מהיווצרות היקום עד להיווצרות החיים

היו הרבה ארועים אקראיים וא-סימטריים שהביאו ליצירת החיים בכדור הארץ * הרצאתו של אילן מנוליס במפגש השנתי של האגודה הישראלית לאסטרונומיה, דצמבר 2000

בדרום קליפורניה יש פארק לאומי שנקרא “ג’ושוע טרי נשיונל מוניומנט”, כלומר האתר הלאומי של עץ יהושוע. מה הקשר בין הפארק הלאומי לעץ, ועוד על שמו של יהושע?

בפארק ישנה תופעת טבע ייחודית לאזור, שבו גדל עץ – מין סוג של קקטוס גבוה. יש לו גזע שנראה כמו גזע של עץ וקצוות הענפים שלו הם כמו של קקטוס. שמורת הטבע נמצאת בגובה של 900 מטר באזור המדברי של מדינת קליפורניה. מבחינת רוחב גיאוגרפי, הוא קרוב מאוד לרוחב הגיאוגרפי שלנו בישראל. בפארק יש גם סלעים עגלגלים שמונחים אחד על השני בצורה הנראית כאילו לא טבעית.

במהלך חודש נובמבר ביקרו פה בארץ דייויד לוי ואשתו וונדי, ובמהלך ביקורם בארץ אירחתי אותם. תוך כדי שיחה הזכרתי לוונדי שביקרתי הרבה בפארק של ג’ושוע טרי. וונדי העניקה לי מספר זרעים של העץ וניסיתי להנביטם. חיכיתי מספר שבועות וביאושי הוצאת את אחד הזרעים וראיתי שהוא הוציא שורשון. הבנתי שפשוט לא הייתה לי סבלנות להמתין לתהליכים הטבעיים. לבסוף, פרט לזרע שהוצאתי התחילו השאר לנבוט. אבל לא צריך ללכת עד לעץ יהושוע. קחו שעועית, תנביטו בצמר גפן ותראו שהיא שולחת שורשונים כלפי מטה וגבעול כלפי מעלה.
איך יודע הצמח שהשורשים צריכים לרדת כלפי מטה והגבעול כלפי מעלה?

יש תופעה המכונה טרופיזם שנתגלתה לפני כ- 200 שנה. פוטו-טרופיזם קורה כשהגבעול “רואה” את השמש וגיאו-טרופיזם כשהשורש יודע לרדת למטה. בניסוי שנערך עוד במאה ה19 הנביטו זרעי שעועית בצנטריפוגה וסובבו אותה כך שתיתן כוח אופקי הזהה לכוח המשיכה. הזרע, בלי לדעת מתמטיקה, שלח את שורשיו בזוית של 45 מעלות. בניסוי במעבורת החלל גדלו השורש והגבעול לכל כיוון אפשרי. מכאן שהזרע יודע מה זו גרביטציה. מספיק כמה פרודות של מים שיגעו בו כדי שיתחילו בו תהליכים יותר מורכבים. נתעלם לרגע מן המינרלים המצויים בהם, ונאמר שרק המים עושים את הנס הזה. התהליכים הראשונים שמתחוללים בו –באותם תאים ש- “מרגישים” את המים, מתחילה נדידה של אברונים מסוימים כלפי מטה. הלחץ של אותם אברונים גורם לדיפרנציאציה של התאים כלפי מטה ובסופו של דבר מתחיל התא הראשון להפוך לשורשון.

