מעט חינוך אבולוציוני: מקרואבולוציה, מיקרואבולוציה והמשך הקרב בין תחושות בטן למציאות (חלק י"א)

תוכן העניינים של סדרה זאת נמצא במאמר המבוא שלה.

[toc]

יש לא מעט דוגמאות של שינויים אבולוציוניים בטבע. אחת המפורסמות שבהם היא האופן בו זיהום אוויר באנגליה גרם לתדירות עשי הפלפל השחורים לעלות. בפישוט גס, זיהום האוויר גרם לעצים עליהם גרים העשים להכהות. העשים השחורים בלטו פחות על רקע העצים הכהים, מה שהחביא אותם מעיניהם של טורפים פוטנציאליים. התופעה הזאת, המכונה מלניזם תעשייתי, היא דוגמא יפה של הברירה הטבעית בפעולה. יש מכחישי אבולוציה שמקבלים זאת, אך ממשיכים להכחיש אבולוציה. מדוע? לשיטתם, דוגמאות כאלו ממחישים מיקרואבולוציה, אבולוציה בקנה מידה זעיר, בעוד שהמחלוקת שלהם עם הביולוגים האבולוציוניים היא על המקרואבולוציה, ההיווצרות של שינויים אבולוציוניים בקנה מידה גדול, כאלו שיוצרים מינים חדשים.

מיקרו- ומקרואבולוציה במדע וב"מדעי" הבריאה

למילים מיקרואבולוציה ומקרואבולוציה יש משמעות מקובלת בספרות המדעית. מיקרואבולוציה היא תהליך אבולוציה המתרחש בתוך אוכלוסיה של מין אחד. למשל, הדוגמא ההיפותטית של חלבון הסחוגאז שנתתי ברשומה הקודמת המחישה אבולוציה בקרב אוכלוסיה של תימנים. יהודים תימנים הם חלק מהמין האנושי ונותרו חלק מהמין האנושי גם אחרי התפתחות הסחוגאז. לעומת זאת, מקרואבולוציה היא תהליך אבולוציה שיוצר מינים חדשים. במהלכו, אוכלוסיה שנלקחה מתוך מין מסוים משתנה כך שבסופו של דבר היא כבר לא תקוטלג כאוכלוסיה של המין המקורי, אלא של מין חדש. כדוגמא, חשבו על האבולוציה של עופות מדינוזאורים קדומים. בפישוט מסוים אפשר לומר שאוכלוסיה מקורית של דינוזאורים עברה תהליך אבולוציה לאורך עידנים עד שבסופו של דבר אנו מקטלגים את התוצאה כאוכלוסיה של מין אחר לחלוטין שלא היה קיים בהתחלה.

יש שפע ראיות שמיקרואבולוציה התרחשה ומתרחשת ולמנגנונים שמאחוריה. יש מקרים מתועדים שלה בימינו, כמו הדוגמא שהזכרתי למעלה של עש הפלפל והמלניזם התעשייתי. מחקרים רבים בנושא מתפרסמים כל שבוע, אם לא כל יום. אני עצמי כתבתי על מקרה רלוונטי שממש "שלפתי" בזמנו מהספרות בלי יותר מדי קושי – המקרה של עכברי האיילים בדיונות החול בנברסקה. יכולתי באותה מידה לבחור אחד מפחות או יותר כל מחקר שלישי שהתפרסם בכתב העת Evolution, ספינת הדגל של החברה לחקר האבולוציה. טוב, אני לא באמת יודע אם זה אחד משלושה, אך הנקודה בעינה עומדת: יש מלא כאלו והם מתפרסמים בכתב העת הזה באופן תדיר.

זה לא מפריע למכחישי אבולוציה. למרות שחלקם טוענים אחרת מדי פעם, רווחת בקרבם אובססיה די משוגעת גם למיקרואבולוציה. תעיד, למשל, כמות הדיו, הזמן והבולשיט שהם שופכים על הניסיון העקר לעקר את המקרה המפורסם של עש הפלפל והמלניזם התעשייתי. חצי מתוצאות הגוגל שאני מקבל כשאני מחפש "עש הפלפל אבולוציה" הם מכחישי אבולוציה שעושים את כל שביכולתם כדי להראות שמדובר במעשייה אבולוציונית, ולא במדע מדויק.

