כבר זמן רב ידוע כי עכברים ועטלפים הם קרובי משפחה אבולוציוניים; לאחרונה, קבוצת מדענים הצליחה להחליף בין אלמנטים של בקרת גנים בעכבר לאלו של עטלף – ויצרה עכברים בעלי רגליים קדמיות ארוכות, בדומה לעטלף
כל ילד יודע שהעטלף הוא עכבר עם כנפיים, וגם העדויות האבולוציוניות מצדיקות את האינטואיציה. העטלפים התפתחו מעכברים לפני 80-100 מיליון שנה, אך מבנה גופם הכללי נשאר דומה לזה של העכברים הקדומים. למרות זאת, קיים הבדל בולט לעין בין עכבר לעטלף והוא כמובן הכנפיים. לאורך האבולוציה התפתחו רגליהם הקדמיות של העכברים הקדומים, וכל אצבע התארכה מאד ונשלחה קדימה. בין האצבעות נוצר קרום הדומה לקרום שחיה, וכאשר מפשקים העטלפים את אצבעותיהם נפרש הקרום ויוצר כנף.
במחקרים שנערכו במעבדות מסביב לעולם הצלחנו לגלות כי הרגליים הקדמיות של העטלפים והעכברים מתפתחות בצורה דומה בשלב העוברי המוקדם. יחד עם זאת, בשלב מסויים בהתפתחות העוברית רגליהם של העטלפים מתחילות להתארך במידה לא-פרופורציונלית לשאר הגוף. רגליים ארוכות אלה יהוו את השלד עליו ימתח קרום הכנף הגמיש.
אחד הגנים החשודים בהתארכות הגפיים הוא Prx1. גן זה ידוע כאחראי על התארכות הגפיים, ועכברים מוטנטים בהם הוא אינו פעיל נולדים מתים, עם גפיים קצרות ביותר. מוטציות הפוגעות בפעילות הגן מונעות מהגפיים להתארך בעכברים. אך מוטציות יכולות להתרחש לא רק בגן עצמו. הן יכולות להתרחש גם בגנים אחרים המגבירים או מורידים מפעילותו של Prx1, או אפילו באיזורי דנ”א שאינם גנים בפני עצמם, אך יכולים עדיין, מעצם נוכחותם, להשפיע על פעילותם של גנים שונים. איזורים אלו נקראים Enhancers (מעצמים, או מעצם ביחיד), משום שהם ממריצים גנים שונים לפעילות רבה יותר.
החוקרים טענו כי המעצם העטלפי גורם לפעילות יתר של הגן, וכתוצאה ישירה מכך מתארכת רגלו של העובר העטלפי, עד לתבנית הכנף המוכרת לנו. על מנת לבסס את טענתם, הם השתמשו בעוברי עכברים מהונדסים גנטית, בהם המעצם העכברי הוחלף במעצם הקיים בעטלפים. ואכן, בהתאם להשערתם, רגליהם של העכברים בעלי המעצם העטלפי היו ארוכות יותר מרגליהם של עכברים רגילים.
תוצאות המחקר מראות כי שינויים אבולוציוניים יכולים להתרחש לא רק בגנים, אלא גם בדרכי הביטוי של הגנים. כאשר גנים מסויימים מתבטאים יותר או פחות מהרגיל, ההשפעה על העובר המתפתח יכולה להיות דרמטית ולהוביל ליצירת מין שונה לגמרי של יצורים חיים. האבולוציה יכולה להתקדם בצעדים קטנים – דרך שינויים בגנים עצמם, אך היא גם יכולה לזנק קדימה בקפיצות ובדילוגים, הנובעים ממוטציות באמצעי הבקרה על הגנים השונים. אין ספק שמוטציות מסוג זה סייעו להניע את תהליך האבולוציה של העכבר לעטלף.
