ואלה תולדותינו

יש אמריקנים המתפארים בעובדה שאבות אבותיהם היו על ה"מייפלאואר", ויש מי שטוענים כי הם צאצאיהם של נוסעי הספינה שבאה אחריה — ייחוס יוקרתי יותר לדבריהם, משום שהמשרתים נשלחו קודם. כפי שיודע כל מי שניסה להרכיב אילן יוחסין, קשה מאוד למלא קו רציף של ייחוס משפחתי, ואפילו הוא בן כמה מאות שנים בלבד. משפחות אנגליות אליטיסטיות מחפשות קרובי משפחה שבאו עם הנורמנים, אבל אפילו מציאות נדירות שכאלה הן בנות אלף שנים בלבד.

הליכה של כשש מאות דורות אחורה תביא אותנו אל הקהילות החקלאיות הראשונות, שצצו בסביבות 10,000 לפנה"ס, אבל איש לא הצליח לבנות אילן יוחסין משפחתי רחוק כל כך. בפרקיו המייגעים ביותר, התנ"ך מתחקה אחר כל מיני שושלות יוחסין, והיו ימים שבהם תרבויות חישבו כך את גילן. בראשית המאה השבע־עשרה החלו להגיע דיווחים מסין על קיסר שפעל בשנת 3000 לפנה"ס, ועל היסטוריה עתיקה אולי אפילו יותר. סיפורים דומים באו מהודו, ונדמה היה כי הם מלמדים על קיומן של תרבויות עתיקות לא פחות, אם לא יותר, מזו העברית. המחשבה המטרידה הזאת היא שהביאה את ניוטון להקדיש חלק גדול מזמנו לפענוח שושלות היוחסין של משפחות הברית הישנה. דור אחד אחריו טען הסופר והפילוסוף הצרפתי וולטר (1778-1694) כי תרבויות המזרח היו עליונות יותר — דעה כופרת שהכנסייה נאבקה בה באמצעות ערעור שמו הטוב של וולטר.

בשנת 1650 ראה אור הספר "דברי ימי הברית הישנה", שבו הציג כוהן הדת האירי־אנגליקני ג'יימס אָשֶר (1656-1581) כרונולוגיה של בריאת העולם. בנספח לספר, שפורסם ב־1654, חישב אָשֶר ומצא שבריאת העולם התרחשה בערב שבת 23 באוקטובר 4004 לפנה"ס. הניסיון של אָשֶר לא היה שונה בהרבה מניסיונות של אחרים, עוד מימיו של המלומד האנגלי בֶּדָה וֶנֶרָבּיליס (735-672), לקבוע את תאריך בריאת העולם, אבל הוא מפורסם יותר. כיום סובל אָשֶר מיחס מזלזל, אך בתקופתו הוא היה מלומד מכובד מאוד, ונודע בכל רחבי אירופה. לדברי חלק מחוקרי המקרא והברית החדשה, תקופת שלטונו של האדם אינה אמורה להימשך יותר מששת אלפים שנה, ולראיה השורה מהאיגרת השנייה של פטרוס, "יום אחד כאלף שנים בעיני יהוה, ואלף שנים כיום אחד" ¹. בריאת העולם, שהחלה בשנת 4000 לפנה"ס בקירוב, היתה אמורה להסתיים אפוא מקץ ששת אלפים שנה. כיום אנו סבורים שבשנת 4000 לפנה"ס בקירוב פיתחו תושבי מסופוטמיה את הגלגל. בשנת 1701 הוכנס התאריך שקבע אָשֶר לשולי המהדורות של "תרגום המלך ג'יימס" — גרסת התנ"ך שעמה מנהלים הפונדמנטליסטים את מערכת היחסים המשונה שלהם.

בימי ניוטון כבר ידעו רבים מן המאמינים שכדור הארץ חייב להיות קדום יותר מהתאריך הזה. ניוטון סבר כי ייתכן שגילו של כדור הארץ מגיע לחמישים אלף שנה, ואילו חוקר הטבע הצרפתי ז'ורז' בּוּפוֹן (1788-1707) העז והימר על שבעים אלף שנה. באמצע המאה השמונה־עשרה תהה עמנואל קאנט אם ייתכן שכדור הארץ הוא בן מיליון שנה (והיקום בן מאות מיליוני שנים). המתמטיקאי והפיזיקאי הצרפתי ז'וזף פוּריֶיה (1830-1768) העריך, על סמך ניתוח מתמטי של אובדן חום, כי כדור הארץ חייב להיות בן כמאה מיליון שנה. כיום אנו יודעים, בזכות ידיעותינו על היקום בממדיו הקטנים ביותר והגדולים ביותר, כי כדור הארץ הוא בן 4.6 מיליארד שנה, ואנו יודעים זאת רק מאז שנות החמישים של המאה העשרים.

אם הנתיבים המובילים אל מעמקי הזמן ההיסטורי אינם מותווים בבירור, על אחת כמה וכמה שהנתיבים אל מעמקי הזמן הגיאולוגי יהיו מעורפלים מאין כמותם. אורגניזמים חיים ומתים, ורובם נעלמים בלי להותיר כל עקבות. התמזל מזלנו שיש נתיב כלשהו שמוליך אותנו אל עבר גיאולוגי בן מאות מיליוני שנים, והוא מורכב מאותם אורגניזמים יחידי סגולה שלא נעלמו לאחר מותם: ברגע שאנו עוזבים את ההיסטוריה וצועדים אל תוך הזמן העמוק של האבולוציה, אנו נאלצים להתמודד עם העובדה ש"מורי הדרך" היחידים שיש לנו הם אוסף זעום של מאובנים; ולאור התנאים יוצאי הדופן הנדרשים להיווצרותם של המאובנים, גם עצם קיומם של אלה מרשים. כדי להפוך למאובן, אורגניזם בעל שלד חייב למות במקום שבו תהליך הריקבון אטי, ומאפשר תהליך של שיקוע שבו מינרלים שוקעים בגופו של האורגניזם ומחליפים בהדרגה את המינרלים המצויים בשלד שלו, עד שנוצר העתק כמעט מושלם שלו. במקרים נדירים אף יותר, חלקים רכים של בעלי חיים וצמחים עשויים להילכד בתהליך השיקוע, או בתוך שרף של עץ שמצליח להחזיק בתוכו יצור קטן או חלק מצמח לפני שהתקשה והתאבן לכדי ענבר. ללא ההתרחשויות הנדירות הללו, קשה להעלות על הדעת כיצד היינו יכולים לבנות ולהוכיח תיאוריה של אבולוציה. מאובנים נמצאו בקברים אטרוסקיים — דבר הרומז שחשיבותם היתה ידועה כבר בעת העתיקה.

לאור העובדה שיש כל כך מעט מאובנים, איך נוכל לדעת אי־פעם מי מהם הוא אב קדמון? עלינו לוותר על הרעיון שנצליח אי־פעם ליצור קשר ישיר בין משהו שחי עכשיו לבין מאובן של משהו שחי בעבר הרחוק. היכחדות היא הכלל של האבולוציה, והישרדות היא היוצא מן הכלל. לא זו בלבד שהמאובנים נדירים מאין כמותם, החיים עשירים ושופעים להפליא. אנו רואים זאת בטבע כפי שהוא מתגלם מסביבנו, בביצי צפרדעים או בזרעים, אך אין לנו כמעט שום סיכוי להתחיל לדמיין את העושר הפרהיסטורי. הרעיון שנוכל לשרטט קו תורשתי ישיר בין מיליארדי האורגניזמים שחיו אי־פעם אולי איננו בלתי אפשרי תיאורטית, אך ודאי מעשית.

אבולוציה היא הרעיון — כפי שביטא זאת חוקר הטבע האנגלי צ'רלס דרווין (1882-1809) ב"מוצא האדם" (1872) — שכל צורות החיים מוצאן ב"צורה אחת, מעט פחות מאורגנת". הפילוסוף האמריקני דניאל דֶנֶט (נולד ב־1942) אומר, כי זהו "הרעיון הטוב ביותר שהגה מישהו אי־פעם."

לכל צורות החיים יש אבות קדמונים משותפים, ובסופו של דבר אב קדמון משותף אחד ויחיד שחי במחוזות העמוקים ביותר של העבר הגיאולוגי. במקום לחפש נתיב ישיר של מוצא, ולמרות שם ספרו המפורסם של דרווין, תיאוריית האבולוציה מגששת באפלת מעמקי הזמן בחיפוש אחר אבות קדמונים משותפים. אם אנחנו מאמינים שיש אב קדמון אחד משותף שממנו התפתחו כל החיים, אנו מאמינים בוודאי גם שאפשר לארגן את כל הצאצאים לכדי היררכיה של קרבה הנפרשת לאחור, דרך הזמן הגיאולוגי, ומתכנסת לעבר אותו אב קדמון אחד ויחיד. לעולם לא נמצא את אותו אב קדמון משותף אחד — הוא חי לפני זמן רב מדי — אבל מסתבר שאפשר לגלות עד כמה אנחנו קרובים לכל דבר שחי אי־פעם.

מתן שמות לצורות החיים השונות, ושרטוט הקשרים ביניהן, לא החלו עם תיאוריית האבולוציה. במאה השמונה־עשרה מיין חוקר הטבע השוודי קרל לינֶה (1778-1707), המוכר יותר בשמו הלטיני קרולוס לינֵאוּס, את היצורים החיים לסוגים ולמינים. גם אז רעיון המיון לא היה חדש, אבל מעולם לא היה חוקר שיטתי כמו לינאוס. הוא מיין והעניק שמות לכ־7,700 מיני צמחים (על ידי התמקדות בהבדלים באיברי המין שלהם) ול־4,400 מיני בעלי חיים. בפעם הראשונה בהיסטוריה נכללו בני האדם במערכת מיון אחת לצד צורות חיים אחרות. אבל לינאוס דבק בחשיבה האורתודוקסית של תקופתו, ולפיה מספרם של המינים הביולוגיים הקיימים "הוא כמספרם של המינים שנבראו בידי הישות האינסופית". כלומר, כל המינים הביולוגיים צצו באבחת יד אחת בעת בריאת העולם, ומאז הם קיימים ללא שינוי. לינאוס סבר שקופי־אדם הם בני אנוש מזונבים זמן רב לפני תקופתו של דרווין, אך בתפיסת העולם שלו לא היה כל רעיון של שינוי, של אבולוציה. נהפוך הוא. לפני דרווין החיים נתפסו כ"שרשרת קיום גדולה" ומקובעת, המסודרת מן הצורות הנחותות ביותר ועד העיליות ביותר, כשהאדם ניצב לבטח בקודקוד. בשנת 1837, עשרים ושתיים שנה בלבד לפני פרסום "מוצא המינים", התעקש הפילוסוף הבריטי ויליאם יוּאֶל (1866-1794) כי "למינים יש קיום אמיתי בטבע, ומעבר ממין אחד לאחר איננו קיים."

דרווין צימצם את הטבע למקריות, תכליתיות, מין, אלימות ומוות. כמה עשורים אחריו, ובתחום אחר לחלוטין, הציע גם זיגמונד פרויד (1939-1856) רדוקציה דומה

הרעיון הזה של "קביעוּת המינים" היה הרעיון שהמהפכה הדרווינית ביקשה למוטט, ובעשותה כך היא חזרה והעמידה את המדע בעימות ישיר עם הכנסייה. האדם איננו תכלית הבריאה וגם לא תוצרה הסופי. התכליתיות נעשית מיותרת נוכח הניפוי האקראי של הטבע והזמן. בעלי החיים אינם מסודרים בהיררכיה של נחיתות ביחס לאדם, המאפשרת לו להשתמש בהם כרצונו: גם האדם הוא בעל חיים. העיקרון של דרווין שב ומנשל את המין האנושי מעמדת העליונות שלו, וכך הופכת האבולוציה לצורה נוספת של העיקרון הקופרניקי. האדם מגיח רק במקרה מקרב חיות הפרא. במהותו של דבר הוא מגיח מן הרפש.

רעיון הבריאה האחת ספג ביקורת רבה גם בתקופה שקדמה לדרווין. כדי להסביר את העדות של המאובנים על צורות חיים שאינן קיימות עוד, ואת היעדרם של מאובנים של צורות חיים עכשוויות, טען הברון הצרפתי ז'ורז' קיוויֶה (1832-1769), שהיה חוקר הטבע המוביל בתקופתו, כי עד היום התרחשו לא פחות משלושים ושתיים בריאות והכחדות. (לימים זנח קיוויה את הרעיון הזה לטובת ההשקפה האורתודוקסית בדבר אי־השתנותם של המינים.) חוקרים אחרים, בניסיון להציל את סיפור הבריאה המקראי, טענו כי המאובנים הם שרידים של בעלי חיים שנכחדו במבול; לפני הופעתה של תיאוריית ההתרוממות הטקטונית נראה כי הימצאותם של רוב המאובנים באזורים גבוהים מאששת את תיאוריית המבול הזאת.

