מעט חינוך אבולוציוני: הביולוגיה האבולוציונית כמדע היסטורי והאגו הנפוח של המדעים המדויקים (חלק י"ב)

תוכן העניינים של סדרה זאת נמצא במאמר המבוא שלה.

[toc]

למדעים המדויקים יש מוניטין גדול. יש להם מוניטין כתחומים מדעיים בעלי הישגים מעשיים, ובצדק. מחשבים, מכונות ענק, תרופות, תהליכי ייצור חדשנים במפעלים ושאר פיתוחים טכנולוגיים מרהיבים – כולם הם התוצר של עבודתם המצטברת של פיזיקאים, כימאים ומהנדסים. יש להם גם מוניטין כמדעים מדויקים. הפיזיקה והכימיה במיוחד נחשבים לתחומים שעומדים בסטנדרטים קפדניים של אישוש מדעי. פילוסופים של המדע התרשמו מזה כל כך, שלא מעט עבודות שקראתי בתחום נראו לי מנותקים לחלוטין מכל מה שמתרחש במדעי החיים, התחום המדעי בו אני מתמצא.

המוניטין של המדעים המדויקים מטיל צל על המדעים האחרים בהרבה דרכים, בצדק או שלא בצדק. היום אעסוק באחד המקרים בהם זה קורה שלא בצדק. יש מכחישי אבולוציה שטוענים שסטנדרט הראיות המקובל בביולוגיה האבולוציונית נמוך מסטנדרט הראיות של המדעים המדויקים. בפרט, הביולוגיה האבולוציונית היא לא מתמטית מספיק. כתוצאה מזה, חוקרים בתחום מנסחים השערות מעורפלות ומתקשים לאשש אותם על ידי שיטות כמותיות. בנוסף, הראיות בתחום הן חלשות, "ארכיאולוגיות", "היסטוריות", מסוג הראיות שהיסטוריון יאהב, אבל הן לא באמת "מוכיחות" דברים, עד כמה שאפשר להוכיח דברים במדע.

חוויותיי בלוע הארי

לפני שאתייחס ישירות לטענות הללו, קצת רקע על המקום ממנו אני בא ייתן קצת פרספקטיבה. ביליתי את ארבע השנים האחרונות במסדרונות הפקולטה למדעים מדויקים של אוניברסיטת תל אביב, במסגרת לימודיי במחלקה למתמטיקה של הפקולטה. אני די חריג כאן. בתור התחלה, המחלקה למתמטיקה נוטה לכיוון מתמטיקה עיונית. רוב החוקרים עובדים על נושאים מאד עיוניים והיצע הקורסים במתמטיקה שימושית קטן יותר, לפחות בתואר ראשון. מצאתי לא מעט יופי בקורסים היותר "עיוניים" במתמטיקה, וחלקם הפתיעו אותי מאד בשימושיות שלהם מחוץ למתמטיקה. עדיין, יש לי מעט מאד סבלנות לדיונים "מרתקים" על האיזומורפיזמים של סיגמא-אלגבראות על חוגים טופולוגיים p-אדיים במרחבי פרשה, וכתוצאה מזה לא באמת אכפת לי שאמרתי עכשיו ג'יבריש מתמטי מוחלט. מתמטיקה בשבילי היא כלי, לא באמת נושא מחקר. כבודם של מתמטיקאים עיוניים במקומו מונח, כל עוד הם לא מצפים ממני להתעניין במה שלא מעניין אותי.

הבעיה היא שאני חריג גם בקרב המתמטיקאים השימושיים. אקדמית, הקורסים המוצעים במתמטיקה שימושית לרוב מתמקדים במתמטיקה לבעיות פיזיקליות והנדסיות. חברתית, הסטודנטים למתמטיקה מודעים יותר לקשר של החומר שלהם לפיזיקה מאשר לביולוגיה. זכורה לי במיוחד שיחה משעשעת ביני ובין סטודנט למתמטיקה ופיזיקה שהרים גבה כששמע שהרקע שלי הוא בביולוגיה. "אתה הולך לאסוף צמחים בשדה?", הוא שאל ברצינות תמימה. הוא חשב שאני אוסף פרחים כמו מר המיולין. המציאות היא שבקושי ראיתי שדה בשנים האחרונות, מלבד שדה המספרים המרוכבים.