קישור לגליון כתב-העת בו התפרסם המאמר
עוד באתר הידען:
16 תגובות
עקרון ההכבדה. (בהקשר לדבריו של רועי).
תופעה החוזרת על עצמה לא אחת בטבע, דוגמת הטווס זו דוגמה נהדרת שנעשה בה שימוש רב.
זנב הטווס הגדול והבולט אמנם מעלה את סיכויו עם נקבות המין, אבל באם יקלע למנוסה מפני טורף, יתכן והזנב המגושם יפעל לרעתו…
ישנן מכל מיני תכונות שנבררו לכדי תפוצה רחבה באוכלוסיה למרות שהן טומנות בחובן גם חסרון.
לפני מספר שנים דיווחו על גן אחר, BMP2, שגרם לתופעה דומה:
* כתבה באתר newscientist.com
* כתבה באתר Ynet
מה חדש,
מנגנון ספיחת החמצן דרך המים מתרחש באופן ספציפי אך ורק ע”י זימים (למיטב ידיעתי). אני לא רואה דרך פשוטה שבה הריאות יכולות להפיק חמצן ממים, או שמנגנון שלא מערב זימים יפיק חמצן ממים שעוברים דרך הפה. מכיוון שהזימים אינם מנגנון פשוט, אני מאמין שלא יהיה ליונקים הימיים קל לעבור אבולוציה בכיוון זה. אפילו אם זה יקרה, קרוב לוודאי שזה יקח עשרות מליוני שנים.
ובכל זאת, הנבואה ניתנה לשוטים. מי יכול לאמר בוודאות מה יקרה, כשהמוטציות אקראיות ו- ‘צווארי בקבוק’ נוצרים?
יעל פטר,
אני מסכים עם דבריך, אך הייתי רוצה לתקן אותך בנקודה קטנה. קיימים לווייתנים עם קרניים. אלו הם הנארוולים הזכרים, המציגים לראווה שן באורך של למעלה משלושה מטרים. השן הזו בולטת קדימה אל מחוץ לראשם, ממש כמו קרן.
התיאוריה הפופולרית לקיומם של שיני הנארוולים מניחה שאין להן שום יתרון השרדותי אמיתי, בדומה לזנב הטווס. הן התפתחו מתוך ‘ברירה זוויגית’, בה נבחרו הזכרים שהשן שלהם היתה גדולה יותר משל הזכרים האחרים – וכך נבררה התכונה המגדילה בכל דור את אורך השן.
כך שהאבולוציה יכולה גם לקדם תכונות בעייתיות, פה ושם, כולל לווייתנים עם קרניים.
מה חדש,
בדיוק כפי שנוצרו שאר אברי הגוף של כל חיה וחיה. עם השנים חלות מוטציות קטנות ורנדומליות בתא. על כל מיליון תאים שנוצרים, נוצר גם תא אחד "פגום" שהוא קצת שונה. כל שינוי קטן כזה הוא לא מורגש באותו הדור או אפילו 5 דורות קדימה ואחורה, אבל בטווח הארוך השינויים האלה, שמתווספים עליהם עוד שינויים גורמים להבדל עצום, שגורם לשוני בין חיה לחיה.
סביר להניח שכל החיות על פני הפלנטה יש להם אב קדמון אחד משותף והוא התא הראשון שהצליח לשרוד.
ולשאלתך, ה"איך" הוא לא רלוונטי כאן, כי לטבע אין באמת מטרה תכלית ויעד. האבולוציה היא לא מכוונת אלא אקראית (המוטציות חלות באופן אקראי). מה שמותאם יותר לסביבה שורד, ומה שפחות מותאם לסביבה נכחד מן העולם.
סנפיר הגב של לוויתנים עוזר להם לשמור על יציבות ולכן התכונה התפתחה ונשארה בחיה. אם נגיד היה נולד בטעות לוויתן עם קרניים הוא לא היה שורד ולא היה מעביר את הגנים של הקרניים אל הדורות הבאים.
