לחיות מהר, למות מיד

מי שחי יותר ופורה יותר יש לו סיכוי גדול יותר להתרבות. אז למה אנחנו מזדקנים?
X זמן קריאה משוער: 5 דקות

החיים מציבים את הסדר והמורכבות של הביולוגיה מול הכאוס הבלתי פוסק של הפיזיקה. החוק השני של התרמודינמיקה, או חץ הזמן של התרמודינמיקה, קובע כי כל מערכת טבעית תיטה תמיד לעבר אי-סדר גובר. ההזדקנות הביולוגית אינה שונה, ולכן המוות הוא בלתי נמנע. אולם אחת השאלות הפחות מטופלות בנוגע לזִקנה היא מה שנראה כפרדוקס בין האופטימיות המניעה את האבולוציה, ובין ההידרדרות הבלתי נמנעת של הגוף. בהתחשב בכך שבמשך 3.5 מיליארד שנה התפתחנו מאורגניזמים חד תאיים, איך יכול להיות שהחיים לא פתרו את אי היעילות שבהזדקנות? או ליתר דיוק, איך ייתכן שההזדקנות ממשיכה בתוך המסגרת האבולוציונית הדרוויניסטית?

כדי שתיווצר אבולוציה, חייב להקדים אותה מגוון גנטי, הבדלים בין יחידים בתוך אוכלוסייה, שיבטיחו ביטוי של מאפיינים (פנוטיפ) שמקורם בגנים ובגורמים סביבתיים; תורשה של הגנים הללו מן ההורים לצאצאיהם; ושיעור שונה של הצלחה ברבייה, כך שגורמים גנטיים מסוימים יבואו לידי ביטוי ביכולתם של יחידים לשרוד ולהתרבות (כלומר: התאמה).

פרארי

משפרת את סיכויי ההתרבות בטווח הקצר, או מקצרת את הטווח? תצלום: ניק פיואינגס

חשבו על ההזדקנות בתוך המסגרת הזו. ישנם שינויים ניכרים בתוחלת חייהם של יחידים שונים בעולם, המושפעים מגורמים גנטיים אבל גם מושפעים בעוצמה מגורמים חיצוניים כמו התוצר המקומי הגולמי של המדינה.

תוחלת חיים היא גם תכונה מורשת, בהבדלים של כ-23-26 אחוזים בין יחידים, כתוצאה מגורמים גנטיים, המכונים ״תורשתיות״. יתרה מכך, סביר שעלייה בתוחלת חיים, או בריאות משופרת במהלך חייכם המובילה לעלייה בתוחלת החיים, יהפכו אתכם למושכים יותר בעיניי המין השני, ויגדילו את סיכוייכם להוליד צאצאים. אז אם תוחלת חיים ארוכה מתאימה לשלושת הקריטריונים האבולוציוניים הללו, למה איננו חיים מספר בלתי מוגבל של שנים?

מוטציות שחושפות את עצמן בשלב מאוחר בחיים אינן יכולות להיפסל רטרואקטיבית, אחרי שהרבייה כבר התרחשה, והן הורשו לדור הבא. משום כך, כוחה של הברירה פוחת עם הגיל ועם הירידה בפריון

בשנת 1952, הביולוג הבריטי פיטר מדאוור (Medawar) ניסח את התיאוריה האבולוציונית הראשונה הנוגעת להזדקנות, וכינה אותה בשם mutation-accumulation model (הצטברות המוטציות). התיאוריה מסתמכת על כך שמוטציות של יחיד עשויות לפעול בשלב מוקדם בחייו או לבוא לידי ביטוי מאוחר. מוטציות המופעלות מוקדם מבטאות את עצמן בתקופה שבה היחידים פעילים מבחינת פריון, כך שהשפעת המוטציה תשפיע על הברירה הטבעית. אולם הברירה הטבעית היא ״עיוורת״ ביחס למוטציות הבאות לידי ביטוי בשלב מאוחר. מוטציות שחושפות את עצמן בשלב מאוחר בחיים אינן יכולות להיפסל רטרואקטיבית, אחרי שהרבייה כבר התרחשה, והן הורשו לדור הבא. משום כך, כוחה של הברירה פוחת עם הגיל ועם הירידה בפריון.  התופעה הזו מוכרת בשם ״צל הברירה״.

התיאוריה תורמת להסבר הקושי הגדול ברבייה של בעלי חיים בשבי, עד זמן רב לאחר תקופת הרבייה שלהם בטבע. כשהסביבה שלהם משתנה, והסכנות להישרדותם מוסרות, כפי שקורה בשבי, בעלי חיים עשויים לחיות עד לגיל שבו מוטציות רבות הבאות לידי ביטוי מאוחר אכן באות לידי ביטוי. ההשפעה מועצמת על ידי ריכוז של מוטציות שנובע מהכלאות קרובים באוכלוסיות קטנות כאלה. מומחים לשימור מתקשים להתמודד עם רמות גבוהות במיוחד של מחלות הקשורות בגיל, שאינן מופיעות בשיעורים כאלה באוכלוסיות בטבע. תופעה דומה נצפתה עם העלייה בשיעור המחלות הכרוכות בניוון עצבי בבני אדם, במקביל לעלייה עצומה בתוחלת חיינו במאה האחרונה.