תהליך זה הזכיר לי משפט מאוד מפורסם – משפט השען שניסח תיאולוג אנגלי בשם וויליאם פאליי. “בחצותי שדה בור, נניח שרגלי נטתה לעברה של אבן, ונשאלתי כיצד הגיעה האבן לשם. אחת מאפשרויות תשובתי הייתה, למרות ידיעותיי הסותרות, שהאבן מונחת שם מתמיד. כך מן הסתם לא יקל להראות את האבסורד שבתשובה זו. אך נניח שמצאתי שעון מונח על הקרקע, ותשאל השאלה איך הגיע השעון למקום זה. לא יעלה בדעתי לענות את תשובתי הקודמת, כלומר שככל הידוע לי ייתכן שהשעון היה שם מתמיד.” ובהמשך הוא אומר: “כל סימן של אמצאה, כל ביטוי של תוכנית, אשר היה קיים בשעון, קיים במלאכת הטבע, בהבדל, מצדו של הטבע בהיותו גדול יותר או רב יותר, וזאת בדרגה העולה על כל חישוב.”

המסר שלו – צריך גורם מכוון כדי לייצר את הטבע מסביבנו. הוא כל כך מורכב וכל כך מסובך ולכן הוא חייב להיווצר על ידי ישות אלוהית. מאז היו תלי תלים של ויכוחים בנושא. (הערת העורך: יש כשל לוגי בטיעון הזה של פאליי, שבו הוא טוען תחילה שהשעון יותר מורכב מהטבע, ובחצי השני של הטיעון שהטבע יותר מורכב מהשעון, ולכן אין כאן כל הוכחה לקיומו של אלוהים. א.ב.)

זו מטאפורה קצת חריגה. בואו נלך למקור, לספר בראשית ונראה מה אלוהים עושה שם ונשליך את זה על תיאוריית המפץ הגדול. לאלוהים הייתה בעיה קשה, הוא היה צריך לברוא עולם. בחקר ביצועים מלמדים אותנו שכשיש בעיה גדולה ומסובכת ניתן לחלק אותה לבעיות משנה, עד שניצבים מול בעיות קטנות דיין אשר איתן ניתן להתמודד באופן פרטני.

אלוהים לוקח את המלאכה ומחלק אותה. הוא גם משתמש בכלי מסוים שהוא כלי מאוד חזק ואפקטיבי – סימטרייה. מה יש לנו בתור תנאי התחלה – והארץ הייתה תוהו ובוהו,כלומר כאוס. אלוהים לוקח את הכאוס הזה ובעזרת סימטרייה הוא בונה את מה שמסביבנו – האור והלילה, הים והיבשה, יד ימין ויד שמאל (פרט למקרה אחד – בריאת האדם, שבו האלוהים עושה מה שקרוי בשפת המחשבים Patchומשכפל את האישה מתוך גוף האדם, תחת לברוא בריאה נפרדת שלה). ואולם פרט למקרה חריג זה עומדת הסימטרייה כניגוד גמור לכאוס. במקום שיש סימטרייה, אין כאוס.

באסטרונומיה, אנחנו מקבלים כמובן מאליו היום את העובדה שהיה מפץ גדול. אנחנו יודעים מה היה המצב באחד חלקי עשר בחזקת 74 של השניה הראשונה להיווצרות היקום. כל פעם שאנחנו נשאלים מה היה לפני המפץ הגדול, אנחנו אומרים את התשובה הקלאסית שכל היקום היה בנקודה קטנה עד אינסוף ובטמפרטורה גדולה עד אין סוף. היקום עצמו נוצר במפץ הגדול. אז גם נוצרו הממדים וכן חץ הזמן, הנע קדימה. הוא לא יכול לנוע אחורה כי חץ הזמן הוא תכונה של היקום שבו אנו חיים.

מאז עבר היקום אבולוציה. ברגע שנוצר במפץ הגדול הוא היה בליל של חלקיקים כמו טכיונים, בריונים ועוד. לא היה אז חומר במובן שאנחנו מכירים אותו כיום. אבל בתוך מיליון שנה מאז המפץ הגדול התחיל להתהוות חומר, האטומים התהוו מחלקיקי היסוד הקטנים יותר. היסוד העיקרי שנוצר היה מימן ובהמשך קצת הליום. מתוך זה התחילו להיווצר כוכבים, ולאחר זמן רב גם גלקסיות שבהם רוכזו הכוכבים. בתוך הגלקסיות נוצר הסדר שבו נתון העולם שלנו.

