תעלומות אבולוציוניות – קצב השינויים האבולוציוניים

תעלומה נוספת היא זו הכרוכה בקצב של השינוי האבולוציוני.

למרות שממצאי המאובנים מצביעים על התפתחות אבולוציונית איטית למדי, מחקרים שבדקו תהליכים אבולוציוניים עכשיוויים חשפו קצב שינויים מהיר ביותר. מה שנראה כתמונה סטטית של הישתמרות הגזע והשתנותו ההדרגתית, מתברר כקליידוסקופ מסחרר של שינויים שסכומם הסופי הוא לעיתים קרובות אפס, מעין תהליכים כביכול כאוטיים, בהם חוזר ומופיע הסדר שוב ושוב. כפי שכותב ויינר:

בעיני רוב הבריות לחצי הקיום בטבע נראים כמעט קבועים. אדומי החזה שרים בין ענפי האלון שנה אחר שנה. נדמה לנו ששנה אחר שנה החיים מפעילים אותו לחץ פחות או יותר על אדום החזה ועל האלון גם יחד. אבל מצפייה בחייהם של פרושי דארווין עולה שתפישת הטבע הזאת יסודה בטעות. לחצי הברירה עלולים לעבור תנודות חריפות במהלך חייהם של רוב בעלי החיים והצמחים שסביבנו…[1]

אופיה התזזיתי של הפעולה הזאת הוא אחת הסיבות מדוע לא הבחינו בברירה הטבעית ברוב המחקרים שנעשו על אוכלוסיות חיות בטבע. מי שמודד את הברירה הטבעית בראשיתו ובסופו של דור שלם עלול להחמיץ את אבני הקלע והחצים שפגעו בו בדרכו, את הלחצים המנוגדים בתוך הקן, בימים הראשונים מחוץ לקן, בשנת החיים הראשונה ובשנות הבגרות…בכל שלב בחייו עשוי האורגניזם להתנסות באירוע של ברירה טבעית, אבל ייתכן שהאירועים האלה כבר מחו זה את עקבותיו של זה בשעה שהאחרון בבני הדור נעלם מעל פני האדמה. מינים של בעלי חיים וצמחים נראים קבועים בעינינו, אבל במציאות כל דור הוא מעין קלף שנמחק ונכתב פעמים אחדות, בד שצויר שוב ושוב ביד הברירה הטבעית, וכל ציור שונה במקצת מן הקודם לו.[2]

המגמה מופיעה אינספור צורות חיים, הצורות משתנות עולות ויורדות מופיעות ונעלמות, והמגמה לעולם דוחקת, המגמה לעולם נשארת.

כותב ויינר:

בשנת 1949 הציע חוקר האבולוציה הלדיין לתאר את קצב האבולוציה ביחידות אוניברסליות, ואחת היא אם השינוי מתרחש בממלכת החי או הצומח, בין החיים או בקרב הנכחדים זה עידן ועידנים… הוא כינה אותה “דארווין”…. הלדיין הגדיר דארווין אחד כשינוי של אחוז אחד במיליון שנה. כשבחן הלדיין מאובנים מייצגים של האבולוציה התברר לו שקצב השינוי היה איטי מאוד, בסדרי גודל של אחוז אחד למליון שנה, כלומר בקצב של דארווין אחד. חוקרים אחרים מאז ימי הלדיין אישרו את השערתו, שזחילת השבלול הזאת היא אכן אופיינית למידע שעולה מן המאובנים… עכשיו אפשר לתרגם את האבולוציה של פרושי דארווין בשנות הבצורת והמבול ליחידות של הלדיין, ששמן גחמני כל כך. קצב השינוי בימי הבצורת היה 25,000 דארווין, ולאחר המבול [גשמים סוחפים שירדו שם] 6,000 דארווין. תהום רחבה פעורה איפוא בין מה שאנו רואים כשאנו טורחים להתבונן בעולם החיים בשעת פעולתם, ובין מה שעולה מתוך העדות הרשומה באבן…. החוקר פיליפ ג’ינג’ירץ’[3]… חשף דפוס פשוט. הדפוס הזה מנוגד לחלוטין למה שהיו משערים חוקרי האבולוציה הקודמים…. ככל שמתבוננים בחיים ממרחק זמן קצר יותר כן מהיר ואינטנסיבי יותר קצב שינויי האבולוציה. וככל שמרחק הזמן גדול יותר כן רואים פחות.  בשנה אחת אפשר לגלות קצבי שינוי גבוהים עד 60,000 דארווין. אבל במאובנים הממוצע הוא עשירית הדארווין בלבד. לא קשה לעמוד על הסיבות לסתירה הזאת. אם בכל זמן שהוא באותם מליוני שנה השתנה מין כלשהו שינוי מהיר, אבל בשאר הזמן השתנה לאט לאט, תסתכם התנועה המקוטעת הזאת לכלל ממוצע איטי ביותר. זאת ועוד, עם השתנה המין שינוי מסוים ואחר כך שינוי הפוך לו, וחוזר חלילה, כמו שעשו פרושי דארווין בעשר השנים הראשונות לתצפיותיהם של הגראנטים, לא יירשם במאובנים שום שינוי, כמעט שיווי משקל. ועם זה מקור הפרוש שרוי למעשה בתנועה אבולוציונית תוססת כל כך עד שברגע שהחלו החוקרים לצפות ביסודיות מייד ראו אותו משתנה לנגד עיניהם ממש. [4]

