אמא אדמה מתפתחת

ביולוגים מתחילים להבין שיתכן מאוד שכדור הארץ הוא אורגניזם חי
X זמן קריאה משוער: 22 דקות

לרבים, ובכלל זה למדענים, יש אינטואיציות סותרות בנוגע לאמא אדמה. אנחנו רואים שלמערכות אקולוגיות רבות יש יכולת טבעית לייצב את עצמן, וברור לנו שלא היינו כאן לולא שימר כוכב הלכת תנאים המתאימים לחיים במהלך ארבעה מיליארד שנים כמעט. אחת הטענות בעניין זה היא שאכן קיים שיווי משקל טבעי החל על כדור הארץ כולו, ושלמרות שבריריותו של שיווי משקל זה, הוא משקף את העובדה שהאבולוציה דחפה את המינים החיים בעולמנו לשתף פעולה אלה עם אלה. טענה אחרת אומרת שזוהי שטות גמורה: אורגניזמים הם "אנוכיים", והאבולוציה אינה מתאפיינת בשיתוף פעולה אלא בתחרות דרווניסטית אכזרית, שבוררת אורגניזמים בודדים בהתאם ליכולתם לשרוד ולהתרבות. האיזון הקדמוני שהביוספרה שלנו משמרת, אם הוא בכלל קיים, אינו אלא צירוף מקרים משמח.

את התיאוריה שאומרת כי כדור הארץ עצמו הוא "אורגניזם" מתפתח, הציגו לראשונה באמצע שנות השבעים החוקר והממציא האנגלי ג'יימס לאבלוק (Lovelock) והביולוגית האמריקנית לין מרגוליס (Margulis). הם קראו לה "השערת גאיה", ולפיה הביוספרה היא "מערכת בקרה סתגלנית ופעילה שביכולתה לשמר את כדור הארץ במצב של הומאוסטזיס". לפעמים הם הרחיקו לכת מדי עם קו המחשבה הזה: לאבלוק אף טען שמרבדי האצות (algal mats) התפתחו במטרה לווסת את הטמפרטורה העולמית, ושייתכן כי שונית המחסום הגדולה באוסטרליה היא "פרויקט לא גמור של לגונת אידוי", שמטרתה לווסת את רמת המליחות באוקיינוס.

שונית המחסום הגדולה, אלמוגים

יצורים על יצור חי? אברים של יצור חי על יצור חי? אבר גדול יותר? שונית המחסום הגדולה. תצלום: פול טוגוד

האפשרות שכדור הארץ הוא בעצמו מערכת חיה שלהבה את דמיונם של חסידי הניו אייג', שהפכו את גאיה לאלת כדור הארץ והחלו לסגוד לה. אבל השערת גאיה קיבלה יחס קשה מצד ביולוגים אבולוציוניים כמוני, ורוב המדענים הדרוויניסטים לועגים לה. רובם עדיין אינם מסכימים עם השערת גאיה: אמנם היינו יכולים לייצר הרבה מאוד מחקרים מדעיים מצוינים אילו היינו מתייחסים לכל מיני מאפיינים של כדור הארץ כאילו היו תוצרים ביולוגיים, אבל כדור הארץ הוא ממש לא כמו אורגניזם שעובר תהליכים אבולוציוניים. מרבדי האצות ושוניות האלמוגים אינם תוצאה של אדפטציה (הסתגלות) אבולוציונית שמשפרת את "הכשירוּת" של כדור הארץ כפי שעיניים וכנפיים משפרות את כשירוּתן של ציפורים. לא כך פועלת הברירה הטבעית הדרוויניסטית.

אני מזהה מספר נתיבים שבאמצעותם חוקר דרוויניסטי יכול לקבל את הטענה שכדור הארץ, כגוף שלם, מתאפיין באדפטציות אבולוציוניות ברמת הביוספרה, שאותן ברר הטבע בזכות יכולתן לעודד יציבות

אבל יש לי וידוי: עם השנים, היחס שלי כלפי גאיה התרכך. הייתי מהמתנגדים הראשונים והקולניים לתיאוריה של לאבלוק ומרגוליס, אבל לאחרונה התחלתי לחשוד שאולי הם עלו על משהו. אז ביליתי את חמש השנים האחרונות בניסיון "לדַרְוֵן את גאיה", קרי לצאת מנקודת הנחה ששיתוף פעולה נרחב הוא תוצאה של תחרות המתרחשת ברמה היררכית גבוהה כלשהי (אולי אפילו כלל־עולמית). אני מזהה מספר נתיבים שבאמצעותם חוקר דרוויניסטי יכול לקבל את הטענה שכדור הארץ, כגוף שלם, מתאפיין באדפטציות אבולוציוניות ברמת הביוספרה, שאותן ברר הטבע בזכות יכולתן לעודד יציבות.

לא מדובר במהפכה רעיונית גמורה מבחינתי, אבל הגישה הזאת בהחלט שונה מאוד מהגישה שנקטתי לפני ארבעים שנה. נראה לי חשוב לדרוון את גאיה, לא רק מבחינתי האישית, אלא מפני שגישה זו תקנה בסיס תיאורטי עמוק ומספק למאמצינו לשמר את תנאי החיים בכדור הארץ – בסיס תיאורטי שגם יעזור לנו לבחון את המשברים הסביבתיים של ימינו באופן פחות שטחי, ולא להסתפק בתוויות כמו "נקמתה של גאיה", עם השלכותיה האנתרופוצנטריות והתאיסטיות.