הברון קיוויה מילא תפקיד מרכזי גם בפיתוח האנטומיה המשווה. הוא הִרבה לעסוק בהשוואה בין מינים חיים למינים מאובנים, ומסופר עליו כי הצליח לשחזר צורות של בעלי חיים שאבדו מן העולם על סמך עצמות מאובנות יחידות. סידורה של ממלכת החי על פי מאפיינים משותפים החל הרבה לפני דרווין. תכונה מיוחדת המאפיינת את האוזן התיכונה של הכלבים ושל השועלים והזאבים היא אחת התכונות המאגדות את שלושת המינים האלה במשפחה אחת, הכלביים.סוג מיוחד של שן המותאמת לאכילת בשר הוא אחת התכונות המאפיינות סדרה מגוונת של יונקים שלייתיים ששמה טורפים. שמה של הסדרה מבלבל, שכן לא כל המינים השייכים לה הם אכן אוכלי בשר. הפנדה, למשל, ניזונה מצמחים. יתרה מכך, לא כל המינים אוכלי הבשר משתייכים לסדרת הטורפים. בני האדם הם אוכלי בשר, אבל אינם שייכים לסדרת הטורפים. אך כל חברי סדרת הטורפים הם יונקים, כמו בני האדם. הציפורים, הלטאות, הנחשים והצבים אינם יונקים, אך כשהם מתפתחים מתוך הבֵּיצה, גם הם (כמו היונקים) מוגנים בידי נוזל אַמניוֹטי — מי השפיר. החולייתנים הם קבוצת מיון גדולה שלכל חבריה — מדגים ודו־חיים עד זוחלים ועופות ויונקים — יש עמוד שדרה והם מתפתחים בנוזל אמניוטי. סידור אורגניזמים על פי מאפיינים מבניים משותפים ונראים לעין הוא בגדר רמז עבה לקיומם של אבות קדמונים משותפים, אך סידור כזה, משכנע ככל שיהיה, איננו מוכיח את האבולוציה, וגם לא מספק הסבר לאופן התרחשותה. גם חקר התפתחות העובָּר מרמז כי מוצאנו מאב קדמון משותף. הזימים שמופיעים בשלב מסוים בהתפתחות העוברית של היונקים הם רמז לכך שלנו ולדגים יש אב קדמון משותף.

צ'רלס דרווין לא היה הראשון שטען בזכותה של האבולוציה. סבו, הרופא וחוקר הטבע אֶרַסמוּס דרווין (1802-1731), העלה את האפשרות שמוצאם של כל בעלי החיים ב"סיב אחד של חיים". ז'ורז' בופון העלה תהייה ספציפית יותר: האם מוצאו של הביזון הצפון־אמריקני מצורה קדמונית של הפר האירופי. חוקר הטבע הצרפתי ז'אן־בטיסט פייר אנטואן דה מוֹנֶה, האביר דה לאמארק (1829-1744), היה אחד הראשונים שפיתחו תורה אבולוציונית שיטתית, אם כי בעת המודרנית לא זכה ההסבר שלו לתמיכה רבה. על פי הלאמארקיזם, תכונות שרוכשים פרטים במהלך חייהם (למשל, גוף שרירי כתוצאה מביקורים תכופים בחדר הכושר) עשויים לעבור בתורשה אל צאצאיהם. דרווין הציע הסבר אחר להעברת השינוי מדור לדור. הטבע בוחר את המאפיינים המתאימים ביותר לסביבה משתנה. בנוסף לרעיון הברירה הטבעית הציע דרווין גם את רעיון הברירה המינית: שני העקרונות המתארים כיצד פועלת האבולוציה ברמה המַקרוסקופית. נקבת הציפור, בעלת החזות החדגונית, משתמשת במין כאמצעי לשליטה בברירה הטבעית. הנקבה בוחרת מי מבין הזכרים יזכה להעמיד צאצאים ומי לא.

לא פעם נדמה כי הברירה המינית פועלת בניגוד לברירה הטבעית. נוצות הזנב הגדולות של הטווס הזכר מקשות על מעופו ועושות אותו מטרה נוחה לטורפים, אך בתוך הנישה הסביבתית שבה הוא חי, ואשר עוצבה על ידי הברירה הטבעית, הרברבנות המינית הזאת נתפסת כמעין מורכבות שרק המוכשרים באמת יכולים להרשות לעצמם.

דרווין צימצם את הטבע למקריות, תכליתיות, מין, אלימות ומוות. כמה עשורים אחריו, ובתחום אחר לחלוטין, הציע גם זיגמונד פרויד (1939-1856) רדוקציה דומה.

רעיון הברירה הטבעית, על האַ־מוסריות האקראית שלה ("רצח ומוות פתאומי הם 'מנת היום'"), עשה רושם עז על בני החברה הוויקטוריאנית. הטענה כי רק המתאימים שורדים הביאה להתפתחות הדרוויניזם החברתי — פילוסופיה שפותחה בידי ההוגה האנגלי הרברט ספֶּנסֶר (1903-1820), שגם טבע את הביטוי "שרידת המתאימים ביותר" והיה מהנציגים הבולטים של הליברליזם השמרני במאה התשע־עשרה. הטענה כי מינים ביולוגיים ניתנים להשבחה באמצעות רבייה הולידה את האֶוּגֶניקה, שביקשה להשביח את המין האנושי באמצעים גנטיים ואשר הוצעה לראשונה בידי חוקר הטבע פרנסיס גַלטוֹן (1822-1911), שהיה במקרה גם בן דודו של דרווין. דרווין היה מוטרד מן העגמומיות שהשתקפה בחזונו שלו: "קשה להאמין במלחמה השקטה אך המחרידה המתנהלת בתוך היער השלו והשדות הדוממים." לבסוף איבד את אמונתו באלוהים, והחליף אותה בשלווה סטואית ובהרהורים מנחמים על תפארתו של היקום.

דרווין האמין כי הברירה הטבעית והברירה המינית משַנות מינים ביולוגיים ועשויות להביא להופעת מינים חדשים, וסבר כי הן עושות זאת באופן הדרגתי ורציף לאורך תקופות ארוכות. הוא טען גם כי ברירה מלאכותית כמו זאת שמבצע המין האנושי — למשל, בהרבעה של כלבים וחתולים — יכולה לשמש ראיה לקיומה של הברירה הטבעית. האנושות יכולה ליצור בתוך דורות ספורים יצורים שונים בתכלית מאבות אבותיהם. הברירה הטבעית, הפועלת לאורך פרקי זמן ארוכים, יכולה לחולל שינוי חזק אפילו יותר. אך אין בטיעוניו של דרווין משום הוכחה. הברירה המלאכותית יכולה באותה מידה לשמש טיעון נגד הברירה הטבעית: הברירה המלאכותית מאפשרת למין האנושי לבחור מי יחיה ומי לא, ובכך היא אינה שונה בהרבה ממעורבותו של איזה אל כול־יכול. לא מעודד גם לגלות שמאפיינים בולטים שנבחרו בידי המגדלים מביאים איתם לא פעם חולשה אינהרנטית: אצל כלבי פקינז אלה בעיות נשימה, אצל חתולים כחולי־עיניים ולבני־פרווה זוהי חירשות, וכן הלאה. חתול חירש וכלבלב מחרחר יסבלו מעמדת נחיתות מכרעת בטבע. הברירה המלאכותית משקפת את הבעיות הצצות כאשר השינויים המתבצעים גדולים מדי.

אם, כטענת דרווין, הברירה הטבעית היא שינויים קטנטנים לאורך תקופות זמן ארוכות, הכרח היה על חסידיה להוכיח כי כדור הארץ "מבוגר" דיו לאפשר קיום אבולוציה שהביאה להופעת צורות חיים משוכללות. והיו עוד בעיות: לברירה הטבעית היה חסר מנגנון כלשהו, שבלעדיו התיאוריה של דרווין היתה חסרת כל תועלת; ולא נמצאו כל מאובנים של אף אחד משלבי המעבר ממין אחד לאחר, שישמשו עדות לשינוי ההדרגתי שדרווין דיבר עליו.

ההתמודדות עם שאלת הזמן השתפרה עם עלייתו של מדע הגיאולוגיה. החוואי והמלומד הסקוטי ג'יימס האטוֹן (1797-1726) קבע את "עקרון האחידות", האומר כי התהליכים הגיאולוגיים המעצבים את קרום כדור הארץ בהווה פעלו באותו אופן גם בעבר. האטון הבחין שהדרכים הרומיות, אף שנסללו לפני כאלפיים שנה, עדיין נראו על פני השטח. היתה שחיקה, אך היא היתה אטית. לפיכך שיער האטון כי ניתן להשתמש בתהליכים אטיים של שחיקה ושיקוע סלעים כדי למדוד זמן גיאולוגי. אותם תהליכים גיאולוגיים אחידים נקטעו אמנם על ידי אירועים אלימים כמו רעידות אדמה והתפרצויות געשיות, אך כל עוד אנו מבינים שהתהליכים הבסיסיים הם עיקשים ואחידים, נוכל להשתמש באחידות הזאת כמעין שעון. העיקרון של האטון איפשר לקבוע את גילם של סלעי יסוד, ובעקבות זאת היה אפשר לקבוע גם את גילם של המאובנים שבתוכם. רעיונותיו זכו לפופולריות לאחר שפורסמו בידי הגיאולוג הסקוטי צ'רלס לאיֶיל (1875-1797) בשלושת הכרכים של "עקרונות הגיאולוגיה", הספר שפירסם בשנים 1833-1830. בספר זה גילה דרווין לראשונה את הרעיונות המשפיעים של האטון.

כדי להסביר את היעדרן של צורות הביניים במאובנים, העלה דרווין טיעון חלש, ולפיו צורות הביניים שבין המינים נכחדו, וכי בגלל דלותו של תיעוד המאובנים ושפעתו של הטבע, המאובנים של צורות הביניים נסתרים מעינינו. בניגוד לשם ספרו המפורסם השני, דרווין לא ממש ידע כיצד להסביר את מוצא המינים. במקום זאת הוא תיאר אבולוציה של צורות מורכבות, שנראית כאילו התרחשה כתוצאה מברירה טבעית וברירה מינית. אבל ללא מנגנון שיסביר כיצד מתרחשת הברירה, נידונה התיאוריה היפה של דרווין לכישלון. חרף כל הרושם החזק שעורר בתחילה, הדרוויניזם פשוט יצא מהאופנה.

בשלהי המאה התשע־עשרה ובראשית המאה העשרים גילו שלושה ביולוגים כמעט במקביל את עבודותיו של גרגור מֶנדֶל (1884-1822), ונדמה היה כי הן מגבירות את האיום על תיאוריית האבולוציה של דרווין. מנדל היה נזיר צ'כי, שגידל בשנים 1863-1856 במנזר שלו בבּרנוֹ כעשרים ותשעה אלף שתילי אפונה בחלקה שאורכה כשלושים וחמישה מטרים ורוחבה שבעה מטרים. הוא ניתח כשלושה־עשר אלף מהם, ותיעד את התכונות שהעבירו מדור לדור. ממחקריו של מנדל עלה כי קיימת מעין כמות קבועה (או "מנה") של תורשה — רעיון שעמד בסתירה לתיאורייה האחידה של דרווין בדבר שינוי הדרגתי. הסתירה הזאת עשויה להזכיר לנו את הבעיות שצצו בניסיון ליישב בין התיאוריה המחוספסת של פיזיקת הקוואנטים לבין התיאוריה החלקה של היחסות הכללית. בדיעבד, את אחד הסימנים הברורים ביותר לכך שרבייה איננה מביאה לערבוב מאפיינים אפשר למצוא בעובדה הפשוטה שמתוך זכר ונקבה צומחים תמיד זכר או נקבה, ולא איזו ישות הרמפרודיטית מעורבת. זיהוי הרכיבים הבדידים המצויים בשתילי האפונה וקובעים את מכלול התכונות של השתיל היה הצעד הראשון לקראת גילוי הגֶנים.