מה שאנחנו רואים היום, כ- 13 מיליארד שנה לאחר המפץ הגדול, זה את היקום במצב מאוד נתון. הוא דינמי, כי הגלקסיות ממשיכות להתרחק זו מזו. אנחנו שואלים מה קו התנועה מאז המפץ הגדול שבו נוצר החומר, ועד היום שיש לנו חיים. אנחנו רואים שצריך כמה תנאים אקראיים, א-סימטריים ובלתי תלויים זה בזה על-מנת להגיע לכך. האדמה, המתכות, הסיליקון המצוי במחשבים שלנו – כל אלו הם יסודות כבדים. כל היסודות הכבדים לא נוצרו בבת אחת עם היווצרות הכוכבים. הם נוצרו אחרי שכוכבים מסוימים הגיעו לבשלות, והשילו מעליהם בהתפוצצות קטקליסמית שכבות, תוך ייצור מתכות כבדות שנוצרו מהתכת אטומי הברזל. אותם יסודות נעו בגלקסיה, עד שפגשו בענן גדול מאוד של גז ואבק בין כוכבי בנוסח ערפילית אוריון או ערפילית הפליאדות (קבוצת כימה). אותם חומרים גרמו לעננת הגז הגדולה לקרוס. התחילו בתוכה תהליכים סיבוביים. תוך קריסת החומר למרכז נוצר כוכב – השמש שלנו, אשר החלה בהיתוך גרעיני בליבתה. כתוצאה מהצתת השמש נשלחו הרבה חומרים מן ענן הגז והאבק המקוריים החוצה. החלקים הכבדים יותר נשארו בקרבת השמש ומהם נוצרו כוכבי הלכת הארציים, והרחוקים יותר נוצרו מענני הגזים. היה אפוא צורך בפיצוץ סופרנובה של כוכב אחד או יותר, אשר השילו את אותם חומרים כבדים, שפגעו בענן הטרום כוכבי שממנו נוצרה מערכת השמש שלנו.

דוגמא נוספת. ב- 1999 התפרסם מחקר של שלושה חוקרים באוני’ ת”א, המראה באופן חד משמעי שחמישים אחוז מהמים שיש לנו פה על פני כדור הארץ לא נוצרו על פניו אלא הגיעו לכאן על ידי שביטים. אלו אותם מים שבהם אנחנו משתמשים כיום והם אלו שמאפשרים את החיים על כדור הארץ. כפי הנראה היה צריך שמשהו יביא את המים שמאפשרים היווצרות החיים אל פני כדור הארץ. ואכן במאות מיליוני השנים הראשונות לקיומו ספג כדור הארץ הפגזות רבות של חומר מחלל מערכת השמש, לרבות שביטים המכילים מים רבים. (ניתן להוסיף גם את העובדה שארבעת היסודות שהחומר החי מורכב מהם, CHON, נמצאים בגוף האדם בפרופורציות יחסית קרובות לפרופורציות המצויות בשביטים).

עוד גורם המסייע לייצוב החיים הוא הירח. בלי הירח שלנו לא היו פה חיים. הירח עם המסה היחסית גדולה שלו לעומת מסת כדור הארץ, עזר לייצב את ציר הסיבוב של כדור הארץ. הוא דואג שכדור הארץ יסתובב בהטיה קבועה יחסית למישור המלקה. אם זה לא היה קורה היו סטיות גבוהות –החורפים היו קשים, הקיצים היו חמים והיה קשה לחיים לשרוד.

כפי שניתן לראות, אוסף גדול של אירועים שאינם תלויים אחד בשני, הובילו בסופו של דבר להתפתחות כוכב, השמש, וסביבה התפתחה פלנטה נושאת חיים, כדור הארץ. שנוצר ב- “אזור החיים” (הרצועה בין נגה למאדים שבה ייתכנו חיים).