הברירה הטבעית הדרוויניסטית המסורתית מחייבת את הישות הביולוגית להפגין איזושהי תכונה או יכולת שעשויות לעבור בתורשה, ושבזכותן יש לישויות האלה יותר צאצאים מהמתחרים. לדוגמה, היצורים הראשונים שניחנו בראייה, מטושטשת ככל שתהיה, היו כפי הנראה טובים יותר בהתחמקות מטורפים ובמציאת זיווג מאשר חברים נטולי ראייה באותה אוכלוסייה, ומסיבה זו הותירו אחריהם יותר צאצאים. או במונחים טכניים: הישויות הנבררות חייבות להתקיים באוכלוסיות המפגינות וריאציות (מידה משתנה) של כשירות תורשתית, וכשירות רבה יותר מובילה לרבייה דיפרנציאלית בקרב הישויות הללו.

איגואנה

גם היא התפתחה והשתנתה ביחס לאבותיה: האיגואנה. תצלום: Steven HWG

גם אם תכונות העוברות בתורשה הן תוצר של מוטציה לא מכוונת, או "אקראית", הישנותו של תהליך הברירה, דורות על גבי דורות, מחוללת בתכונות האלה שינויים תוספתיים

גם אם תכונות העוברות בתורשה הן תוצר של מוטציה לא מכוונת, או "אקראית", הישנותו של תהליך הברירה, דורות על גבי דורות, מחוללת בתכונות האלה שינויים תוספתיים. כך נוצרות אדפטציות מורכבות ומשוכללות כמו העין של בעלי החוליות. צעד אחר צעד, אזורים רגישים לאור רכשו להם עוד ועוד כלים מועילים, כמו עדשות מיקוד ומנגנונים להבחנה בין צבעים, עד שלבסוף נולדו העיניים המודרניות המיועדות במובהק לראייה. כך שאפילו ללא תכלית כוללת, האבולוציה יוצרת משהו שמתנהג כאילו יש לו מטרה.

ב־1979, אז ראה אור ספרו הראשון והפופולרי של לאבלוק, Gaia: A New Look at Life on Earth, התחום הרחב המכונה ביולוגיה אבולוציונית הלך ונעשה יותר ויותר רדוקטיבי. "הגן האנוכי" של ריצ'רד דוקינס התפרסם שלוש שנים קודם לכן, והוא הציג גישה גנוצנטרית נוקשה, המתעקשת שהגנים הם יחידות הברירה היסודיות – קרי, הדבר שעליו פועלת הברירה הטבעית. טענתו הייתה שגנים הם ישויות רבייה פר אקסלנס, כי הם הדברים היחידים שתמיד משתכפלים ומייצרים שושלות מתמשכות. שכפול כאן פירושו יצירת עותקים מדויקים למדי, אחד לאחד, כפי שעושים גנים (ואורגניזמים א־מיניים כמו חיידקים). אבל רבייה היא מונח פתוח וסלחני יותר – זה מה שעושים אנו בני האדם ומינים מיניים אחרים המייצרים צאצא שדומה לשני ההורים, אבל בצורה שאינה מושלמת. התהליך המרושל הזה מייצר וריאציות של כשירות תורשתית, ועל כן הוא עולה בקנה אחד עם אבולוציה בדרך הברירה הטבעית.

ישויות מתרבות, ואף משתכפלות, עשויות להתפתח בתהליך של ברירה טבעית במספר רמות של ההיררכיה הביולוגית – מעבר למחוזות הגנים והחיידקים המשתכפלים, ואף מעבר ליצורים מיניים כמונו

בעשורים האחרונים הבינו תיאורטיקנים רבים שישויות מתרבות, ואף משתכפלות, עשויות להתפתח בתהליך של ברירה טבעית במספר רמות של ההיררכיה הביולוגית – מעבר למחוזות הגנים והחיידקים המשתכפלים, ואף מעבר ליצורים מיניים כמונו. התיאורטיקנים אימצו משהו שנקרא Multi-Level Selection Theory (תיאוריית ברירה רב־רמתית), תפישה שלפיה אפשר לייצג את החיים כהיררכיה של ישויות המכונסות יחדיו בתוך ישויות גדולות יותר, כמו בובת מטריושקה. כפי שהסביר פילוסוף המדע פיטר גודפרי-סמית (Godfrey-Smith), "גנים, תאים, קבוצות חברתיות ומינים יכולים כולם, בעיקרון, לעבור שינוי מהסוג הזה".

אבל כדי להיחשב למשהו שהברירה הטבעית יכולה לפעול עליו – ליחידת ברירה – "עליהם להיות קשורים ביחס של הורה-צאצא; עליהם להיות בעלי יכולת רבייה", ממשיך גודפרי-סמית. בצמד הדרישות האלה, הרבייה וקשרי ההורה-צאצא (או: "שושלות הורשה") אנחנו צריכים להתמקד כאן, כי הן עודן חיוניות גם בפורמולציות המסורתיות. בלי רבייה לכשירות אין משמעות, וגם ליכולתה של התכונה לעבור בתורשה אין שום משמעות. ובמובן מסוים, בלי שושלות ההורשה, איך אפשר בכלל לתפוש את מושג הברירה הטבעית?