בשנות השלושים והארבעים של המאה העשרים נעשתה סינתזה, ששילבה את הגנטיקה של מנדל עם הברירה הטבעית של דרווין. עם הבולטים שבאחראים לסינתזה נמנים הביולוג האמריקני סיווֹל רַייט (1988-1889) והביולוגים הבריטים גב"ס הוֹלדֵיין (1964-1892) ורונלד פישֶר (1962-1890), ובעקבותיה חזר הדרוויניזם למעמדו הנישא תשעים שנה לאחר פרסום "מוצא המינים". המדענים שגיבשו את מה שמכונה "הסינתזה החדשה" הראו כי שתי התיאוריות אינן מנוגדות זו לזו. מדע הגנטיקה מתאר את קשת השונות האפשרית, והברירה הטבעית מבטיחה את שימורן של השונויות המתאימות ביותר לסביבה. קשת השונות איננה רציפה, כפי שחשב דרווין, אלא מורכבת מרצועות בדידות. ברמה המיקרוסקופית, הבדידות הזו משתקפת בגֶנים, שהם — כפי שאנו יודעים כיום — חבילות נפרדות של מידע המאוחסנות במולקולה ארוכה ומסובכת מאוד שנקראת דנ"א ואשר נמצאת בכל תא ותא בכל צורת חיים.

האטום, עם כל ריקנותו, הוא מעין מחסום בין שני עולמות: העולם היומיומי, שנראה כמי שמורכב מאובייקטים נעים נפרדים, והעולם של פיזיקת הקוואנטים

כבר בשנות הארבעים של המאה העשרים תהה הפיזיקאי ארווין שרדינגר בספרו "מהם החיים?" אם ניתן לצמצם את הביולוגיה לכדי מולקולות. הספר הזה הוא ששיכנע פיזיקאי אנגלי צעיר בשם פרנסיס קריק (2004-1916) לפנות לביולוגיה. קריק והביולוג האמריקני ג'יימס ווֹטסוֹן (נולד ב־1928) פיענחו בראשית שנות החמישים את המבנה המולקולרי של חומצת הגרעין דנ"א, וחוללו מהפכה מולקולרית בעולם הביולוגיה. החיפוש אחר מקורות החיים לוקח אותנו שוב, כך נראה, למסע אל המבנים הקטנים ביותר.

האטום, עם כל ריקנותו, הוא מעין מחסום בין שני עולמות: העולם היומיומי, שנראה כמי שמורכב מאובייקטים נעים נפרדים, והעולם של פיזיקת הקוואנטים. האטום מתגלה כמחסום קשה לפיצוח, שפריצתו מחייבת הזרקת כמויות עצומות של אנרגיה. מצדו השני של המחסום נמצא עולמה של פיזיקת החלקיקים. הדנ"א הוא נקודת מושגית־שימושית המפרידה בין החי והדומם. אך כשאנו חוקרים את הדנ"א, איננו צריכים לדעת עוד על אטומים וחלקי אטומים. המסע אל תוך המבנים הקטנים יותר הוא כבר חסר תועלת מבחינתנו. הדנ"א הוא צופן שיש לקרוא אותו כדי להבינו, ולכן זהו מחסום מסוג אחר, שונה מהאטום, ומבנה מסוג אחר, שונה מכל דבר שפגשנו עד כה ביקום. עם הדנ"א היקום עושה צעד אחד לעבר הסמלי.

הצופן של הדנ"א כתוב בארבעה בסיסים כימיים בלבד: אָדֶנין, גוּאָנין, ציטוֹזין ותימין. כדי להבהיר את העובדה כי אין לנו שום עניין במבנה של החומרים הכימיים האלה, אלא בעובדה שהם מרכיבים את האלפבית של החיים, אנו נוהגים להתייחס אליהם לפי אותיותיהם הראשונות בלבד: AGCT. החיים הם צופן שניתן לתרגום ולקריאה כמו ספר. כל החיים (המוכרים לנו) כתובים על פי הצופן הזה, וזהו עוד רמז לכך שכל החיים נבעו ממקור משותף אחד. הדנ"א הוא מולקולה מאוד ארוכה, שאפשר גם לפרשה כמחרוזת של ארבע האותיות האלה.

שפת החיים מורכבת ממילים, וכל המילים האלה הן בנות שלוש אותיות: ggg (גואנין גואנין גואנין), ctg (ציטוזין תימין גואנין), atc וכן הלאה. לכאורה, המשמעות היא שהשפה כוללת שישים וארבע מילים (4×4×4), אך לחלק מהמילים יש אותה המשמעות, כך שלמעשה השפה כוללת עשרים מילים בלבד. חוץ מזה, שלוש מהמילים מייצגות סימני פיסוק, כך שהשפה הזאת שונה מעט מהשפות שאנו מכירים.

יש גם משפטים בשפת החיים. למשפטים האלה אנו קוראים גֶנים. חלק גדול ממחרוזת האותיות הארוכה הכתובה על מולקולת הדנ"א כּוּנה פעם "דנ"א זבל", אך בתוך הזבל הזה, שזוכה כיום להגדרה המדויקת יותר "דנ"א לא מקוֹדֵד", משובצים המשפטים, או המתכונים — כלומר, הגנים. הגנים, כמו משפטים בשפה, מופרדים מהדנ"א הלא מקודד באמצעות סימני פיסוק. גן הוא משפט בעל משמעות הגיונית החבוי בתוך הדנ"א הלא מקודד. אוסף הגנים והדנ"א הלא מקודד נקרא גֶנוֹם. יש חיידקים שבהם 90 אחוזים מהגנום הם רצפי גנים. אצל זבוב הפירות 20 אחוזים מהגנום הם רצפי גנים, ואצל האדם — פחות מ־2 אחוזים. אנו רק מתחילים להבין את פעילותו של הדנ"א הלא מקודד. חלק ממנו ממלא תפקידים חשובים, וחלק הוא באמת זבל, כנראה. למשל, רבים מגני הריח הפעילים אצל בעלי חיים הם גני זבל לא פעילים אצל בני אדם. הגנים האלה התנוונו אצל בני אדם, ונעשו יותר ויותר מיותרים.

מכונות קטנות הנקראות ריבּוֹזוֹמים מאתרות וקוראות משפטי גנים, והופכות אותם למשהו פיזיקלי. המילה הופכת לבשר ודם. כל מילה במשפט מייצגת חומצת אָמינוֹ. קיימים סוגים רבים של חומצות אמינו, אך כל מה שעלינו לדעת הוא שהחיים בנויים מעשרים כאלה בלבד (ואלה מיוצגות על ידי עשרים המשמעויות השונות של המילים בצופן הדנ"א). למטרותינו כאן איננו צריכים לדעת מהן חומצות אמינו, אלא רק שהן סוג של מולקולות בעלות מבנה מסוים. לא זו בלבד שהחיים כולם כתובים בצופן המשתמש באותן ארבע אותיות — כל החיים כתובים באותה שפה של שישים וארבע מילים. והמילים הללו מייצגות תמיד את אותן עשרים חומצות אמינו.

המשפט — כלומר הגֶן — הוא גם מתכון שאפשר לקרוא בו ולהפוך אותו למחרוזת של חומצות אמינו. כאשר הטבח מגיע אל סוף המשפט, לאחר שבנה את מחרוזת חומצות האמינו באותו סדר מסוים שנקבע על ידי סדר המילים במשפט, המחרוזת מתקפלת לכדי צורה תלת־ממדית מורכבת הנקראת חלבון. אם כן, כל גן הוא מתכון לחלבון. גוף האדם יכול לייצר כעשרים וחמישה אלף סוגים שונים של חלבון — חלבון אחד על כל גן.

התאים הם בתי חרושת המלאים מכונות קטנות שמייצרות חלבונים על ידי קריאת מתכונים נבחרים (גנים) שנמצאו במולקולת הדנ"א. תאיו של אורגניזם ממלאים תפקידים שונים משום שהדנ"א אומר להם אילו תפקידים עליהם לבצע. תאים מבטאים חלבונים שונים משום שבדנ"א שלנו מופעלים חלקים שונים. תא אנושי עשוי להפוך לתא דם אדום בגלל הפעלת החלבון המייצר המוגלובין, והחלבון הזה נותר כבוי בתאים שהופכים למשל לתאי מוח. ההמוגלובין הוא חלבון מורכב (שעשוי מחלבון מורכב), המצוי בדם ויש לו היכולת להעביר חמצן אל איברי הגוף. תאים בכבד מייצרים חלבון המפרק מזון, יש תאים המייצרים קֶרָָטין, שהוא חלבון שממנו נבנות ציפורניים ושערות, וכן הלאה. חלק מההורמונים, כמו הורמוני המין והאדרנלין, הם חלבונים.

חלבונים שמפעילים ומכבים את הדנ"א קשורים לדנ"א הלא מקודד, אבל עדיין לא ברור לחלוטין כיצד הפעולה הזאת נעשית. תהליך הפעלת הגנים וכיבויָם כרוך במעגליות מסוימת. כיצד הדנ"א יכול לדעת כיצד עליו להפעיל ולכבות את עצמו? ייתכן שזה משהו שקורה ברמת התאים: תאים שמאותתים זה לזה לספר זה לזה מה הם, היכן הם נמצאים בגוף, ואילו גנים יש להפעיל כדי לייצר את החלבונים הדרושים למילוי התפקיד שלהם. ייתכן שהדנ"א יודע אילו גנים להפעיל, ואילו לכבות, על פי מיקומו בתוך ההרכב הכימי של תא מסוים.

אורגניזמים דוגמת האדם מורכבים מתאים רבים (קיימים גם לא מעט אורגניזמים חד־תאיים). אורגניזמים רב־תאיים מורכבים כמו האדם והזבובים מתרבים בתהליך שאנו קוראים לו מין (סקס) ובמהלכו כל אחד מההורים מעביר לדור הבא חצי מהמידע הגנטי שלו. החומר הגנטי בגרעין התא מאורגן בכרומוזומים, המכילים את כל הגנים. כל תא כולל שתי קבוצות של כרומוזומים (שתי קבוצות דנ"א), למעט תאי הביצית והזרע, שכל אחד מהם כולל קבוצה אחת בלבד של כרומוזומים. הסקס מאפשר שילוב של שתי קבוצות, אחת מכל הורה, לשם יצירת שתי קבוצות חדשות ומעט שונות בדור הבא. ערבובם של פריטי מידע גנטי באמצעות רבייה יוצר שונות רבה, המעניקה יתרון סלקטיבי בסביבה משתנה, ומאפשרת התפתחות של מורכבות גדולה יותר. אורגניזם חדש נוצר מתהליך של התחלקות ושכפול שראשיתו בתא יחיד: ביצית מופרית אחת. בני אדם עשויים מכ־100,000 מיליארד תאים. השכפול מביא מהר מאוד למספרים גדולים מאוד, כפי שראינו כשתיארנו את התנפחות היקום. אף שהדנ"א בכל תא הוא כמעט זהה, לא כל התאים מכילים את אותם חומרים כימיים. סוגים מסוימים של תאים מכילים סוגים מסוימים של חומרים. במהלך ההתחלקות צצים סוגים שונים של תאים. אצל בני אדם יש כמה מאות סוגי תאים.

לפני שתא מתחלק, הדנ"א שבו משוכפל. האבולוציה עשתה את המבנה של מולקולת הדנ"א מתאים במיוחד לשכפול. הגדילים בסליל הכפול המפורסם של מולקולת הדנ"א מתחברים תמיד באותה צורה: האדנין (A) נקשר תמיד לתימין (T), והציטוזין (C) נקשר תמיד לגואנין (G). הקשרים הללו נקראים זוגות בסיסים. בדנ"א האנושי יש כעשרה מיליארד זוגות בסיסים. אם גדיל של סליל דנ"א כפול הוא ATGGCGGAG, אנו יכולים לדעת מיד שהגדיל הזה קשור לגדיל תואם על הסליל השני, TACCGCCTC. בכל פעם שמולקולת דנ"א משתכפלת — בכל פעם שמועתקים עשרת מיליארדי זוגות הבסיסים של מולקולת דנ"א אנושית — מתרחשות רק כתריסר שגיאות. האבולוציה יצרה מנגנון מתוחכם לקריאת העתקים המבטיח את תיקונן של רוב הטעויות. כל תא מכיל מעין "אנזימי הגהה". אבל גם אם נופלת שגיאה באות כלשהי ברצף הדנ"א, הדבר לא יביא בהכרח לשינוי משמעות המילה במשפט הגנים (משום שלשיעור ניכר מן המילים יש אותה המשמעות). וגם כאשר שינוי אות גורם לשינוי של משמעות המילה, ומביא להתבטאות של חומצת אמינו שונה, התפקוד הכולל של החלבון המופק נשאר בדרך כלל ללא שינוי: אף על פי שחלבונים עשויים להיות בנויים ממאות חומצות אמינו ואפילו יותר, בדרך כלל רק חומצות אמינו ספורות שולטות בתפקודו של החלבון, וכל השאר משמשות כמעין פיגומים. טעויות ההעתקה האלה נקראות מוטציות. אפילו כאשר מתרחשת מוטציה כזאת, רק לעתים רחוקות היא מתרחשת בשני זוגות הגנים. לעתים קרובות, די בגן אחד שלא עבר מוטציה כדי להבטיח את ההתבטאות של החלבון "הנכון".