מקווה שעניתי על שאלתך
רועי
תודה על ההסברים והמקורות
למדתי והחכמתי
לא היתכוונתי שהליוויתנים יפתחו זימים כמו בדגים
מספיק שיספחו חמצן דרך הפה או הראות.
פטר
תסכימי איתי שלאב הקדמון של הליוויתן שחי ביבשה לא היה סנפיר גב.
הוא היתפתח במהלך האבולוציה במים יש מאין.
עניין אותי לדעת איך זה קרה.
אני לא חולק אליך לגבי חשיבותו של סנפיר הגב ליציבות התנועה במים.
מה חדש,
נתחיל בתשובה לשאלתך השניה. “האם הלווייתנים יתחילו לספוח חמצן ישירות מהמים?”
כפי שיעל פטר ציינה, הכל תלוי באבולוציה ובמזל. אתה למעשה שואל האם הלווייתנים יפתחו מבנים דמויי-זימים. התשובה הפשוטה היא שלא בימי חיינו.
תשובה מורכבת יותר היא שלשם התפתחות מבנים מורכבים כמו זימים, לא רק שדרושים כמה עשרות אלפי שנים במינימום, אלא גם תנאים הבוררים כמעט אך ורק יצורים שאינם צריכים לנשום אוויר. הלווייתנים כיום מסוגלים לעצור את נשימתם במשך מספר שעות, ולכן נוח להם מספיק. אך אם תקרה קטסטרופה שתכסה, למשל, את רוב המים בעולם בקרח, הרי שלוויתנים כבר לא יוכלו לעלות בקלות לפני המים כדי לנשום אוויר. במקרה זה תופעל ברירה טבעית מאד חזקה לאבולוציה של מערכת הפקת אוויר מהמים.
לגבי שאלתך הראשונה :
“איך האבולוציה מסבירה יש מאין את סנפיר הגב
של לויתנים?”
כפי שיעל פטר הסבירה, סנפיר הגב הוא בעל חשיבות רבה אצל באי הים. אנו יודעים כיום כי הלווייתנים התפתחו מתוך יונק מכפיל-פרסה – פקיצטוס שמו – שחילק את זמנו בין הים והיבשה. בשלב מסויים הוא עבר לדור כמעט לגמרי במים, וויתר סופית על היבשה. אפשר לחשוב עליו, אולי, כעל גרסה יחודית של כלב ים – יונק שחי גם במים וגם ביבשה.
מהרגע שאותו יונק עבר למים, הברירה הטבעית עבדה עליו בצורה חזקה מאד. הפרטים שפיתחו תוואי גוף שהתאימו יותר לחיים ולשחיה במים, הם אלה ששרדו הרבה יותר טוב מאחרים.
אחד מתוואי הגוף המוקדמים ביותר שנוצרו הוא סנפיר הגב. חלק מהפרטים איבדו אותו בשלב מאוחר יותר, אך הוא היה אבן-דרך חשובה בהתאמת היצור לשחיה במים.
אם הייתי צריך לנחש איך הוא נוצר, הייתי חושב על קפל עור וסחוס שנוצר ממוטציה כלשהי. תחילה הוא היה בוודאי חסר שרירים, ותרם לאיזון וליציבות במידה מעטה – אך מספיק כדי לתת יתרון השרדותי לפרטים המעטים בהם הוא הופיע. בשלב מאוחר יותר, כשהוא כבר בוסס באוכלוסיה, התווספו אליו גם שרירים שהגבירו במידה רבה את היעילות שלו.
מספר קישורים מעניינים, אם תרצה לקרוא בעצמך :
טבלת אבולוציה של הלווייתנים, ביחד עם הסבר מעמיק על האבולוציה שלהם :
http://www.robins-island.org/dolphins_evolution.php
הסבר קצר יותר, עם ציורים פשוטים :
http://www.stephenjaygould.org/library/futuyma_cetacea.html
וכמובן
בויקיפדיה
בתקווה שעניתי על שאלתך,
רועי.