ונוס, ירחים, איו, אירופה, גנימדה, קליסטו

התפתחות? תהליך של חיים?ארבעת הירחים של צדק שגלילאו גילה: איו, אירופה, גנימדה וקליסטו. תצלום: נאס"א, ויקיפדיה

זאת הסיבה שגאיה של לאבלוק מרחיק לכת הרבה מעבר לסביר. קהילות מרובות מינים כמו גאיה, אורגניזמים סימביוטיים רבים ורוב המערכות האקולוגיות – כל אלה אינם נוהגים להתרבות. מרכיביה של גאיה (ייתכן שמדובר במיליארדי מינים) אכן מתרבים כל אחד בנפרד, אבל הביוספרה ככלל אינה מתרבה יחד. לכן אין בה תורשה פשוטה והיא אינה מייצרת מערך אחד וברור של שושלות הורה-צאצא, אלא ריבוי של שושלות הורשה, שלעתים קרובות אינן מתיישבות זו עם זו, ושמתרבות כל אחת בנפרד. לפי החשיבה הדרוויניסטית המקובלת, ישויות כמו גאיה אינן ישויות תורשה ואינן מסוגלות להפגין "אדפטציות". ייתכן שמרבדי אצות באמת מווסתים את הטמפרטורות הכלל־עולמיות וששוניות אלמוגים באמת מווסתות את רמות המליחות באוקיינוסים, אבל כל זה קורה במקרה. מינים בתוך המערכות האלה עשויים לעבור קו-אבולוציה (אבולוציה הדדית), קרי להשתמש במינים אחרים בתור סביבה בּיוֹטית – אבל כל אחד מהם מתנהל באנוכיות לטובת עצמו. נכון, דבורים מבקרות פרחים, ופרחים מעודדים את תשומת הלב הזאת כי כך האבקה שלהם מתפזרת, אבל הפרטים בכל מין עושים זאת לתועלתם האישית, וכתוצאה מכך יש להם יותר צאצאים. לפני ארבעים שנה, אבולוציה באמצעות ברירה טבעית ברמת הביוספרה נראתה בלתי אפשרית, והיא עדיין נראית בעייתית.

טענתי זאת ב־1981, ודוקינס הציג טיעונים דומים שנה אחר כך בספרו The Extended Phenotype. אין אוכלוסייה דרוויניסטית רלוונטית שהביוספרות מתחרות בה, לדברי דוקינס:

 "היקום יצטרך להיות מלא בכוכבי לכת מתים שמערכות הוויסות ההומאוסטאזיות שלהם כשלו, וביניהם קומץ כוכבי לכת מווּסתים ששרדו, ובהם כדור הארץ".

אבל גם במצב עניינים כזה לא היה די, קובע דוקינס, כי עדיין היינו צריכים לתאר בהצלחה את תהליך הרבייה הביוספרי, "שבמסגרתו כוכבי הלכת השורדים 'מולידים' עותקים של צורות החיים שלהם בכוכבי לכת חדשים".

נקודת המבט הזאת עודה שולטת בתחום. ב־2015, בסקירה שכתב על “A Rough Ride to the Future" של לאבלוק (משנת 2014) עבור "לונדון ריוויוּ אוף בוקס", יכול היה גודפרי-סמית לכתוב:

"משובים בין יצורים חיים שונים אכן נמצאים בכל מקום, ויש סוגים מסוימים של משובים שעוזרים לחיים להמשיך. אבל התועלות האלה לחיים ככלל הן תוצרי לוואי. כלומר, הן מקריות. האינטראקציות בין מינים הן השלכות של התכונות וההתנהגויות הנולדות מתוך התהליכים האבולוציוניים המתרחשים במינים האלה. והתהליכים האבולוציוניים האלה נולדים, בתורם, מתוך התחרות הרבייתית בין המינים... העובדה שהחיים עדיין קיימים מלמדת אותנו שלא התהוו תכונות עוינות מדי לקיומם של חיים – אפילו כאלה שמועילות מאוד לאורגניזמים בודדים. אילו היו מתהוות, לא היינו כאן לדון בדבר. אבל זה אינו מה שבולם את התכונות הללו".

לולא החיים יצרו תהליכי משוב מייצבים, לא היינו כאן – ומכיוון שאנו כאן, אין ספק שהתהליכים האלה נוצרו, גם אם נדמה שהם בלתי סבירים

גודפרי-סמית מרמז למשהו בסגנון העיקרון האנטרופי: לולא החיים יצרו תהליכי משוב מייצבים, לא היינו כאן – ומכיוון שאנו כאן, אין ספק שהתהליכים האלה נוצרו, גם אם נדמה שהם בלתי סבירים. אבל אני רוצה משהו מעבר לזה. אני רוצה מנגנון שבאמצעותו יהיה סביר כי ברירה ברמת הביוספרה תוביל ליציבות. נדמה לי שמנגנון כזה – דרך דרוויניסטית להפוך "מקרים" מיטיבים למקבילה של וריאציות תורשתיות שעשויות להתפתח בברירה טבעית – הוא אפשרי. העבודה רחוקה מלהסתיים, ויש עוד השוואות רבות לבצע מול מחקרים מתהווים בתיאוריה האבולוציונית. אבל אני מקווה שדרווין, אילו היה חי כיום, לא היה מזדעזע מהצעדים הלא מסורתיים שאני עומד לעשות.