יש גם שפע ראיות שמקרואבולוציה התרחשה ומתרחשת ולמנגנונים מאחוריה. חזינו באבולוציה של מינים חדשים אינספור פעמים. לכל הרוחות, אני עוד זוכר את הפעם הראשונה שעיינתי בספרם של ה. אלן אור וג'רי קוין שעוסק כל כולו בתהליך התמיינות המינים, תהליך ההיווצרות של מינים באבולוציה, הידוע גם בשם ספציאציה. הספר הוא המחשה אחת גדולה של היווצרות מינים בהווה ובעבר, וזאת אפילו לא המטרה שלו. זה לא ספר מדע פופולרי, אלא ספר שנכתב בשביל חוקרים על ידי חוקרים במטרה לסכם את הראיות לגורמים השונים שמעורבים בהיווצרות מינים ולזהות איזורים בהם רב הנסתר על הגלוי.

אני לא חושב שהאבחנה שעושים מדענים בין מיקרואבולוציה למקרואבולוציה משנה כשמדובר במכחישי אבולוציה, ולכן לא טרחתי לכתוב עליה הרבה עכשיו. כאמור, הרבה מכחישי אבולוציה אוהבים לומר שאין להם בעיה עם מיקרואבולוציה, אלא עם מקרואבולוציה. מעבר לעובדה שרבים מהם עדיין מבלים שפע זמן בניסיון להפריך מקרים מתועדים של מיקרואבולוציה, מניסיוני הם גם מגיבים למקרים מתועדים של היווצרות מינים באופן די עקבי. הם לא מתרשמים. במידה מסוימת של הכללה, בספרות המדעית מין ביולוגי מוגדר כאוכלוסיה מבודדת התרבותית מאוכלוסיות אחרות. כלומר, כאוכלוסיה שבגדול לא מתרבה עם אוכלוסיות אחרות ומביאה צאצאים פוריים. הרבה מכחישי אבולוציה מקבלים שיש שפע דוגמאות של היווצרות של אוכלוסיות מבודדות התרבותית. הם עדיין טוענים שאין ראיות ל"שינויים מרשימים" באוכלוסיות. לא נוצר פיל עם חדק ממשהו שאינו פיל עם חדק, הם יטענו, לא נוצר כלב ממשהו שאינו כלב, לא נוצרו כליות חדשות, מוח חדש או איברים חדשים.

אני מסיק מזה שבשביל מכחישי אבולוציה מיקרואבולוציה ומקרואבולוציה הם לא המיקרואבולוציה והמקרואבולוציה עליה מדברים מדענים. לפעמים, הם מגדירים את המושגים האלו בצורה שנשמעת כמו ההגדרה המדעית המקובלת, אבל ההתנהגות שלהם מעידה שזאת פשוט לא הכוונה שלהם. בשבילם, מקרואבולוציה היא האבולוציה של תופעות ביולוגיות שמרשימות אותם.

מבחינתי זה בסדר גמור להשתמש במונחים קיימים במובן חדש. לכן, אין לי בעיה שמכחישי אבולוציה משתמשים במילים מיקרו- ומקרואבולוציה במובן שונה מהמובן המדעי המקובל. הבעיה היא ששוב בלב הטיעון שלהם יש ערפל מושגי. הם יכולים להצביע כמה שהם רוצים על נפלאות חדק הפיל או נפרוני הכליה ולהשתפך עליהם עד מחר. זה לא יהווה טיעון שהם לא התפתחו באבולוציה. כמו במקרה של ה"אקראיות" האבולוציונית, מדובר בריקוד עקר על רגשות מעורפלים. "וואו, אלו תופעות ביולוגיות מדהימות, מורכבות ומפעימות", הקורא אמור לחשוב, "ולכן בוודאי לא התפתחו באבולוציה". כל הדרוש הוא אסוציאציה רגשית מעורפלת בין "זה מדהים!" ו"זה לא התפתח". טיעון תקף – זה לא.

ראיות מוצקות מול רשמים מעורפלים

כבר הראיתי את הסכנה שבהסתמכות על מושגים מעורפלים על דפי הבלוג הזה. בדרך כלל אני נוטה לנסות להבהיר את המושגים כמיטב יכולתי ואז לדון בהשלכות של הבהירות המושגית הזאת. הפעם אתמודד עם הערפל המושגי הזה בדרך עקיפה. אתן דוגמית קטנה מהראיות שמראות שכן, עולם החי התפתח באבולוציה. הרעיון הוא שלא באמת צריך לעניין אף אחד מה הרשמים הלא-מיודעים שלי או של כל אדם אחר אומרים על ההיתכנות של האבולוציה. הראיות זמינות ומראות שהתהליך קרה, אז עלינו להתאים את רגשותינו לעובדות ולא להפך.