אם כן, המוטציות יוצרות בדרך כלל שונויות קטנות בין אורגניזמים. סוגי הדם השונים של בני האדם הם תוצאה של הבדלים קטנטנים בחלבון השולט במבנה שטח הפנים של תאי הדם האדומים. שינוי קטן ברצף החלבונים של חלבון מסוים המעורב בהפקת מֶלאנין (החלבון הקובע את צבע העור) מביא להיווצרות שיער אדום אצל חלק מהאנשים. מוטציות הרות אסון נמנעות בדרך כלל, וכאשר זה לא קורה, האורגניזם המבוטא על ידי אותם גנים מוּצא עד מהרה ממאגר הגנים על ידי הברירה הטבעית. מוטציות הן אכן השינויים הקטנים ברובם שעליהם דיבר דרווין, ולא השינויים הגדולים הנובעים מברירה טבעית.

* * *

פרויקט הגֶנוֹם האנושי הוקם ב־1990. לפרויקט היו שתי מטרות עיקריות: זיהוי כל הגנים המצויים בגנום של האדם וקביעת רצף הבסיסים של כל הגנום. בעת הקמת הפרויקט סברו המדענים כי באדם יש כ־100,000 גנים, אבל עם פרסום המיפוי המלא של הגנים ב־2003 התברר כי לאדם יש למעשה פחות מ־25,000 גנים. הגנום של זבובי הפירות ושל התולעים הנימיות הוא כחצי מזה שלנו, ולאורז יש 40,000 גנים. אבל די בכמות הצנועה־יחסית של הגנים שלנו להבטיח את המורכבות שלנו. כשאנחנו מדברים על מספרים גדולים מאוד, אנו אומרים שהם אסטרונומיים, אבל אולי מוטב שנקרא למספרים הגדולים ביקום "מספרים ביולוגיים". האפשרויות הקומבינטוריות הגלומות ב־25,000 גנים גדולות בכמה וכמה סדרי גודל מכל מספר שנתקלנו בו עד כה בשיטוטינו ברחבי היקום. אך אפילו זה לא ממש לב העניין. מורכבותו של אורגניזם נובעת מן העובדה שהוא מתפתח. הסֵדֶר והדפוס שבהם מתבטאים הגנים (ולא מספר הגנים היחסי בגנום) הם שאחראים לחלק גדול מההבדלים בין המינים הביולוגיים. הגן הנקרא hoxc8 מופעל אצל תרנגולות זמן רב יותר מאשר אצל עכברים, ולכן לתרנגולת יש צוואר ארוך יותר. הגנים הקובעים כיצד ייראה הגוף בכללותו נקראים גנים הוֹמֵיאוֹטיים. אפילו אצל אורגניזמים שונים מאוד כמו בני אדם וזבובים מבנה העין דומה מאוד. למעשה, כל העיניים הן ביטוי של גן ששמו pax6. למדוזה יש גנים הומיאוטיים דומים להפליא לגנים הקובעים את מבנה גופנו שלנו, וההסבר הטוב ביותר לדמיון הזה טמון באבולוציה. אנו נראים שונים מהמדוזות בעיקר משום שהגנים שלנו מבוטאים אחרת. כדי להיות מחזאי דגול, לא צריך אוצר מילים עצום (אם כי לרבים מהם יש אוצר מילים גדול); מה שמשנה הוא החיבור בין המילים, וזה נכון בהחלט גם לגבי שפת החיים, שאוצר המילים שלה קטן מאוד והיא נכתבת במשפטים ספורים.

* * *

מהשוואה בין הגנומים של כל היצורים החיים אנו למדים כי כל צורות החיים נובעות ממקור משותף. האבולוציה מסבירה מדוע הצופן הגנטי (שישים וארבע השלשות ועשרים חומצות האמינו שהן מקודדות) זהה אצל כל צורות החיים, והאבולוציה מסבירה גם כיצד המסרים הנכתבים בצופן הזה השתנו במרוצת הדורות (ולפעמים לא השתנו כלל) ובקרב מינים ביולוגיים שונים. יש גנים שמשתמרים מיליארדי שנים משום שכל שינוי בהם יביא לפגיעה קשה בתפקוד חיוני כלשהו, והברירה הטבעית דואגת לסילוק אורגניזמים שחלה מוטציה בגנים האלה שלהם. אופן השתנותו עם הזמן של דנ"א לא מקודד בגלל טעויות העתקה (מוטציות) נקרא סחף גנטי, והוא יכול לשמש שעון ביולוגי שמספר לנו מתי הופיעו אבות משותפים.

לרשות החוקרים עומדות כיום שתי שיטות למיין אורגניזמים: השוואה בין מאפיינים אנטומיים של אורגניזמים חיים ומאובנים, והשוואה בין דנ"א של אורגניזמים חיים. שתי השיטות הללו הופכות את הביולוגיה האבולוציונית למדע לכל דבר

מאחר שחלבונים נבנים על פי מתכונים של גנים, השוואת חלבונים במינים ביולוגיים שונים היא דרך יעילה להראות שכל המינים קשורים אלה לאלה. אצל בני אדם ושמרים יש חלבונים שממלאים תפקידים דומים מאוד, אבל עשויים מחומצות אמינו שמאורגנות בצורות שונות מאוד אלה מאלה. ההשוואה בין חלבונים כאלה במינים ביולוגיים שונים מלמדת משהו על האבולוציה של אותם החלבונים. תפקידם הדומה של החלבונים אצל בני אדם ובשמרים מצביע על קיומו של אב קדמון משותף לשתי צורות החיים השונות הללו.

לרשות החוקרים עומדות כיום שתי שיטות למיין אורגניזמים: השוואה בין מאפיינים אנטומיים של אורגניזמים חיים ומאובנים, והשוואה בין דנ"א של אורגניזמים חיים. שתי השיטות הללו הופכות את הביולוגיה האבולוציונית למדע לכל דבר, שאפשר לבחון אותו אמפירית. עדויות על דמיון ברמת הדנ"א עשויות לעזור באישוש קרבה אבולוציונית ברמת המקרו. בשלהי המאה העשרים הפכה הביולוגיה המולקולרית לכלי המסוגל לספק אישוש בלתי תלוי לעדויות של המאובנים. דרווין חשב שמוצאם של הכלבים הוא בכמה מינים שונים ממשפחת הכלביים, אך לאחרונה, בזכות השוואות גנטיות ברמת הדנ"א, התגלה כי מוצאם של הכלבים הוא בזאב האפור. זמן־מה רווחה הסברה כי ההיפופוטם הוא קרוב משפחה של החזיר, אך מעדויות גנטיות עולה שהוא קרוב יותר ללווייתן, לדולפין ולפוֹקֶנה — כולם מסדרת הלווייתנאים. לעתים אורגניזמים נראים דומים זה לזה רק משום שעברו אבולוציה בתנאים דומים. מורפולוגיה עלולה לתעתע. תולעי השלשול והשרשור אולי נראות דומות, אך הן שייכות למערכות שונות (מערכה היא קבוצת המיון הגדולה ביותר של אורגניזמים מתחת לממלכה). ניתוח דנ"א עשוי לספר סיפור שונה מן המראה החיצוני. מהשוואות אנטומיות שנערכו בעבר, הצטייר כאילו הגורילה היא החיה הקרובה ביותר לאדם, אך ניתוחי דנ"א מוכיחים כי אנו מעט יותר קרובים לשימפנזה. הביולוגיה המולקולרית חוללה מהפכה באופן סיווגם של אורגניזמים. הדנ"א מתגלה כסוג אחר של עדות מאובנת.

שתי השיטות מאפשרות לנו למיין את החיים על פי היררכיה של "קשירוּת" אחורה לאורך הזמן הכרונולוגי. אם נערוך את המסע בכיוון ההפוך, אנו עלולים להתפתות להניח שאנו עדים להתפתחות של מורכבות. קשה להשתחרר מהמחשבה שחיידקים הם פרימיטיביים יותר מאיתנו, וכבר נקשרנו יותר מדי לרעיון המורכבות כפי שהוא נתפס בעינינו. אנחנו מוטים לטובת המורכבות הנראית ברמה המקרוסקופית.

ייתכן שלעולם לא נמצא את האב הקדמון המשותף לכל צורות החיים הקיימות: זהו פרק חסר בסיפורה של האבולוציה. אך אנו יודעים שהאב הקדמון המשותף של כל האורגניזמים הרב־תאיים היה חד־תאי. אנו יכולים למצוא צורות חד־תאיות בעבר הרחוק, והתיאוריה הטובה ביותר העומדת לרשותנו כיום אומרת שגם להן היה אב קדמון משותף בעבר הרחוק יותר. רוב הענפים שהסתעפו מעולם החי החד־תאי כבר נכחדו, אך ענף אחד מוביל לעולם החי הרב־תאי, ומענפים אחרים יצאו הצורות החד־תאיות המפותחות יותר החיות כיום.

לפני ארבעה מיליארד שנים

בעבר היתה מקובלת הסברה כי כל צורות החיים הן חלק משרשרת הזקוקה לאור השמש כדי לשגשג. אור השמש חודר לעומק של חמישים מטרים בלבד באוקיינוסים — לאזור המוכר בכינוי "האזור הפוֹטי". אבל בשנות השבעים של המאה העשרים התגלו חד־תאים בקרבת הארובות ההידרותרמיות שבמעמקי האוקיינוסים. הארובות האלה הן סדקים פולטי גז המצויים בקרום כדור הארץ, בעומק של כמעט שני קילומטרים. במקום אור השמש, האורגניזמים משתמשים בחומרים כימיים המצויים במים כמקור אנרגיה. בגלל לחץ המים, עשויות הטמפרטורות בארובות הללו להגיע למאות מעלות צלזיוס. (נקודת הרתיחה של מים היא 100 מעלות צלזיוס בגובה פני הים ובלחץ האטמוספירי הנוכחי. במקומות שהלחץ עולה, גם נקודת הרתיחה עולה. בארובות הידרותרמיות לחץ המים עשוי להיות גבוה פי עשרים וחמישה מהלחץ האטמוספירי). ההנחה היא כי זהו המקום שבו חיו צורות החיים הראשונות, משום שהוא היה אזור המחיה היחיד שהיה מוגן אז מפני הקרינה המזיקה מן החלל החיצון. צורות החיים החד־תאיות שנמצאו ליד ארובות הידרותרמיות או בתנאים קיצוניים אחרים קיבלו לאחרונה שם: אַרכֵיאוֹנים. בעבר נהגו לקבץ אותם עם החיידקים. הסברה היתה שהארכיאונים חיו רק בתנאים קיצוניים, אך כיום ידוע שאורגניזמים כאלה חיים במגוון תנאים, וייתכן שהם מהווים 20 אחוזים מהביומסה של כוכב הלכת שלנו.

יש מי שטוענים כי חומרים כימיים שנמצאו בסלעים בני 3.8 מיליארד שנה באזור אַקילָה במערב גרינלנד הם העדות הקדומה ביותר לחיים, אבל יש גם מי שמטילים ספק בטענה הזאת. מקובלת יותר הסברה כי הסטרוֹמָטוֹליטים, השֵם שניתן למאובנים קרובים בגילם שהתגלו בצפון־מערב אוסטרליה, עשויים מחד־תאים שקיבלו את השם ציאָנוֹבַּקטֶריה, והם־הם העדות הראשונה לחיים על פני כדור הארץ.