תולעת צינור ענקית, גלאפגוס, האוקיינוס השקט

תולעת צינור ענקית, חסר חוליות שחי ליד מקורות הידרו-תרמיים בקרקעית האוקיינוס השקט. תצלום: NOAA, ויקיפדיה

ראשית, עלינו לקבל את ההתמדה הדיפרנציאלית – או במילים אחרות את ההתמדה בקיום, או ההישרדות – כצורה או מנגנון מתקבלים על הדעת של הברירה הטבעית. הנה אנלוגיה: דמיינו לכם שיש אלף אטומים רדיואקטיביים שהולכים ודועכים (מאבדים חלקיקים או פוטונים מהגרעין). האטומים הבודדים שנשארים כעבור מספר מחציות-חיים (משך הזמן הנדרש לחצי מהחומר לדעוך) אינם שונים מאלה שדעכו בהתחלה. פשוט יש להם יותר מזל. אבל אילו היו קיימות "מוטציות" שנותנות לאטומים את היכולת להתנגד לדעיכה, אז לאטומים שנותרו תקינים אחרי כמה מחציות-חיים היה סיכוי גדול יותר להיות בעלי מוטציות כאלה מאשר אלה שדעכו בהתחלה. זה נראה לי כמו סוג של ברירה טבעית. ו"מוטציה" ראשונה כזאת תרוויח זמן שבמהלכו השנייה תוכל להתפתח, וכך ייווצרו "אדפטציות מורכבות".

אין לנו בעיה לומר שהמוטציות המיטיבות, שמסבירות מדוע אורגניזמים מסוימים נבררים על פני אחרים, גם הן מאוד בלתי סבירות – הברירה הטבעית פשוט מנכסת לה את האירועים הבלתי סבירים האלה והופכת אותם לסבירים בטווח הארוך

אולי אטומים רדיואקטיביים אינם יכולים לרכוש מוטציות מייצבות. ואולי מאוד לא סביר שביוספרות שלמות, עם שושלות אבולוציוניות בלתי תלויות רבות, יוכלו לעשות זאת. ואף על פי כן, גם אם מוטציות של ביוספרות אינן סבירות, הן אכן אפשריות, ובביולוגיה עלינו להרגיש בנוח עם מהלך מחשבתי כזה. אין לנו בעיה לומר שהמוטציות המיטיבות, שמסבירות מדוע אורגניזמים מסוימים נבררים על פני אחרים, גם הן מאוד בלתי סבירות – הברירה הטבעית פשוט מנכסת לה את האירועים הבלתי סבירים האלה והופכת אותם לסבירים בטווח הארוך. וכאן יכול להשתלב משהו שדומה לחשיבה הדרוויניסטית.

במילים אחרות, מה שהברירה באמת מצליחה להשיג הוא עלייה בשיעור הישויות הנבררות מתוך סך כול הישויות באוכלוסייה. והאמת היא שהיא יכולה להשיג זאת בשתי דרכים. הראשונה היא הרבייה הדיפרנציאלית המתוארת לעיל, הנחשבת על פי רוב לעמוד התווך של האבולוציה. הישויות שנבררות בזכות כך שהן גוברות על מתחרותיהן ברבייה, הופכות בסופו של דבר לישויות היחידות באוכלוסייה (הן השיגו "קיבוע" בלשון הביולוגים). מה שקורה בפועל הוא שהמונה ביחס גדל. אבל תופעת ההתמדה הדיפרנציאלית, שבמסגרתה הישויות הנבררות משיגות קיבוע באמצעות מוות, הכחדה או היעלמות המתחרים, יכולה גם היא להצליח, והמחקר הזניח אותה שלא בצדק. הירידה הזאת במכנה ביחס עשויה, כמובן, להיות אקראית ולא נבררת, כפי שקורה בדעיכה רדיואקטיבית. אבל אם יש אסטרטגיות, מנגנונים או מוטציות שאפשר לרכוש כדי להפוך ישות נתונה לעמידה יותר לגורל כזה, הרי הישויות שרכשו את המאפיינים האלה יהפכו לנתח גדול יותר ויותר מהאוכלוסייה לאורך זמן, גם אם סך כל האוכלוסייה קטן. שוב, מוטציות כאלה יכולות גם להצטבר בזו אחר זו ולייצר כך אדפטציות מורכבות.

ההתמדה הדיפרנציאלית לבדה אינה מאששת את קיומה של גאיה, אבל היא צעד ראשון הכרחי. אנחנו יכולים להאניש אותה באמצעות ניסוי מחשבתי שני. חשבו על אי המאוכלס בנשים בלבד, שאליו נסחפים עשרה מלחים זכרים עם השמות אלמוני, פלוני, מאן-דהוא וכן הלאה. כל אחד מהם מוצא לו אישה אחת, ובאופן כללי החיים טובים ולכן האוכלוסייה מתרחבת להפליא. כל עשרת שמות המשפחה, שעוברים לדורות הבאים באופן המסורתי, מיוצגים באוכלוסייה. אבל מדי פעם בפעם יש רעב והאוכלוסייה מצטמצמת באקראי לעשרה זוגות, אותו מספר שממנו התחלנו.

לא סביר שכל עשרת שמות המשפחה המקוריים יהיו מיוצגים בעשרת הזוגות הנותרים אפילו אחרי אירוע רעב אחד. ואם אירועי הרעב האלה חוזרים ונשנים, בסופו של דבר נישאר עם אחד משמות המשפחה בלבד – פלוני, למשל (אחרי כל רעב יש סיכוי שאחד השמות לא ישרוד, אבל אחד לפחות ישרוד בהכרח). אז המתמיד במקרה הזה הוא שם המשפחה "פלוני". הישרדותו, והיכחדות השמות המתחרים, הן מקרה גמור.

