מתכונות והטעמות בתולדות החיים : הפנטאגון של החיים

בהיותי בן 10 הבעית אותי ג'יימס ארנס בדמותו של גזר טורף ענקי בסרט "הדבר" (1951). כעבור כמה חודשים, מבוגר יותר, חכם יותר, ומשועמם קמעה, צפיתי במהדורתו הטלוויזיונית של הסרט בתחושה ברורה של כעס. זיהיתי את הסרט כמסמך פוליטי, המבטא את תחושותיה הגרועות ביותר של אמריקה במלחמה הקרה: הגיבור, איש-צבא קשוח השואף רק להשמיד כליל את האויב; הנבל, מדען ליבראלי תמים המבקש ללמוד יותר על האויב; הגזר והצלחת-המעופפת, שנועדו לייצג את האיום האדום; מלותיו האחרונות המפורסמות של הסרט - תחינה נרגשת של עיתונאי "לצפות ברקיעים" - קריאה להגביר את האימה והלאומניות.

ובתוך כל אלה, צצה לה מחשבה מדעית על דרך ההשוואה, ונולד המאמר הזה - הערפול של כל האבחנות הסיווגיות המוחלטות כביכול. בעולם, כך אומרים לנו, שוכנים בעלי-חיים שיש להם לשון מושגית (אנחנו) ואלה החסרים אותה (כל השאר). אולם השימפאנזים כבר למדו לדבר (ראה מאמר 5). כל היצורים הינם צמחים או בעלי-חיים, אך מר ארנס נראה אנושי למדי (אם גם מחריד) בתפקידו כצמח ענקי נייד.

צמחים או בעלי-חיים. יסודות השקפתנו על רבגוניות החיים מבוססים על האבחנה הזאת. אך אין היא מייצגת אלא דעה קדומה, שנולדה מתוך מעמדנו כבעלי-חיים יבשתיים גדולים. אמנם כן, אפשר לסווג ברורות את האורגאניזמים המאקרוסקופיים המקיפים אותנו על-פני היבשה, ובלבד שנמנה את הפטריות עם הצמחים, שכן הן מכות שורש (אף-על-פי שתהליך הפוטוסינתיזה אינו מתקיים בהן). אולם אילו צפנו כיצורים זעירים בתוך הפלאנקטון של האוקיאנוס, ברי שלא היינו מסוגלים לאבחנה מעין כזאת. במפלס החד-תאי רב חוסר הבהירות: "חיות" ניידות בעלות כלורופלאסטים מתפקדים; תאים פשוטים, כמו החיידקים, שאין להם קשר מובהק לאחת הקבוצות.

אלה העוסקים בסיווג מיצו את דעתנו הקדומה בכך שהכירו בשתי ממלכות בלבד לכל צורות החיים - פלאנטה (צמחים) ואנימאליה (בעלי-חיים). בוודאי יימצאו קוראים שיראו במיון הלא-נאות עניין של מה בכך. ככלות-הכול, אם אנו מאפיינים את האורגאניזמים במדויק, למי איכפת אם המחלקות הבסיסיות שלנו אינן מבטאות את עושרם ומורכבותם של החיים על הצד היותר טוב? אבל סיווג איננו מדף נייטראלי לתלות עליו כובעים; הסיווג מבטא תיאוריה של יחסי-גומלין, המפקחת על עולם המושגים שלנו. מיטת-סדום שבה הכנסנו את הצמחים ובעלי-החיים עיוותה את השקפת-עולמנו ומנעה אותנו מלהבין כמה היבטים חשובים בתולדות החיים.

לפני שנים אחדות הציע ר.ה. ויטאקר, אקולוג מאוניוורסיטת קורנל, לסדר את החיים במערכת של חמש ממלכות (סאיינס, 10 בינואר, 1969); כעבור כמה שנים נמצאה לתוכנית תומכת נלהבת - לין מארגוליס, ביולוגית מאוניוורסיטת בוסטון, שאף הרחיבה אותה (1974, Evolutionary Biology). הביקורת שהשניים מטיחים בחלוקה המסורתית מתחילה בקרב היצורים החד-תאיים.

ראיית האדם כמרכז העולם הולידה תוצאות בתחום רחב עד להרשים, החל בכרייה לעומק וכלה בקטל לווייתנים. בהשתלבה בסיווג העממי היא פשוט גורמת לנו לעשות אבחנות דקות בין יצורים הקרובים לנו ואבחנות רחבות מאוד בין אורגאניזמים "פשוטים", הרחוקים מאתנו יותר. כל גבשושית חדשה על שן מגדירה סוג חדש של יונק, אך אנו נוטים לדחוס את כל היצורים החד-תאיים ביחד כאורגאניזמים "פרימיטיוויים". עם זאת, המומחים טוענים כיום שהאבחנה היסודית ביותר בין דברים חיים איננה בין צמחים ובעלי-חיים "עילאיים"; האבחנה הזאת חוצצת דווקא בין יצורים חד-תאיים - חיידקים ואצות כחוליות מצד אחד, וקבוצות אחרות של אצות וחד-תאיים (אמבות, ריסוניות וכן הלאה) מצד שני. ויטאקר ומארגוליס טוענים כי השם צמח או בעל-חיים אינו מגדיר אף אחת משתי הקבוצות במדויק; מכאן שעלינו לכונן שתי ממלכות חדשות לאורגאניזמים חד-תאיים.

חיידקים ואצות כחוליות חסרים את המבנים הפנימיים או ה"אברונים" של תאים מפותחים יותר. אין להם גרעין, כרומוזומים, כלורופלאסטים או מיטוכונדריה ("תחנות-הכוח" של תאים מפותחים יותר). תאים פשוטים כאלה נקראים פרוקאריוטים (לערך, "לפני גרעינים", מהמלה היוונית קאריון, שפירושה "חרצן"). תאים בעלי אברונים קרויים "איאוקאריוטים" (בעלי גרעינים אמיתיים). ויטאקר רואה באבחנה הזאת את "ההפרדה הברורה ביותר המבוססת על חציצה יעילה בין רמות ארגון בעולם החיים". שלושה טיעונים שונים מטעימים את החלוקה הזאת:

1. ההיסטוריה של הפרוקאריוטים. הראיות הראשונות שבידינו לקיום של חיים נמצאו בתוך סלעים כבני שלושה מיליארד שנים. מאז ועד לתקופה שנסתיימה לפחות לפני מיליארד שנים, כל הראיות ממאובנים מצביעות על קיומם של אורגאניזמים פרוקאריוטים בלבד; מרבדים של אצות כחוליות היו צורות החיים המסובכות ביותר עלי אדמות במשך שני מיליארד שנים. מכאן ואילך, הדעות נחלקות. ג'. ו. שוף, הפאליאובוטנאי מאוניוורסיטת קאליפורניה בלוס אנג'לס, חושב כי מצא ראיות לאצות איאוקאריוטיות בסלעים אוסטראליים שגילם מיליארד שנים בקירוב. אחרים טוענים כי האברונים של שוף אינם אלא תוצרי פירוק-לאחר-המוות של תאים פרוקאריוטיים. אם המבקרים האלה צודקים, כי אז אין לנו שום ראיות לתאים איאוקאריוטיים אלא בשלהי הפרקאמבריון, בדיוק לפני ה"מפץ" הגדול של העידן הזה, שאירע לפני 600 מיליון שנה (ראה מאמרים 14 ו-15). על-כל-פנים, אורגאניזמים פרוקאריוטיים החזיקו בידם שלטון בלעדי על כדור-הארץ במשך שני שלישים עד חמש ששיות מתולדות החיים. אין ספק, לשוף יש הצדקה מלאה לקרוא לפרקאמבריון בשם "תור האצות הכחוליות".

2. תיאוריה המסבירה את מוצאו של התא האיאוקאריוטי. בשנים האחרונות התעורר עניין רב מסביב להנמקה מודרנית שהציעה מארגוליס לתיאוריה ישנה. הרעיון נשמע מלכתחילה אבסורדי להחריד, אך עד מהרה הוא מתחיל למשוך תשומת-לב, אם לא להניב הסכמה. אני עצמי רואה אותה בהתלהבות מרובה. מארגוליס טוענת שהתא האיאוקאריוטי נולד כמושבה של תאים פרוקאריוטיים - שהגרעין והמיטוכונדריה שלנו למשל, מוצאם מאורגאניזמים פרוקאריוטיים עצמאיים. מקצת פרוקאריוטים מודרניים יכולים לפלוש לתאים איאוקאריוטים ולחיות בתוכם בסימביוזה. ממדיהם של מרבית התאים הפרוקאריוטיים הם בערך כשל אברונים איאוקאריוטיים; יש דמיון מרשים בין כלורופלאסטים של איאוקאריוטים פוטוסינתטיים ובין תאים שלמים של כמה אצות כחוליות. ואחרון-אחרון, למקצת אברונים יש גנים פרטיים המשכפלים את עצמם, שריד למעמדם העצמאי כאורגאניזמים שלמים לפנים.

3. המשמעות האבולוציונית של התא האיאוקאריוטי. חסידיהם של אמצעי-המניעה ניצבים על יסודות ביולוגיים איתנים בעת שהם טוענים שמין (sex) ורבייה הם עניינים שונים בתכלית. הרבייה ממשיכה את קיומו של המין (Species), ואין לך שיטת רבייה יעילה יותר מהשיטות האל-מיניות - הנצה וחלוקה - של היצורים הפרוקאריוטיים. התפקוד הביולוגי של המין (Sex) מתבטא, לעומת זאת, בערבוב הגנים של שני פרטים (או יותר) כדי לקדם את הרבגוניות (המיניות משתלבת על-פי-רוב עם הרבייה, כי יש יתרון בכך שהערבוב יתקיים בצאצא).

שום שינוי אבולוציוני גדול לא יוכל לצאת לפועל אלא בקרב אורגאניזמים המחזיקים מאגר גדול של רבגוניות גנטית. התהליך היצירתי של הברירה הטבעית מבוסס על שמירת ואריאנטים גנטיים רצויים, הנבררים מתוך מאגר גדול. המין יכול לספק ואריאציה בקנה-מידה כזה, אבל רבייה מינית יעילה מחייבת אריזה של החומר הגנטי ביחידות מוגדרות (כרומוזומים). תאי המין של יצורים איאוקאריוטיים מתויקים לפיכך רק חצי ממספר הכרומוזומים של תאי גוף רגילים. כאשר שני תאי מין מצטרפים יחדיו ויוצרים צאצא, הכמות המקורית של חומר גנטי מושבת על כנה. רבייה מינית של יצורים פרוקאריוטיים היא, לעומת זאת, תהליך לא-תדיר ולא-יעיל. (זהו תהליך חד-סטרי, הכרוך בהעברת גנים מעטים מתא תורם לתא מקבל.)

רבייה אל-מינית מייצרת העתקים זהים של תאי-אב, אלא אם כן מופיעה מוטאציה חדשה המחוללת שינוי קטן. אבל מוטאציה חדשה היא מאורע נדיר, ומינים (Species) אל-מיניים אינם מפתחים רבגוניות מספקת לשינויים אבולוציוניים משמעותיים. מרבדי אצות נשארו מרבדי אצות במשך שני מיליארד שנים. אבל התא האיאוקאריוטי הפך את המיניות למציאות; עברו פחות ממיליארד שנים והארץ רוחשת יצורים מכל סוג ומין - בני-אדם, תיקנים, סוסוני-ים, פטוניות וחלזונות.

בקיצור, בבואנו להגדיר את השוני בין אורגאניזמים חד-תאיים פרוקאריוטיים ואיאוקאריוטיים עלינו להשתמש באבחנות הסיווגיות העילאיות ביותר. מכאן גם שיש לכונן שתי ממלכות של יצורים חד-תאיים: מונרה לפרוקאריוטים (חיידקים ואצות כחוליות); פרוטיסטה לאיאוקאריוטים.

אשר לאורגאניזמים הרב-תאיים, שתי הממלכות הקודמות - צמחים ובעלי-חיים - מוסיפות לשמור על משמעויותיהן המסורתיות. מאין באה אפוא הממלכה החמישית? הבה נבחן את הפטריות. החלוקה הקודמת שלנו דחקה אותן אל ממלכת הצומח, כנראה משום שהן מכות שורש במקום אחד. אך הדמיון בינן ובין צמחים אמיתיים נגמר בתכונה המטעה הזאת. פטריות עילאיות מפתחות מערכות צינורות, הדומות על-פני השטח לאלו של הצמחים; אלא שהצינורות של הצמחים מוליכים חומרי מזון ואילו הצינורות של הפטריות מעבירים פרוטופלאסמה ממקום למקום. הרבה פטריות מתרבות על-ידי צירוף גרעינים של כמה וכמה פרטים לרקמה רב-גרעינית, ללא שום איחוי גרעיני. וכך אפשר להוסיף על הרשימה הזאת כהנה וכהנה, אך כל הפרטים הללו מחווירים אל מול עובדה מכרעת אחת: הפטריות אינן מטמיעות ואינן מייצרות מזון בתהליך הפוטוסינתיזה. הן משתקעות לכל חייהן בתוך מקור המזון שלהן וסופגות ממנו את כל הדרוש להן (לעתים קרובות לאחר שהפרישו אנזימים לעיכול חיצוני). הפטריות הן אפוא הממלכה החמישית והאחרונה.

ויטאקר גורס כי שלוש הממלכות של החיים הרב-תאיים מייצגות סיווג אקולוגי, לא רק צורני. הצמחים (ייצור), הפטריות (פירוק), ובעלי-החיים (צריכה) מייצגים היטב את שלוש דרכי הפרנסה בעולמנו. וכדי לתקוע מסמר נוסף בארון-המתים של חשיבותנו העצמית הריני מזדרז לציין שמחזור החיים הראשי מתנהל בין ייצור ופירוק. העולם היה מיטיב בהחלט להסתדר ללא הצרכנים שלו.

אני אוהב את המערכת של חמש הממלכות מפני שהיא מציגה סיפור הגיוני של רבגוניות אורגאנית. היא עורכת את החיים בשלוש רמות של מורכבות גדלה והולכת: החד-תאיים הפרוקאריוטיים (מונרה), החד-תאיים האיאוקאריוטיים (פרוטיסטה) והרב-תאיים האיאוקאריוטיים (צמחים, פטריות ובעלי-חיים). יתרה מזאת, ככל שאנו מטפסים בשלבים, הולכים החיים ומתגוונים - כצפוי, שכן מורכבות גדלה והולכת של תכנון מולידה יותר הזדמנויות לוואריאציות. מספר הצורות השונות במובהק של פרוטיסטה גדול ממספרם של מונרה. במפלס השלישי, כה רבה הרבגוניות שאנו נזקקים לשלוש ממלכות שונות כדי להקיפה. אחרון-אחרון, ראוי לציין שהמעבר האבולוציוני מכל רמה אל זו שאחריה התרחש יותר מפעם אחת; היתרונות של מורכבות גוברת הם כה גדולים עד שהרבה שושלות עצמאיות מתכנסות אל הפתרונות האפשריים המעטים. הדבר המאחד את הבנים של כל ממלכה הוא מכנה משותף, לאו דווקא מוצא משותף. ויטאקר טוען כי הצמחים התפתחו לפחות ארבע פעמים נפרדות מאבות חד-תאיים פרוטיסטיים, הפטריות עשו כן לפחות חמש פעמים, ובעלי-החיים לפחות שלוש פעמים (המזוזואה המוזרים, הספוגים, וכל השאר).

במבט ראשון אולי אפשר להתרשם שהמערכת בת שלוש הרמות וחמש הממלכות מתעדת התקדמות בלתי-נמנעת בתולדות החיים. המגוון הגדל והולך והמעברים המרובים מרמה לרמה משקפים, לכאורה, התקדמות נחושה ולא-נלאית לקראת צורות מפותחות יותר. אולם התיעוד הפאליאונטולוגי אינו נותן תימוכין לשום פירוש כזה. לא היתה שום התקדמות יציבה בהתפתחות העילאית של התכנון האורגאני. תחת זאת היו לנו פרקי זמן ארוכים בסימן של שינויים קטנים, או צירוף של שינויים קטנים והתפרצות אבולוציונית אחת שיצרה את המערכת כולה. במשך שני שלישים עד חמש ששיות של תולדות החיים שכנו על-פני כדור-הארץ רק יצורים מונריים, ולא נמצאו לנו שום עקבות להתקדמות יציבה מפרוקאריוטים "פרימיטיוויים" לפרוקאריוטים "עילאיים". יתר על כן, מאז מילא המפץ הקאמבריוני את הביוספירה שלנו, לא נוספו שום תוכניות בסיסיות (אם כי יש אולי מקום להצביע על שיפורים מוגבלים בתוך תוכניות מעטות - למשל, בקרב חולייתנים וצמחים ואסקולאריים)¹.

הווה אומר, מערכת החיים בשלמותה נוצרה במשך עשרה אחוזים, בערך, מתולדותיה סביב המפץ הקאמבריוני, לפני כ-600 מיליון שנה. בהמשך הדברים אגדיר שני מאורעות ראשיים: האבולוציה של התא האיאוקאריוטי (שסיפקה, בתוקף רבייה מינית יעילה, אותה רבגוניות גנטית שאיפשרה פיתוח של מורכבות נוספת) והמילוי של החבית האקולוגית בהתפוצצות רב-כיוונית של איאוקאריוטים רב-תאיים.

עולם החיים היה שקט לפני כן ועודנו שקט יחסית מאז ועד עתה. האבולוציה של הדעת בתקופה האחרונה צריכה להיחשב כהתרחשות המהפכנית ביותר מאז הקאמבריון ולו רק בגלל התולדות הגיאולוגיות והאקולוגיות שלה. מאורעות ראשונים במעלה באבולוציה אינם מחייבים בריאה של תוכניות חדשות. האיאוקאריוטים הגמישים יוסיפו לייצר חידושים ומגוון, ובלבד שאחד ממוצריהם האחרונים יידע לרסן את עצמו די הצורך להבטיח כי לעולם הזה יהיה עתיד.

1. צמחים בעלי-מערכת של צינורות הובלה (המתרגמת).

קראו עוד:

מתכונות והטעמות בתולדות החיים : הפנטאגון של החיים (פריט זה)
מתכונות והטעמות בתולדות החיים : גיבור חד-תאי אלמוני
מתכונות והטעמות בתולדות החיים : האם המפץ הקאמבריוני הוא תרמית סיגמואידית?
מתכונות והטעמות בתולדות החיים : המוות הגדול