עמי,
כל אחד וטעמו שלו. אני אישית נגעל מסלט חצילים הרבה יותר משאני נגעל מעטלפים.
בברכת חברים,
רועי.
עמי,
אתה יודע שהגועל שאתה חש כלפי עכבר מעופף זה מעוגן גם הוא היטב בגנים שלך והתפתח במהלך האבולוציה.
האדם נוטה להרתע ממקקים, רמשים, עכברושים וכו’ בגלל שהם מעבירי מחלות והם מסתובבים בסביבה בה יש זוהמה.
רועי היקר,
ברור שאתה טועה טעות מרה וקשה!!!
בעל החיים הזה מכוער תחת!
לזה שמכנה עצמו- מה חדש,
1) מה זאת אומרת יש מאין? האבולוציה לא טוענת שסנפיר הגב של לוויתנים נוצר יש מאין.
לסנפיר הזה יש תפקיד גם היום.
—-ציטוט מפורום דגים—-
http://www.israquarium.co.il/forum/viewtopic.php?t=1382
“סנפירים נועדים ליציבותו ותנועתו של הדג. בעזרתם דג יכול לשנות מהירות וכיוון התנועה .
קיימים סנפירים זוגיים כגון סנפירי גחון וחזה (תפקידם לעזור לדג לבצע תמרונים , הסתובבויות ובלימה) ואי זוגיים כגון סנפירי הגב והאנאלי האחראים על יציבותו ואיזונו של הדג וסנפיר הזנב האחראי לתנועתו של הדג. ”
—– סוף ציטוט——-
2) לגבי השלב הבא של אבולוצית הלוויתנים- יכול להיות שכן ויכול להיות שלא. תלוי בהתפתחות המוטציות (כלומר במזל/גורל), תלוי בשינויי האקלים וכו’…
שלום אמיר,
לשאלתך, הרגליים לפי המאמר התארכו בכ- 6% מובהקים סטטיסטית. מכיוון שהיו הרבה הסברים מכניסטיים בכתבה, העדפתי שלא לפרט את ניתוח התוצאות המדוייקות. במקום זאת הוספתי קישור למאמר המקורי בו הן מתוארות במלואן, לכל מי שיתעניין וירצה לקרוא מעבר.
תודה על הערתך.
למה חדש,
אחפש חומר על שאלתך, ואני מקווה לענות עליה ברצינות הראויה עד מחר בערב.
שבת שלום,
רועי.
כותרת הכתבה היא התארכות של רגלי העכברים באמצעות הנדסה גנטית, אך משום מה כותב המאמר לא טרח לציין בכמה התארכו הרגליים, וכמה זה יוצא באחוזים לעומת האורך הרגיל. הדבר משאיר בפה טעם רע של חוסר מידע ורושם של כתיבה לא מקצועית.
רועי
יש לי שאלות שקשורות למאמר אשמח אם תשיב
1. איך האבולוציה מסבירה יש מאין את סנפיר הגב
של לויתנים?
2. האם הלויתנים בשלב הבה של האבולוציה יספחו חמצן ישירות מהמים והאים הם כבר החלו?
תודה
ניסויים על בעלי חיים- צריך לעגן את זה מחוץ לחוק.
עמי,
אין יצורים מכוערים. כל יצור מותאם לסביבתו, והוא מכונה מופלאה בפני עצמו. בעיני, זה היופי הקיים בכל אורגניזם על-פני כדור-הארץ.
שבת שלום,
רועי.
איכס
אני שונא עטלפים.
כל כך מכוערים.
לא יכלו לנסות להפוך רימות זבובים לפרפרים יפי תואר? היו חייבים ללכת על טרנספורמציה ביזארית של עכבר לעטלף גועלי?
נו, שיהיה בהצלחה…