עם התקררותם של היַמּים, התפתחו צורות חיים שהשתמשו באנרגיה של אור השמש כדי להפוך פחמן דו־חמצני לסוכר ולחמצן בתהליך שנקרא פוטוסינתזה. ייתכן שהציאנובקטריה התפתחה מתוך צורת חיים שלא ביצעה פוטוסינתזה ושכנה בקרבת ארובות בעומק הים (ארכיאונים), וייתכן ששתי צורות החיים התפתחו בנפרד מאבות קדמונים שעקבותיהם אבדו לנו. הציאנובקטריה היא צורת החיים הראשונה שחיה בחלק העליון של הים, והיא הביאה עמה, כתוצר לוואי של הפוטוסינתזה, את החמצן. קיימות ראיות לכך שהציאנובקטריה פירקה פחמן דו־חמצני ופלטה חמצן כבר לפני 3.5 מיליארד שנה. כל החמצן שבעולם ניתן לנו על ידי ממלכות החיידקים הפוטוסינתטיים. אלמלא החיידקים — לא היה חמצן.

החמצן שנוצר על כדור הארץ לא חדר מיד לאטמוספירה. רובו נבלע באוקיינוסים העשירים בברזל של אותו עידן, ויצר חלקיקים אדומים כבדים של תחמוצת ברזל ששקעו על קרקעית הים. רק לאחר שכל הברזל נוּצל, החל חמצן לדלוף אל האטמוספירה שמעל לאוקיינוסים, ורמת החמצן באטמוספירה התחילה לטפס. זה היה תהליך שנמשך זמן רב. לפני 2.4 מיליארד שנה עלתה רמת החמצן באטמוספירה
ל־0.1 אחוזים בלבד, ולפני שני מיליארד שנה היא הגיעה ל־3 אחוזים. הרמה הנוכחית היא 20 אחוזים.

הארכיאונים הראשונים הגנו על עצמם מהשפעתה המעקרת של הקרינה העל־סגולה בכך שחיו תחת מעטה עמוק של מים; האורגניזמים הראשונים שחיו ברום הים מצאו מסתור מאחורי גרגירי סידן פחמתי. פחמן דו־חמצני מתמוסס במים והופך לכל מיני קרבונטים (פחמות). הצורות החיידקיות הפוטוסינתטיות הראשונות השתמשו בסידן פחמתי כמעין מגן. כשחיידק מת, גרגרי הסידן הפחמתי שוקעים ויוצרים את מה שיהפוך בסופו של דבר לשכבות של גיר. כל הגיר בעולם מופק בתהליך החי הזה מתוך שלדים קטנטנים שאינם נראים בעין בלתי מזוינת. אבן גיר היא צורה אחרת של סידן פחמתי, אך מאחר שהיא מופקת מקונכיותיהם של יצורים מורכבים יותר, אנו מוצאים אותה על פני כדור הארץ רק מיליארדי שנים מאוחר יותר. השימוש המוקדם שעשו חיידקים בסידן פחמתי הוא רמז לכך שכל צורות החיים קשורות זו לזו, ועדות לכך שהאבולוציה אכן התרחשה: המגינים של החיידקים הפרימיטיביים היו לימים לקונכיות המגינות על אורגניזמים מפותחים יותר, ולאחר מכן לעצמות — גרסה מותאמת של הקונכיות, ה"נלבשת" מבפנים ומשמשת להחזקת משקל הגוף — של יצורים שעזבו בסופו של דבר את עולם המים ועברו ליבשה.

אחת ההשפעות של היווצרות הגיר היתה לכידת כמויות עצומות של פחמן, ותופעה זו עזרה למנוע התפתחות מהירה מדי של אפקט החממה. בהמשך נלכד הפחמן גם בפחם ובנפט, שהם תוצרים נוספים של תהליכי חיים ושל דחיסה במשך עידנים גיאולוגיים שלמים. פעילות געשית הביאה לחלוקה מחדש של חלק מהפחמן הזה בלולאת משוב התומכת בהשערת גאיָה, כפי שכינה אותה הכימאי הבריטי ג'יימס לַאוֶולוֹק (נולד ב־1919). לאוולוק ניסח את ההשערה בסוף שנות השישים. תחילה היא סבלה מהתעלמות, אבל בשנות השבעים היא כבר עמדה במרכזה של מחלוקת, וכיום היא מקובלת על רוב החוקרים. גאיה היתה אלת האדמה והפרסוניפיקציה של האדמה ביוון הקדומה. גאיה היא ההבנה שיש קשר הדוק בין התהליכים החיים לתהליכים הלא־חיים על פני כדור הארץ. האוקיינוסים מעבירים חום ברחבי כדור הארץ וההרים יוצרים מערכות אקלימיות כחלק ממערכת המשוב הגלובלית המאוזנת הזאת, המתרחבת וכוללת גם את
הפעילויות של הירח והשמש. אפקט החממה ורמות החמצן בסביבתנו נעשו מכווננים ומדויקים מאוד במשך מיליארדי שנים, כתוצאה מפעילות טקטונית ומפעילותם של יצורים חיים. אלמלא אפקט החממה, היתה הטמפרטורה הגלובלית נמוכה ב־15 מעלות מכפי שהיא כיום, אף שבימינו אנו מוטרדים יותר מכך שהאנושות תעלה יתר על המידה (או שמא כבר העלתה) את טמפרטורת החממה.

הארכיאונים והחיידקים פיתחו כלים מולקולריים מתוחכמים בתקופה הקצרה יחסית (אולי רק כמה מאות מיליוני שנים) לאחר שכדור הארץ היה לסביבה מותאמת־חיים. בשנות השמונים של המאה העשרים טענו פרד הויל והאסטרונום הסרי־לנקי צ'נדרה ויקרָמָסינג (נולד ב־1939) שאי אפשר לבנות מכונות מורכבות כאלה, ואפילו לא את החיידק הפשוט ביותר, בזמן המועט שעמד לרשותם של הארכיאונים והחיידקים. השניים טענו, כי הסבירות לבניית המכונות האלה בזמן קצר כל כך קרובה לסבירות שסופת טורנדו תפגע במחסן גרוטאות ותהפוך את תכולתו למטוס בואינג 747. הם חישבו ומצאו כי הסיכוי להרכבת חומצת אמינו באופן מקרי הוא אחד ל־10²⁰, ומכיוון שחיידק פשוט עשוי להיות מורכב מאלפיים חלבונים בקירוב, הסיכוי להרכבת חיידק במקרה היא לכל הפחות אחד ל־10^20×2,000, כלומר אחד ל־10^40,000. ושוב אנו נוכחים לדעת עד כמה המספרים הביולוגיים גדולים בהרבה מהמספרים האסטרונומיים. מספר החלקיקים האלמנטריים ביקום הנראה לעין הוא "רק" 10⁸⁰. אך יש פגם אחד בטיעון של הויל וויקרמסינג. הטבע איננו בונה דברים מורכבים מאפס. הברירה הטבעית היא ההסבר היחיד הנדרש. כל עוד קיים יתרון קטן כלשהו, אפילו קטנטן, יש לאותו יתרון סיכוי רב יותר להיבחר. אם חלבון מסוים זירז תגובה מסוימת ולו במעט, הסיכוי שלו להיבחר עלה על הסיכוי של חלבונים אחרים שאינם משפיעים על התגובה. (ולא פחות חשוב: כל חלבון שמאט את התגובה יוּצָא מהמרוץ). הטבע איננו בוחר מבין כל התצורות האפשריות; הוא בוחר מתוך מה שיש. לא משנה לו כמה החלבון פרימיטיבי; משנה לו רק שהדבר הפרימיטיבי הזה קיים ועובד מעט יותר טוב מכל דבר אחר בסביבה.

כשנדע כיצד החיים התהוו מתוך הדומם, יהפכו העולמות האורגניים והאי־אורגניים לספקטרום אחד רציף

איך הפכו החיים הכימיים לחיים ביולוגיים? זהו עדיין חלק חסר בסיפורו של היקום המתפתח, ויש לא מעט מדענים שמפקפקים באפשרות שבקרוב נגלה כיצד הפכו אטומים דוממים למבנים מולקולריים חיים. החיים הם תהליך של ארגון עצמי ושכפול עצמי. החיים הם שרשראות מורכבות של חומרים הנקראים פולימרים שמשכפלות את עצמן. ההנחה היא שבמהלך כמה מאות מיליוני שנים של אבולוציה התפתחו המולקולות הפרה־ביוטיות לכדי מולקולות המשכפלות את עצמן מכוח הברירה הטבעית. אבל לא זו בלבד שאיננו יודעים איך בדיוק זה קרה, יש ביולוגים המטילים ספק בטענה שזה קרה בכלל.

הגבול בין החיים הגיאולוגיים לחיים האורגניים מטושטש. לא זו בלבד שהחיים נראים כמי שבקעו מתוך הטבע האי־אורגני, אלא שמה שזוכה בעינינו להגדרה המובחנת "חיים" קשור קשר בל־יינתק עם פעילויות של כל מיני גופים אי־אורגניים המצויים בכוכב הלכת שלנו: האוקיינוסים, ההרים, הרי הגעש.

ניוטון חשב שהאלכימיה תחשוף בפניו את אותו משהו אלוהי שמעורר דברים לחיים, ושנמצא גם בצמחים, בבעלי חיים ובצורות אי־אורגניות מסוימות כמו גבישים. אך כשנדע כיצד החיים התהוו מתוך הדומם, יהפכו העולמות האורגניים והאי־אורגניים לספקטרום אחד רציף. ההבחנה בין החי לדומם תיעשה מלאכותית. נוכל להתחקות אחר עקבות האבולוציה שלנו לא רק עד אבותינו המשותפים, הארכיאונים והחיידקים, אלא גם עד המימן הקדמוני, עד המפץ הגדול, אולי אפילו עד הרב־יקום או כל מצב התחלתי אחר שממנו נוצר היקום המקומי שלנו. נדע כיצד החיים כתובים בחוקי הטבע. נהיה קרובים יותר להשיב לשאלות כמו: למה אנחנו מתכוונים במילה "חיים" ובאילו עוד צורות יכולים החיים להתגלם? נוכל להפליג עם הדמיון ולראות בעיני רוחנו צורות אחרות שהחיים לבשו, צורות אחרות שהחיים יוכלו ללבוש.

לפני שלושה מיליארד שנים

מיליארד שנים לאחר הופעתם של החיים עלי אדמות, צורות החיים היחידות היו הארכיאונים והחיידקים החד־תאיים. למעשה, גם היום רוב צורות החיים הקיימות הן ארכיאונים וחיידקים. הקיום הממושך של צורות החיים החד־תאיות ממחיש עד כמה הדוקה יכולה להיות מערכת היחסים בין התהליכים החיים לתהליכים הלא־חיים. הארכיאונים והחיידקים הם צורות החיים הפשוטות ביותר רק במובן הזה שהם מורכבים מתא יחיד, אם כי אפילו חיידק חד־תאי מכיל 10¹¹-10⁹ אטומים. אך מכיוון שאלה צורות החיים הוותיקות ביותר, הן גם הגמישות והעמידות ביותר, ואפשר אף לטעון כי הן עברו את האבולוציה הרבה ביותר.

החיידקים חיוניים להמשך קיומם של החיים על כדור הארץ. הם מאזנים לא רק את רמות החמצן במערכת האקולוגית, אלא גם את רמות החנקן, הפחמן והגופרית. ידוע כי חיידקים מעורבים בהיווצרות נפט. בלעדי החיידקים, עצים לא היו נרקבים. בסלעים שנמצאים בעומק של אלף מטרים מתחת לפני האדמה התגלו חיידקים שמעכלים חומר אורגני ללא סיוע חמצן ומתחלקים פעם בכאלף שנים — ללא ספק, צורות החיים העצלות והנינוחות ביותר בכדור הארץ. ייתכן כי חיידקים מעורבים אפילו בשיקוע של מתכות מתחת לפני הקרקע.

צורות החיים החיידקיות לא נעשו מיותרות לאחר הופעתן של צורות החיים העיליות יותר. נהפוך הוא: הן שיגשגו, ודומה שגם היום הן מותאמות יותר מצורות החיים הרב־תאיות. לחיידקים יש סיכוי רב יותר לשרוד קטסטרופה עתידית. נמצאו חיידקים שיכולים לחיות בתוך חומצה גופרתית ואפילו בתוך פסולת גרעינית. גבישי מגנטיט שנמצאו בחיידקים מסוימים עוזרים להם לכוון את עצמם בשדה המגנטי של כדור הארץ. זוהי ראיה לכך שצורות חיים מסוימות עשויות לשגשג במקומות שונים מאוד מכדור הארץ, ולכך שצורות חיים "פשוטות" לכאורה אינן זקוקות בעצם לחסדיו של כדור ארץ הזהה לזה שלנו.