הבחור הזה היה תמים, אך אחרים גובלים בזדוניות. בשנים הראשונות שלי כאן הלכתי למרצים השונים של קורסים ושאלתי אותם מה אפשר לעשות עם החומר שהם לימדו, איזה שימושים יש לו מחוץ למתמטיקה. כשהיתה להם תשובה, הם הציגו שימושים מעולם הפיזיקה. תמיד שאלתי עוד שאלה: האם הם מכירים שימושים בביולוגיה? רובם הגיבו באדיבות שלא, הם לא מכירים כאלו דוגמאות. מיעוט בולט הגיבו בגיחוך. מתמטיקה וביולוגיה? בשבילם, לשלב בין השניים זה כמו לשלב בין ג'חנון ומיונז.

בכלליות, הבחנתי במידה משעשעת של התנשאות על ביולוגים בקרב אנשי מדעים מדויקים. המקור שלה מסתורי בעיני. לרוב, המדענים המדויקים בקושי יודעים מהו המבנה של גן, ממה בנוי חלבון או מהו הומאוסטאזיס. כל אלו מושגים די בסיסיים בביולוגיה. יותר מזה, אסיר לעצמי חצי מהאף אם רבע מאלו מהם שפותחים פה על ביולוגים אי פעם קראו מחקר בתחום. זה בהחלט יעזור להתמודד עם הפלצנות המתנשאת שלהם.

חשיבה כמותית בביולוגיה האבולוציונית

במידה מסוימת ומאד מוגבלת, אני מזדהה עם הזלזול של אנשי מדעים מדויקים בביולוגים. יש לי קיתונות של ביקורת על הבורות המתמטית שרווחת בקרב ביולוגים. בכלליות, התחום השתפר בנושא בארבעת העשורים האחרונים, אך עדיין יש בעיות. הביקורת הזאת תחכה לרשומה עתידית, כי היא לא רלוונטית כרגע. הביולוגיה האבולוציונית תמיד היתה תחום רווי מתמטיקה. החל מהעבודות היסודיות ביותר בתחום בתחילת המאה הקודמת, מתמטיקה וסטטיסטיקה היו היסודות שעליהם נבנה התחום. רונלד פישר, קרל פירסון, ג'ון הלדיין, סיוול רייט ושמות מפורסמים רבים משחר הביולוגיה האבולוציונית – כולם היו בעלי הכשרה מתמטית. הם בנו מודלים מתמטיים של אבולוציה, הם חקרו את התכונות שלהם וניסחו את ההשערות שלהם באופן מתמטי. עבודות אמפיריות שבחנו את העבודה התיאורטית שלהם התבצעו, מתבצעות ויתבצעו בעתיד. חלקם אפילו תרמו ישירות למדעים המתמטיים והסטטיסטיים דרך העבודה שלהם, פירסון ופישר במיוחד.

עבודה תיאורטית כזאת היא לא קוריוז היסטורי, אלא משהו שמלווה את התחום עד היום. אני לא חושב על הברירה הטבעית, סחף גנטי ושאר המנגנונים האבולוציוניים בתור מושגים שמובעים במילים. מבחינתי, אלו משוואות, מודלים מתמטיים ושאר ירקות מתמטיים למינם. אני לא חריג. אפילו ספר מבוא לביולוגיה אבולוציונית מלא במודלים מתמטיים למינם, למרות שבהתאם לרמת קהל היעד שלו, הם יחסית פשוטים. תשכחו מלעשות עבודה מתקדמת וחדשנית בביולוגיה אבולוציונית בתחום בלי בסיס טוב בתהליכים סטוכסטיים, שליטה טובה בקומבינטוריקה וסטטיסטיקה מתקדמת. שימוש במחשב כדי לנתח נתונים הוא חובה, לא רשות, וכישורי תכנות הם כורח המציאות. בלי הידע הזה, תוגבלו לשימוש בכלים שאחרים כבר פיתחו והמקוריות שלכם תהיה בהתאם. דרוש רקע מתמטי טוב כדי לעשות בהם שימוש.

