כל מה שרציתם לדעת על אבולוציה

האבולוציה כמעט לא קיימת בחומר הלימוד בבתי הספר הממלכתיים. היום, 12 בפברואר, יצויינו 210 שנים להולדתו של צ'רלס דרווין, וזו הזדמנות מצוינת להיזכר עד כמה התיאוריה שביסס, שהפכה לתיאוריה היסודית של הבנת מדעי החיים, נמחקת מתוכנית הלימודים בישראל. הילדים נחשפים שוב ושוב לסיפור התנ"כי של בריאת העולם, אבל לא פוגשים את הרעיון הבסיסי והמוסכם ביותר על כל החוקרים במדעי הטבע. ד"ר גיל אמיתי ריכז עבורכם את התשובות לשאלות הכי מעניינות בתחום. מזמינים אתכם לספר לילדים על אבולוציה.

האם בן האדם שונה משאר בעלי החיים?

כן ולא. בני אדם, על פי דמיון אנטומי וגנטי, הם בעלי חיים. באופן מדויק יותר, בני האדם סווגו באופן ביולוגי, כחלק מממלכת בעלי החיים (animal kingdom). בתוכה, הם מסווגים כבעלי חיים ממחלקת היונקים. כמו לכל היונקים, גם אצל בני-אדם צומח שיער על העור ולנקבה יש בלוטות חלב איתן היא מניקה את צאצאיה. עוד משותף לכל היונקים הוא העובדה שלכולם שלוש עצמות קטנות שמעבירות את עוצמת גלי הקול למוח. בנוסף, אצל רוב היונקים (מלבד יונקי ביב ויונקי כיס), העובר מתפתח בתוך רחם הנקבה.

בתוך מחלקת היונקים, משויכים בני האדם לסדרת הפרימטים ובתוכה למשפחת ההומינידיים. זו כוללת בין השאר גם את השימפנזה, הגורילה ואת האורנגוטן. למרות השתייכות בני האדם להומינידיים, לבני האדם תכונות ייחודיות שכוללות לדוגמא עמידה זקופה והליכה על שתיים. ישנן חיות אחרות ההולכות או מנתרות על שתיים (בת יענה, למור, קנגורו) וגם קופי- אדם (שימפנזות) יהלכו לעיתים על שתיים בהליכה מכופפת. אולם לבני האדם הליכה ייחודית, אותה אינם חולקים עם אף חיה.

עוד מפרידים את בני האדם משאר בעלי החיים, הם מוחם הגדול מאוד (יחסית לגודלו של הגוף), וכישורים מוטורים עדינים (בעיקר בתנועות מדויקות של האצבעות והידיים, בתאום מדויק עם העין). ישנן עוד חיות שעל פי מבחנים שונים נחשבות חכמות במיוחד, לדוגמא קופי האדם, דולפינים, פילים, תמנונים ואף עורבים. עם זאת, לבני אדם יש כישורי שפה מורכבים, יכולת מאוד מתקדמת לשימוש בכלים, תודעה והכרה מפותחות ואף מטה- קוגניציה (היכולת לחשוב על החשיבה). גם יכולתו של האדם לתעד מידע עבור הדורות הבאים ייחודית לו.

מה טוענת תורת האבולוציה ומי הגה אותה?

תורת האבולוציה היא תאוריה מדעית שנותנת הסבר להיווצרות כל המינים (בין השאר בעלי החיים, הצמחים, והחיידקים) על כדור הארץ. הטענה העיקרית בתאוריית האבולוציה היא- שכל המינים (כולל בני האדם) קשורים זה לזה בעזרת אבות קדמונים משותפים וכי מינים התפתחו ממינים קדומים יותר בעזרת שני תהליכים עיקריים: הופעות שינויים ספונטניים במטען הגנטי (DNA) המכונים מוטציות (תשניות בעברית) ותהליך הברירה הטבעית.

אב קדמון של מינים ביולוגים הוא מין (species באנגלית), ששינויים שנצברו במטען הגנטי שלו, גרמו לו להפוך אט אט למין אחר, השונה מהותית מהצורה המקורית של האב הקדמון.

