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

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.

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.

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