כל האירועים הללו הינם תנאים מוקדמים – מנדטוריים. בלי התנאים הללו לא היינו פה. התנאים כל כך מורכבים עד שניתן לומר שזה נס שאנחנו עומדים ומדברים כאן היום. ולא רק החיים בכלל הם נס, אלא גם קיום האדם. אם לפני 65 מיליון שנה לא היה אסטרואיד פוגע בכדור הארץ ומוחה את מרבית החיים, לא הייתה נוצרת נישה אקולוגית שאפשרה ליונקים להתפתח. ואי אפשר להאשים את אותו אסטרואיד בהיותו מכוון.

החיידקים מופיעים על במת ההיסטוריה של כדור הארץ 200 מיליון שנה לאחר תום ה- “הפצצה הגדולה המאוחרת”, כלומר לפני כ- 3.8 מיליארד שנה. אנחנו מניחים שבזמן ההפצצה הגדולה לא היו יכולים להתפתח חיים, מאחר והיו שינויים גדולים באקלים. אבל מאז שנוצרו החיידקים, לא פסקו החיים.
לאחרונה חשפו המדענים חיידקים בתוך אגם מים מתוקים, המכונה ווסטוק, הנמצאים בעומק של 3 קילומטר באזור הרוסי של אנטארקטיקה. הם קדחו שם והוציאו דגימות של המים ובתוך המים מצאו חיידקים. למים הללו לא היה שום קשר עם חיים במקומות אחרים מאז נוצרה שכבת הקרח של אנטארקטיקה.

חיידקים אחרים עוררו סנסציה לפני חודשיים מפני שהם נלקחו מגביש של מלח מתוך מכרה. יש בועיות מים בתוך הגביש במצב נוזלי ובתוכם מצאו חיידקים. החיידקים הללו נשארו בתוך המים מאז שהוא התגבש לפני כ- 300 אלף שנה. ה- DNA שלהם קרוב מאוד לזה של חיידקים בני זמננו. (פרופ’ בראוור מאוני’ ת”א אמר שהוא מוכן למכור את הבית אם אכן אלו חיידקים מקוריים מלפני 300 אלף שנה). אבל אם זה בכל זאת נכון, אנחנו רואים כאן משהו חשוב מאוד.

לפני כארבע שנים נמצא מטאור מן המאדים שהכיל לכאורה חיידקים, בגודל של בין עשירית למאית מגודלם של החיידקים על פני כדור הארץ, אבל מסתבר שגם על פני כדור הארץ מצאו חיידקים בגודל דומה. הויכוח לגבי נכונות קיום החיידקים על-פני המאדים נמשך עדיין.

ישנו אגב חיידק המכונה מגנטובקטריה. כשם שהשעועית יודעת איפה זה למטה ואיפה זה למעלה, הבקטריה הזו יש לה רצף של נקודות – כדוריות מגנט קטנות, והיא יודעת להסתדר לפי השדה המגנטי של כדור הארץ. אם יש כל כך הרבה דברים מתוחכמים, לפי דברי פאליי איך כל זה הגיע לפה?

אם באמת המטאור מכיל חיים שהיו פעם על המאדים (ומוסכם שכיום אין), אם האבן הגיעה מהמאדים, אולי הגיעו עוד דברים ממקורות אחרים שהביאו את החיים. אנחנו יודעים שבשביטים יש חומצות אמינו. אלו הם המרכיבים הבסיסיים של החיים, והם נמצאים במספר מקורות בחלל, אך עדיין אין לדעת מה הפך אותם מאבני יסוד לחיים.

וכאן היו כמה מדענים, שבינתיים הם בודדים ברעיון זה, שהמציאו את תאוריית הפנספרמיה – כלומר שהחיים הגיעו לכדור הארץ במכניזם של הסעה. השאלה היא איפה היו האבא או האימא המקוריים שהתחילו את תהליך החיים – הם היו חייבים להתפתח באיזשהו מקום. ולכך אין בשלב זה תשובה.