דיונון

דיונון: יחד עם התמנונים המינים הללו הם ענף קדום ונפרד שגם התפתחה בו אינטליגציה מורכבת. תצלום: © Hans Hillewaert, ויקיפדיה

"משפחת פלוני", המוגדרת על פי שמה, דומה למה שהביולוגים מכנים "ענף" (Clade): מין קדמוני יחד עם כל המינים הצאצאים שלו. ההגדרה הזאת פירושה שענפים לא יכולים להתרבות: הם יכולים רק להתמיד או להיכחד בתהליך האובדן המתרחש אצל כל המינים. מינים חדשים מתפצלים ממינים ישנים בתוך הענף, אבל כל המינים הצאצאים שנוצרו ככה הופכים פשוט לחלק מהענף המקורי. הענף גדל באמצעות תהליך של התפצלות למינים: כמו הקבוצה בעלת שם המשפחה "פלוני", גם הוא "משמין", אבל אינו מתרבה ומוליד ענף אחר.

אילו רצה בכך הגורל, "אלמוני" או "מאן-דהוא" היו יכולים לגבור על "פלוני". אבל תארו לכם שלענפי-שם מסוימים יש יתרונות על אחרים בגלל הבדלים ביולוגיים יסודיים בין מולידיהם. למשל, אולי הפלונים הזכרים גדולים יותר ומסוגלים לתפוס לעצמם נתח גדול יותר מאספקת המזון, ולכן יש להם יותר ילדים. ואז יהיה לשם המשפחה הזה סיכוי גדול יותר להיכלל בעשר הנותרים אחרי הרעב, אפילו אם עשרת הזוגות נבררו באקראי מתוך האוכלוסייה הכללית, וזאת פשוט מפני שיש שיעור גדול יותר של זוגות בשם "פלוני" באוכלוסייה. במקרה הזה מדובר בברירה הפועלת ברמת הענף, והיא תוצאה או ביטוי של ההתמדה הדיפרנציאלית. התכונה הנבררת ברמת הענף תהיה מיוצגת בשיעור גבוה באוכלוסייה, ולא משנה מה גרם לה ברמה נמוכה יותר (זכרים גדולים יותר, במקרה הזה).

גאיה (החלק הביולוגי שלה, בכל אופן) אינה אלא ענף בודד של כל הדברים החיים שהם צאצאים של "האב הקדמון המשותף האחרון" של החיים: כולנו משפחת פלוני אחת גדולה

נחיל את הטיעון הזה על גאיה. גאיה (החלק הביולוגי שלה, בכל אופן) אינה אלא ענף בודד של כל הדברים החיים שהם צאצאים של "האב הקדמון המשותף האחרון" של החיים (last universal common ancestor, או בראשי תיבות, LUCA): כולנו משפחת פלוני אחת גדולה. טענה זו נובע מההנחה שהאב הקדמון המשותף היה תא בודד או מין בודד. רובנו מניחים גם שהאב הקדמון המשותף היה רק אחד מיני תאים או מינים רבים שהיו קיימים בתקופה הקדומה – המקבילים של האלמונים והמאן-דהואים – שנכחדו, כענף, מתישהו בין אז לעכשיו. אלא אם זה קרה בתהליך אקראי לגמרי, אפשר לקרוא לזה ברירה ענפית. פירוש הדבר הוא שטענתו של דוקינס, שלפיה גאיה אינה חלק מאוכלוסיית מתחרים בכוכבי לכת רבים, אינה רלוונטית, כי דווקא היו מתחרים כאלה בכוכב הלכת הזה ממש, אולי אפילו באותה "בריכה קטנה חמימה": הם פשוט התמידו פחות מגאיה, וכעת נעלמו כולם. נראה בלתי סביר שהתהליך הזה היה אקראי לחלוטין, כי לענפים גדולים יותר ומגוונים יותר מבחינה אקולוגית היה סיכוי הישרדות טוב יותר, לדוגמה, ואותו דבר נכון גם לענפים שפיתחו סוג של שיתוף פעולה בין מינים בתוך הענף.

מעבר להתמדה הדיפרנציאלית, יש דרך נוספת שאפשר "לדרוון" בה את גאיה. אחד המרכיבים בגישה הזאת הוא תיאוריית הברירה הרב־רמתית שתיארתי לעיל, ושאותה אפשר לראות כעת בתרשים שלמטה. בתרשים מתוארות ארבע רמות שבהן הברירה הטבעית פועלת, ושתיים נוספות. הוא מתבסס על ההנחה שהברירה הטבעית יכולה לפעול ברמות שונות, ולעתים אף במספר רמות במקביל, כל עוד יש רבייה בין הישויות בתוך הרמה. הניסוי המחשבתי שדוקינס עצמו מציג ב"הגן האנוכי" הוא דוגמה טובה לכך, כי הוא מראה בו איך גנים יכולים להיות אנוכיים, ובה בעת להסתדר ביניהם ולייצר יחד אורגניזם מתחרה מאוחד שגם הוא "אנוכי".

