סיקור מקיף

הפתעות במחקר הביולוגי וחיים ביקום

את אותם מקומות בהם נמצאים צורות חיים לא מוכרות יש לחלק לשתי קבוצות על פי המאפיין הדומיננטי של בתי הגידול שלהם

מגוון החיים המוכר לנו הוא גדול מאוד וכך גם השונות שבין כלל בעלי החיים בהם אנו נתקלים ביבשה,בים ובאוויר.שונות זו באה לתת מענה לסביבות אקולוגיות שונות שבעלי החיים חייבים להסתגל אליהם והיא מהווה נדבך חשוב בתהליך האבולוציוני.תנאי החיים בסביבות אלה מתייחסים לנתונים כמו טמפרטורות, לחצים וצפיפות אטמוספירה,מליחות הים וכו'.ב-30 השנים האחרונות החלו להתגלות חיים במקומות בלתי צפויים לחלוטין.לכך חשיבות ראשונה במעלה באשר לחיים מחוץ לכדור הארץ.גילויים אלה מעוררים שאלות חשובות ביותר לגבי קיום החיים ובאשר לנפיצות האפשרית שלהם לפחות על פני כוכבי הלכת שהם מושאי המחקר במערכת השמש והכוונה היא בעיקר למאדים ולאירופה ירחו של צדק.

את מכלול צורות החיים שהתגלו במקומות בלתי צפויים אלה אפשר לכנס תחת קורת גג טרמינולוגית והיא הפתעות במחקר הביולוגי, כלל בעלי החיים הנמצאים מחוץ לתחום המחשבה שהיה מוכר עד כה. את אותם מקומות בהם נמצאים צורות חיים לא מוכרות יש לחלק לשתי קבוצות על פי המאפיין הדומיננטי של בתי הגידול שלהם.לבית גידול אחד ניתן להתייחס כאל מערכת סגורה ואל בית הגידול השני ניתן להתייחס כאל מערכת פתוחה.

מערכת סגורה

מערכת גידול סגורה היא מערכת שאין לה שום קשר עם מה שמחוץ לה ולכך נמצאו שתי דוגמאות מרשימות. צוות מחקר רומני צרפתי שערך מחקרים תת-קרקעיים ב-1986 בהרי דודז'ה שברומניה גילה מערכת גדולה של מחילות ומערות שחיים בה בעלי חיים ייחודיים מזה מאות בשנים. התגלו כאן אורגניזמים קדומים כמו חרקים אוכלי בשר, עכבישים, עלוקות, שבלולים, חלזונות וסרטנים. כלל בעלי חיים אלה בתוך מערכת של מערות גדולה ביותר בעלי פריסה גיאוגרפית באורך מאות קילומטרים המגיעה עד לים השחור. בשל חייהם בתוך מערות הם לא הושפעו בכלל משום שינויים אקלימיים,אקולוגיים וגיאולוגיים שהתרחשו על פני האדמה. מבחינת גוף המים הקיים במקום,מדובר במעיינות מים חמים בעלי תכולה גבוהה של מימן גופרתי הנובעים מעומק של 400 מטר.חקירתם של בעלי חיים אלה הראתה שהחרקים ואוכלי הבשר חיים מעל פני המים ונושמים דרך שפופרת קטנה הנמצאת בפלג גופם התחתון.גם שרשרת המזון במקום היא ייחודית.בעלי חיים אלה ניזונים מתולעים וחרקים הניזונים מצידם מפטריות ובבסים שרשרת המזון נמצאים חיידקים הניזונים ממימן גופרתי("חברה מרתקת" 1992: ב-4 )

מקור מפתיע יותר למציאת חיים הם דגימות קרקע שנלקחו מתחת לאוקיינוס השקט(Boyd R.S. web 21.11.1998 ). חוקרים שהיו על סיפונה של הספינה Resolution ביצעו קידוחים בעומק של 2 ק"מ מתחת לקרקעית של האוקיינוס השקט במקום הנמצא 480 ק"מ מהחוף של אקוודור ומצאו שם מיקרואורגניזמים הניזונים ממרק של כימיקלים הבא מקרום כדור הארץ.סמוך לניו-גיניאה ובעומק 800 מטר מתחת לקרקעית האוקיינוס נמצאו מליוני בקטריות הניזונות מגופרית,מאמוניה וממקורות חמים אחרים ותחת לחצים של עשרות ומאות אטמוספירות.כן נמצאו חיים חד-תאיים בקרקעית האוקיינוסים-באוקיינוס השקט,באוקיינוס האטלנטי ובים התיכון.

במרכז אנטרקטיקה המרכזית בעומק של 4 ק"מ מתחת לקרחוני היבשת נמצא אגם המשתרע לאורך עשרות קילומטרים ואשר קיבל את השם ווסטוק.ההערכה היא שחיים כאן אורגניזמים שונים שחלק ממקור חייהם הוא אנרגיה תרמלית הנוצרת לאורך קווי שבר גיאולוגיים וחומרים מזינים בשברי סלעים המובלים בנהרות קרח (Lake Vostok web:24.1.03 ).סך הכל נמצאו 80 אגמי מים נוזליים באנטרקטיקה .רמז להמצאות חיים בעומק זה נמצא באגם וידר,גם הוא באנטרקטיקה. זהו אגם ששטחו 8 קמ"ר הנמצא בעמקי מהמורדוס.האגם התגלה בשנות ה-90 של המאה ה-20, 19 מטר מתחת לשכבת הקרח.התברר כי מליחות המים באגם זה היא פי 7 מאשר בשכבת הקרח שמעליהם. נמצאו כאן חיידקים ואצות. החיידקים הם בני 2800 שנה.ומשעה שחוממו במקצת הם החלו בפעילות רגילה(" חיפוש מים" הארץ 20.12.02 : א-8 ).קיפאון ומעכבי התקרחות של הגרעין המאפשרים להם לחזור לחיים נורמליים כאשר הם נחשפים למים נוזליים(Researches uncover web: 18.12.02 ).

מערכת פתוחה

מערכת פתוחה היא בית גידול הנמצא בקשר עם הסביבה שלו גם אם היא שונה ממנו.מקום מסוג זה בו נמצאו חיים הוא המכתש שעל הר הגעש Licancabur הממוקם בקו המשווה בין צ'ילה לבוליביה.בשל גובהו הרב של האגם הוא מוקף בשלגים,הלחץ האטמוספרי נמוך,פחות מחצי אטמוספירה ועל כן הוא חשוף לקרינה רבה יותר של השמש והגנתו מאוזון היא נמוכה.חרף התנאים הקשים ואולי בלתי אפשריים אלה נמצאו כאן מיקרואורגניזמים.כן נמצאו כאן אצות צורניות(Diatoms ).אלה אצות חד תאיות זעירות שדפנותיהן ספוגות בצורן.מחקרם של אצות אלה הוא בראשיתו מאחר ועדיין לא ברור עדיין אם פיתחו הגנה טבעית כנגד תנאי הקיום הקשים ,שאם לא כן יכחדו(Klots web:4.11.03 ).

בכיוון ההפוך ,במעמקי האוקיינוס במפרץ מקסיקו 240 ק"מ דרומית לניו אורליאנס בסביבה של גבעות מתאן נמצאו מושבות של מרבי רגליים בגודל 2.5-5 ס"מ. בית גידול זה הוא בעומק 600 מטר מתחת לפני המים(Scientists discover web:2.9.97 ).ושוב בקרקעית האוקיינוס,הפעם באוקיינוס השקט,סמוך לאיי גלפגוס מול אקוודור נמצאו צורות חיים בלתי מוכרות.צורות חיים אלה התגלו על ידי צוותי חוקרים שירדו ב-1977בצוללת המחקר אלבין אל בקע שבמזרח האוקיינוס השקט בעומק 2500 מטר(בלקין 1982: 14 ).מבחינה גיאולוגית מדובר במקום בו הפלטות עליהן יושבות היבשות הולכות ומתרחקות זו מזו.בקעים אלה הם למעשה פתחים ההולכים ומתרחבים בשל התהליך הטקטוני.מים חמים שפורצים מקרקעית האוקיינוס בנופלם חודרים לעומקים רבים,מתחממים ועולים כלפי מעלה דרך פתחים(שנקראים ארובות) נוספים.בשל הלחץ הרב המופעל עליהם במהלך זרימתם הם סופחים מינרלים מהסלע .החשובים שבהם הם מלחי גופרית.חלק ממינרלים אלה שוקעים בחזרה.התוצאה המיידית היא שטמפרטורת המים במקומות אלה גבוהה מאשר במקומות אחרים.

בעלי החיים שנמצאו כאן הם תולעים באורך 4 מטר.צבען של תולעים אלה אדום,אין להן עיניים,פה, מערכת עיכול ואיברי הפרשה.לעומת זאת כל גופן מכוסה במאות אלפי זרועות זעירות הקולטות מהמים את החמצן המשמש אותן לנשימה ופרודות מזון מומס.ריכוז ההמוגלובין בגופם הוא גבוה ומכאן צבעם האדום.זהו החלבון המוביל את החמצן לכל חלקי הגוף ומביא לפליטת הפחמן הדו-חמצני.ריכוז גבוה זה של ההמוגלובין מאפשר להם נשימה סדירה במקום בו ריכוז החמצן נמוך.

נמצאו גם צדפות גדולות באורך 30 ס"מ גם הן אדומות,סרטנים קטנים ועיוורים,שושנות ים צפות התלויות בחוטים מעל פני הקרקע,בלוטים(סרטנים פרימיטיביים זעירים המכוסים בקליפה סידנית),תולעים,עלוקות ורכיכות שלא היו מוכרות עד להגעתה של הצוללת למקום.

מכיון שאור השמש לא מגיע לעומקים אלה,חייבים להתקיים כאן תהליכים אחרים יוצרי אנרגיה ,שונים מהפוטוסינתזה.התברר שפועלת כאן קבוצת חיידקים המקבלים פחמן דו חמצני והופכים אותו לסוכרים ולחומרים אורגניים.באזורים אלה אפשר למצוא על כל סמ"ר יותר ממליון חיידקים ההופכים אותו למימן גופרתי(( H2 S,אחד המינרלים החשובים לקיבוע הפחמן הדו-חמצני.מה שמאפשר את קיומם של חיידקים אלה הוא הטמפרטורה הגבוהה יחסית.טמפרטורת המים הרגילה באזורים אלה היא C ° 2 . טמפרטורת המים מהארובות היא C ° 350 והם אמנם מתקררים מהר,אך למרות זאת טמפרטורת השטח היא C ° 10 .ההפרש בין חום זה לבין חום הסביבה הרגילה הוא שמאפשר את קיומם של חיידקים אלה.

מקום בו נמצאו צורות חיים דומות הוא באוקיינוס השקט צפונית מהראשון,200 ק"מ מערבית לקצהו הדרומי של חצי האי באהה קליפורניה וגם באוקיינוס האטלנטי.הועלו שתי אפשרויות להסבר התופעה. אפשרות אחת היא של הגירה מבית גידול אחד למשנהו והאפשרות השניה חיידקים שנעו מתוך קרום כדור הארץ למקומות אלה(מק-קורמיק דבר 1979. 26.4 ).

באשר לפעילות הסוכר בגוף כדאי לציין סוג של בקטריה שהתגלה בקידוח במפרץ אויסטר שבווירג'יניה. זהו חיידק הרודופרקס פרירדודנס השייך לבקטריות "נושמות ברזל" ולא חמצן.הם מפרקים את הסוכרים מבלי להשתמש בחמצן כ"חלק מתהליך הנשימה.תהליך ביוכימי שבו הגלוקוז(סוכר ענבים) מפורק והאלקטרונים העודפים של מולקולות הגלוקוז מועברים לתרכובת ברזל הנמצאות בסביבה.העברת האלקטרונים יוצרת אנרגיה המאפשרת את קיום הבקטריה ומשתחררת כחום"(דרור 12.9.2002 :ב-13 ).