נראה שברור איזו צורת חיים מותאמת יותר מכול להתמודדות עם קטסטרופה עתידית. עלינו להשתמש במוחותינו המורכבים והמפותחים לעילא כדי לגבור על הטבע, אבל מאחר שמורכבותנו מתהווה מחוץ לטבע, ברור שבתחרות הזאת אין לנו סיכוי לנצח. החיידקים, לעומת זאת, עומדים כבר משחר ההיסטוריה בכל מבחן שהטבע מעמיד בפניהם — ויש לזכור כי בראשית חייהם היה העולם אלים הרבה יותר מעולמנו כיום.

בכל הקשור להפרת האיזון של רמות הפחמן בכדור הארץ, האנושות העמידה את עצמה בתחרות מול הרי הגעש. כשגאיה תתמודד עם ההשלכות של הפרעות כאלה ואחרות ותפנה ליצור איזון מחודש על כוכב הלכת, קשה להניח שהאנושות תרוויח מכך. אם בני האדם ייעלמו, סביר להניח שהצורות החיידקיות יישארו וימשיכו באבולוציה שלהן ככל שהתנאים יאפשרו להן. אך גם אם בני האדם יחמקו מזעמה של גאיה, הם לא יצליחו לשרוד אם החיידקים ייעלמו. אין לנו קיום ללא החיידקים. החיידקים הם לא רק חלק בלתי נפרד מהחיים על כדור הארץ — הם חלק בלתי נפרד גם מהמכניזם של גוף האדם. מספר תאי החיידקים בגוף האדם גדול פי עשרה מזה של התאים האנושיים, בעיקר על העור ובמערכת העיכול.

לפני שני מיליארד שנים

הארכיאונים והחיידקים הפוטוסינתטיים הם אורגניזמים חד־תאיים חסרי גרעין. זו הסיבה שהם קיבלו את השם פּרוֹקַריוֹטים — מילה יוונית שפירושה "לפני גרעין". לפני 2-1.5 מיליארד שנים הופיעו האֶוּקַריוֹטים הראשונים, שהיו חד־תאים בעלי גרעין. הגרעין הוא ביתו ומפלטו של הדנ"א. לא ידוע אם האוקריוטים התפתחו מהפרוקריוטים, אבל אין ספק שהיה להם אב קדמון משותף שהיה שונה למדי משניהם. בעבר נחשבו הפרוקריוטים לממלכה שכל החיידקים משתייכים אליה, אבל ניתוח דנ"א מודרני מצא כי ההגדרה הזאת בעייתית, וכי פרוקריוטים הוא פשוט שֵם קיבוצי שאנו נותנים לשני קווים שושלתיים מובחנים הנקראים ארכיאונים וחיידקים. לאחרונה אף מסתמנת האפשרות כי הארכיאונים קרובים לאוקריוטים יותר מאשר לחיידקים. צורות החיים האוקריוטיות החד־תאיות הופיעו, כך נראה, כאשר רמות החמצן נעשו גבוהות דיין (כ־0.4 אחוזים) לתמוך בחיים מורכבים יותר שכאלה.

תיאוריה שכן מקובלת על רוב החוקרים היא זו שהפיצה בשנות השישים הביולוגית האמריקנית לין מרגוליס (2011-1938). התיאוריה הזאת מבוססת על הרעיון שחיידקים פרוקריוטיים מסוימים חדרו אל תוך צורות החיים האוקריוטיים כאֶברוֹנים — השֵם הכולל שניתן לשני סוגי מבנה חדשים: כלוֹרוֹפּלַסטים ומיטוֹכוֹנדריה. מרגוליס טענה כי מקצת הפרוקריוטים הפכו, באמצעות התקשרות סימביוטית, לאברונים המצויים בתוך צורות חד־תאיות אחרות. את התיאוריה הזאת מאששת העובדה שהדנ"א באברונים (שהגיע מן הפרוקריוטים הפולשים) שונה לחלוטין מן הדנ"א שנמצא בגרעין המארח.

האוקריוטים בעלי הכלורופלסטים נקראים פּרוֹטוֹפיטים, ואילו האוקריוטים בעלי המיטוכונדריה נקראים פּרוֹטוֹזוֹאים. הכלורופלסט הוא מי שייַעל בעתיד את תהליך הפוטוסינתזה בצמחים, והמיטוכונדריה הם מי שמאפשרים לתאים להשתמש בחמצן כדלק. האברונים האלה הם שיפרידו בין ממלכת החי לממלכת הצומח — כשאלה יופיעו בעולמנו. בינתיים, כל צורות החיים הן חד־תאיות, והן שוכנות אך ורק באוקיינוסים.

לפני מיליארד שנים

מעריכים כי החיים הרב־תאיים הופיעו לראשונה לפני כ־1.2 מיליארד שנים. באותה עת היו כל קרקעות כדור הארץ מקובצות ביבשת אחת המכונה רוֹדיניה. נראה שהחיים הרב־תאיים החלו כסוג נוסף של סימביוזה, כשיתוף פעולה רופף בין תאים שנעשו יותר ויותר מורכבים. מקצת האוקריוטים הפוטוסינתטיים התפתחו במושבות כאצות הראשונות (חלק מקבוצה המכונה אדוּמיות). הספוגיים הם עוד דוגמה לצורת חיים רב־תאית פרימיטיבית. עדיין איננו מכירים את המנגנון המפורט שהביא לביצוע הזינוק מחיים חד־תאיים לחיים רב־תאיים. זמן־מה לאחר מכן — ושוב, לא ברור מכוח איזה מנגנון — המציאו חלק מהאוקריוטים את הרבייה המינית: התהליך שבו ביצית (סוג של תא) מופרית לפני שהחלוקה מתרחשת.

החיים היו חד־תאיים במשך כשלושה מיליארד שנים, אך עם היווצרות המנגנון שאיפשר את הופעתם של חיים רב־תאיים, לא היתה כל סיבה שהם לא יופיעו כמעט בן־לילה (במונחים גיאולוגיים). למעשה, הם היו חייבים להופיע ברגע שהתנאים איפשרו זאת.

נראה כי האבולוציה הואצה שוב לפני כ־550 מיליון שנה, עם הופעתם הפתאומית של בעלי חיים בעלי גוף קשיח בתיעוד המאובנים. היעדרם של מאובנים מתקופות מוקדמות יותר היה בעיה עוד לפני דרווין. בעיני דרווין זה היה האיום הגדול ביותר על תיאוריית האבולוציה שלו. אם היעדרן של צורות ביניים בין המינים היתה קשה להסבר, על אחת כמה וכמה היה קשה להסביר את היעדרם המוחלט של מאובנים קדומים יותר מאלה שנמצאו בסלעים בני חצי מיליארד שנה.

לפני שנות השמונים של המאה העשרים, שאז החלה הביולוגיה המולקולרית לתפוס תאוצה, עמד לרשותם של ממַפֵּי ההתפתחות האבולוציונית היצע דל מאוד של מאובנים. ולא זו בלבד, אלא שגם המאובנים שהיו בנמצא היו מטרידים: לא היו כל מאובנים בני יותר מ־550 מיליון שנה, והמאובנים הקדומים ביותר שנמצאו כמו הופיעו "במכה אחת", בן־רגע. נכון אמנם שהעדויות ל"מפץ הקַמבּריוֹני" ברורות, במיוחד בפצלי בֶּרגֶ'ס (מרבץ מאובנים בהרי הרוקי הקנדיים שהתגלה עוד ב־1909), אבל החשיבות של פצלי ברג'ס התבהרה רק בשנות השמונים, כשהמאובנים שנמצאו בו נבחנו שוב. הממצאים מפצלי ברג'ס הובאו לידיעת הציבור בידי הפליאונטולוג והביולוג האמריקני סטיבן ג'יי גוּלד (2002-1941) בספרו "חיים נפלאים", שפורסם ב־1989. אז התברר שהזמן הגיאולוגי כולל תקופות ארוכות שבהן נראה כי דבר אינו משתנה לצד תקופות של התפתחות אבולוציונית מהירה.

ב־1954 ציין הביולוג האמריקני ארנסט מאייר (2005-1904) כי אוכלוסיות גדולות שומרות על יציבות: הן אינן מפגינות שינויים אבולוציוניים מהסוג שמנבאת תיאוריית הברירה הטבעית. המשמעות של הקיפאון האבולוציוני הזה נידונה לראשונה בידי גולד ועמיתו נילס אֶלדרידג' (נולד ב־1943) בשנות השבעים. העדויות שמספקים פצלי ברג'ס נראות כמו עוד ראיה לכך שהיציבות היא הנורמה, ושלאחר תקופות של יציבות מגיעות תקופות של שינוי פתאומי — אלדרידג' וגולד קוראים לכך "שיווי משקל מקוטע". השאלה כיצד ניתן להסביר את יציבותן של אוכלוסיות במשך מיליוני שנים, למרות השינויים שחלים ברמה הגנטית, נעשתה נושא לפולמוס ער, נוקב לעתים.

את האבולוציה ניתן לצמצם לכדי תחרות בין גנים — סברה שנעשתה פופולריות בזכות הביולוג האבולוציוני הבריטי ריצ'רד דוֹקינס (נולד ב־1941) וספרו המפורסם "הגן האנוכי" (1976). האבולוציה חייבת להתרחש ברמה הגנטית משום שהגנים הם הדרך היחידה להעביר תכונות מדור לדור. אך הברירה הטבעית איננה פועלת אך ורק ברמה הגנטית. היא פועלת בכל סדר גודל. אלדרידג' אמר שהשקפתו של דוקינס מוצלחת במיוחד כשבוחנים את האבולוציה במעבר מדור לדור, אך "אין בה שום תועלת כתיאוריה אבולוציונית כללית המנסה להקיף את האירועים הגדולים בתולדות החיים." קשה מאוד לקשור בין שינויים אבולוציוניים מהפכניים ברמת האורגניזם (או האוכלוסייה) לבין שינויים ברמה הגנטית. מה שחסר לנו — ועדיין שנוי במחלוקת — הוא מנגנון שיסביר את האינטראקציה בין הסביבה, הגנים והאורגניזמים, כפי שהם מבוטאים בידי הגנים.

אין היגיון רב בשאלה מה יסודי יותר: הגן או האוכלוסייה. השאלה הזאת דומה לשאלה מה יסודי יותר: הכיסא או האטומים שהכיסא עשוי מהם. אם אנחנו מדברים על כיסאות, אזי לכיסא אין כל משמעות ברמה האטומית, משום שלאטומים אין כל תכונות כיסאיות. מבנים גדולים (כיסאות וחתולים) הם בעלי תכונות (כיסאיות וחתוליות) הקיימות אך רק בעולם המקרוסקופי, ואשר אינן תכונות של החלקים שמהם הם עשויים. אך אם אנו רוצים לדעת ממה עשוי כיסא, עלינו לדבר בסופו של דבר על אטומים ועל חלקיקים תת־אטומיים.

ייתכן שמה שמכונה המפץ הקמבריוני נראה כמו מפץ רק משום שהוא מופיע בקנה מידה שנתפס בעינינו, בני האדם, כקנה מידה מורכב. אנו מעמידים את עצמנו בעמדת עליונות אם אנו חושבים שהצורות החדשות מורכבות יותר מהצורות שקדמו להן. אנו עלולים לחטוא בדעות אנטי־קופרניקיות אם נייחס מיוחדות למשהו רק משום שממדיו דומים, במקרה, לשלנו. השינוי שיצר את צורות החיים הרב־תאיות הראשונות הוא עדות לכך שקצב האבולוציה גדל, והופעתם של האורגניזמים הראשונים בעלי הגוף הקשיח היא עדות נוספת לכך. אך האם קצב האבולוציה באמת גובר, או שמא זה רק נראה כך? זוהי, כנראה, שאלה של דגש. נראה שהקצב גובר משום שתשומת הלב שלנו, בני האדם, נתונה יותר לאורגניזמים הרב־תאיים, או בעלי הגוף הקשיח.

בגלל חשיבותו ההיסטורית והנראית לעין הפך תור הקַמבּריוּם למרכז שסביבו מתרחש תהליך התיארוך הגיאולוגי. פרק הזמן של חצי מיליארד השנים שחלפו מאז המפץ הקמבריוני נקרא לעתים עידן־העל פָנֶרוֹזוֹאיקוֹן (מילולית: "החיים הנראים לעין") והוא נמשך עד ימינו. כל הזמן הגיאולוגי שקדם למפץ הקמבריוני נקרא עידן פּרֶה־קַמבּריוּם — וזהו פרק זמן ארוך לאין שיעור, שמגיע עד לימי היווצרותו של כדור הארץ, לפני 4,500 מיליון שנה.

את הזמן הגיאולוגי של כדור הארץ נהוג לחלק לעידנים. אחדים מהעידנים נחלקים לפרקי זמן משניים שנקראים תורים, ומקצת התורים נחלקים לתקופות. התקופה האחרונה בעידן הפרה־קמבריום נקראת נֵיאוֹפּרוֹטֶרוֹזוֹאיקוֹן, והיא נמשכת מלפני מיליארד שנים ועד תחילת פָנֶרוֹזוֹאיקוֹן לפני 542 מיליארד שנים, שהיא גם תחילתו של עידן הפָּלֵיאוֹזוֹאיקוֹן ותור קמבריום. עד לאחרונה תחילת העדויות לקיומן של צורות חיים גדולות עצמאיות היתה בתור הקמבריום, אך במהלך המאה העשרים החלו להצטבר עדויות לאורגניזמים גדולים שחיו בתור שקדם לקמבריום — אם כי רק כעבור שנים הצליחו החוקרים לפרש את הממצאים. תור זה נקרא אֶדיאָקָרָה, והוא קיבל את שמו רק ב־2004. 

סוף עידן פּרֶה־קַמבּריוּם

תקופת נֵיאוֹפּרוֹטֶרוֹזוֹאיקוֹן (מיליארד עד 542 מיליון שנה לפני זמננו)

תור אֶדיאָקָרָה (630 עד 542 מיליון שנה לפני זמננו)

אין כל עדות לקיומן של צורות חיים עצמאיות גדולות לפני התור הזה, אבל אין זה אומר שלא היו צורות חיים כאלה. היצורים המקרוסקופיים הראשונים המוכרים לנו הם גושי חומר שמכונים בִּיוֹטָה אֶדיאקָרית ונראים כמו "תיקים מלאים בוץ, או מזרנים מצופים בשמיכות". צורות החיים האדיאקריות מופיעות באגנים רדודים של קנים, שמאפשרים לשטח הפנים הגדול של אותם אורגניזמים לספוג חמצן רב ככל האפשר. עם צורות החיים האלה נמנים היצורים הראשונים שמתחפרים בבוץ — מיומנות שנרכשה בסיוע פיתוח אבולוציוני שנקרא צֶלוּם (coelom). הצלום הוא מעין שק שבו נמצאים האיברים ואשר מסייע לגופם של היצורים האלה לחפור מנהרות, ובעוד זמן הוא יאפשר לאורגניזמים גדולים יותר ובעלי שלד להתכופף ולהתעקם. בשלב הזה אין עדיין חיים מורכבים על הקרקע היבשה. נדמה כאילו אין כל קשר בין הביוטה האדיאקרית וצורות החיים שהופיעו אחריה. נראה שבין הביוטה האדיאקרית לבין האורגניזמים המאוחרים ביותר מפרידות "שושלות" ארוכות שעקבותיהן אבדו — אם משום שהאורגניזמים שהשתייכו להן היו רכים מכדי להתאבן ואם משום שהמאובנים שלהן טרם התגלו.

ייתכן שבתקופה הזו הופיעו יצורים שהיו דומים למדוזות. (עד לאחרונה סברו שהמדוזות הופיעו מאוחר יותר.) בעלי החיים הקרובים למדוזות שייכים למערכת הצורבים. סימטריות מסוימות במבנה גופה של המדוזה קושרות אותה לצורות חיים שהופיעו אחריה והן מורכבות יותר בעינינו.

למדוזה אין איברי נשימה, איברי הפרשה, כלי דם או מערכת עצבים, ואין לה גם ראש ברור, אלא רק מקום שבו נמצא הפה, אבל יש לה בהחלט איברים מובחנים. למדוזות אין מוח, אבל יש להן כמה עיניים. הן סובלות מרוֹחק ראייה, אך רואות טוב דיין להבדיל בין יום ולילה ובין מעלה ומטה.

דומה שהעין והמוח התפתחו תמיד יחד. שני הכלים שבאמצעותם אנו רואים — העיניים, שבהן האור נקלט, והמוח, שבו האור מתפרשׁ ומובן — קשורים זה בזה. בתוך תאיהם של אורגניזמים רבים, כולל צורות חיים חד־תאיות רבות, יש צבירי מולקולות העשויים חלבון רגיש לאור בשם רוֹדוֹפּסין. לאחר ההתפתחות האבולוציונית של החלבון הזה, הוא הופיע בעיניהם של כל היצורים המצוידים בעיניים. עדיין לא ברור מה הקשר בין הרודופסינים בפרוקריוטים לבין הרודופסינים המצויים באוקריוטים מפותחים, אך סביר להניח שיש קשר כלשהו, ושמשפחת החלבונים הזאת תתגלה כעוד ראיה לכך שהאבולוציה החלה מצורות חיים משותפות.

לפני כ־600 מיליון שנה חזר כדור הארץ והיה ליבשת־על אחת המוכרת בשם פַּנוֹטיָה. היא לא האריכה ימים, והתפרקה כעבור 60 מיליון שנה בלבד.

תחילת עידן־העל פָנֶרוֹזוֹאיקוֹן

עידן פָּלֵיאוֹזוֹאיקוֹן (542 עד 251 מיליון שנה
לפני זמננו)

תור קַמבּריוּם (542 עד 488 מיליון שנה לפני זמננו)

התיארוך של תור קַמבּריוּם השתנה מאוד אפילו במהלך המאה העשרים ואחת. יש חוקרים הטוענים כי הוא החל לפני 570 מיליון שנה או אפילו לפני כן, אבל בשנת 2002 החליטה תת־הוועדה הבינלאומית לסטרטיגרפיה גלובלית, גוף בינלאומי מוּכר המופקד על הגדרת פרמטרים שכאלה, להציב את תחילתו של תור הקמבריום לפני כ־545 מיליון שנה, ובשנת 2004 תוקן התאריך שוב ונקבע שהתור החל 542 מיליון שנה לפני זמננו. סלעים מתור זה נתגלו לראשונה בוויילס. השם קמבריום נגזר משמו של שבט וֶלשי קדום.

בתור הקמבריום הופיעו חיות הקונכייה הראשונות. הן שייכות למערכת פרוקי הרגליים, והמאפיינים הבולטים שלהן הם שלד חיצוני קשיח וגפיים הבנויים מפּרָקים. כל בעלי החיים הקיימים היום ירשו את מבנה גופם מבעלי החיים שהופיעו לראשונה בתור הקמבריום. הטרילוֹבּיטים — יצורים משונים הנראים כמו טחביות גדולות — הם פרוקי הרגליים הראשונים. הם שרדו במשך יותר ממאתיים מיליון שנים, והמאובנים שלהם הם המפורסמים ביותר בעולם אחרי אלה של הדינוזאורים. תקופה מסוימת הם גדשו את הים בהמוניהם, והיו אחת מצורות החיים השכיחות ביותר. פרוקי הרגליים הם המערכת הגדולה ביותר מבין בעלי החיים שלא נכחדה, והיום היא כוללת את החרקים, העכבישים והסרטנים (שהופיעו כולם בתקופות הרבה יותר מאוחרות). בתור הקמבריום מופיעות גם מערכות רבות שכבר נכחדו. ייתכן שבתקופה הזאת עושים בעלי חיים מסוימים את צעדיהם הראשונים על פני האדמה, אך פרט להם, כל עולם החי מרוכז בתוך האוקיינוסים. אין צמחים על הקרקע. פני כדור הארץ מורכבים ממדבריות צחיחים ואוקיינוסים.

במהלך תור הקמבריום מתחלקת מסת הקרקע של כדור הארץ לשתי יבשות עיקריות, הנקראות גוֹנדוואנָה ולָאוּרֶנטיָה. מעריכים כי בסוף תור הקמבריום התרחשה הכחדה גדולה שבמהלכה מינים רבים הוכחדו לחלוטין או הצטמצמו מאוד. החלוקה לתקופות גיאולוגיות נקבעת על פי הכחדות רחבות ממדים, שגרמו לשינוי ניכר בתיעוד המאובנים. הסיבות להכחדות האלה היא כר פורה לסברות וניחושים, שרבים מהם מדברים על פעילות געשית מוגברת ועל שינויים שחלו בעקבות זאת בכמויות של גזי החממה. נדרשת קטסטרופה בממדים עצומים כדי לערער את יציבותן של אוכלוסיות. כל שינוי פחות דרמטי במערכת אקולוגית איננו מניע את האבולוציה. שרפות וסערות גורמות אך ורק להפרעה זמנית. מערכות אקולוגיות יכולות לבנות את עצמן מחדש מתוך המידע האצור באוכלוסיות סמוכות, שבהן ההיסטוריה האבולוציונית שונה אך במעט מן האוכלוסייה המקומית שחרבה. אוכלוסייה תתאים את עצמה בקלות לקרחון הנע לאטו כל עוד תוכל למצוא שטחי רבייה חדשים כדי לשמר את הסטטוס קוו. רק הפרעה חמורה, שמשפיעה על כוכב הלכת כולו, תביא להתרחשות אבולוציה מהירה של צורות חיים חדשות: רעידת אדמה, פגיעה של מטאוריט, או שינוי פתאומי בכמויות גזי החממה באטמוספירה. היציבות הכללית ברמת האוכלוסייה היא שמסבירה מדוע נדמה כי האבולוציה מתקדמת מהר כשכוכב הלכת חווה שינויים הרי אסון.

תור אוֹרדוֹביק (488 עד 444 מיליון שנה לפני זמננו)

בראשית דרכה נשלטה הגיאולוגיה בידי גיאולוגים בריטים. זו הסיבה שגם התור הזה והתור שבא אחריו נקראים על שם שבטים בריטיים קדומים. קיימים מאובנים של טחבי כבד — משהו בין עובש לאצה — בני 475 מיליון שנה. בתקופה זו מופיעים הדגים הפרימיטיביים הראשונים. אלה הם בעלי החוליות הראשונים. בין תור אורדוביק לתור סילוּר מתרחש הראשון מבין חמישה אירועי הכחדה גדולים שפקדו את כדור הארץ, ובמהלכו נכחדת מחצית מכל הפאונה הקיימת. הסיבה להכחדה נתונה לוויכוח, אם כי ייתכן שחפפה לראשיתו של עידן קרח קשה במיוחד.

תור סילוּר (444 עד 416 מיליון שנה לפני זמננו)

לפני כ־440 מיליון שנה מתחיל כיבוש היבשה בידי בעלי החיים הראשונים שנושמים אוויר. אלה יצורים קטנטנים דמויי קרדית. במקביל מתחילים לכבוש את היבשה גם הצמחים האמיתיים הראשונים (אם כי יש מי שטוענים כי צמחי יבשה הופיעו הרבה לפני כן). חיות היבשה הראשונות מתחילות לפרק את החומר הצמחי הראשון ויוצרות את הזבל האורגני הראשון. באירלנד נמצאו מאובנים של צמחי יבשה מקרוסקופיים בני 425 מיליון שנה.

במהלך התקופה הזאת רוב מסת הקרקע של כדור הארץ מרוכזת בחצי הכדור הדרומי. מדבר סהרה של ימינו נמצא בקוטב הדרומי.

תור דֶבוֹן (416 עד 359 מיליון שנה לפני זמננו)

לפני כ־400 מיליון שנה קיימים שרכים, רב־רגליים, עכבישים, וגם כרישים פרימיטיביים. יש עדות לקיומם של בעלי חיים ראשונים של מים מתוקים. דגים בעלי שלד ומלתעות הולכים ומתרבים. אחד מהם הוא דג הצלקנת. הוא הופיע לפני כ־390 מיליון שנה, ומבחינה חיצונית הוא נותר ללא שינוי עד ימינו. בעבר סברו החוקרים כי הוא נכחד לפני יותר מ־60 מיליון שנה, עד שב־1938 נלכד דג צלקנת מול חופי אפריקה.

לראשונה מופיעים זרעים. הביומסה עוברת מהים אל היבשה. הקרקע מלאה קרדיות ורבי־רגליים, ויש גם כל מיני טורפים שאוכלים אותם — בפעם הראשונה בתולדות כדור הארץ בעלי חיים אוכלים זה את זה. דו־חיים מתפתחים מתוך דגים כמו הצלקנת. עד סוף תור דבון מופיעים דו־חיים דמויי־סלמנדרה בין בעלי החוליות היבשתיים הראשונים. בסוף תור דבון מתרחש השני מבין חמשת אירועי ההכחדה הגדולים. כיום סבורים שההכחדה הזאת התרחשה בכמה פעימות לאורך תקופה של שלושה מיליון שנה. עד סוף תור דבון שליש מכל משפחות החי נכחדות.

תור קַרבּוֹן (359 עד 299 מיליון שנה לפני זמננו)

רמת החמצן מגיעה לשיא של 35 אחוזים. מופיעים עצים ענקיים דמויי־שרך שאינם קרובי משפחה של העצים המודרניים. אחדים מהם עתידים להשתמר במאובני פחם. אורכם של הרב־רגליים מגיע לשני מטרים. העדות הפיזית הקדומה ביותר לחיים שאינה עצמות מאובנות היא שביל מאובן של רב־רגליים שפּוּלַס לפני 350 מיליון שנה והתגלה בסקוטלנד. הזוחלים הראשונים מתפתחים מתוך אב קדמון המשותף להם ולדו־חיים. עד סוף תור קרבון הזוחלים מאבדים כל תלות במים. פרוקי הרגליים מתחילים לעזוב את הים.

תור פֶּרם (299 עד 251 מיליון שנה לפני זמננו)

מקצת החרקים (פרוקי רגליים) מפתחים את היכולת לעוף. השפירית היא אחד היצורים הראשונים המשתלט על הטכניקה החדשה. בסופו של תור פרם מתרחשת ההכחדה הגדולה מכולן, אשר משמידה 96 אחוזים מכל מיני האורגניזמים. אדמת כדור הארץ מרוכזת שוב ביבשת אחת ששמה פַּנגֵיאָה, והיא שוממה ברובה. "המוות הגדול" נמשך 60 מיליון שנה. ייתכן שהגורם לו הוא מטאור.

עידן מֶזוֹזוֹאיקוֹן (251 עד 66 מיליון שנה לפני זמננו)

תור טריאַס (251 עד 200 מיליון שנה לפני זמננו)

העצים הראשונים (מחטניים) מופיעים. האבולוציה של הלטאות הופכת את חלקן לתנינים ואת חלקן לדינוזאורים. יש דבורים. בסופו של התור הזה יש עוד הכחדה גדולה.

תור יוּרָה (200 עד 146 מיליון שנה לפני זמננו)

לפני כ־200 מיליון שנה יבשת־העל פנגיאה מתחילה להתפרק. בתור היורה שולטים הזוחלים, ובמיוחד הדינוזאורים. הארכיאופטריקס והזוחלים המעופפים מתפתחים. לפני כ־200 מיליון שנה מופיעים צבים וגם כל מיני מכרסמים. בעולם יש זבובים, טרמיטים, סרטנים ולובסטרים.

תור קרֶטיקוֹן (146 עד 66 מיליון שנה לפני זמננו)

מופיעים היונקים הראשונים. מקצתם בעלי כיס. לפני 136 מיליון שנה מופיע קנגורו פרימיטיבי. בעבר סברו החוקרים שהיונקים הופיעו רק לאחר היעלמותם של הדינוזאורים. כיום הם סבורים שהיתה ביניהם חפיפה של לפחות 65 מיליון שנה. היונקים פשוט לא שיגשגו. כעת קיימות כל הקבוצות הגדולות של החרקים. דינוזאורים מעופפים מתפתחים לציפורים.

ההכחדה הגדולה האחרונה (חוץ מזו שמתרחשת כיום) התרחשה לפני 65 מיליון שנה, עם הכחדת הדינוזאורים. כפי שנאמר קודם, הגורמים לרוב ההכחדות הגדולות הם בגדר השערות בלבד, אך בעניין הסיבה להכחדה הזאת שוררת הסכמה רחבה. ב־1978 העלו הגיאולוג האמריקני וולטר אָלבארֶז (נולד ב־1940) ואביו הפיזיקאי לואיס אָלבארֶז (1988-1911) את הרעיון ששביט בקוטר 10 קילומטרים פגע בכדור הארץ באותה תקופה וגרם להכחדה. במאי 1984 התגלו עדויות לשביט בקוטר 30 קילומטרים שפגע בחצי האי יוּקטן במקסיקו לפני 64.4 מיליון שנה — ההתנגשות הגדולה ביותר במערכת השמש מאז סוף ההפגזה המאוחרת. על פי התיאוריה המקובלת, ההתנגשות גרמה לשרפות ענקיות ולהתרוממות של ענן אבק ענקי, ואלה גרמו בין השאר להחשכת כדור הארץ. כתוצאה מכך נכחדו צמחים רבים, ואיתם בעלי חיים רבים. עם זאת, גם כיום יש תומכים לתיאוריה האומרת שהתפרצות געשית היא האחראית לחיסול הדינוזאורים.

קטסטרופות גלובליות קוטעות תקופות ארוכות של קיפאון אבולוציוני, ומפנות מקום להתרחשותה של אבולוציה מהירה. סילוקם של הדינוזאורים — ויחד עמם של כמחצית ממיני בעלי החיים האחרים — מאפשר את שגשוגם של היונקים, אם כי רוב היונקים שהתפתחו בשלב מוקדם נכחדו בהמשך.

עידן קֶנוֹזוֹאיקוֹן (מ־66 מיליון שנה לפני זמננו
ועד היום)

תור פּלֵיאוֹגֶן (66 עד 23 מיליון שנה לפני זמננו)

לא ברור מתי הופיעו ראשוני היונקים בעלי השליות, אבל מתיעוד המאובנים עולה כי בראשית תור פליאוגן הם כבר היו בסביבה. מחקר הדנ"א עולה, כי לכל היונקים השלייתיים היה אב קדמון משותף שחי אי־אז בין 100 ל־85 מיליון שנה לפני זמננו. המסקנה הזאת אינה נתמכת בעדויות מאובנים, ולכן היא שנויה במחלוקת. הפּרימָטים הראשונים מופיעים בראשית תור פליאוגן, וגם במקרה הזה השעון המולקולרי של הדנ"א מלמד על קיומו של אב קדמון משותף שחי בתקופה מוקדמת יותר, כנראה באמצע הקרטיקון.

הארנבות והארנבונים מופיעים לפני 55 מיליון שנים. הרי ההימלאיה מתחילים להתרומם לפני 50 מיליון שנים. פני כדור הארץ נראים דומים למדי לפניהם כיום, פרט לעובדה שאוסטרליה מחוברת לאנטארקטיקה. עטלפים, עכברים, סנאים וכל מיני עופות מים (בהם אנפות וחסידות) מופיעים במהלך התור הזה, וכן מופיעים בו החדפים, הלווייתנים והדגים המודרניים. כל הצמחים הגדולים עורכים הופעת בכורה, וגם העשבים מתפתחים.

לפני כ־30 מיליון שנה נעשו תקופות קרח למאפיין קבוע של החיים על פני כדור הארץ. גם לפני כן היו תקופות קרח, אבל הן היו ספורדיות. תקופת קרח היא פרק הזמן שבו יש שדות קרח בשני חצאי הכדור, הצפוני והדרומי. פירוש הדבר הוא שלהלכה אנחנו עדיין מצויים בתקופה כזאת.

לפני כ־26 מיליון שנה הערבות מכסות שטחים נרחבים באמריקה הצפונית. עם הופעתם של שדות העשב הגדולים מתפתחים בעלי חיים שרועים בהם. סוסים, למשל. גם קופי־אדם פרימיטיביים מאכלסים את שדות העשב. ויש גם חזירים, צבאים, גמלים ופילים.

תקופת מִיוֹקֶן (23 עד 5.3 מיליון שנה לפני זמננו)

תורים מחולקים לתקופות. כעת, כשאנו מתקרבים לזמננו שלנו, אנו יכולים להביט יותר מקרוב בזמן הגיאולוגי. כל משפחות הציפורים המודרניות כבר כאן. יונקים רבים מתפתחים לסוגים שאנו מכירים כיום: אצל הלווייתנים, ל משל, אלה הראשתנים. הופעתן של האצות החומות, המכונות גם קֶלפּ, מאפשרת את התפתחותן של חיות ים חדשות, כמו הלוטרות.

במהלך התקופה הזאת קיימים כמאה מינים של קופי־אדם. עדויות מולקולריות מלמדות כי השימפנזים, הגורילות וההומינידים מתחילים להתפצל 15 עד 12 מיליון שנה לפני זמננו.

הים התיכון מתייבש שוב ושוב — כארבעים פעם בסך הכול — מאז 6 מיליון שנה לפני זמננו ועד 4.5 מיליון שנה לפני זמננו. מידע מפורט כזה אין בידינו על העבר הרחוק יותר, ולכן נראה שסיפורנו הולך ומסתבך ככל שאנו מתקרבים לתקופתנו.

תקופת פְּליוֹקֶן (5.3 עד 1.8 מיליון שנה לפני זמננו)

בראשית הפליוקן האב הקדמון המשותף לבני האדם ולשימפנזים נודד ברחבי הסוואנה. אבות אבותינו ההולכים על שתיים הופיעו לפני 5 עד 3 מיליון שנה.

לפני כשני מיליון שנה מתחילה תקופת הקרח האחרונה. התקופות הבין־קרחוניות נמשכות בין 60 ל־100 אלף שנה, ודעיכתן נמשכת 10,000 שנה. (גם התופעה הזאת אינה מוכרת לנו מן העבר הרחוק יותר.) בשיאה של תקופת הקרח הנוכחית הקרח מכסה שטח גדול פי שלושה מכפי שהוא מכסה כיום, וגובה פני הים צונח ב־130 מטרים כמעט. ייתכן כי התקופות הבין־קרחוניות של תקופת הקרח הנוכחית הן תוצאה של המחסום שיוצרים הרי ההימלאיה בפני החיזור האטמוספירי. השערה חלופית היא שאותן תקופות בין־קרחוניות נגרמות בעיקר משינויים קלים במסלול כדור הארץ ובציר הסיבוב שלו, ולא משינויים בטמפרטורת השמש או באפקט החממה, כפי שהיה בעבר הרחוק.

תקופת פּלֵייסטוֹקֶן (1.8 מיליון עד 11,800 שנה לפני זמננו)

שדות קרח גדולים מתקדמים ונסוגים שוב ושוב על פני אמריקה הצפונית ואירו־אסיה, ובהתקדמותם הם מגיעים עד קו הרוחב 40 ועד האזורים של דנבר ומדריד של היום. במהלך 900,000 השנים האחרונות חלים שינויים חדים בטמפרטורה, אבל תמיד קר יותר מעכשיו. לפעמים הרבה יותר קר. שדות העשב נסוגים ונוצרים מדבריות קרים וצחיחים. תקופת הקרחונים האחרונה החלה לפני
כ־70,000 שנה. שיאה ושיא הקור היו לפני 21,000 שנה.

תקופת הוֹלוֹקֶן (11,800 שנה לפני זמננו ועד היום)

בראשיתה של התקופה הזאת מזג האוויר מתחמם. בני אדם מתחילים לעסוק בחקלאות. אנו עדיין מצויים בשלב היציאה מתקופת הקרחונים האחרונה, וזהו הסבר חלקי לתהליך התמוססותם של כיפות הקרח של הקוטב הצפוני וגרינלנד ושל הקרחונים בהרי האלפים. עם זאת, קיימת הסכמה נרחבת שבגלל השפעת האנושות הקרחונים נמסים בקצב מהיר בהרבה מהנדרש.

כיום קיימים 1.8 מיליון מינים המוכרים למדע. מיליוני מינים של מיקרו־אורגניזמים עדיין לא זכו לשם. עם זאת, מספר המינים החיים כיום הוא רק חלקיק קטנטן מכל המינים שחיו אי־פעם על כדור הארץ.

* * *

המין האנושי נוצר במקרה מתוך מרחביו הענקיים של הזמן העמוק, ומתוך מגוון צורות החיים שהתפתחו לפניו. במובן הזה ברור כי סיפורה של המורכבות ההולכת ונבנית ביקום הוא לא הסיפור שלנו. האם איבדנו את דרכנו בתוך רבגוניותו של הטבע? האם אנו חסרי כתובת? האם איננו נהנים משום עליונות? לא לגמרי, או לפחות עדיין לא. אנחנו המין הראשון המוכר לנו שמסוגל לתאר את העולם שבו הוא חי, ונראה כי זוהי עמדת עליונות לא קטנה.

המאמר מבוסס על פרק מהספר "אתה נמצא כאן", מדריך כיס לתולדות היקום מאת כריסטופר פוטר שרואה אור בימים אלה בהוצאת כנרת זמורה ביתן. זהו ספרו הראשון של פוטר, שהיה בעבר המו"ל של הוצאת Fourth Estate באנגליה. מאנגלית: גיא הרלינג, עריכה מדעית: יכין אונא.