אפשר לייצג את החיים כהיררכיה של ישויות המכונסות יחדיו בתוך ישויות גדולות יותר, כמו בובות מטריושקה. בתיאוריית הברירה הרב־רמתית, הברירה הטבעית יכולה להתרחש בכל רמה שבה הישויות מתרבות – לכן בהיררכיה שלפנינו, ארבע האליפסות הפנימיות עומדות בקריטריון, אבל לא כך השתיים החיצוניות. אמנם, השתיים החיצוניות אינן מתרבות או משתכפלות, אבל הן כן "מהדדות" (מלשון הידוד, אינטראקציה. או כמו שאני קורא לזה בהקשר זה, "מתמידות") – לכן האבולוציה בדרך הברירה הטבעית כן פועלת עליהן. את התרשים סיפק המחבר.אליפסה 1 (פנימית): גנים: משתכפלים (ומהדדים)
אליפסה 2: תאים: משתכפלים ומהדדים
אליפסה 3: אורגניזמים: מתרבים ומהדדים
אליפסה 4: מינים: מתרבים (מתפצלים למינים נוספים) ומהדדים
אליפסה 5: קהילות מרובות מינים, סימביוזות ומערכות אקולוגיות: מתמידות ומהדדות
אליפסה 6: גאיה: מתמידה ומהדדת

דוקינס הקביל את הגנים המצליחים לחותרים טובים, כמו אלה שהוא ודאי עודד בתחרויות כסטודנט באוקספורד. הוא כתב שחותר טוב יודע לעבוד בצוות, שיש לו היכולת להשתלב ולשתף פעולה עם שאר החותרים. סירה של שמונה חותרים אכן לא תגיע לתוצאות טובות אם אין תיאום בין חבריה, ולכן החותרים נבחרים על סמך יכולותיהם בחתירה (התלויים בין היתר בגנים של התפתחות השריר וקואורדיניציה), והצוותים שבהם הם משתתפים נבחרים למרוצים. החותרים מתחרים על מקום בצוות, והצוותים מתחרים על השתתפות בתחרות מול קיימברידג' – ברירה בשתי רמות. יש שיאמרו שהתחרות השנתית הזאת, הנערכת מאז תחילת המאה התשע עשרה, היא חלק מ"המותג" של אוקסברידג' (הֶלחם של אוקספורד וקיימברידג'), ושהיא תורמת להכרה האקדמית העולמית שהמוסדות יוצאי הדופן האלה זוכים לה, ולהצלחתם המתמשכת.

גנים חייבים "להדד" (קרי לקיים אינטראקציה, "הידוּד") בהצלחה עם מנגנוני שכפול תאיים, התאים חייבים להדד עם האורגניזם הרב־תאי השלם, האורגניזמים עם המינים שלהם, והמינים עם המערכות האקולוגיות שלהם

זכרו את ההיררכיה הארגונית שהצגתי כאן למעלה: על ארבע הישויות הפנימיות – גנים, תאים, אורגניזמים ומינים – אפשר לומר שהן מתרבות כיחידות ומייצרות שושלות הורה-צאצא. תיאוריית הברירה הרב־רמתית חלה על המתרבות האלה, ואולי אף יכולה להסביר את הימצאותן של אדפטציות ברמות האלה. ועל כל הארבע אפשר לומר גם שהן "מהדדות": גנים חייבים "להדד" (קרי לקיים אינטראקציה, "הידוּד") בהצלחה עם מנגנוני שכפול תאיים, התאים חייבים להדד עם האורגניזם הרב־תאי השלם, האורגניזמים עם המינים שלהם, והמינים עם המערכות האקולוגיות שלהם.

אבל שתי האליפסות החיצוניות (והדבר נכון ודאי למוסדות אוקסברידג') מורכבות מישויות בודדות שאך ורק "מהדדות" ו"מתמידות": הן אינן מתרבות יחד ואי אפשר להגדירן כיחידות ברירה. הן דומות יותר לענפים, המסוגלים להתמיד אם הם באים במגע בהצלחה עם סביבתם, אבל אינם מסוגלים להתרבות. אז כדי לדרוון את גאיה אנו זקוקים גם למערכת ה"משכפלת/מהדדת" שפותחה על ידי הפילוסוף דייוויד האל (Hull). האל אפיין את המשתתפות בברירה הטבעית כדלהלן:

משכפלת: ישות שמעבירה את המבנה שלה ישירות באמצעות שכפול.

מהדדת: ישות שמקיימת הידוד עם סביבתה כשלם אחיד, באופן שהופך את השכפול לברירה דיפרנציאלית.

ברירה: תהליך שבו הכחדה והתפשטות דיפרנציאליות של ישויות מהדדות גורמות להנצחה דיפרנציאלית של המשכפלות שיצרו אותן.

אם ניקח את זה שוב אל גאיה, אז מה שאנו צריכים לעשות הוא להחליף לפעמים את המילה "משכפלת" ב"מתרבָּה", ומדי פעם גם את"רבייה" ב"התמדה". באמצעות השינויים האלה אפשר לומר ש"הכחדה וההתפשטות הדיפרנציאליות של מהדדות" (בכל רמה של ההיררכיה בתרשים לעיל) גורמת ל"הנצחה דיפרנציאלית של המשכפלות שיצרו אותן" – ולהכיל בתוך המונח "הנצחה" גם רבייה וגם התמדה. בדיוק כך ההצלחה המתמשכת – ההתמדה – של תחרות החתירה אוקסברידג' עודדה דורות של צעירים להפוך לחותרים – ובהקבלה לגאיה, 4 מיליארד שנות חיים על פני כדור הארץ עודדו אינספור מינים להתפתח ולהתפשט.

רעיון המשכפלת/מהדדת אף יכול לעזור לנו להסביר מגוון של תופעות ביולוגיות מרתקות

רעיון המשכפלת/מהדדת אף יכול לעזור לנו להסביר מגוון של תופעות ביולוגיות מרתקות. כיום נוהגים לומר שבני האדם והמיקרוביוטה במערכת העיכול שלהם (קרי מכלול המיקרואורגניזמים שנמצאים שם) הם "הולוביונטים" (Holobionts) – ישויות מרובות מינים שמהדדות עם סביבתן כ"שלם אחיד". הטענה כיום היא שלהידוד הזה יש היבטים תזונתיים, התפתחותיים, אימונולוגיים ואף פסיכיאטריים. אז בהנחה שלבני אדם בריאים ומפותחים היטב הנהנים מתזונה בריאה יש סיכוי טוב יותר לשרוד זמן רב יותר ולהשאיר יותר צאצאים, ההולוביונטים האלה אמורים "להיכחד" לעתים רחוקות יותר ו"להתפשט" (ולו מתוך הישנות) בהצלחה רבה יותר. בכך הם יסייעו "בהנצחת" המתרבים והמשכפלים ברמות הנמוכות (הומו ספיינס אינדיבידואלים ומיליוני החיידקים השונים של אלפי המינים המצויים במערכת עיכול בריאה) שמרכיבים הולוביונט. כך מונצחים זנים או מינים מועילים של חיידקים באמצעות הצלחתו של ההולוביונט "אדם-חיידקים" המהדד עם סביבתו.

מעי, עכבר

המעי שלנו ואנחנו מגדירים אורגניזם הכולל מינים רבים, ופועל כמערכת התפתחותית אחת. תצלום: Zeiss Microscopy

אם כך, לפי ההשקפה הרחבה הזאת, מהדדים יכולים להיות קהילות, מערכות אקולוגיות ואף ביוספרות שלמות. ובין המשכפלים והמתרבים המפיקים תועלת מההידודים הסביבתיים המוצלחים שלהם, נמנית כל ישות ברמה נמוכה שתורמת להצלחתם זו. מכאן שכל הישויות בכל האליפסות בתרשים שלעיל עשויות לעזור להנצחת הישויות בכל רמה נמוכה יותר. ולכן כאשר אנו מנסים להחליט אם תכונות מרמה מסוימת הן הסתגלויות – קרי, כ"פונקציות" הנובעות מאבולוציה בדרך הברירה הטבעית – אל לנו להגביל את עצמנו למתרבים או משכפלים חומריים (מארבע האליפסות הפנימיות).

תיאוריית הממים תאמר כי שירים שקל ונעים יותר לשיר, ו"מוטציות" של שירים קיימים שהופכות אותם לקלים ונעימים יותר, עשויים להתפתח בברירה טבעית

יש צעד שלישי ואחרון שאני מקווה שצ'רלס דרווין היה מוכן לעשות כדי לבחון אם כדור הארץ הוא אכן ישות מתפתחת: תיאוריה שהציג לאחרונה הפילוסוף אנדרו אינקפֶּן (Inkpen), ושמה ITSNTS (ראשי תבות של It’s the song, not the singers או בתרגום חופשי "העיקר הוא השיר, לא מי ששר אותו"). שירים כמו שיר יום ההולדת הידוע בשפה האנגלית Happy Birthday to You נשנים (ואפשר לומר, נוצרים מחדש שוב ושוב) כי אנשים שרים אותם. אלה אינם אותם זמרים בכל פעם, אבל אפשר לטעון שהשיר הוא אותו השיר (ויש בו רק שינויים תוספתיים, "אבולוציוניים" קלים). הוא מונצח ("מתמיד") רק בזכות ביצועים עיתיים. תיאוריית הממים תאמר כי שירים שקל ונעים יותר לשיר, ו"מוטציות" של שירים קיימים שהופכות אותם לקלים ונעימים יותר, עשויים להתפתח בברירה טבעית.

תיאוריית ITSNTS היא אנלוגיה המבוססת על מושג ההולביונט – וליתר דיוק, על הטענה כי האופן שבו החיידקים במערכת העיכול מפרקים כימיקלים כדי להשיג אנרגיה מסביבתם (פונקציית חילוף החומרים) הוא יציב יותר וצפוי יותר מהזנים או המינים השונים של החיידקים שמבצעים את חילוף החומרים הזה. אירועים חריגים כמו טיפול אנטיביוטי הורגים מינים רבים, אבל ההתאוששות יכולה להחליף אותם באחרים עם מערכות חילוף חומרים דומות שמסווגים בכל זאת כמינים שונים. נדמה ש"השירים" חשובים יותר ממי ששר אותם.

אם נחזור לגאיה, ייתכן שיחידת הברירה הרלוונטית היא התהליך שמינים רבים ויתירים מיישמים – ולא השלם המורכב מהמינים עצמם. לפי תיאוריית ITSNTS, דפוסי ההידוד או תהליכי חילוף חומרים נוצרים מחדש בכל מקום שבו נמצאים מינים המסוגלים לבצע את הצעדים האלה: מכיוון שיש מי שישיר, יש שיר. בתהליכי חילוף חומרים מסוימים, כמו מחזור החנקן העולמי, המינים האלה לא צריכים להיות באותו מקום, לתפקד באותו זמן, או אפילו להיות קשורים אלה לאלה. קיומם של התהליכים האלה מעודד את האבולוציה של המינים ("המגויסים") המסוגלים לקיים חיים על ידי ביצוע צעדים שונים: מכיוון שיש שיר, יש מי שישיר.

השירים עצמם אינם מתרבים, אבל הם נוצרים מחדש ומתפתחים. מחזור החנקן הנוכחי אינו מחזור החנקן של עידן הארכאיקון, אבל אפשר לומר שהוא המשכו, מכיוון שמחזורי החנקן המוקדמים הביאו להתפתחותם של מינים, שבתורם התפתחו וחוללו את הגרסאות המאוחרות יותר של המחזור

השירים עצמם אינם מתרבים, אבל הם נוצרים מחדש ומתפתחים. מחזור החנקן הנוכחי אינו מחזור החנקן של עידן הארכאיקון, אבל אפשר לומר שהוא המשכו, מכיוון שמחזורי החנקן המוקדמים הביאו להתפתחותם של מינים, שבתורם התפתחו וחוללו את הגרסאות המאוחרות יותר של המחזור. נוכל להקביל בין מחזור החנקן לשם המשפחה פלוני, מהאנלוגיה שהצגתי קודם. אם שירים הם "מתמידים" (על תקן משכפלים/מתרבים) והמינים השונים שמתכנסים מדי פעם בפעם כדי לשיר אותם הם המהדדים, אזי מתברר שמערכת המשכפל/מהדד של הַאל היא כלי הסברתי חזק ביותר.

פרחי מים, שלולית, אגמון

איפה הגבול בין מין בודד ואורגניזם גדול יותר? האם זאת רק שאלה של הגדרה? תצלום: מאדי בייקר.

הבעיה האפשרית כאן היא שמשתמע כי תהליכים או דפוסי הידוד, שחומריותם מוטלת בספק, יכולים לחולל אבולוציה של מינים, שחומריותם חד משמעית. לא ברור אם שם המשפחה פלוני עצמו משפיע על תהליכי הרבייה של הפלונים, אם כי אגדות משפחתיות המשבחות את כושר הרבייה של בני משפחת פלוני דווקא כן עשויות להשפיע על התהליכים האלה. אבל הדילמה הזאת אינה ייחודית ל־ITSNTS. למעשה, דוקינס עצמו העלה את האפשרות שהגנים כמידע הם נצחיים, ואילו מופעיהם החומריים, הגנים הפיזיים והכלים שהם מייצרים, הם ארעיים – "רובוטים מגושמים", כדבריו, שגויסו לשרת את צורכיהם האנוכיים. לפי גישה זו, כותב הביולוג האבולוציוני דייוויד הייג (Haig):

"גנים חומריים היו אובייקטים פיזיים אבל גנים מידעיים היו הרצפים המופשטים שהגנים החומריים הם כליהם הזמניים. הגנים החומריים זוהו כמופעי גנים והגנים המידעיים כסוגי גנים... ההמשכיות טמונה בייצוג הרקורסיבי של הדפוס הנצחי על ידי אוואטרים זמניים..."

אז בעיית הנצחיות/חומריות אינה חדשה. יתרה מזאת, נדמה שאפשר לשכך אותה אם נאמץ את מערכת משכפל/מהדד, שבמסגרתה "הנצחה" פירושה לעתים התמדה דיפרנציאלית – התמדה אינה דורשת נוכחות מתמדת – השכפול כולל בתוכו את הרבייה, ההישנות וההשתחזרות – ותהליכים כגון מחזור החנקן יכולים להיחשב לישויות מונצחות (המשכפלים, למעשה).

מעבר לתועלת למדע, ל"דרווּן" של גאיה יהיו גם תועלות פוליטיות. הוא עשוי לעודד אותנו להביט בטבע כשלם, עם מסלול אבולוציוני שאפשר לשמר או להסיט כרצוננו. ככלות הכול, זה בדיוק מה שאנחנו עושים כבר עכשיו, גם אם איננו מבינים זאת. זאת תהיה הקלה גדולה, לאחות את הקרע שבין החשיבה הדרוויניסטית המסורתית לבין אלה שתומכים באפשרות קיומה של כאיה, אף שיש עוד עבודה רבה לעשות כדי לגבש ולתקף את התיאוריה. ולעולם לא נדע באמת מה דרווין היה מקבל מתוכה, מה היה "דרוויניסטי" בעיניו, אילו חי עוד 138 שנה. אני רק מקווה שהוא היה מריע לניסיונות האלה לשלב את גאיה בתוך מסגרת הברירה הטבעית, ושהוא לא היה חושב שמתחנו את גבולות התיאוריה הגדולה שלו אל מעבר לנקודת השבירה.

ו' פורד דוּליטֶל (Doolittle) הוא ביוכימאי וביולוג מולקולרי מאוניברסיטת דאלהאוסי בקנדה.

AEON Magazine. Published on Alaxon by special permission. For more articles by AEON, follow us on Twitter.

תורגם במיוחד לאלכסון על ידי תומר בן אהרון

תמונה ראשית: פרחי לוטוס בשעת דמדומים על פני המים. תצלום: רוברט טימן, unsplash.com

Photo by Robert Thiemann on Unsplash

מאמר זה התפרסם באלכסון ב על־ידי ו' פורד דוליטל, AEON.


תגובות פייסבוק