ספציפית, אביא ראיות לשתי טענות. ראשית, אציג את אחד מקווי הראיות לכך שעולם החי הקיים היום התפתח מ"גרסאות קודמות" של עולם החי שהיו קיימות בעבר. זאת ליבת תזת המוצא המשותף, רעיון מרכזי בביולוגיה האבולוציונית. עסקתי בעבר בראיות ממאובנים. אתם מוזמנים לקרוא את הרשומה הזאת כנספח לרשומה הנוכחית. כאן אעסוק בראיות מהומולוגיה מיוחדת, הראיות מקיומו של דמיון בין מבנים ביולוגיים שאין לו סיבה הנדסית. שנית, אציג את אחד מקווי הראיות לכך שהמנגנונים של האבולוציה הזאת הם המנגנונים המוצעים על ידי הביולוגיה האבולוציונית. אתמקד במנגנון אבולוציוני אחד, הברירה הטבעית.

לא אאריך באף אחד מהנושאים האלו ולא אתן יותר מדוגמית של דוגמית, כי רשימת קווי הראיות והממצאים השונים פשוט לא נגמרת. ארוכה קצת פחות היא רשימת התירוצים של מכחישי האבולוציה שנועדו להראות שהראיות האלו הן לא ראיות. אזכיר אחד מהם ואשלח אותם לעזאזל הטיעוני אליו הן שייכות, רק בשביל הפאן.

הראיות מהומולוגיה מיוחדת

"הומולוגיה מיוחדת" זה שם טכני לתופעה ביולוגית מוכרת: דמיון בין מבנים ביולוגיים שאין לו סיבה הנדסית. למשל, כנף העטלף היא בגדול יריעת עור הפרושה על קבוצת עצמות. העצמות הללו דומות מאד למבנה עצמות הידיים של יונקים לא מעופפים. אין סיבה הנדסית לדמיון הזה. הוא לא נחוץ על מנת ליצור כנף ולא משחק תפקיד סיבתי בתפקודה ככנף. דוגמא אחרת היא עמוד השדרה. אנחנו, למשל, משתמשים בעמוד השדרה שלנו כתומך לשלד שלנו. נחשים משתמשים בהם כדי לזחול על הקרקע. למרות שהתפקוד שלהם שונה, מבנה החוליות עדיין דומה. גם לדמיון הזה אין סיבה הנדסית.

הנקודה החשובה היא שנצפה למצוא הומולוגיה מיוחדת בעולם החי, אם הוא תוצר של תהליך אבולוציה. למעשה, נצפה למצוא אותו די בכל מקום בעולם החי. אוכלוסיות קיימות הן "עריכה" של אוכלוסיות קודמות. בפרט, איברים חדשים נוצרים על ידי "עריכה" של איברים קיימים. אפילו אם לאיבר החדש יש תפקוד שונה לחלוטין מהאיבר המקורי, נותרת זיקה מבנית בינם שאנחנו מסוגלים לזהות. זאת הסיבה שקיומה של הומולוגיה מיוחדת בעולם החי מהווה ראיה למה שקראתי לו למעלה ליבת תזת המוצא המשותף.

מכחישי אבולוציה נוטים להתעלם מכל זה. במקום לדבר על דמיון בין מבנים ביולוגיים שאין לו סיבה הנדסית, הם משום מה חושבים שהראיות לאבולוציה באות מדמיון סתמא. כך למשל כותבים באתר "רציו – אמונה, מחקר ומדע":

הכנפיים התפתחו אצל עטלפים (ממשפחת היונקים), אצל חרקים, ואצל דינוזאורים מסויימים. וכמובן אצל הצפורים. כל אלו התרחשו במקביל, ויצרו טכניקה שוה בעלת תכנון אחיד. אבל אין שום קשר ישיר בין המשפחות האלו.

ועל זה אמרו חכמי האבולוציה: למי'כפת. הבעיה עם טיעונים כאלו היא לא שהם שגויים עובדתית, אלא שהמסקנה לא נובעת מההנחות. כן, לעטלפים, לציפורים ולחרקים רבים יש כנפיים ואפשר לומר ש"אין קשר ישיר" בינם, למרות שאני לא בטוח למה התכוון המשורר במילים האלו. ניחא. איך נובע מזה שהומולוגיה מיוחדת היא לא ראיה לאבולוציה? אני לא יודע. איך זאת ראיה נגד אבולוציה? שוב, אני לא יודע. בגדול, זה נשמע כאילו מדובר במשחק אסוציאציות. "הביולוג האבולוציוני אמר משהו על דמיון בין מבנים", אומר מכחיש האבולוציה, "ולכן אני עומד לומר משהו על דמיון בין מבנים שנשמע כאילו אני סותר אותו". אבל מה הסתירה?