החוקרים שגילו את קצב השינויים האבולוציוניים המהירים בהווה שמחו שיש בידם “הוכחה” כה ניצחת  לקיומה של אבולוציה המשנה בגלוי את צורתם של בעלי החיים, ולכן לא היו מוטרדים ממהירות השינוי. אך מתוך ממצאים אלו עולה השאלה: אם השינוי הוא כל כך נמרץ ומהיר, מדוע מאופיין הרקורד הגיאולוגי בסטטיות מדהימה כזאת?

האם השינויים  הדינמיים מהירים במיקרו והסטטיות במאקרו,  מקבילים לתופעות הקוונטיות בחומר? האם ניתן לחשב  הסתברויות להופעה/שימור מין? ומי מחשב הסתברויות במציאות הפיזיקלית? מי  קובע שהסתברות אחת תהיה מועדפת על פני אחרת?  מדוע הבסיס הוא כאוטי אך ההסתברות יוצרת עולם ניוטוני?

למה ההתפתחות הגיאולוגית כה איטית יחסית למהירות של האבולוציה הנגלית, ומאידך כיצד שמרו קבוצות על סטטיות. אין שמרו המינים על יציבות משך מליוני שנה, זו השאלה: לא ההכחדה אלא ההתמדה.

העובדה של חוסר השינוי מדהימה במיוחד לנוכח המחקרים העדכנים בתחום ה-DNA המצביעים על המהירות העצומה של השינויים האבולוציוניים באוכלוסיה.  למעשה נראה שהפרטים אינם חשובים כלל. הציבוריות, המסה הקריטית של האבולוציה היא האוכלוסיה, האוכלוסיה משתנה סטטיסטית, היחידים נישאים על גבי הגל הנושא של האוכלוסיה. לאמבה היחידה אין משמעות אבולוציונית, לאוכלוסיית האמבות יש, והקפאון של המינים דומה לקפאון של יחידים, היחיד יכול להשתנות רק בגבולות מסויימים, שקובע לו הגנוטיפ שלו, והמין יכול להשתנות רק בגבולות מסויימים שקובע לו הג’נוםגנום שלו, אך המין הוא לא קבוע ונצחי, הוא נתון לשינויים מהירים, אם כן, מאין השינוי? מאין מינים חדשים מול מראית העין הברורה של סטטיות על פני מליוני שנים?

כמו כן, ברור מתוך התמונה האבולוציונית שלעיתים חולפים עידן ועידנים ללא דילוג. יש לקב”ה סבלנות אינסופית לרומם את העולם, והוא ממתין 2 בליון שנה עד שאמבות פוטוסינטתיות יהפכו את האוויר על פני כדור הארץ לחמצן ויאפשרו צמיחתם של חיים. ושוב, תמיד הקפיצה מופיעה מתוך קטסטרופה. 2 בליון שנה הן חיו לא רע האמבות האלה, ובסוף הן הרעילו לעצמן את האטמוספירה ויצרו מצב בו יכלו לתפוס את הבמה דווקא צרכני החמצן, אותו מיעוט שהצליח להתאים את עצמו למצב החדש, הפך לבסיס של כל החיים החדשים על הארץ.

מתי ובאלו נסיבות הופיע היצור הרב-תאי הראשון, ומתי התחיל להתפשט, לנוע.

גם היונקים היו נישה נזנחת לפני הכדתם של הדינוזארים.

מדוע נדרש זמן כה רב להתפתחות, במיוחד לנוכח העובדה שאנו יודעים שפוטנציאלית היו הדברים יכולים להתרחש הרבה יותר מהר. כפי שכותב ג’ורג’ ק. וויליאמז על נושא זה ממש: “שאלת הקצב האבולוציוני מהווה אתגר תיאורטי רציני, אך הסיבה היא בדיוק ההיפך ממה שמרבית האנשים סוברים באופן אינטואיטיבי. באופן כללי האורגניזמים לא התפתחו כלל באותה מידה כפי שהיינו יכולים לצפות באופן סביר. קצבי שינוי ארוכי טווח, אפילו בעצי יוחסין בהם התרחשה אבולציה מהירה באופן יוצא דופן, הם כמעט תמיד הרבה יותר איטיים מכפי שהיו יכולים להיות מבחינה תיאורטית”[5]

בשנת 1983 פרסם גינגריץ’ מחקר המנתח 512 שיעורי אבולוציה שונים שניצפו.[6] המחקר התמקד בקצבי התפתחות שנצפו מתוך שלושה סוגים של נתונים: (1) ניסויי מעבדה, (2) אירועי קולוניזציה הסטוריים, ו-(3) התיעוד של המאובנים… השיעור הממוצע שנצפה בתיעוד של המאובנים, הוא 0.6 דארווינים, כאשר הקצב המהיר ביותר של אבולוציה בקרב המאובנים הוא 32 דארווינים. מספרים אלו חשובים לשם השוואה: שיעורי האבולוציה שנצפו באוכלוסיות מודרניות אמורים להיות שווים לקצב זה או גדולים ממנו.

הקצב הממוצע של האבולוציה שנצפה באירועי קולוניזציה היסטורית בטבע, היה 370 דארווינים,  יותר מפי 10 השיעור המזערי הדרוש. למעשה, הקצב המהיר ביותר שנמצא באירועי קולוניזציה היה 80,000 דארווינים, או 2,500 פעמים הקצב הנדרש. שיעורי אבולוציה שניצפו בניסויי מעבדה מרשימים אף יותר, ועומדים על ממוצע של 60,000 דארווינים ושיא של 200,000 דארווינים (או יותר מ-6000 פעמים הקצב הדרוש).[7]

מחקר עדכני יותר העריך את שיעורי האבולוציה בקרב דגי גופי בטבע ומצא שיעורים שבין 4,000 ל-40,000 דארווינים.

לשם השוואה, שימו לב שדי בקצב קבוע של 400 דארווינים “בלבד” כדי להפוך עכבר לפיל בתוך לא יותר מ-10,000 שנה”.[8] אחת הדוגמאות הקיצוניות ביותר של אבולוציה מהירה היא התפתחות המוח ההומינידי שהכפיל את גודלו בתוך 100,000 שנה בעידן הפלסטוקן, כאשר האצה ‘ייחודית ומדהימה’ זו בקצב האבולוציה היתה רק 7 דארווינים. קצב זה ניתן לתרגום לשינוי של לא יותר מ-0.02% בלבד בכל דור.

הכל טוב ויפה, העולם הולך ומתפתח.  אך השאלה עתה היא אחרת. למה השינוי היה כל כך איטי. כיצד נשמרה הסטטיות המדהימה הזאת, אם האבולוציה כל כך מהירה?

בינתיים לא מצאתי תשובה לשאלות אלו: מדוע האבולוציה הגיאולוגית כה איטית וכיצד בכלל יכולים להיווצר מינים יציבים כאשר ההתפתחות כל כך “נדיפה”.