לעיתים שינויים במטען הגנטי משפיעים או משנים תכונות ומאפיינים מורפולוגים(חיצוניים), אנטומיים, או ביוכימיים. אלו מקנים ליצור החי, שהשינוי חל בו, יתרון כלשהו בהישרדות מול תנאים שונים (כגון תנאי אקלים קיצוניים, השרדות מול טורף, מחלות, רעב, צמא וכולי). תחת תנאי זה, השורדים מתרבים ומעבירים לצאצאיהם את התכונות שאפשרו להם לשרוד בעזרת העברת המטען הגנטי. כלומר, לחצים וסביבות קשות בטבע, בוררות את מי שהצליח לשרוד והיצור אשר שרד, מעביר לצאצאיו בתורשה את המטען הגנטי שאפשר לו לשרוד.
בניגוד לחשיבה הרווחת, תאוריית האבולוציה אינה דנה במוצא החיים, אלא רק בתהליך בו המינים מתפתחים באופן דינמי אחד מן השני. התחום המדעי שמנסה לחקור את מקור החיים נקרא אביוגניזה והוא חוקר את האפשרות של הפיכת חומר דומם לחי.

הוגה תורת האבולוציה הוא חוקר הטבע, הביולוג והגיאולוג צ'רלס דרווין. הוא הראשון אשר גם הגה את יסודות התיאוריה וגם סיפק אין ספור עדויות מדעיות בצורה מנומקת ומסודרת בספר שכתב במשך 22 שנה בשם "מוצא המינים" (שמו המלא של הספר הוא: "על מוצא המינים בדרך הברירה הטבעית, או השתמרותם של גזעים מועדפים במאבק לחיים"). הספר יצא לאור ב-1859 ועורר מחלוקת ציבורית ומדעית. בניגוד למה שחושבים, בספר זה דרווין אינו טוען באופן מפורש שמוצא האדם הוא מן הקוף, והמילה אבולוציה אינה נזכרת בו ולו פעם אחת, אלא רק הפועל " evolved"(התפתח), מופיע במשפט האחרון של הספר.

לפני דרווין, היו אחרים אשר העלו טענות דומות. לדוגמא כבר בסוף המאה ה-18, הוגה דעות סקוטי, בשם לורד מונבודו, (כותב הספר "מוצא השפות", הציע שיתכן והאדם התפתח מן הקופים. בנוסף, חוקר צרפתי בשם ז'אן-בטיסט לאמארק, הציע לפני דרווין שמינים ביולוגיים משתנים עם הזמן. גם סבו של דרווין, דר' ארסמוס דרווין, הציע כמה היפותזות חשובות כמו אב משותף יחיד לכל היצורים החיים, וכך שהחיה החזקה והפעילה ביותר היא זו שתפיץ את עצמה לדור הבא ותשפר אותו.

שנה לפני הוצאת ספרו של דרווין על מוצא המינים, אלפרד ראסל וולאס, ביולוג וחוקר טבע, הגה תאוריה הדומה לזו של דרווין שדוגלת באבולוציה ובברירה טבעית. דרווין, אשר ביסס את תיאורית האבולוציה במשך 22 שנה במחקרים, התכתב בקצרה עם וואלס ונחרד לגלות שהגיע למסקנות מאוד דומות לשלו. שניהם הציגו את התיאוריה שלהם באנגליה ב- 1958, אלא שדרווין מיהר לפרסם את ספרו המבסס את תאוריית האבולוציה על עדויות מדעיות ומסודרות ובכך השיג את וואלס מבחינת פרסום התאוריה.

עד כמה אנו בטוחים שאבולוציה אכן התרחשה?

תאוריית האבולוציה, כמו כל תאוריה מדעית, היא הסבר מוכח, של היבט כלשהו בטבע. כלומר, היא מודל שלו אוסף ראיות, המסביר בצורה הטובה ביותר חוקיות מסוימת.
העובדה שלתאוריה זו אוסף ראיות רב ורחב, המגיע מתחומים מאוד מגוונים, מחזקת את ההתכנות שהתיאוריה הזו היא ההסבר הטוב ביותר לשאלה שנשאלת.
את הראיות המבססות את נכונותה של התיאוריה, ניתן למצוא באינטגרציה של מידע שנובע ממאות אלפי מאובנים מתקופות קדומות, בהשוואה אנטומית בין מינים שונים, במציאת איברים שהתנוונו במהלך האבולוציה כמו שרידי גפיים אחוריות (רגליים) בלווייתנים, ברצפי המטען הגנטי ( (DNA והחלבונים, במציאת מיקרו-שינויים (שניתן לצפות בזמן קצר) שמקנים למינים שונים יתרון הישרדותי (כמו עמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים), בביולוגיה התפתחותית בה רואים אילו גנים שולטים בתוכנית התפתחות הגוף של היצור השלם ועוד.
בנוסף, ניתן לראות עדויות לתהליך האבולוציוני בתהליך המלאכותי של השבחת זנים. כל התהליך בו נוצרו באופן מלאכותי על ידי האדם זנים רבים של גזעי כלבים מכלב אחד בודד שדמה לזאב, זני סוסים, זני יונים ואפילו ביות בקר ועופות. גם השבחת החיטה, התירס והאורז, נותנים תימוכין נוספים לכך שניתן באופן הדרגתי לשנות את תכונותיהם של יצורים חיים, על פי סלקציה מלאכותית.
מאובנים של יצורים חיים, מאפשרים לנו לראות שהרבה מן היצורים שחיו על כדור הארץ, נכחדו. בנוסף, לפי שכבות הסלעים בהן הם נמצאו, ניתן לראות אילו יצורים קדמו לאילו יצורים. כך: בשכבות הסלע בהן הסלעים עתיקים יותר, ניתן למצוא את המינים הקדומים יותר ואילו בשכבות הסלעים החדשים יותר, ניתן למצוא מאובנים של יצורים שחיו בתקופות היותר קרובות לתקופה שלנו. באופן הזה, לא רק שרואים כי רוב המינים נעלמו ונכחדו במשך הזמן, אלא רואים גם כי מופיעים מינים חדשים עם הזמן, מינים שלא ניתן למצוא בסלעים העתיקים יותר. בכל העולם ישנה אחידות לגבי העלמות והופעת מינים יחסית לקו הזמן בו הם נמצאים על פי גיל הסלע. בנוסף, עדות המאובנים מאפשרת לנו לראות את רצף השינויים שהתרחש במהלך מאות מיליוני שנים ושהוביל להתפתחות מין אחד לשני.
האבולוציה לא רק התרחשה בעבר – היא עדיין מתרחשת בטבע כל יום וכל שעה ובעוד את היכחדות חלק מן המינים אנו רואים בתדירות די גבוהה, אנו צופים כי בעתיד המאוד רחוק נראה מינים חדשים שנוצרים ואשר לא היו קיימים לפני כן.

 איך יכול להיות שמין אחד מתפתח לאחר? הרי אף אחד לא צפה בדבר כזה מעולם?

זה נכון שאף אחד לא יכול לצפות באופן ישיר בהתפצלות של מין אחד של יצורים חיים לשני מינים חדשים. תהליך האבולוציה של יצורים חיים הוא איטי מאוד כשם שתהליכים גיאולוגים תזוזת היבשות והיווצרות הרים ועמקים היא תהליך איטי ביותר. אנחנו, בני האדם, חיים תקופה קצרה יחסית (תוחלת החיים בארץ לדוגמא היא בסביבות 80 שנה). אנחנו יכולים להבחין בהמשכיות בתהליכים שמתרחשים במסגרת זמן של שניות או דקות בודדות (לדוגמא, אם כדור נופל משולחן, או אם חתול קופץ לפתע על עץ), אך קשה לנו להבחין בתהליכים ארוכים יותר. למשל, אנו יודעים שפרח נוצר מניצן, אך ללא עזרי צילום איטי, אנחנו לא ממש מבחינים בתהליך במהלך התרחשותו. ולכן אנו מסיקים דברים לגבי תהליכים איטיים יותר בעזרת הגיון. לדוגמא, אם אתמול ראינו באותה נקודה על הענף ניצן והיום אנו רואים בנקודה זו פרח סימן שמקור הפרח הוא מן הניצן. כך גם אנו מסיקים מסקנות בקנה מידה של ימים לגבי מחזוריותו של סיבוב כדור הארץ – אנו שמים לב שבכל ערב השמש שוקעת במערב ובבוקר זורחת במזרח. בקנה מידה של שנים אנו שמים לב למחזורי העונות וככל שאנו מתבגרים אנו ערים למחזורים גדולים אף יותר. כל תהליך הקצר מאוד משניה, כמו תהליכים כימיים שמתרחשים כהרף עין באלפית השניה או תהליכים פיזיקליים אחרים המתרחשים במיליונית השניה אינו ניתן לצפיה ללא עזרים מיוחדים. מהצד השני, את קצב התהליכים הארוכים מאוד, כמו היווצרותו של הר ניתן רק להסיק ממדידות. כתוצאה מכך, לא ניתן באמת לצפות בהם מכיון שהם מתרחשים בקצב האיטי בהרבה מזה של זמן חייו של אדם.

מדענים מצליחים להבחין בתהליכים המהירים הגורמים לשוני ברמת הפרט באוכלוסיה – תהליכים אלו הם בבסיסם כימיים (ראה מוטציה) והשינויים שהם גורמים ניתנים לתצפית ומדידה על האורגניזם השלם שמחזיק במוטציות הללו.

לעומת זאת, לא ניתן להבחין בצורה ישירה בתהליכים מאוד איטיים ולכן מדענים מסיקים כיצד נראה התהליך על פי עדויות ממאובנים. מכלול המאובנים העצום על כדור הארץ בשילוב עם טכניקות פיזיקליות מתקדמות לתארוך סלעים (קביעת גיל הסלע בו נמצא המאובן) מאפשר לנו להסיק מסקנות לגבי התפתחות החיים במשך עידנים של מיליוני שנים. בסלעים בעלי גיל מסוים ניתן למצוא רק מאובנים של מינים מסויימים בעוד שבסלעים עתיקים יותר או חדשים יותר ניתן לראות מינים אחרים. העובדה שמינים נעלמים כתוצאה מהיכחדות נראית לנו די אינטואיטיבית, אך הופעתם של מינים חדשים שלא נצפו בסלעים העתיקים יותר מעידה על איזשהו סוג של התפתחות. בנוסף, הרבה פעמים שינויי הצורה של המינים החדשים נראים כמעין התפתחות טבעית על גבי פלטפורמה של צורות שקדמו להם.

הדרגתיות בשוני שבין מאובן אחד למשנהו שמקורם בתקופות עוקבות מרמזת שהשינויים נעשים באופן הדרגתי. לדוגמא, ממאובנים ניתן לראות קו שינויים הדרגתי בין קוף-אדם (Ape ( לאדם במהלך כ-7 מיליון שנה. המאובן הכי קדום של שלב ביניים בין הקוף לאדם הוא של מין הנקרא סהלנטרופוס צ'דנסיס(Sahelanthropus tchadensis). מקורו במרכז אפריקה ודווח כי אזור כניסת עמוד השדרה אל תוך הגולגולת נמצא בתחתית הגולגולת ולא בצד האחורי כפי שניתן לראות בקופים כמו שימפנזות. עובדה זו (בנוסף לעוד כמה תכונות שנראו במאובן) מחזקת את ההשערה שמדובר ביצור דמוי-קוף שהילך על שתי רגליים ולא נע על ארבע כמו שימפנזה. מאובנים אחדים נוספים של מינים נוספים עד לפני כ-3 מליון שנה מחזקים את ההשערה כי השינוי המהותי הראשון במעבר בין הקוף לבני האדם הוא מינים ההולכים על שתיים באופן קבוע אך בעלי מוח קטן יחסית ופנים המזכירות את אלו של הקוף. לפני 2.4 מיליון שנה מוצאים מין מעבר נוסף עם מוח יותר גדול במקצת ואשר בסביבתו נמצאים כלים העשויים אבן ומניחים שהוא הראשון להשתמש בכלים הצורה אינטנסיבית. ולפני כ-2 מיליון שנה ניתן למצוא מין נוסף, שנקרא הומו ארקטוס, אשר גולגולתו מעידה על מוח גדול יותר, וצורת השלד מראה כי האגודל בכף ידו ניצבת ומתנועעת מול אצבעות כף היד, ורגליו ארוכות יחסית לגופו (כמו אצל בן אדם).מאובנים של ההומו ארקטוס הם הראשונים שנמצאים מחוץ לאפריקה, ולכן סביר להניח שמין זה הוא הראשון לחצות אל תוך אסיה מאפריקה.