בפועל, אפילו בחינה שטחית של הפרטים מבהירה שאין סתירה. במובן מסוים סוג הדמיון שיש בין כנפי הציפורים, העטלפים והחרקים הוא בדיוק הפוך להומולוגיה מיוחדת. בין כל הכנפיים הללו יש דמיון שנובע מהתפקיד ההנדסי הדומה שלהם. כנפי העטלף, הציפורים והחרקים כולם מבנים די שטוחים כי בעזרת משטחים כאלו אפשר ליצור כוח עילוי. אין שום דבר באבולוציה או במנגנונים שלה שמונע את גילויו של טריק טוב שוב ושוב באופן בלתי תלוי, כמו הטריק שמשטחים שטוחים יחסית בעלי מבנה מסוים יכולים ליצור כוח עילוי אם הם נתמכים על ידי שרירים שזזים נכון.

עקבי עם העובדה הזאת, הדמיון ההנדסי בין כנפי העוף, העטלף והחרק מסתכם בדיוק בדברים שנצפה שיהיו דומים בהינתן התפקוד ההנדסי הדומה שלהם. השוני, לעומת זאת, ממחיש את תזת המוצא המשותף. הכנפיים הללו עשויות מחומרים שונים, בעלי מפרוק ו"שלד" תומך שונים לחלוטין והעקרונות הפיזיקליים שהן מנצלות כדי ליצור את העילוי הם די שונים. בכלליות, החומרים הללו, המפרוק וה"שלד" – כולם תואמים למה שמצוי בקרב חרקים במקרה של כנפי החרקים ושל בעלי חוליות במקרה של העטלפים והעופות. כל זה מתאים בדיוק למה שנצפה לראות בטבע, אם הכנפיים הללו נוצרו בתהליך אבולוציה בו טריק הנדסי מסוים התגלה שוב ושוב באופן בלתי תלוי.

ראיות למנגנונים

ביולוגים היום מסוגלים לרצף גנומים שלמים בקלות רבה. על ידי השוואה חכמה של הרצפים הללו, הם מסוגלים להסיק מה המנגנון האבולוציוני שאחראי לאבולוציה שלהם. יש מגוון גדול של טכניקות לעשות זאת ואציג רק אחת מהן, בשביל ההמחשה. בפישוט גס, הרעיון הבסיסי מאחוריה הוא לגלות שני מספרים: "כמות האבולוציה" של רצף שהתרחשה שלא תחת השפעת הברירה הטבעית וכמות ה"אבולוציה" שלו שהתרחשה בכלליות. "כמות האבולוציה" של הרצף שהתרחשה תחת השפעת הברירה הטבעית היא ההפרש בין שני המספרים הללו.

כדי להבין את השיטה עד הסוף, צריך להבין קצת יותר לעומק איך בנוי הגנום ואיך נוצרים חלבונים, המולקולות הביולוגיות שמבצעות את רוב העבודה בתא החי. גנום הוא רצף של "אותיות" שלקוחות מאל"ף-בי"ת בן ארבע אותיות, האל"ף בי"ת הגנטי. יש בו רצפים שמקודדים חלבונים. חלבונים הם בעצמם רצף של "אותיות", רצף של חומצות אמינו. יש עשרים חומצות אמינו, ולכן יש עשרים "אותיות" באל"ף-בי"ת החלבוני. שלוש "אותיות" באל"ף-בי"ת הגנטי מקודדות "אות" אחת באל"ף-בי"ת החלבוני. יש $latex 4 \times 4 \times 4=64$ צירופים אפשריים באורך שלוש אותיות של האל"ף-בי"ת הגנטי, אך רק עשרים "אותיות" באל"ף-בי"ת החלבוני. בפרט, יש "אותיות" חלבוניות שמקודדות על ידי יותר משלשה אחת של "אותיות" גנטיות. לכן, יש שינויים ברצף גנטי שמקודד לחלבונים שלא ישנו את רצף החלבון שנוצר ואחרים שכן. בפישוט גס מאד, שינויים שלא משנים את רצף החלבון, לא משנים את החלבון שנוצר ולכן לא יכולים להשפיע על התפקוד שלו. בפרט, הברירה הטבעית אדישה להם.

העובדה הזאת מאפשרת לנו להעריך את המספר הראשון, "כמות האבולוציה" של הרצף שהתרחשה שלא תחת השפעת הברירה הטבעית. כדי לעשות זאת, משווים בין רצפים המקודדים חלבונים מגנומים של מינים שונים. מזהים את המיקומים בהם יש הבדלים ברצף הגנטי שלא משנים את רצף החלבון, כאלו שלא הושפעו על ידי אבולוציה. כאמור, להבדלים האלו לא אחראית הברירה הטבעית. לכן, בעזרת שיטות סטטיסטיות חכמות, אפשר להסיק מהם כמה מהאבולוציה של כל אחד מהמינים בינם אנו משווים לא הושפעה מהברירה הטבעית.

כעת אפשר לזהות את ההבדלים בין הרצפים של המינים השונים שכן משנים את רצף החלבון. קצת סטטיסטיקה מאפשרת להפיק מהם אומדן טוב של "כמות האבולוציה" הכוללת שעבר הרצף. עוד קצת סטטיסטיקה מאפשרת "לחסר" מהאומדן הזה של "כמות האבולוציה" שעבר הרצף את "כמות האבולוציה" שעברה עליו בלי שום קשר לברירה הטבעית, אותו הסקנו מהשוואת השינויים ברצף המקודד שלא משנים את החלבון. התוצאה היא הערכה טובה של "כמות האבולוציה" ברצפים המקודדים לה אחראית הברירה הטבעית. התוצאות של השיטה הזאת ורבות אחרות ממחישות שכן, הברירה הטבעית פעלה בטבע לאורך העידנים בהם התרחשה אבולוציה על פני כדור הארץ. מפתיע? לא אותי.

נפלאות הסימולציה

אחתום את הרשומה הזאת במתקפה חזיתית אפילו יותר על השימוש ברשמים המעורפלים נגד האבולוציה. יש סימולציות של אבולוציה בהן דברים ממש מרשימים התפתחו, למרות שאפילו הרשמים הסובייקטיביים שלי לא חשבו שזה יקרה. אחד שהרשים אותי במיוחד עסק באבולוציה של רשתות מטבוליזם תאיות. מטבוליזם הוא קבוצה גדולה של תהליכים כימיים שמתרחשים בתא ומעורבים בעיבוד מזון והעברת אנרגיה ל"צורה" ולמקום בו היא נחוצה בתא. אפשר לייצג בעזרת רשת את שלל התגובות הכימיות שמתרחשות בתהליכים המטבוליים בתא ואת הכימיקלים המעורבים בהם. הרשתות המטבוליות הללו מאד מורכבות וניתוח כמותי שלהם הוא תחום שלם בביולוגיה בפני עצמו.

החוקרים במחקר המדובר בנו מודל מפושט של מטבוליזם תאי וכימיה דיגיטלית. הם נתנו לאוכלוסיה של אורגניזמים דיגיטליים להתפתח בסביבה דיגיטלית בה זמינים להם "מוצרי מזון" דיגיטליים וברירה טבעית לטובת הגדלת מורכבות ויעילות המטבוליזם. הם בחנו מה קורה לרשת המטבולית אחרי אלפי "דורות" של אבולוציה. האורגניזמים הדיגיטליים מהם הסימולציה התחילה היו בעלי "גנום" דיגיטלי בן אלפיים "הוראות", רובן הוראות "זבל" שלא עושות דבר, ורשתות מטבוליות פשוטות בנות לא יותר מעשרות תגובות "כימיות" ותוצרים מטבוליים דיגיטליים.

התוצאה די מדהימה. לאורגניזמים שהתפתחו אחרי כמה אלפי דורות היו רשתות מטבוליזם ענפות בנות מאות ואלפי תגובות "כימיות" ותוצרים מטבוליים דיגיטליים. ה"גנום" שלהם גדל כל כך שהוא היה כמעט זהה לגודל המקסימלי שהיה אפשרי בסימולציה, 60 אלף "הוראות". יחד עם העלייה בגודל ה"גנום", אחוז הוראות ה"זבל" שבו ירדה, מה שמצביע על כך שבכלליות ה"הוראות" החדשות שהתפתחו לא הכילו "זבל" חסר תפקוד.

מחקרים כאלו לא מבוצעים כדי להרשים מכחישי אבולוציה. לאף'חד לא באמת אכפת מהם בספרות המדעית. החוקרים רצו לזהות את המקור האבולוציוני של כל מיני תכונות של רשתות מטבוליות אמיתיות. סימולציה היתה עבורם כלי מחקר. אני משתמש בתוצאות שלהם למטרה אחרת. הרשמים של לא מעט אנשים גורמים להם לחשוב שאבולוציה לא יכולה ליצור את המורכבות המדהימה של התא החי. סימולציות כאלו ממחישות שהרשמים הללו מנותקים מהמציאות. דברים מורכבים ומסודרים מאד יכולים להתפתח על ידי מנגנונים אבולוציוניים ידועים. המציאות פשוט לא מסכימה עם מכחישי האבולוציה.