנטומיות אחרות. העופות שונים לחלוטין, ונראה כי הם מפתחים מספר חדש של חוליות צוואר בקלות מדהימה: לברבורים בלבד יש בין 22 ל-25 חוליות צוואר. אולם באופן כללי, בעוד האבולוציה מייצרת מינים חדשים, הגמישות בתוכניות הגוף של אותם מינים עשויה להצטמצם עם התגברות המורכבות.

אבולוציה. מתוך Jumpstory.com
אבולוציה. מתוך Jumpstory.com

לעתים קרובות, מינים קשורים זה לזה בוחרים בסופו של דבר בנתיבים דומים. יתר על כן, "הטיה התפתחותית" פירושה ששינוי אנטומי אינו מיוצר באופן אקראי.

קחו לדוגמה את היונקים. הם התפתחו מאב קדמון משותף, ולבשו צורות דומות להפליא אף על פי שהם חיו ביבשות שונות. זו דוגמה נוספת לעובדה שהאבולוציה אינה לגמרי בלתי צפויה – אין כל כך הרבה פתרונות לאותן בעיות פיזיות וביולוגיות, כמו לראות, לחפור או לעוף.

עתיד האבולוציה

ברור שיש סתירה לכאורה בלב הביולוגיה האבולוציונית. מצד אחד, למנגנוני האבולוציה אין שום נטייה לשינוי בכיוון מסוים. מצד שני, תנו למנגנונים הללו להתחיל, ומעבר לסף כלשהו, המערכות האקולוגיות וההתפתחותיות השזורות שהם מייצרים נוטות להניב יותר ויותר מינים בעלי מורכבות מירבית גדולה יותר.

האם אנו יכולים לצפות ליותר גיוון ומורכבות בעתיד? אנו נמצאים כעת בתחילת ההכחדה ההמונית השישית, הנגרמת על-ידי בני אדם. היא אינה מראה סימני עצירה ומוחקת תוצאות של מיליוני שנות אבולוציה. למרות זאת, בני האדם עצמם הם רבים מדי, נפוצים ועשויים להביא את עצמם לסכנת הכחדה רצינית בקרוב. סביר להניח שנרחיב את תפוצתנו עוד יותר על ידי הנדסה של ביולוגיות על כוכבי לכת אחרים.

בכוכבי לכת אחרים אנו עשויים למצוא יום אחד חיים זרים. האם הם יתפתחו באותו מסלול אבולוציוני כמו החיים בכדור הארץ? המעבר מתא אחד לרב-תאיות עשוי להיות מכשול קל לקפיצה. אף על פי שגם הוא הגיע מאוחר למדי על כדור הארץ, הוא בכל זאת קרה פעמים רבות. התפתחות מורכבת יותר לעבר סוגי רקמות שונים התפתחה רק בקבוצות מעטות בכדור הארץ, וכך היא עשויה לייצג רף גבוה יותר.

אם הביולוגיה החייזרית תצליח לעבור מכשולים מסוימים, התפתחותה אכן עשויה להעדיף דפוסים של הגברת המגוון והמורכבות המרבית. אבל אולי קיומו של מין דומיננטי ואינטליגנטי כמו האדם תמיד יהיה חדשות רעות עבור רבים מהמינים האחרים בכוכבי הלכת שבהם הם מתפתחים.

האסטרונום פרנק דרייק הציע משוואה שתעריך כמה תרבויות תבוניות עשויות להתקיים בגלקסיה שלנו. אחד האיברים במשוואה הוא משך הזמן שבו מתקיימות תרבויות כאלה לפני שהרסו את עצמן. דרייק היה פסימי באשר לנתון זה. נקווה שהוא טעה.
https://theconversation.com/evolution-why-it-seems-to-have-a-direction-and-what-to-expect-next-139706

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

21 תגובות

  1. עצוב מאוד לראות את כל הזלזול בכל מי שמעז לערער על מה שנכתב כאן או על האבולוציה באופן כללי.
    אבל סבורני שהביטחון העצמי של המזלזלים לאט לאט יירד ככל שהמדע ייתקדם. בע"ה כמובן 🙂

  2. אבי שלום,
    אני מתנצל על התגובה הקודמת (ככה זה ששולפים מהמותן)
    אבל אני גם רוצה להסביר
    אנחנו מתייחסים למציאות, לתוצאות שאנו מקבלים מניסויים ומניפולציות באותו האופן שאותה החוויה האנושית מצטיירת בנו. חוויה שהיא תוצאה של גנים, חינוך ומציאות של קודם ונמשך, סיבה ומסובב שעברה על מערכת העצבים והתודעה שלנו.
    אנחנו לא מסוגלים לדמיין שהתקדמות עשויה לנבוע דווקא משינוי כלי התפיסה שלנו.
    התרגלנו לניסוי מדעי שבו קיים משתנה חיצוני שעליו מתבצעת מניפולציה ואת התוצאות אנו רושמים.
    ניסוי שבו אבני הבוחן המדעיים מכתיבים את אופן המחקר.
    טענתי היא שהפרדיגמה החדשה תחייב אותנו לשנות את כלי המחקר שלנו, את הרצון שלנו. את אותו השורש, הפילטר שהוא הווסת לאותה חוויה חושית שאנו חווים.
    בעולם שלנו אנחנו רגילים לתת דגש דוקא לפעולות ומעשים.
    אך מעשה נובע ממחשבה, ומחשבה הינה תולדה של הרצון.
    חומר למחשבה…

  3. אבי
    פילוסופיה זו תאוריה שלא ניתן להוכיח אותה באופן אמפירי
    מדע זה מה שנתפס בחושים
    על מנת להתקדם בצורת המחקר נצטרך לשנות את עצמנו
    אל תאשים אותי אם תפיסה חדשה זו שומטת לך אבני היסוד שהיית רגיל אליהם משך שנים…

  4. כיוונה של האבולוציה:
    אם במאה ה 20 גבולות התבונה היו כפופים לאותם תנאים וקריטריונים של המעבדה הניסויית הרי שבמאה 21 ייפרצו אותם המגבלות אך יישארו נאמנים למחקר המדעי.
    וזאת הכיצד?
    על ידי שדרוג ושינוי כלי המחקר שעד היום נחשבו כאבסולוטיים.
    כלים פנימיים, פרודות של רצון, אטומים של אותה המהות הפנימית שלנו ששינוי בהם ישנה גם את גבולות התבונה הנוכחיים שלנו .
    קליפ מומלץ: https://youtu.be/h5BD3C1w_r8

  5. רצוי שהביולוגים ישיגו עזרת מתמטיקאים מומחים בתורת הכאוס – סט חוקים פשוט יכול ליצור שינויים ענקיים, תבניות אקראיות וגם כאלה שחוזרות על עצמן. זה די מעניין להשוות את זה.
    אגב – אבולוציה מאפשרת ליצור מין חדש כל פעם שמתפנה משאב חדש (כולל אם יש בעל חיים חדש שאפשר לטרוף). זה אומר שתמיד יווצרו מינים חדשים, כל עוד יש איזה חיידק ששרד את השואה שחיסלה את כל מה שהיה קודם. פשוט מתחילים מנקודת פתיחה של לפני 3.5 מליארד שנה במקום של היום.

  6. דורון
    לא כדאי שתלמד קצת לפני שתכתוב כל כך הרבה שטויות? אתה לא יודע מה זה אבולוציה, וחבל – אתה סתם מביך את עצמך.

  7. אדי
    החור היחיד שהבורא השאיר הוא בין האוזניים שלך. מה שאמרת על התמנון הוא פשוט שקר או בורות.

  8. האבולוציה היא עדיין תיאוריה. לכן לא ליתן לקרוא לזה מדע. חסר בין כל ייצור משוכלל אבות מייסדים. הסיכוי שזכר שעבר מוטציה ימצא נקבה מתאימה. גם המחשבה שלבני אדם ושימפנזות יש dna דומה להפליא. אין ולא יהיה לשימפזות היכולות הקוגניטיביות שיש לבני אדם. מה שכן קיצוניות דתית לא מחרבש להם את החיים. גם איינשטיין, ניילס בוהר, ניוטון וכמעט כל הפיזיקאיים הגדולים, מאמינים שהעולם נוצר על ידי אינטליגנציה יותר מפותח ממה שיש לבני אדם.

  9. מי שלא מאמין ביכולת של אופורטוניזם אקראי להפיק תוצאות משמעותיות אם רק נותנים לו מספיק זמן ומספיק "מעבדות פיתוח" סבילות, שיבדוק את ההיסטוריה של נגיף הקורונה החדש. עקרונות האבולוציה הדארוויניסטית נתמכים על ידי אלפי תוצאות של חקר מדעי הטבע מדי יום, גם אם סיכום "מגמות" בקנה מידה של מיליוני שנים ומיליארדי אורגניזמים, נראה בעין חשדנית כ"סיפורי רציונליזמיה בדיעבד". ולגופו של עניין, ההתפתחות של רב תאיים מסימביוזה של אורגניזמים חד תאיים, אינה "טבעית" כפי שמשתמע במאמר. כ-3 מיליארד שנים עברו בין שני הצעדים באבולוציה: יצירת אורגניזמים שמתרבים בפורמט של תאים אוטונומיים, לבין ההתפתחות שמאפשרת לצרור חבילת גנים שיועדו לביטוי בתאים שונים באלמנט הורשה משותף (זרעון או ביצית) כך שהם התמיינו בעתיד לתאים מסוגים שונים המותאמים לאברים שונים בגופים שונים ובתנאי סביבה שונים. למעשה, כדי ל"המציא" את הרב תאיים האבולוציה הייתה צריכה "להמציא" את הרעיון של "התפתחות" עובר מביצית מופרית לאורגניזם מורכב באמצעות פיתוח הדרגתי של "ספר ההוראות הגנטיות" ללא קיום מוקדם של מנגנון יצור סטנדרטי, כלומר ללא תקדים של הבעה דיפרנציאלית של גנים – וכמובן ללא ידיעה מראש לאיזו תוצאה רצוייה המנגנון מתפתח בשיטה של ניסוי וטעייה. וזה הסיפור המדהים ביותר של האבולוציה. לא זה שנוצרו מולקולות משמרות גנטיקה על ידי שכפול, לא הגדלת הגיוון על ידי יצירת מוטציות שלא משמידות את הניסיונות האקראיים לשיפור הגנום, ובוודאי לא העובדה שבסופו של דבר הבררה הטבעית לעדיף את השינויים שבמקרה "צפו" את האספקטים שהתגלו כמתאימים יותר לתנאי סביבה שהשתנו. קל לראות למה "עין" פרימיטיבית שרואה מאיזה כיוון מגיע אור משפרת את השרידה של אורגניזם שפיתח איבר כזה ביחס לאורגניזם שאפילו לא מודע לקיומו של אור בסביבה, אבל קשה לראות מדוע הגנום שנוצר לצורך כך מוכן להשתלב עם גנום שנוצר כדי ליצר שריר הליכה בכרומוזום משותף, אותו שניהם יצטרכו לזווג באקט יחיד של הפרית ביצית (שגם היא מזווגת גנים דומים) על מנת לשרת את שאיפת השרידות של כל אחד לחוד. קואופרציה היא היא רעיון מרנין במרה של חשיבה פילוסופית, אבל הטבע מעולם לא בזבז הזדמנות אופורטוניסטית כדי למלא משאלה פילוסופית.

  10. טוב ויפה לקרוא על האבולוציה ללא השימוש השגוי
    במושג ״תאורית-האבולוציה״ ,
    שכן האבולוציה אינה ״תאוריה״ אלא תהליך
    שיש נסיונות ותאוריות שונות להסבירו ,
    כשכותבים ״תאורית האבולוציה״ נותנים בידי שוטים ובורים
    ״קרדום לחפור בו״ , כלי לניגוח ה״תאוריה״,
    אלא שמסתבר כי שוטים ובורים אינם נרתעים
    גם כשהמושג ״תאוריה״ אינו מופיע,
    ולראיה תגובותיהם של : אדי, נתי ודומיהם
    שאינם מתביישים לנפנף בבורות ברבים …

  11. לתאוריית האבולוציה של התפתחות אקרעית ולא מתוכננת של סוגי אורניזמים ובמיוחד לא של התפתחות אקרעית של אב קדמון,אין ולא תהיה בסיס מדעי.לתאוריה הזאת,יש רק עטיפות נוצצות ויוקרתיות של מעין מגדל השן האקדמי מדעי ולכן,מצליחה לאחז עיניים אפילו שאינה עומדת בקריטריונים של מחקר ועבודה מדעיים.ההגינות המדעית,מחייבת אותנו שעדיף להודות שאין בידנו כל הוכחות לאופן בו נוצרו החיים בכדור הארץ וגם להודות שדברים שאנו בני האדם,מייצרים דברים(מכוניות,מטוסים אניות ןעוד) והם נוצרים מעצמם אלא הם פרי תכנון מסודר מרעיון לשולחן השרטוט ועד לייצור ולא הטבע יצר אותם ככה סתם באיזו אבולוציה,כך חש לנהוג באותה חשיבה אנושית לגבי הייצור המופלא של בעלי חיים בים ביבשה ובאוויר וגם צמחים וכל השאר,שלא נוצרו מעצמם.ניתן לזהות בנקל בהם,חשיבה תכנון וייצור אבי טיפוס עם תכנון של ייצור עצמי(התרבות). האבולוציה היחידה של מהנדסי העל שתכננו את בעלי החיים והצומח זה שינויים לא של אורגניזם חדש פונקציונלית,אלא רק של התאמה לסביבה כגון צבע עור ולא שינויים קרדינאלים בתכנון המקורי.
    תודה על ההשקעה בקריאת תגובתי
    בברכה
    דורון

  12. ג'ירפה מפריכה חד משמעית את תיאורית האבולוציה הנוכחית. אין קורלציה בין הזמן שתאורטית היו מתפתחים שתי מערכות הלב שיש לג'ירפה לזמן שהיה לוקח לצווארם להתארך.

  13. לאדי , סוג הטענה שלך נקראת טענה מתוך בורות , הבורות אינה חס וחלילה כלפיך אלה סוג
    של טיעון המקובל בחוגים דתיים ואינו ייחודי לדת מסוימת, שבה אתה לוקח נושא מדעי
    שנחקר מגיע לקצה הידע הנוכחי בתחום (זה האיזור של הבורות) ומזה אתה קופץ לאיזה שהוא מסקנה שהיא בעצם חסרת בסיס היא אינה נשענת על עובדות אלה על משאלות לב ואמונות העובדה היחידה שאליה היא מתבססת היא על בורות וזה לא נשמע יציב, במקרה של התמנון ברור שכמות המאובנים של תמנון רך חוץ מהמקור תהיה קטנה יותר מיצור בעל שלד קשה כך שיהיה יותר קשה למצוא רציפות של מאובנים אבל עם הזמן הפסיפס הידע גם מאובנים מתמלא ויש גם גנטיקה אז גם בתחום של התמנון הערפל על מוצאו מתבהר בשנים האחרונות והערכה הוא שהתמנון הדיונון קלמרי עוד סוג של דיונון באו מאב משותף מלפני כ 100 – 160 מיליון שנה .

  14. חברים, יש לכם כתבות טובות. למה לא להפוך אותן לסיפורים ע"י השקת פודקאסט?

  15. אדי
    חזק מאוד,
    אגב לכל מי שרוצה להשכיל וללמוד עוד על האבולוציה מומלץ לקרוא באתר "רציו", אתר שכותבים בו אך ורק אנשי מדע עם השכלה אקדמאית רלוונטית.

  16. מה עומד מאחורי המנגנון הנפלא הזה שיודע לווסת התפתחויות שונות כדי שלא יזיקו לנתונים קיימים?

  17. התמנון אינו נמצא במערך ההתפתחות האבוליציונית אין לו אב קדמון ולא מערך בניה דומה לשום חי על פני האדמה בורא העולם השאיר לכל תאוריה חור שאינו ניתן לגישור החכם רואה הטיפש שרוצה לעשות ככול העולה על רוחו עוצם עין

  18. האם ייתכן שבנושא המוח/זיכרון , אנו בתהליך אבולציוני בו המוח (בשלב זה של התפתחות האדם)
    "לומד " איך מתגברים/לומדים לשלוף מידע במהירות מ"מחסן" המידע הענקי שנוצר במוחנו יום יום.
    לדעתי דימנציה וכל השאר "תקוע" כי אנו באמצע תהליך שבו המוח לומד איך לאחסן את כמויות המידע האסטרונומיות ואיך ארגן אותן כך שהגישה והשליפה יהיו נגישות.
    הצעירים של היום בעוד עשרות שנים יגיעו לאותם מצבים שבו נמצאים היום המבוגרים.מלאי אדיר של מידע והמוח יצטרך להשתלט עליו ביעילות!?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן