שתי קבוצות נפרדות של חוקרים, חקרו את הסתגלותם של בעלי-חיים לרעלן המיוצר ע”י האורגניזמים אותם הם אוכלים. הרעלנים בשני המקרים דומים מאוד: שניהם תוקפים חלבון מסויים
כאשר כתב דרווין את “מוצא המינים”, הצורה בה מתרחשים השינויים האבולוציונים – המנגנונים המולקולריים אשר אחראים לשונות העוברת בתורשה, שמלאה תפקיד כה חשוב בתיאוריה שלו – היתה ספר חתום עבורו. מדע הגנטיקה עשה בדיוק אז את צעדיו הראשונים, בגן האפונים של הנזיר גרגורי מנדל, אך ספק אם דרווין היה מודע לכך כלל, ובכל מקרה לא הבין את חשיבות הניסויים הללו.
במאה וחמישים השנה שעברו מאז, הפכה הגנטיקה לאחד התחומים המצליחים ביותר בביולוגיה, ורשמה הישגים מרשימים: המנגנון התורשתי זוהה כהעברה של יישויות בדידות המכונות גנים, שהתבררו מאוחר יותר כרצף מסוים של בסיסי DNA. מבנה ה-DNA פוענח והקוד המאפשר המרת ה-DNA לחלבונים פוצח גם הוא. הגנטיקה השפיעה על תחומים רבים ושונים, מהרפואה – ועד למחקר האבולוציוני.
החוקרים מסוגלים היום לבחון בשינויים במולקולת ה-DNA, המובילים לשינויים אבולוציוניים. זה מה שעשו שתי קבוצות של חוקרים – אחת ובה חוקרים מאוניברסיטאות יוטה ואינדיאנה בארה”ב, והשנייה בה חוקרים מהמכון לביולוגיה ימית בהליפקס, קנדה, ואוניברסיטאות נוספות מארה”ב. שתי הקבוצות חקרו את הסתגלותם של בעלי-חיים לרעלן המיוצר ע”י האורגניזמים אותם הם אוכלים. הרעלנים בשני המקרים דומים מאוד: שניהם תוקפים חלבון מסויים, היוצר תעלה המעבירה יוני-נתרן על קרום התא. תעלה זו נמצאת בעיקר בתאי-עצב ובשרירים, ונפוצה ברחבי ממלכת בעלי החיים. כאשר היא לא מתפקדת תאי-העצב אינם מסוגלים להעביר אותות והשרירים אינם מסוגלים להתכווץ בתגובה – לכן, הרעלנים שפוגעים בתעלה זו עשויים לגרום לשיתוק ואף למוות.
בעלי החיים בהם מדובר, לעומת זאת, שונים מאוד. הקבוצה הקנדית-אמריקאית חקרה סוג של צדפה, שניזונה מיצורים מימיים מיקרוסקופיים, וביניהם סוגים שונים של אצות. אחד מסוגים אלו, אותן אצות הגורמות ל”גאות האדומה”, מכילות את הרעלן סקסיטוקסין (Saxitoxin). צדפות מסויימות מסוגלות לאכסן את הרעלן בתוכן לאחר אכילת האצות, ובעלי-חיים האוכלים את הצדפות – כולל בני-אדם – עלולים להיתקף בשיתוק. אך הצדפות עצמן רגישות גם הן לרעלן. החוקרים בדקו את רגישותן בעזרת מבחן פשוט – עד כמה מצליחות הצדפות להתחפר באדמה כאשר שמים אותן במיקום חדש. הסקסיטוקסין פוגע בשריריהן של הצדפות וכך מקשה על ההתחפרות. כאשר הם השוו בין צדפות משני מיקומים שונים – מקום אחד בו התרחשה פריחת האצות הקרויה “גאות אדומה” כל קיץ, ואחר ממקום בו לא נרשמו כל אירועים של גאות אדומה – נצפו הבדלים ניכרים ביניהן. האצות הרעילות פגעו בתפקודן של כ-86% מהצדפות שלא נחשפו לאצות אלו קודם לכן, אך רק בתפקוד של כ-10% מהצדפות ה”מורגלות” באצות. חשיפה ממושכת יותר הרגה יותר מרבע של הסוג הרגיש של הצדפות, אך פחות מ-2% מהסוג השני. אם כן, בצדפות שנחשפות לאצות באופן קבוע התפתח מנגנון הגנה בפני הרעלן. מהו מנגנון זה? כדי לבדוק זאת, החוקרים בדדו את תאי העצב של הצדפות ובדקו ישירות את הרגישות של התאים לרעלן. שוב, נמצאו הבדלים גדולים ברגישות בין האוכלוסיות: כלומר, ההבדל ביניהן נמצא בתאים עצמם.
הצעד הבא היה לבודד את הגן הספציפי האחראי על ייצור תעלת יוני-הנתרן. התברר שבגן הנמצא בצדפות העמידות בפני הרעלן ישנה מוטציה בבסיס DNA אחד, המשנה חומצת-אמינו יחידה ברצף החלבוני של התעלה. המוטציה נמצאת במקום שנמצא כבר במחקרים קודמים כאתר הקשירה של רעלנים מסוג זה. כדי לבדוק האם המוטציה הזו היא באמת הדבר המקנה את העמידות, לקחו החוקרים את הגן המקודד לאותה תעלה, אך בעכברים, וגרמו בו לאותה מוטציה. הגן בוטא במערכת חיידקית, ויצר חלבון שכמעט כולו עכברי – אך הוא נושא את המוטציה של הצדפות העמידות. כאשר חשפו את החלבון המבודד לסקסיטוקסין, מצאו החוקרים ריכוז מסוים של הרעלן המונע כמעט לחלוטין את פעולתן של התעלות הרגילות – אך על מנת להוריד את הפעילות של התעלות בהן היתה המוטציה רק בכ-25%, נדרש ריכוז גבוה פי אלף של הרעלן.
ניסוי זה הוכיח כי המוטציה היחידה הזו אפשרה לצדפות לעמוד בפני הרעלן של האצות, ותכונה חדשה זו התפשטה באוכלוסיה שהיתה זקוקה לה – זו שנחשפה באופן קבוע לגאות האדומה.
הקבוצה השנייה, האמריקאית, חקרה נחשים. נחשי הבירית ניזונים, בין השאר, מטריטונים – וחלק מהטריטונים הללו מייצרים רעלן מאותה משפחה של הסקסיטוקסין – הנקרא טטרדוטוקסין (Tetrodotoxin).
גם לרעלן זה יש אספקט קולינרי – זהו אותו רעלן המיוצר ע”י דג הפוגו (אבו-נפחא), המוגש במסעדות יפניות לסועדים אמיצים במיוחד, לאחר שהטבחים משתדלים להוציא את האיבר המייצר את הרעלן בשלמותו.
במקרה זה, בדומה למקרה של הצדפות, ישנם הבדלים גדולים ברגישות לרעלן בין אוכלוסיות שונות של נחשי הבירית. החוקרים בדקו 4 אוכלוסיות של נחשים ממקומות שונים בארצות הברית בהן נמצאים טריטונים רעילים, כאשר ל-3 מאוכלוסיות הנחשים היתה עמידות מסויימת לרעלן – אם כי חלקן היו עמידות יותר מאחרות. כביקורת, החוקרים בדקו גם אוכלוסיה ממקום רחוק יותר, שבו אין כלל טריטונים רעילים – ובהתאמה אין לנחשים אלו כל עמידות לרעלן. כאשר נתחו את העץ האבולוציוני של מינים אלו, החוקרים מצאו כי שתיים מהאוכלוסיות העמידות היו קרובות יותר לאוכלוסיה הלא-עמידה מאשר לאוכלוסיה העמידה השלישית – כלומר, תכונת העמידות התפתחה לפחות פעמיים אצל נחשים אלו, בתגובה לרעילות הטריטונים שאכלו.
השלב הבא היה, שוב, בדיקת תעלת יוני-הנתרן שבה פוגע הרעלן. החוקרים זיהו אזור קטן מאוד בחלבון – לא יותר מ-15 חומצות אמינו – בו היו מוטציות באוכלוסיות העמידות, אך בכל אוכלוסיה מוטציות שונות במקצת. כדי לבדוק האם זהו אכן הדבר המקנה את העמידות, נקטו אותה פעולה כמו הקבוצה שחקרה את הצדפות: לקחו חלבון שידוע כי הוא רגיש לרעלן – הפעם לא מעכבר אלא מאדם – והחליפו את הקטע הספציפי בגן זה לקטע הלקוח מגן של נחש עמיד. החוקרים בדקו מהו ריכוז הרעלן שדרוש על מנת להוריד את פעילות התעלות ב-50%. כאשר בצעו החוקרים את הניסוי על חלבון הנושא את המוטציות שנמצאו אצל האוכלוסיה העמידה ביותר, התברר כי הריכוז הנדרש היה גבוה בשלושה סדרי גודל בהשוואה לחלבון הנלקח מאדם, או מנחש לא עמיד. מוטציות שנמצאו אצל אוכלוסיות עמידות פחות הפכו את החלבון האנושי לעמיד במידה מסויימת – מעין מצב ביניים בין המוטציות של האוכלוסיה העמידה ביותר לגן האנושי המקורי. כך הראו החוקרים שמוטציות אלו, שהתפתחו ככל הנראה באופן בלתי-תלוי באוכלוסיות שונות, הן המקנות לנחשים את היכולת לאכול את הטריטונים הרעילים.
שני המחקרים מראים איך שינויים גנטיים בגן יחיד יכולים להקנות תכונה חדשה, החשובה מאוד להישרדות – עמידות לרעל המיוצר ע”י טרף פוטנציאלי. הם גם מראים כיצד תכונה זו מתפשטת אך ורק באוכלוסיות הנחשפות לרעל, בשל לחצי הברירה הטבעית. בנחשי הבירית, נראה כי ההסתגלות לרעלן נמצאת בעיצומה – כאשר בכל אוכלוסיה מתפתחות מוטציות שונות, המקנות רמות שונות של עמידות. כך שינויים מולקולריים מביאים לשינויים אבולוציונים – ובסופו של דבר להתפתחותם של מינים חדשים.
אדם נחש – על מרעילים והרעלות בהסטוריה
32 תגובות
רענן (21 במרץ 2009 בשעה 12:57)
כתבת: “השאלה הפילוסופית היא האם יש קיום לדנ”א נייטרלי בהגדרה מספר 2 של הטווח זמן הארוך”
מדובר בשאלה הסתברותית. ככלל ישנה הסתברות מסויימת למוטציה שתגרום לגן מסויים (או לכל קטע ד.נ.א פונקציונאלי) לאבד את התפקוד שלו. עקרונית, אם אותו קטע ד.נ.א אינו מתפקד בשום צורה חיונית לקיומו\שרידותו\רבייתו של האורגניזם הנושא אותו אזי אפשר לכנותו כזבל לצורך הדיון. אותו מקטע יכול לצבור מוטציות נוספות ועדיין להישאר במרוצת הזמן מקטע חסר תפקיד וחסר משמעות מבחינת תפקוד האורגניזם. אין מניעה עקרונית שאותו מקטע ישאר כך עד קץ החיים, לחילופין, המקטע יכול לחזור להיות מועיל עקב מוטציה או להיעלם (למשל בגלל מוטציית חסר אשר מביאה ליציאת הקטע מהגנום לגמרי) וגם לאפשרויות אלו יש הסתברות להתרחשותן (לפעמים אפילו אפשר להעריך מה ההסתברות שאירועים מסוג זה יקרו). לא כל כך הבנתי מדוע הצגת זאת כשאלה פילוסופית…
בקשר לשאלתך המוקדמת, עקרונית גם תכונה נייטרלית עשוייה להתקבע באוכלוסיה באמצעות מנגנון שנקרא סחיפה גנטית כאשר ככל שהאוכלוסייה קטנה יותר כך מנגנון זה משמעותי יותר ויכול להביא לקיבוע תכונות נייטרליות מהר יותר (במודל התיאורטי ניתן ליצור מצב בו בהגדרה התכונה אינה מקנה כל יתרון ועדיין קיבוע הוא תוצאה אפשרית תמיד). לגבי תכונות קיימות או מקטעי ד.נ.א שלא ידוע מה תפקידם, ניתן עקרונית לבצע ניסויים שבוחנים תרומות אפשריות. כמובן שכל שלילה של אפשרות מוצעת עדיין לא מוכיחה שאין תפקיד אחר אבל זה יהיה סביר לקרוא למקטע הזה בשם זבל אם נמצא שהוא לא מתבטא בעצמו, לא משפיע על ביטוי של גנים אחרים, לא משפיע על תהליכי שכפול (דבר כזה יכול לקרות למשל רק מעצם נוכחותו הפיזית במרחב שמרחיקה או מקרבת מקטעים פונקציונאליים אחרים) ובאופן כללי לא ניתן לזהות שום הבדל בין מצב בו הוא נוכח או לא נוכח. העלאת הסברים אדפטיביים (כפי שעשיתם למעלה) הם קצת חסרי טעם ללא בדיקה ומחקר כי המציאות המורכבת שבה אנו חיים מראה שכמו בחידות חמיצר ישנן הרבה תשובות שנראות כאילו הן מתאימות מאוד. אני מכירה שני אנשים שפיתחו תחביב לשכנע מישהו בהסבר אדפטיבי ואז להראות כיצד הסבר אדפטיבי הפוך הוא הגיוני ואינטואיטיבי באותה מידה. בחינה של הסברים אדפטיביים צריכה להיעשות בזהירות רבה ולא רק בניסוי מחשבתי. בכל מה שקשור לטבע, האינטואיציה שלנו מוליכה אותנו שולל לא פעם. בהקשר זה, הבדל תהומי בין המדע והדת היא שבראשון קיים מנגנון מובנה שמקרב אותנו לתיאור אמין של המציאות ואילו בדת קיים מנגנון שבונה חומת תירוצים ש”יסבירו” מדוע האמונות שבבסיסה כל כך לא תואמות את מה שמתברר כתאור הנכון של המציאות.
רענן:
זה פשוט מעייף כי, כאמור, נשארת עם טענה שאינה אומרת דבר אבל אתה ממשיך לנופף בה
הסברתי מה אני מאמין בצורה הכי טובה שאני יכול ולא קראתי עד עכשיו הסבר שמשכנע אותי אחרת, אבל שוב אולי אני טועה.
טווח זמן זה מונח שמשווה בין 2 נקודות זמן. מאחר שבהכרח עם הזמן כל הגנים יעלמו בסופו של דבר . ויש כרונולוגיה של העלמות כזו שתחילה יעלמו גנים המזיקים אחר כך הגנים הנייטרלים ובסוף גם הגנים הטובים ,אז בהכרח תהיה נק זמן שבא יעלמו הגנים שהיום אנו מכנים כנייטרלים ואת נק’ הזמן הזו נשווה אם נק’ זמן קודמת יותר שבה גנים אלו היו נפוצים באוכלוסיה, המרווח בין 2 נק’ הזמן האלה הוא ההגדרה של טווח זמן ארוך, מאחר ועבור כל גן נק’ זמן רלוונטיות של קיום באוכ’ והיעלמות ממנה אז גם ערך מס’ השנים לטווח הזמן הארוך ישתנה בהתאם עבור כל גן.
רענן:
נראה לי שקבלת את כל הטענות ואתה ממשיך להציג את ה"שאלה הפילוסופית" רק מכיוון שאינך רוצה לוותר על הכל.
השאלה ה"פילוסופית" הזו היא מספיק מעורפלת כדי שלא ניתן יהיה לענות עליה (פשוט מפני שלא ניתן לדעת מהי).
מהו "טווח רחוק"? הרי כפי שאמרת – בשלב מסוים כבר לא יהיו חיים כך שאין לשום דבר שקשור בחיים טווח אינסופי.
DNA זבל אינו משרת את הפרט.
הוא נשאר בגנום רק מפני שלא "השתלם" אבולוציונית לנפות אותו. הוא לא נמצא שם לשום צורך ותכלית מוגדרים וזאת למרות שבתנאים מסוימים עשויה להימצא לו לכלית. זו תכונתו של זבל באופן כללי ולכן אין טעם באמירה שלא מדובר בזבל רק מפני שייתכן שאי פעם נשתמש בזה. אם כל דבר שיתכן שאי פעם נשתמש בו אינו זבל הרי שאין בעולם זבל כלל. בשביל מה טרחו והמציאו את המילה הזאת, אם כן, והאם עצם קיומה (כזבל לשוני) לא סותר הגדרה זו של המונח זבל?
רועי האתה צודק שאין הכרח שהגנים ישחקו מאילהם (עם דגש על המילה הכרח, ועם דגש על זה שטווח הזמן הוא לא מיליארדי שנים) בנוסף ניתן לראות בכל היקום כמערכת סגורה שהולכת ונשחקת לכיוון הכאוס, זה הכלל בגדול, יש לכלל הזה מקרים פרטיים כגון זה שכל בעל חיים שקיים לכאורה מפר אותו בעצם הקיום שלו. כי חיים זה חומר בעל “סדר” אך הסדר החי הזה הולך ונשחק בהכרח ככל שעובר הזמן. כך שה”סדר” יכול “לנצח” את הכאוס אבל רק בטווח הזמן הקצר, בסוף (ט”א במונחי מיליאדי שנים ,לא מיליונים) הכל ישחק, אפילו דנ”א בעל תועלת, וכמובן שהדנ”א הנייטרלי ישחק מיד לאחר הדנ”א המזיק.
וזה כמובן בקפוף לכך שדנ”א שמזיק בנקודת זמן-מרחב אחת יכול להחשב למאוד מועיל בנק’ זמן-מרחב אחרת.
וכמו שאמרתי בטווח הקצר בוודאי שקיים חומר גנטי חסר תועלת ולא מזיק, אבל השאלה הפילוסופית היא האם יש קיום לדנ”א נייטרלי בהגדרה מספר 2 של הטווח זמן הארוך.
רענן:
אני רוצה להעמיד את דברי בהקשר הנכון כדי שמי שקורא אותם לא יטעה בפרשנותם.
במובן מסוים – שונה, לדעתי מזה שאליו התכוונת, אפשר לקבל את דבריך כנכונים אבל אז לא היה אמור להיות לך כל וויכוח עם איש מלכתחילה.
מכיוון שהאבולוציה בנויה על מוטציות הרי שקיומו של גנום עשיר שחלקו אינו פונקציונאלי עשוי להיות יתרון בספקו כר נרחב למוטציות חדשות שאינן באות על חשבונם של גנים נחוצים.
ייתכן, לכן, שהאבולוציה "העדיפה" אורגניזמים שיש להם נטייה לצבור כמות מסוימת של זבל בגנום.
תחת אינטרפרטציה כזאת ניתן אכן לטעון שהזבל הזה הוא ביטוח לעתיד אבל בטענה מסוג זה אין כל חדש ובכל רגע נתון – הזבל שמוצאים בגנום הוא פשוט זבל שאולי יבוא לידי שימוש בעתיד ואולי לא.
זה קצת מזכיר את נטייתם של אנשים לאספנות.
יש כאלה שאצלם זו ממש מחלה והם אינם מסוגלים לזרוק כלום. בתיהם מתמלאים בזבל וחייהם נהרסים.
יש כאלה שזורקים כל דבר שאינם מוצאים לו שימוש מיידי – אלה מוצאים עצמם לא פעם מתחרטים על כך שזרקו משהו שעכשיו הם נזקקים לו.
רוב בני האדם אינם משתייכים לאף אחד משני הקצוות הללו ושומרים (במידה) גם דברים שאינם יודעים מה יעשו אתם בעתיד.
רענן,
נתחיל בכך שחוק האנטרופיה אינו קביל עבור מערכת כדור-הארץ, משום שהיא אינה מערכת מבודדת, אלא מקבלת אנרגיה באופן שוטף מהשמש. אותו כנ”ל לגבי אורגניזמים חיים. כך שאין שום הכרח שהגנים יישחקו עם הזמן מאליהם.
מעבר לכך, אתה טוען שלדנ”א-זבל יש שימוש, מכיוון שהוא מאפשר את הוריאביליות הגנטית העתידית. אני מאמין שאתה צודק, אבל זה לא אומר שיש לו שימוש מיידי המביא תועלת עבור האורגניזם בו הוא נמצא, ועל זה אנו מתווכחים בת’כלס.
אם כבר, הרי שהטיעון שלך – שלדנ”א-זבל יש שימוש עתידי – רק מוכיח שלכל אורגניזם חייב להיות הרבה מאד חומר גנטי לא-שימושי, מכיוון שחומר גנטי זה הוא הדנ”א-זבל שיעבור מוטציות בצאצאיו של אותו אורגניזם ויסייע בהחשת האבולוציה. אבל זה רק אומר שלכל אורגניזם יש הרבה מאד חומר גנטי שאינו שימושי, ולפעמים אפילו מזיק.
רענן:
זו תשובה מאד משונה.
אתה חושב שהזבל נשמר בגנום לשם תכלית מסוימת?
יש שם מישהו שיודע שהוא יבוא לידי שימוש בעתיד?
זו שטות ממדרגה ראשונה.
זה גם מעקר לגמרי את הדיון כי בכל פעם שיצביעו לך על זבל בגנום תאמר שהוא שם כדי לשרת תכלית עתידית. טענה כזאת אינה ניתנת להפרכה ולכן אינה מדעית.
כבר ציינתי שJUNK DNA הוא לא באמת חסר תכלית , כי ניתן לראות בו כמאגר גנים שמספקים כמעיין פוליסת ביטוח להישרדות שמקצרת את זמן ההמתנה לבוא האדפטציה שתעזור בהישרדות, ואני אסביר:
ליצור גן/מוטציה/אדפטציה טובה מאפס יכול לקחת לטבע הרבה זמן (זמן זה יהיה מאוד קשה עד בלתי אפשרי עבור מי שאין לו את האדפטציה הזו.)
ה-JUNK DNA הזה הוא מעיין גן במצב כמעט מושלם שזקוק רק לשינוי קל כדי לחזור להיות פעיל. ולכן הטבע חוסך את הזמן מהממושך של ליצור גן פעיל מהתחלה.
בוודאי שיש גנים שנשארים מיליוני שנים ללא תפקוד ולאחרונה קראנו כאן בידען מאמר המספר על גנים שהיו מיליוני שנים ללא תפקוד בקופים וחזרו לפעילות באדם.
אם מישהו רוצה לטעון שהיה להם תפקוד בתקופת הביניים הוא צריך גם להסביר איך האדם חי ללא תפקוד זה.
לדעתי הסיבה שגנים שלא מועילים וגם לא מזיקים חייבים להעלם בטווח ארוך היא חוק טבע שנקרא אנטרופיה, ששוחקת לא רק חומר גנטי אלא הכל כולל הכל, ולכן בשביל שמשהו כמו חומר גנטי ישרוד בט”א לא מספיק שהוא יהיה נייטרלי הוא צריך להיות מועיל בצורה אקטיבית, אחרת הטבע ישחוק אותו עם הזמן, ובטווח זמן מאוווד ארווווך אפילו כל החומר הגנטי שכן מועיל ישחק, אז על אחת כמה וכמה גנים נייטרלים(שישחקו עוד הרבה קודם לכן)
האם יש פרופ’ לביולוגיה בעל שם עולמי שטוען את מה שאני מאמין( או ההיפך) שעשה על הנושא הזה מחקר רציני? מה ה”דעה המקובלת” היום בביולוגיה על הנושא הזה?
רענן,
הטבע שואף ליעילות, כדבריך, אך זוהי יעילות ‘מקומית’. היא מסתמכת על התצורה הקודמת של האורגניזם. במידה והאורגניזם נושא על עצמו ‘שאריות גנטיות’ מדורות קודמים, אין שום ודאות שהם יישחקו במהלך האבולוציה.
יש סבירות גבוהה שחלק מהשאריות המזיקות אכן יעלמו, אבל אין שום צורך שכולן יעלמו.
כשאני קורא את הניתוח שלך, אני מקבל תחושה שכבר הגעת למסקנה ואתה מנסה להצדיק אותה בהשערות רבות. נסה לקבל פשוט את הנחת המוצא שהתוויתי בפניך – שבטווח הקצר יכולים גנים לא-מועילים להישאר באורגניזם ובשושלתו – ולהסביר לי למה שאותם גנים לא-מועילים (אך גם לא מזיקים) יעלמו בהכרח לאורך מליוני שנים.
כל טווח ארוך הוא גם טווח זמן קצר של זמן שהיה לאחרונה, של כמה שנים אחרונות (יכול להיות אפילו כמה אלפי שנים אחורנית) אבל כל טווח ארוך, בנוסף להיותו טווח זמן קצר של תקופת זמן קרובה, הוא גם טווח זמן ארוך של תקופה ישנה (מלפני מיליוני שנים) ומתיחס רק ואך ורק אליה.
כלומר ניתן להבין את הביטוי טווח זמן ארוך שלוש אופנים:
1 שמתיחס לתקופת זמן אחרונה (אלפי שנים)
2 שמתיחס לתקופת זמן עתיקה (מילניוני שנים)
3 שמתחיס גם לתקופת זמן אחרונה וגם לתקופת זמן עתיקה.
ולדעתי חוסר ההסכמה הוא לא אמיתי אלא נובע מההגדרות מילים ומונחים (כמו טווח זמן ארוך) לא חד משמעיות
כשאני מדבר על טווח ארוך אני אומר אותו במובן של :הגנים שקיימים היום, ביחס לגנים שהיו קיימים באותו אוגניזם לפני מיליוני שנים. אם עושים השוואה בין גנים שקיימים היום לבין גנים שהיו קיימים באותו ייצור לפני מליוני שנים הסבירות שגן ללא פונקציה (ללא פונקציה אובייקטיבית ואמיתית, להבדיל מחוסר פונקציה מדומה וסובייקטיבי, שעלול לנבוע מבורותנו) ישרוד את מיליוני השנים היא היא אפס כי מבחינה פיזיקלית(ולכן בהכרח גם מבחינה כימית וביולוגית) זה לא יעיל והטבע שואף ליעילות. כמובן שאם מדברים על הגדרת טווח זמן ארוך( מס’ 1 או 3 ) אז ההיסתברות למצוא גנים ללא פונקציה תהיה בהכרח 100%.
כלומר בכל רגע נתון תמיד יהיו גנים ללא פונקציה, שנוצרו בטווח זמן קצר במקריות, או אפילו גן שכבר היה קיים בעבר והוכחד(ושחזר לקיום באקראי להתפתחות בלתי תלויה שוב.)
אבל לא יהיו גנים ללא פונקציה, שיש להם שושלת שמתארכת על פני מילויני שנים.
הסבר להעילמות השיער..
באירופה הקרה והיפה נהגו לארגן מסיבות מלאות אש חום ואלכוהול. חלק מהשפעות השתיה היתה שהחוגגים היו מתקרבים קרבת יתר למדורות, או שזה היה חלק ממשחק מקובל. מה שגרם להתמעטות השעירים.
רענן:
כבר אמרתי בדיון אחר ואני חושב שזה רלבנטי לדיון הזה.
קרחת או לא קרחת או כל דוגמה אחרת – כל זה ממש לא חשוב.
מה שברור הוא שברירה טבעית תיתכן רק אם יש ווריאציה.
מבין הווריאציות נבחרת לאורך זמן המתאימה ביותר אבל זה אומר שבכל זמן חיות גם ווריאציות מתאימות פחות.
במילים אחרות – בעלי החיים אף פעם אינם מכווננים אופטימאלית ותמיד יש באוכלוסיה פרטים עם גנים "מיותרים" ופרטים עם גנים "חסרים".
איזה שינויים מועילים יתברר רק לאורך זמן ולכן גם המונח "מיותר" או "חסר" מתברר רק אחרי שהברירה פעלה את פעולתה אבל כל זה אינו משנה את העיקרון שעל פיו – אם יש מישהו שמותאם יותר מאחרים אז כל האחרים מותאמים פחות ממנו ובוודאי שלא ניתן לטעון עליהם שה DNA שלהם מושלם ואין בו שום דבר מיותר.
רענן,
בסופו של דבר, השערות יש הרבה, אבל אני חושב שאתה יכול להסכים איתי שבטווח הקצר, גנים שאינם מועילים, דווקא כן יכולים לשרוד. אבל האבולוציה בסופו של דבר היא זמן-קצר אחד אחרי השני. לפעמים היא משייפת מעל האורגניזם את התכונות שאינן נחוצות לו. לעיתים היא מוסיפה לו אחרות. אני מניח שעקרון הברירה הטבעית מוודא שהתהליך אינו יוצא מכלל שליטה, ושנשארים אורגניזמים שעדיין יכולים להתחרות במידה מינימלית בעמיתיהם / יריביהם.
עיקרון ההכבדה עם זנב הטווס הענק שנוצר בברירה זוויגית באמת מקטין את סיכוי הטווס לשרוד בטבע אבל מפצה אותו מבחינת סיכויי התרבות. ובקשר להתפשטות גן כתוצאה מאקראיות אני חושב שזה יכול להיות הגיוני בטווח זמן קצר מבחינה אבולוציונית. אבל בשביל שגן אקראי שישרוד בטווח הארוך הוא לדעתי חייב להיות משהו שתורם באופן אקטיבי להישרדות האורגניזם(לפחות תורם להישרדות בסביבה מסויימת) יש ספר חדש בנושא הזה שהתחלתי לקרוא רק היום והוא נראה לי מעניין, ושמו "דווקא החלשים שורדים" של ד"ר שרון מועלם
גם לזה יש השערה :להרבה אירופאים יש שיער מתולתל ברעמה נפוחה, וזה יכול לבודד מפני הקור ממש טוב, לאפריקאים האפרו "עומד" נגד כוחות הגרביטציה כדי שמצד אחד יעשה צל ומצד שני שלא יחמם יותר מידי את העורף/כתפיים.
אבל מאחר שאין שום דרך לבדוק אם כל ההשערות האלה נכונות זה משהו יותר פילוסופי מאשר מדעי.
השערה הפוכה:
באירופה קר מאד בחורף, ולכן גם שם יש צורך בשיער מקורזל וצפוף כדי להתגונן מהקור.
אז שוב לא התקדמנו, ולא הסברנו למה השיער נעלם באירופה.
עוד השערה : באפריקה יש קרינה UV גבוה יש צורך להתגונן בפניה ולכן השיער המקורזל והצפוף של האפרקאים מספק הצללה טובה.
רענן,
ברירה זוויגית אינה שוות-ערך לברירה טבעית. ברירה זוויגית יכולה, במקרים רבים, שלא להיות מושפעת מהיתרונות או החסרונות שהמוטציה מקנה לנושאה. מכאן, שמדובר בברירה זוויגית, ברור שהמוטציות יכולות להישאר למרות שהן אינן מועילות.
מעבר לכך, הדוגמא שהבאתי אינה נוגעת בברירה זוויגית, אלא באקראיות. ראש השבט היה, לגמרי במקרה, גם קירח. זה יכול היה להיות מספיק כדי להתחיל את תגובת השרשרת שהביאה להתקרחותה של אירופה.
נתת דוגמאות שמסבירות התפתחות קרחת מכיוון הבריריה המינית ואני נתתי מכיוון הברירה הטבעית, שתיהן יכולות להיות נכונות לדעתי.
בקשר לברדסים אני מניח שלא בכל התקופות האנושיות לבשו ברדסים וגם כשלבשו לא כל פרט באוכלוסיה לבש את זה , גםאם נלך היום באירופה לא כולם יהיו עם כובעים. וגם יש מקומות שפחות קר ולא צריך ברדס אבל אין שמש שנותנת ויטמין D כמו לדוגמא יער סבוך.
ואכן זה שקרינה UV נמוכה זה לא אומר שצריך קרחת אבל אולי הטבע נוטה לא להשקיע משאבים (הצמחת שיער ניתן לראות בזה סוג של השקעת משאבים ואנרגיה שיכולים להחסך) איפה שאפשר לחסוך אותם, כלומר הוא נוטה ליעילות ומינימום אנרגיה) אבל בהחלט יכול להיות שזה רק השערה שגויה.
רענן,
גם אם קרינת ה- UV אכן נמוכה יותר באירופה, אין זה אומר שצריך קרחת, כך שהשערה זו אינה רלוונטית. באשר לויטמין D, זה נשמע לי מפוקפק, במיוחד בהתחשב בברדסים שנטו האירופאים ללבוש בקור האירופי.
אפשר אגב להמשיך ולתהות: למה לבני-אדם יש עצם זנב? למה לאינדיאנים יש אף נשרי? למה עורם של האסיאתיים הוא בעל גוון צהבהב / למה הם נמוכים / למה העיניים שלהם מלוכסנות / למה הם פחות שעירים מהקבוצות האחרות (הכל בממוצע ובהכללה, כמובן) ?
דרך אגב, כמובן שבטווח הארוך אין חומר תורשתי מיותר. כל חומר תורשתי, כולל דנ"א הזבל המזובל ביותר, יכול לעבור מספר מוטציות ולהפוך לגן המשפר את סיכויי ההישרדות של המוטנט בסביבתו. אבל אנחנו מדברים כאן על תועלת מיידית, ועל הסיבה שחומר גנטי בעל משמעות נותר ואפילו התפשט באוכלוסיה.
אתן לך דוגמא אחרת…
בזמן ההגירה לאירופה, לפני 30,000 שנה, נדדה רק קבוצה קטנה של אנשים – נאמר חמישים איש. ראש השבט היה בעל מוטציה אקראית שגרמה לו להתקרח. כדרכם של ראשי שבט, היו לו עשר נשים. כל אחת הביאה לעולם שלושה ילדים. בדור הבא היו שלושים ילדים הנוטים להתקרח, ורק ארבעים-וחמישה ילדים אחרים (בהנחה שהיו 25 נשים בקבוצה סה"כ) בלי הנטייה להתקרח.
עכשיו נניח שאחד מהילדים הנוטים להתקרח, הופך בעצמו לראש השבט ולוקח לעצמו עוד עשר נשים. מהר מאד נקבל שהכמות היחסית של המתקרחים באותו שבט גדלה מדור לדור.
אם, לאחר כמה דורות כאלו, השבט מתחיל להתפרש ברחבי אירופה, הרי שנקבל שמרבית הצאצאים של אותו שבט ישאו עמם את הגנים המובילים להתקרחות בגיל צעיר – וזאת מבלי שהם יעלו או יורידו את סיכויי ההישרדות שלהם במידה מורגשת.
כך מקבלים שמוטציה – גם במידה שהיא אינה מסייעת לפרט או לחברה – יכולה אכן להתפשט תוך מספר דורות לכלל האוכלוסיה. אם לא תופעל עליה ברירה שלילית חזקה ביותר (למשל, מגיפה הפוגעת בכל הקירחים), פשוט לא תהיה לה סיבה חזקה מספיק להיעלם.
השערה : באירופה קרינת ה-UV נמוכה מאשר בשאר העולם ולכן לא צריך שיער שיגן מפני הקרינה הזאת שידוע כמסרטנת, במקומות צפוניים יש ממש מחסור בקרינה שעלול להוביל למחסור בויטמין D (שמקבלים מהשמש) שיכול להוביל לתמותה ממחלת שמעוות את העצמות השלד ולתמותה. ולכן הטבע יצר קרחת כדי להגביר את העור החשוף לשמש כדי שלא יווצר מחסור בויטמין D הכה חשוב.
אני מאמין שבטווח הארוך אין דבר כזה חומר תורשתי מיותר שלא משמש פונקציה/תכלית, אבל מצד שני אין לי הוכחה לזה.
רענן,
אני מסכים בהחלט. חשוב שלא לעשות את הקפיצה מחוסר ידיעה לוודאות מוחלטת. אבל אנחנו כן צריכים לגבש תיאוריה כלשהי מאחורי הרעיון. כך שאלא אם אתה מסוגל לחשוב למה קרחות חשובות לאירופאים, אבל לא-חשובות לאינדיאנים או לאסקימואים, נראה לי שאפשר להתייחס לחומר הגנטי הגורם להתקרחות כמיותר.
לרועי
עולה שאלה נוספת. האם זה שאנחנו לא יכולים לחשוב על איך גן מסויים (למשל גן הקרחת) מגדיל את סיכויי ההישרדות וההתרבות של האורגניזם שנושא אותו, בהכרח אומר שהוא לא מגדיל את הסיכויים האלה.
כלומר זה שאנחנו חושבים שלחומר תורשתי מסויים אין פונקציה או תכלית ספציפית לא אומר שבאמת אין לו פונקציה/תכלית. יכול להיות שכן יש לו פונקציה/תכלית רק שאנחנו בורים מידי כדי לדעת אותה.
רענן,
גם לאורך זמן יתכן שישאר חומר גנטי ללא פונקציה או תכלית (לפחות כאלו המביאות לשרידותו של הפרט, או ליכולתו להעמיד צאצאים).
כדוגמא לכך (ובשתי התשובות האחרונות אני כבר מסגיר מאמר על האבולוציה של האדם, שעליו אני עובד בימים אלו), אם תסתכל על ארבעה בני-אדם ממוצא שונה: אירופאיים לבנים, שחורים מאפריקה, אדומי-עור מאמריקה ואסיאתיים, תגלה שיש ביניהם הבדלים ברורים. לאינדיאנים, באופן כללי, יש אף נשרי, וקומתם של האסיאתיים נמוכה בממוצע יותר מזו של הלבנים. הלבנים, בתורם, נוטים להתקרח הרבה יותר מכל השאר.
אנו יודעים שקבוצות האדם התפצלו זו מזו לפני 30 אלף עד 60 אלף שנים, וסביר להניח שחלק מהתכונות עשו את דרכן במורד עץ המשפחה, יחד עם הקבוצות המקוריות שיישבו את איזורי המחייה השונים. מכך ניתן להסיק שלפחות חלק מהתכונות חסרות-התועלת, כמו הקרחות, נשמרו מזה זמן רב.
רועי תודה על התשובה,
ואני רוצה לחדד את השאלה שלי. בטווח זמן קצר (שבמונחים אבולוציונים יכול להיות גם כמה אלפי שנים) אני מבין שאכן יכול להיות חומר גנטי ללא פונקציה או תכלית. אבל האם בטווח זמן ארוך אפשרי שישאר חומר תורשתי שלא משמש פונקציה מסויימת? כי הרי בטווחי זמן קצרים (קצרים מבחינה אבולוציונית) החומר התורשתי הוא די סטטי ולא משתנה כמעט, ובטווחי זמן ארוכים אפשר כבר להבחין שחלק המחומר התורשתי נגרע וחלק אחר חדש התווסף.
רענן,
במקרים מסוימים, מוטציה גנטית יכולה להתפשט באוכלוסיה גם ללא קשר לתועלת שהיא מביאה.
כדוגמא הפשוטה ביותר, אפשר לחשוב על אי בלב ים, עם אוכלוסיה של אנשים בעלי עיניים חומות ברובם המכריע. עכשיו נניח שתהיה שם רעידת אדמה והתפרצות הר געש יום אחד, וישארו רק גבר ואשה בעלי עיניים כחולות. כאשר יאכלסו את האי מחדש, רוב הצאצאים באוכלוסיה יהיו בעלי עיניים כחולות.
וכמובן, אם יהיה להם גם פיגור שכלי מולד, הרי שגם זה עלול בהחלט לעבור בתורשה.
האם בשביל שמוטציה גנטית תתפשט באוכלוסיה היא חייבת להיות בעלת תועלת (כגון אמידות לרעלן ארסי לדוגמא) או שהיא יכולה להיות ללא כל תועלת או חסרת השפעה ועדיין להתפשט באוכלוסיה.
[יש את העניין של ה- JUNK DNA שלכאורה אין לו שימוש פונקציונאלי או פנוטיפי כלשהו אבל היום יודעים שהוא יכול לחזור לתיפקוד ע"י מוטציה נוספת שהופכת את ה-JUNK DNA הזה לגן פעיל שממלא פונקציה מסויימת, ולכן אני לא מתייחס ל-JUNK DNA הזה כחומר גנטי חסר תועלת אלה כחומר גנטי רדום שמחכה להזדמנות שלו לחזור להיות פעיל]
חושחש הנחש