דיון

במשך שנים היינו מורגלים לחשוב על אפשרות אחת למציאת חיים מחוץ לכדור הארץ וזאת צורת החיים המוכרת לנו על מכלול גווניה.היינו רגילים לחשוב במונחים של יצורים נושמי חמצן בסביבה של לחץ אטמוספרי בן יחידה אחת וטווח טמפרטורות מסויים.והנה עם התקדמות המחקר הביולוגי שהוא לא פעם תוצר לוואי למחקרים גיאולוגיים ואוקייניים נמצאות יותר ויותר צורות חיים חדשות הניזונות מחומרים שאנו בני האדם ובעלי החיים המוכרים לנו לא היינו שורדים בהם. מצד אחד חיים בסביבה של חצי אטמוספירה ומצד שני סביבה של מאות אטמוספירות.לעומת סביבת החמצן אותו אנו נושמים,מוצאים יצורים שנושמים גזים אחרים ותהליכי יצירת האנרגיה שלהם שונים לחלוטין. חלק מהיצורים הם חד תאיים ואחרים מורכבים יותר כדוגמת מרבי הרגליים שבסביבת המתאן. יצורים אלה חרף שונותם הם מורכבים,מה שמעיד על כך שגם הם עברו תהליך אבולוציוני כלשהוא.אבולוציה זו מעלה את האפשרות שאין מדובר בסוף פסוק. יתכן שבעוד מליוני שנים(אם האנושות תשרוד עד אז) תתפתחנה מהן צורות חיים מורכבות יותר.הבדלים אלה רומזים שגם המערכות המורכבות שלהן עשויות להיות שונות מאלה שלנו. אם ניקח את נושמי המתאן אפשר לקבל יותר מסבירה את ההנחה שמבנה מערכת הנשימה שלהם שונה וכנגזר מכך גם חילוף החומרים שלהם לא ידמה או ידמה חלקית למה שאנו מכירים.מכיון שהסביבות הסגורות מנותקות מאור השמש לא ברור איך פועל השעון הביולוגי שלהם .עובדת מציאותם של חיים במערכות סגורות יכולה להעיד על שתי אפשרויות אבולוציוניות.אפשרות אחת-ניקח את המחילות הגדולות ברומניה שנמצא בהן מגוון גדול של בעלי חיים ונקבל כהנחה שמלכתחילה המחילות היו סגורות וחלה בהן התפתחות חיים עצמאית.יכול להיות שמחקרים עתידיים מתחת לקרקע האוקיינוסים יחשפו צורות חיים נוספות ומורכבות יותר.אפשרות שניה היא שהמחילות בעבר היו פתוחות ותהליכים גיאולוגיים כמו רעידות אדמה הביאו לניתוקן מפני השטח. חלק מבעלי החיים שהיו בתוכן הוכחדו ואחרים עברו שינויים שהביאו להתאמתם לסביבה החדשה.מכל מקום הפוטוסינתזה אינה הגורם הבלבדי יוצר האנרגיה החיוני לקיומם של בעלי חיים והחלופות לה יכולות לעבוד בצורות אחרות ובקצב שונה מזה המוכר לנו.

ומה עם שרשרת המזון? התברר שהיא קיימת גם קיימת. בארובות שנמצאו באוקיינוס השקט ישנם "יצורים פשוטים המייצרים אנרגיה מגופרית ויצורים מורכבים שאוכלים אותם.המערכת האקולוגית הזאת מנותקת לגמרי מהחיים על פני כדור הארץ ומבעלי החיים הימיים.הם יוכלו להתקיים גם אם כל צורות החיים האחרות ייעלמו"( עופרן אינטרנט : 18.7.2001). זאת אם כן שרשרת המזון שבסיסה אינו בצמחיה.מכיון שצמחיה אינה יכולה להתקיים בעומקים אלה,מתבקשת מסקנה שבכל מקום בו קיימים חיים,גם אם האקולוגיה שלהם שונה משלנו בצורה המוזרה ביותר, חייבת להיות שרשרת מזון.יש להתייחס לכך כאל כלל אוניברסלי(מזר 2002 :11 ).מכיון שצורות חיים אלה לא היו חשופות לפני השטח,יכול להיות שהן לא נחשפו לאותן הכחדות גדולות שהביאו להעלמותם של בעלי חיים.במידה וכך היו פני הדברים,צורות חיים אלה יכולות לתת אינדיקציה לגבי תהליכים אבולוציוניים בלתי מופרעים במקומות אחרים ביקום.

בתי הגידול החדשים פותחים צוהר לקראת חשיבה על סיכויי המצאותם של חיים בכוכבי לכת אחרים.הכוכבים הראשונים העומדים על הפרק הם מאדים ואירופה ירחו של צדק.יחד עם זאת אין להוציא מכלל אפשרות מציאותם של חיים בכוכבי לכת שלכאורה תנאי החיים על פניהם הם בלתי סבירים לחלוטין .כדאי אפילו לחשוב על נוגה,למרות שלנו בני האדם כוכב זה יכול להצטייר כגהנום אחד גדול.

סיכום

הגילויים הביולוגיים של השנים האחרונות מחייבים הרחבה של המושג בית גידול לרבות הסביבה האקולוגית שלו. מנקודת מבטה של הפילוסופיה של הביולוגיה יש לחשוב בכיוון נוסף ונועז יותר.מכיון שנמצאו חיים במקומות לא צפויים,הולכים וגדלים הסיכויים למצוא חיים בחלל החיים כתופעה אוניברסלית. בכל מקום בו ימצאו כר מתאים יופיעו מאליהם,תוך התאמה לסביבה האקולוגית בה הם נמצאים והקצב האבולוציוני שלהם ייגזר מהקצב בו בית הגידול שלהם משנה את פניו.כהכנה אינטלקטואלית למפגשים עם מה ומי שימצא על כוכבי לכת וירחיהם כדאי להשתמש בטכניקות של דמיון מודרך,להמציא ביולוגיות חדשות גם אם תראינה מופרכות ולבחון אותן באמצעות מודלים ממוחשבים.
מקורות

"חיפוש חיים במאדים מתורגל בינתיים באנטרקטיקה" הארץ 20.12.2002 עמ. א-3

בלקין ש.-"נאות ים במדבריות המעמקים" לדעת גליון 8 כרך ל"ב מאי 1982 עמ. 3-6

דרור י.-"דרך חדשה לייצור חשמל :חיידקים שמפיקים סוכר ומשחררים אלקטרונים" הארץ
12.9.03 עמ. ב-13

"חברה מרתקת של יצורים מוזרים"-הארץ 13.9.1992 עמ. ב-3 לקוח מתוך השפיגל.אין שם מחבר.

מק-קורמיק ל.-" יצורים בחום של C ° 300 " דבר 26.7.1979

מזר ח.-"מקומה של שרשרת המזון בהתפתחות החיים" אסטרונומיה כרך 28 גליון 2 אביב 2002 עמ.
11-12

עופרן י.-"אל עיר הארובות שבקרקעית האוקיינוס"., הארץ 18.7.2001

Boyds. R.D.-" Scientists take work to the abyss explore under the sea" 21/11/98

5 תגובות

  1. חזי:

    צודק, אני התכוונתי לחיים שהתפתחו מעצמם וזו לא האופציה היחידה, כנראה. לדוגמא האדם יכול להנדס גנטית את עצמו כך שיותאם לתנאים הקיימים במאדים לדוגמא. אבל גם במקרה זה הדבר דומה למה שטענתי שהחיים עוברים קודם ממקום נוח למקום פחות נוח, אם באמצעים טבעיים כלומר אבולוציה ואם באמצעים מלאכותיים כלומר תכנון/הינדוס.

  2. רענן,

    בדרך כלל זה יהיה נכון מה שכתבתה.
    אבל לא בהכרח.

    אם אתה מביא בחשבון ששחיים פותחו ע"י אינטלגנציה (ולא "מעצמם"),
    אין הכרח שהם לא יותאמו מראש לתנאים קיצוניים,
    אשר מיועדים לשרוד בהם.

  3. החיים בכל המקומות בעלי תנאי הקיום הקיצוניים המופיעים בכתבה, לא "נוצרו" במקומות בעלי תנאי קיום קיצוניים אלו , אלה במקומות בעלי תנאים נוחים לקיום חיים, וממקומות נוחים אלה החיים נדדו לאיזורים בעלי תנאי קיום קיצוניים. ולכן על פלנטה מרוחקת אי שם ביקום לא יווצרו חיים, אם מאז ומעולם היו בה תנאי קיום קיצוניים, לעומת זאת אם בתקופה מסויימת בעלת פרק זמן מסויים בהיסטוריה של אותה פלנטה היו תנאי קיום טובים ונוחים להתפחות חיים, החיים יוכלו להסתגל גם לתנאים קשים וקיצוניים יותר במידה ותנאים קשים אלו יווצרו בהמשך ההיסטוריה של הפלנטה.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

דילוג לתוכן