לכן, אני מסתכל בתמיהה על הנטיה להתייחס לביולוגיה האבולוציונית כתחום "חלש מתמטית" מפיזיקה. אין לי שום ספק שבהשוואה לביולוגים, פיזיקאים עושים שימוש הרבה יותר רחב במודלים מתמטיים וההשערות שלהם בהחלט מובעות באופן מתמטי הרבה יותר מאשר בקרב ביולוגים. אני לא בטוח שזה תמיד רע, אבל לפחות אני יכול להסכים שזה המצב. זה ממש לא המצב כשמשווים בין פיזיקאים לביולוגים אבולוציוניים. יש דברים שפשוט אי אפשר לעשות בלי בוחטה מתמטיקה ומודלים ממוחשבים. נסו להבין, באמת להבין, לא ברמת מדע פופולרי, כל מיני שיטות להסקת הקשרים האבולוציוניים בין מינים. זה פשוט בלתי אפשרי. נסו להבין את זרימת הגנים בין אוכלוסיות לא מבודדות ולשחזר מתוכה את דפוסי ההגירה שלהם. כדי לעשות משהו עם נתונים רלוונטיים, תהיו חייבים ליצור מודל מתמטי/חישובי של השאלה. אלו לא דוגמאות קיצוניות משולי התחום. אלו סוג השאלות שנשאלות ונענות כל הזמן בביולוגיה אבולוציונית, ולכן של סוג הכישורים הנדרשים כדי לעשות עבודה טובה בתחום.

איכות הראיות בביולוגיה האבולוציונית

לזלזול המתמטי הזה מצטרפים ניסיונות לבטל את איכות הראיות בביולוגיה אבולוציונית כנופלת מאיכות הראיות המקובלת במדעים המדויקים. בביולוגיה האבולוציונית כל הטובין המדעיים שרלוונטיים למחקרים בפיזיקה רלוונטיים גם בתחום הזה. ביולוגים אבולוציוניים עדיין מחפשים קווי ראיות שונים שמתכנסים לאותה מסקנה וגם מוצאים כאלו לא אחת. הם עדיין מנסים לבודד משתנים ועושים זאת בהצלחה באופן תדיר. יש פתיחות לשינוי דעה כאשר מצב הראיות משתנה וזה שכיח בתחום.

בבירור, יש הבדל בין סוג הראיות שאוספים פיזיקאים וסוג הראיות שאוספים ביולוגים אבולוציוניים. זה לא נובע מאיזשהי חולשה של התחום, אלא מנושא המחקר עצמו. כשחוקרים את המבנה של חלקיקים תת-אטומיים, מתקבל על הדעת לפרק להם ת'צורה במאיץ חלקיקים. כשחוקרים את ההיסטוריה האבולוציונית של הדינוזאורים, מתקבל על הדעת לפרק ת'אדמה ולחפש בה מאובנים ושאר ממצאים גיאולוגיים. זה הכל.

מעבר להבדל הזה, איכות הראיות בביולוגיה אבולוציונית תואמת למצוי בתחומים אחרים. כצפוי, בסוגיות שנמצאות בחזית המחקר הראיות עדיין חלשות ורב-משמעיות. בכל עניין אחר, הראיות מצוינות. למשל, ידוע שדו-חיים קדומים התפתחו מדגים קדומים. הראיות לכך מתכנסות ממספר קווי ראיות. למשל, מאז שנות ה-70 פותחו טכנולוגיות לריצוף רצפים גנטיים שאפשרו להשוות בין הקבוצות הללו גם ברמה הגנטית ולאמוד כמותית את הקרבה האבולוציונית בינם. תוצאות הניתוח הזה הם בדיוק מה שנצפה לראות בהינתן שדו-חיים קדומים התפתחו מדגים קדומים. בנוסף, מאובנים שאותרו במאה השנים האחרונות אפשרו לחזות בדוגמאות של צורות ביניים בין דגים ודו-חיים ואף להבין את הקרבה האבולוציונית בינם ובין דו-חיים מודרניים.

