סיקור מקיף

עלייתו ונפילתו של העש השחור באנגליה

במנצ'סטר היו מפעלים רבים שפעלו על פחם ושיחררו לאוויר פיח רב. בתקופה זו התחילו לצוץ דיווחים על הופעתו של פנוטיפ (ביטוי חיצוני של תכונה) חדש למין מוכר של עש (Biston Betularia או Peppered moths)

העש המפולפל - פרט בהיר ופרט כהה. צילום: Виталий Гуменюк. ראה קישור למקור התמונה בתחתית המאמר
העש המפולפל - פרט בהיר ופרט כהה. צילום: Виталий Гуменюк. ראה קישור למקור התמונה בתחתית המאמר

המהפכה התעשייתית של המאה ה-19 הביאה עימה התפתחות טכנולוגית ושינויים חברתיים וכלכליים ניכרים, אך גם את אחת הדוגמאות הקלאסיות לברירה טבעית שתועדו על ידי האדם. מאמר שפורסם במגזין Science באפריל האחרון מוסיף עוד שורה לאחד הסיפורים המפורסמים ביותר בביולוגיה.

 

ראשיתו של הסיפור באמצע המאה ה-19 באזור העיר מנצ'סטר שבאנגליה. במנצ'סטר היו מפעלים רבים שפעלו על פחם ושיחררו לאוויר פיח רב. בתקופה זו התחילו לצוץ דיווחים על הופעתו של פנוטיפ (ביטוי חיצוני של תכונה) חדש למין מוכר של עש (Biston Betularia או Peppered moths). עד אותה תקופה עש זה היה מוכר בצבע אפור בהיר עם נקודות שחורות, ואילו כעת החלו להופיע עשים בצבע שחור. עד סוף המאה ה-19 רוב העשים הציגו את הפנוטיפ השחור (בין 95-98% מהאוכלוסיה).

אבולוציה מוגדרת כשינוי בתדירות האללים (צורות ביטוי שונות של אותו גן) באוכלוסיה. תהליך שגורם לשינוי בתכונות המורשות של אוכלוסיה לאורך דורות רבים. לתהליך זה שני מנגנונים עיקריים: א. ברירה טבעית – תהליך לפיו הפרטים בעלי התכונות המותאמות יותר לסביבה הם בעלי הסבירות הגבוהה יותר לשרוד ולהתרבות. ב.סחף גנטי – שינוי בתדירות האללים באוכלוסיה לאורך זמן כתוצאה מגורמים מקריים כמו אסונות טבע למשל.

 

צבע העש במקרה זה נקבע על ידי שני אללים, אפור ושחור. האלל השחור הוא דומיננטי (שולט) והאלל האפור הוא רצסיבי (נשלט). לכל פרט יש שני אללים של הגן לצבע הכנפיים, ולפי חוקיות זו, בכדי שפרט יהיה אפור, שני האללים שלו חייבים להיות של הצבע האפור. פרט בעל שני אללים לצבע שחור או אלל לצבע שחור ואלל לצבע אפור, יהיה בעל פנוטיפ שחור. היותו של האלל השחור דומיננטי מסבירה את השתלטותו המהירה על האוכלוסיה. אך מדוע השתלטות זו לא התרחשה קודם לכן?

 

ב-1896 הציע לראשונה ג'.ו. טוט (J.W. Tutt) כי הברירה הטבעית בעשים התרחשה כתוצאה מלחצי טריפה מצד ציפורים. עד המהפכה התעשייתית גזעי העצים באזור מנצ'סטר היו מכוסים בחזזיות בהירות. חזזיות אלו אפשרו הסוואה מוצלחת עבור העשים האפורים, אך עש שחור נראה היטב לעיני ציפורים רעבות ולכן כמות העשים השחורים היתה נמוכה ביותר. כאשר פיח מהמפעלים התפזר באוויר, אותן חזזיות נעלמו מאחר והן רגישות לזיהום אויר. למעשה, עד היום חזזיות מהוות ביואינדיקטור טוב לזיהום אוויר. באנגליה התוצאה היתה גזעי עצים כהים. כעת, עש אפור שיעצור לנוח על גזע עץ יבלוט היטב לעיניה של ציפור רעבה ואילו השחור יוסווה היטב. השינוי היה כה ניכר עד כי תדירות העשים השחורים עלתה מכ-2% מהאוכלוסייה ב-1848 עד לכדי 95% מהאוכלוסייה ב-1895 (ואפילו 98% באזורים מסויימים).

למרות מחקרים רבים שנעשו על עשים אלו לאורך השנים הרמה המולקולרית של השינוי נותרה חידה. אף כי הצליחו לקבוע כי מדובר באלל דומיננטי, הנמצא על כרומוזום אוטוזומלי (שלא קובע את מין היצור), עדיין חסר הידע על השינוי המסויים, המוטציה, שהובילה לשינוי הצבע.

 

 

ב-14 באפריל 2011 דיווחו חוקרים מאוניברסיטת ליברפול באנגליה  במגזין Science כי הם הצליחו למקם את השינוי לאזור מוגדר המוכר כאחראי ליצירת דפוסי צבע על כנפיים של פרפרים ומינים קרובים נוספים. אזור זה בגנום של עשים ופרפרים הוא "נקודה חמה" לשינויים גנטיים בה מוטציות מייצרות מאות דפוסי צבע שונים בכנפיים של מינים רבים, כולל שינויים הקשורים לחקיינות של מינים אכילים למינים לא אכילים ומוטציות ששולטות על גודל ה"עיניים" שעל כנפי הפרפרים שנועדו להפחיד טורפים פוטנציאלים.

לאחר שהחוקרים השוו עשים שנאספו מ-80 אתרים בבריטניה הם הצליחו לקבוע בעזרת סמנים גנטיים גם כי מדובר במוטציה המערבת נקודה יחידה בגנום, ולא שילוב של כמה נקודות. כמו כן קבעו החוקרים כי המוטציה התרחשה פעם אחת בלבד בבריטניה ולא מספר פעמים.

 

הדגש על כי החוקרים מצאו תשובות רק עבור השינוי בבריטניה הוא מאחר והשינוי בתדירות האללים באוכלוסיית העשים התרחש במקביל גם ביבשת אירופה וגם במזרח ארה"ב במינים קרובים של עשים. דרוש עוד מחקר בכדי לקבוע האם מדובר במוטציות זהות שהתרחשו במקביל והשתלטו על האוכלוסיה כתוצאה מלחצים סביבתיים זהים, או שמא מדובר במוטציות שונות שהובילו לפנוטיפ זהה.

 

החל משנות ה-60 של המאה ה-20, לאחר עליה במודעות לסכנות שבזיהום האוויר ושיפור איכות האוויר בבריטניה, חזרו החזזיות לעצים ואיתן עלתה התדירות של הפנוטיפ האפור. כיום הפנוטיפ השחור מהווה אחוזים בודדים בלבד מאוכלוסית העשים.

 

 

נקודה למחשבה:  כדי להגשים את שאיפתו של כל סטודנט לביולוגיה ולפרסם ב-Science לא חייבים מחקר חדשני ופורץ דרך, מספיק להוסיף שורה, לא מרגשת במיוחד, לאחד הסיפורים הגדולים של המדע.

7 תגובות

  1. לא היתה כל שרלטנות עם העש. כל הסיפור נכון פרט לכך שהתמונה שמשמשת בספרי לימוד רבים היא תמונה מבויימת – חיברו שני עשים לגזע עץ. אפשר לקרוא על כך במאמר המצויין הזה:
    http://docente.unife.it/giorgio.bertorelle/didattica_insegnamenti/biologia-evoluzionistica-1/Bistonbetularia_History.pdf

    והנה התגובה של ג'רי קוין לנושא:

    I had been a severe critic of Kettlewell’s experiments, which were cited in all the textbooks as proving natural selection in real time. His experimental design had several fatal flaws. But more recent work has shown that dead moths of different colors pinned to trees of different colors do show the expected differences in attack by birds, and that in nature moths indeed rest on tree trunks and limbs. Even more recently, Michael Majerus of Cambridge University repeated Kettlewell’s release experiments, but did them correctly. Sure enough, he found the expected differential recapture of light and dark forms

    http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2011/05/21/melanism-gene-found-in-peppered-moth/

  2. אנחנו רוצים שאיש באמונתו יחיה. הדתיים – מכל הסוגים – רוצים שאיש באמונתם יחיה.
    עובדה שקרל סייגן הקדיש את סוף חייו למלחמה בשדים של הדת והאמונות התפלות וגם ריצ'ארד דוקינס עזב משרה מבטיחה באוניברסיטת אוקספורד כדי להלחם בהתדרדרות של המערב לעבר הדתות והמיסטיקה. מי שרוצה לקדם את המדע חייב להחליש את הגורם המפריע לו, אחרת כולנו נחזור לימי הביניים.

  3. מה הקשר בין מדע לדת? שכל פעם יש כאן ויכוחים. איש באמונתו יחיה וזהו. כל הויכוחים האלה לא מוסיפים דבר לאתר הזה. ביזבוז זמן.

  4. שבי (1)
    קרא כאן:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Peppered_moth
    אם תרצה להבין היכן הטעות של "מדעני" מכון דיסקברי בנושא זה.

    הדוגמא עם העש אמנם זכתה לפרסום רב אבל מאז נאספו ונצפו כל כך הרבה דוגמאות נוספות שממחישות את מנגנון הברירה הטבעית, שצריך לעצום את העיניים מאוד חזק כדי לטעון שברירה טבעית לא מתקיימת. נפח העדויות, הבלתי תלויות יש לציין, כבר כל כך גדול שאפילו אם יתברר שנפלה טעות באופן הבדיקה של מקרה מסויים, הרי אין בכך כדי לערער במשהו את עובדת קיומו של תהליך הברירה הטבעית. במהלך החקירה המדעית נופלות טעויות ומתבצעות שגיאות מפעם לפעם, אבל בניגוד לדת למשל, במדע יש מנגנון מובנה שדואג לחשוף שגיאות כאלה (מה שנעשה כדבר שבשגרה כחלק מהתהליך של התכווננות לתיאור מדוייק ושלם יותר של המציאות שאנו חווים). בדת, אין מנגנון שכזה אלא קיים בדיוק מנגנון הפוך שבו עורכי דין במהותם יושבים ימים ולילות כדי ליצור תלי תילים של פלפולים שישמרו את הניחוש הראשוני השגוי גם כאשר המציאות דופקת בכל החלונות האפשריים. אגב, האם נטפלת למקרה העש בלבד, שהוא כאמור כבר מזמן לא העדות היחידה לנכונות מנגנון הברירה הטבעית, או שמא אתה מבקש לטעון כאן טענה יותר מעניינת, שניתן להסיק אותה מצורת תגובתך ומהמקור שבחרת להשתמש בו, והיא שלא קיים תהליך של ברירה טבעית כלל? האם זה מה שאתה חושב?

  5. אבי ושבי:
    הציטוט מופיע במקומות רבים.
    לא מצאתי ביניהם משהו אמין ובנייצ'ר לא מצאתי את הדברים.
    בין אם קוין אמר אותם ובין אם לא – מה שברור הוא שקוין הוא תומך נלהב באבולוציה ואם שבי בוחר לאמץ את דבריו דייני.
    ראו כאן:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Jerry_A._Coyne

  6. בטח נותר חידה

    כל הסיפור עם העש השחור זו שרלטנות אחת גדולה.

    University of Chicago evolutionary biologist Jerry A. Coyne wrote in Nature that the fact that peppered moths do not rest on tree trunks “alone invalidates Kettlewell’s release-and-recapture experiments, as moths were released by placing them directly onto tree trunks.”

    http://www.discovery.org/a/1275

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן