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)
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 2011 מוסיף עוד פיסת ידע 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 (phenotype, 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% ל-98% מהאוכלוסייה).
איך פועלת האבולוציה
אבולוציה מוגדרת כשינוי בתדירות האללים (allele, צורות ביטוי שונות של אותו גן) באוכלוסייה. זהו תהליך שגורם לשינוי בתכונות המורשות של אוכלוסייה לאורך דורות רבים. לתהליך זה שני מנגנונים עיקריים: א. ברירה טבעית – תהליך שלפיו הפרטים בעלי התכונות המותאמות יותר לסביבה הם בעלי הסבירות הגבוהה יותר לשרוד ולהתרבות. ב. סחף גנטי (genetic drift) – שינוי בתדירות האללים באוכלוסייה 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 עש יש שני אללים של הגן לצבע הכנפיים, ולפי חוקיות זו, כדי שהעש יהיה אפור, שני האללים שלו חייבים להיות של הצבע האפור. עש 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 האוכלוסייה. אך מדוע השתלטות זו לא התרחשה קודם לכן?
הברירה הטבעית: ציפורים, חזזיות ופיח
ב-1896 הציע לראשונה חוקר החרקים הבריטי 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 (lichens) בהירות. חזזיות אלו אפשרו הסוואה מוצלחת עבור העשים האפורים, אך עש שחור נראה היטב לעיני ציפורים רעבות ולכן כמות העשים השחורים הייתה נמוכה ביותר. כאשר פיח מהמפעלים התפזר באוויר, אותן חזזיות נעלמו מאחר שהן רגישות לזיהום אוויר. למעשה, עד היום חזזיות מהוות ביואינדיקטור (bioindicator) טוב לזיהום אוויר.
באנגליה התוצאה הייתה גזעי עצים כהים. כעת, עש אפור שיעצור לנוח על גזע עץ יבלוט היטב לעיניה של ציפור רעבה ואילו העש 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 מסוימים).
המוטציה שהשחירה את העש
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 המסוים, המוטציה, שהוביל 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, שבה 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 פוטנציאליים.
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.
יש להדגיש שהחוקרים מצאו תשובות רק עבור השינוי בבריטניה, מאחר שהשינוי בתדירות האללים באוכלוסיית העשים התרחש במקביל גם ביבשת אירופה וגם במזרח ארצות הברית, במינים קרובים של עשים. דרוש עוד מחקר כדי לקבוע אם מדובר במוטציות זהות שהתרחשו במקביל והשתלטו על האוכלוסייה כתוצאה מלחצים סביבתיים זהים, או שמא מדובר במוטציות שונות שהובילו לפנוטיפ זהה.
החל משנות ה-60 של המאה ה-20, לאחר עלייה במודעות לסכנות שבזיהום האוויר ושיפור איכות האוויר בבריטניה, חזרו החזזיות לעצים ואיתן עלתה התדירות של הפנוטיפ האפור. נכון ל-2011 הפנוטיפ השחור מהווה אחוזים בודדים בלבד מאוכלוסיית העשים.
מחקרי המשך חיזקו את התמונה. ב-2012 פורסמו ב-Biology Letters תוצאות הניסוי האחרון של החוקר מייקל מג'ורוס (Michael Majerus), שבו שוחררו 4,864 עשים בתקופה של שש שנים. החוקרים מצאו ברירה חזקה מצד ציפורים נגד העשים הכהים, בעוצמה שמספיקה כדי להסביר את הירידה המהירה בשכיחותם בבריטניה מאז 1970. ב-2016 פרסם צוות בראשות איליק סאקרי (Ilik Saccheri) מאוניברסיטת ליברפול ב-Nature כי המוטציה שיצרה את העש השחור היא הכנסה של קטע גדול וחוזר של אלמנט גנטי מסוג טרנספוזון (transposable element, "גן קופץ") אל האינטרון הראשון של הגן cortex. לפי ההערכה הסטטיסטית של החוקרים, המוטציה התרחשה סביב 1819.
הכתבה עודכנה בנובמבר 2026 כדי לשקף מחקרים מ-2012 ומ-2016 שחיזקו את הממצאים וזיהו את המוטציה המדויקת.
שאלות ותשובות
מדוע העש המפולפל השחיר באנגליה במאה ה-19?
העש השחור התפשט בגלל ברירה טבעית. הפיח מהמפעלים הכהה את גזעי העצים והשמיד את החזזיות הבהירות, ולכן ציפורים זיהו בקלות את העשים האפורים והעשים השחורים הוסוו טוב יותר.
איזה שינוי גנטי גרם לצבע השחור של העש?
צבע העש נקבע על ידי שני אללים, שחור ואפור, והאלל השחור הוא דומיננטי. החוקרים מאוניברסיטת ליברפול קבעו ב-2011 שמדובר במוטציה בנקודה אחת בגנום, שהתרחשה פעם אחת בלבד בבריטניה.
מה קרה לעשים השחורים כשאיכות האוויר בבריטניה השתפרה?
מאז שנות ה-60 של המאה ה-20 החזזיות חזרו לעצים, ושכיחות הפנוטיפ האפור עלתה שוב. נכון ל-2011 העשים השחורים היו אחוזים בודדים בלבד מהאוכלוסייה.
האם החוקרים הסבירו את ההשחרה של עשים גם באירופה ובארצות הברית?
לא. הממצאים נוגעים רק לשינוי בבריטניה, ובאירופה ובמזרח ארצות הברית הופיע שינוי דומה במינים קרובים. נדרש מחקר נוסף כדי לדעת אם מדובר באותה מוטציה או במוטציות שונות.
עוד בנושא באתר הידען
- ברירה טבעית – חלק אחרון מתוך הפרק על דארווין בספרו של מריו ליביו "שגיאות גאוניות"
- פרק ראשון מתוך ספר חדש: האבולוציה האיטית של דארווין מאת דייוי קוומן – המשך
- מסעו של דרווין באיי גלאפגוס ב-1835: מה ראה ואסף בכל אי
- גנים קופצים משרטטים את העץ האבולוציוני של חיות הכיס
- ממאבק הגנים האנוכיים, עד לדרך האבולוציה
7 תגובות
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/
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.
מה הקשר בין מדע לדת? שכל פעם יש כאן ויכוחים. איש באמונתו יחיה וזהו. כל הויכוחים האלה לא מוסיפים דבר לאתר הזה. ביזבוז זמן.
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?
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
אכן, מכון דיסקברי הוא מקור מדעי מהימן ביותר…..
בערך כמו אתר הידברות.
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