אלו קווי ראיות, לא ראיות סתמא. בימינו, השוואה של תכונות אנטומיות מתבצעת בכלים סטטיסטיים מתקדמים ומסתמכת על עשרות ומאות מדידות כמותיות של תכונות אנטומיות. יותר מקבוצת חוקרים אחת ביצעה כאלו על מנת לאמוד את הקרבה האבולוציונית בין אורגניזמים הידועים ממאובנים. אותו דבר נכון לגבי השוואות גנטיות. הלינקים בפסקה הקודמת הם רק דוגמית מהספרות הענפה בתחום. מצב הידע כיום הוא הרבה מעבר הידיעה הכללית שדו-חיים קדומים התפתחו מדגים קדומים. חוקרים בתחום החלו להיכנס לפרטים הקטנים של התהליך וגילו לא מעט. בקצרה, אני לא מבין גדול בתחום הזה, אך די אפילו במעט שאני יודע כדי להבהיר עד כמה מנותק מהמציאות הרעיון שהראיות "חלשות".

עושר הראיות המתכנסות לא מותיר מקום לספק. דו-חיים קדומים התפתחו מדגים קדומים. בזכות היכולת שלנו לנסח את ההשערה הזאת ואת ההשלכות שלה במונחים הכמותיים של קרבה אבולוציונית, אפשר לעמת אותה עם הנתונים בסיועם של כלים סטטיסטיים טובים. חוקרים ידעו איזה דפוס קרבה צפוי להיות בטבע, בהינתן שדו-חיים קדומים התפתחו מדגים קדומים. חשוב לא פחות, הם ידעו איזה דפוס קרבה אבולוציונית לא צפוי להיות בטבע. חומרי הגלם של הניתוחים הסטטיסטיים הם בסיסי נתונים גדולים ועשירים. השורה התחתונה היא שיש כמות אדירה ובעלת איכות משובחת של ראיות התומכות במסקנה שדו-חיים קדומים התפתחו מדגים קדומים.

זאת לא הסוגיה האבולוציונית היחידה שהתשובה עליה מבוססת היטב. כמובן, תמיד יש דברים לא ידועים. במילים של הקומיקאי האירי דארה אובריאן, "אם המדע היה יודע הכל, הוא היה עוצר". העובדה שהמון דברים לא ידועים, שהראיות עדיין לא הכריעו בסוגיה כזאת או אחרת, לא מאפשרת להתעלם מהר של נושאים שבהם הידע שלנו מצוין.

הביולוגיה האבולוציונית כמדע היסטורי

ועדיין, נראה לאנשים, ולמכחישי אבולוציה במיוחד, שיש משהו שמבדיל את איכות הראיות במדעים המדויקים מאיכות הראיות בביולוגיה האבולוציונית. בדרך כלל שורש העניין הוא שהמדעים המדויקים חוקרים אירועים שעדיין מתרחשים. אטומים, למשל, עדיין קיימים. יש לנו שפע אטומים שהמבנה שלהם שריר וקיים כעת, מוכן למחקר. הביולוגיה האבולוציונית היא מדע היסטורי במובן שעיקר המחקר בתחום מתמקד באירועים שקרו בעבר הרחוק ובניסיון לשחזר אותם כמיטב יכולתנו. חלק מהאירועים ההיסטוריים שנחקרים בתחום הם אירועים ייחודיים, כאלו שהתרחשו פעם אחת בלבד, בעבר הרחוק, לפני מיליארדי שנים. למשל, רק פעם אחת, לפני מאות מיליוני שנים, דו-חיים התפתחו מדגים. איך אפשר לחקור כאלו אירועים ולגלות את האמת לגביהם?

כמו בשתי הרשומות הקודמות, גם זה לא באמת טיעון, אלא פניה לרגש ערפילי. רגשית, העבר הרחוק נמצא מאחורי וילון של מסתורין שלא ניתן להסיר. אירועים שקרו לפני מאות אלפי שנים, מיליוני שנים או אפילו מיליארדי שנים גורמים לנו לפקפק ביכולתנו לגלות אותם. אנחנו מרגישים בעצמותנו שהם לא ידועים ולא ניתנים לידיעה, בטח לא בדיוק ולרוב לא בכלל. בעיננו, העבר חמקמק וקשה לשחזור. בגלל שהאבולוציה היא מדע היסטורי, מושא המחקר שלה אפוף בעננה של סימני שאלה שממטירה גשם של ספק על העבודה של החוקרים בתחום. התחום לא הרוויח את הספק הזה ביושר. הוא יכול ואף מצליח לשחזר פיסות רבות מההיסטוריה של החיים.

כדי להבין איך, יש לזכור שגם אירוע ייחודי שהתרחש לפני מיליארדי שנים יכול להשאיר אחריו מנעד שרידים גדול. השערה לגבי האירוע הזה מעומתת עם מנעד השרידים כולו, ומאוששת או מופרכת על ידם. כך למשל חוקרים מאובנים ידעו מה עליהם לצפות למצוא בימינו, בהינתן שדו-חיים קדומים התפתחו מדגים קדומים. הם מצאו שפע גדול משרידיו של האירוע הזה. החל משרידים באנטומיה ובגנומים של יצורים חיים ועד צורות ביניים מאובנות בלב האדמה. כל אחת מהן נתנה חיזוק נוסף ועצמאי לכך שאכן דו-חיים התפתחו מדגים.

מה לגבי אירועים ייחודיים שלא משאירים אחריהם מנעד שרידים גדול שביולוגים יכולים לאסוף או לא משאירים שרידים כלל? כמובן, ביולוגים אבולוציוניים יתקשו לגלות אותם ואת ההשפעה שלהם על ההיסטוריה האבולוציונית, ובטח שלא יוכלו להיות בטוחים במסקנות שלהם לגביו. זאת לא תופעה ייחודית. פיזיקאים יתקשו לגלות תופעות פיזיקליות שלא משאירות ראיות שהם מסוגלים לאסוף ובטח שלא יוכלו להיות בטוחים במסקנות שלהם. זה מאלץ אותי להסיק שההתמקדות בעובדה שהביולוגיה האבולוציונית היא "מדע היסטורי" היא הסחת דעת. השאלה האם אירוע שנחקר הוא "היסטורי" או "ייחודי" לא משנה. מה שמשנה הוא היכולת שלנו לזהות ממצאים רלוונטיים, לאסוף אותם ולנתח אותם. בהעדר היכולת הזאת, גם פיזיקאים לא יוכלו לחקור את מה שמעניין אותם. לעתים קרובות, יש אותה לפיזיקאים, ולעתים קרובות, יש אותה גם לביולוגים אבולוציוניים.

חושבים אחרת? מצוין! אתם מוזמנים להגיב לרשומה. בטיעונכם, אל תתמקדו ב"היסטוריות" של התחום, בעובדה שנושא המחקר הוא העבר הרחוק. התמקדו בטיב הראיות עצמם. סקרו אותן והסבירו איך בדיוק הסטנדרט שלהן נמוך, בפני עצמו או בהשוואה לסטנדרט הראיות המקובלת במדעים המדויקים. כן, זאת עבודה קשה ורחוקה מלהיות כיפית. היא בדיוק מה שתצרכו לעשות על מנת להראות שסטנדרט הראיות בביולוגיה האבולוציונית נמוך.