תיאוריית הצטברות המוטציות שוכללה בשמת 1957 על ידי הביולוג האבולוציוני האמריקני ג׳ורג׳ סי ויליאמס (Williams) שתיאר בהרחבה את הקשר בין מוטציות הבאות לידי ביטוי מוקדם לאלה הבאות לידי ביטוי מאוחר. למוטציה יתכנו השפעות רבות המתבטאות בצורה שונה בסוגים שונים של רקמות, או בשלבי חיים שונים – זוהי תופעה גנטית הידועה בשם פליאוטרופיה. כשיש למוטציה השפעות מנוגדות על מצבנו הגופני בשלבים שונים בחיים, למשל במהלך ראשית החיים או בשנותינו המאוחרות, היא ידועה בשם פליאוטרופיה אנטגוניסטית. ויליאמס סבר כי אם יש למוטציה השפעה חיובית על ההישרדות והרבייה בשלב מוקדם בחיים, אבל השפעה שלילית הקשורה לגיל בשלב מאוחר, הברירה תעדיף את היתרון המוקדם ותביא להגדלת שיעור המוטציה באוכלוסייה. התפישה הזו של הפליאוטרופיה האנטגוניסטית רואה בהזדקנות תוצר לוואי של ברירה טבעית לטובת הישרדות ורבייה בגיל הנעורים.

מכאן ברור שלחלק מן התכונות הבאות לידי ביטוי בגיל צעיר ומשפרות את סיכויי ההישרדות והרבייה יש מחיר אבולוציוני בדמות הפרעות הקשורות לגיל. אולם בשנת 1977, הביולוג האנגלי תומאס קירקווד (Kirkwood) פיתח את המושג באמצעות תיאוריה הקרויה disposable soma model, המציעה כי ישנו שקלול תמורות בין הישרדות ורבייה. קירקווד טוען כי בסביבה שיש בה משאבים מוגבלים, כל יחיד חייב לתקצב את משאביו ולבחור בין הישרדות או רבייה. חשבו על זה כאילו אתם בוחרים לרכוש מכונית חדשה. אתם עשויים לרכוש מכונית ספורט ראוותנית שמגיעה מאפס למאה קמ״ש בתוך 2.7 שניות, ליהנות מההתרגשות ואולי, תוך כדי, גם לצוד את עיניהם של בני זוג פוטנציאליים. אבל זו מכונית יקרה, ויתכן כי יכולת ההאצה והמהירות שלה אינן בטוחות.

את אותם מחירים וסיכונים המלווים את הרבייה ניתן לראות בכל רחבי הטבע. הפריון אמנם עלול להיות יקר, אבל אם הוא מצליח המטרה עשויה להצדיק את המחיר

את אותם מחירים וסיכונים המלווים את הרבייה ניתן לראות בכל רחבי הטבע. אלה הגורמים שמינים שונים צריכים לשקול ולהתמודד איתם כשהם מנסים למצוא בני זוג מתאימים לרבייה:

  • עלות החיפוש: מציאת בני זוג בג׳ונגל ההיכרויות עלולה לעלות לנו בזמן וכסף – ובטבע, היא עולה באנרגיה מטבולית ובסכנת היטרפות.
  • עלות ההיריון וגידול הצאצא: היריון וגידול צאצא הם יקרים מבחינה אנרגטית, וגם הופכים את ההורה לחשוף יותר להיטרפות.
  • סכנת מחלות: אינטראקציה עם בן זוג עלולה להדביק במחלות.
  • סיכונים שבזיווג: נשים נמצאות בסיכון גבוה יותר לאלימות בביתן מגברים, אבל בטבע התפקידים לעתים מתהפכים, ונקבות של מינים מסוימים טורפות את הזכר התמים לאחר ההזדווגות (למשל, נקבת גמל-שלמה טורפת את בן זוגה לאחר ההזדווגות).

הפריון אמנם עלול להיות יקר, אבל אם הוא מצליח המטרה עשויה להצדיק את המחיר. אבל בכל הקשור לאסטרטגיות של יחידים, לסביבה יכולה להיות השפעה משמעותית מאוד. בניסוי שנערך בשנת 2004, זכרי צרצרים שגודלו בשבי הואכלו ברמות שונות של חלבונים. כדי למשוך בנות זוג פוטנציאליות, הזכרים מחככים את רגליהם האחוריות בבטנם ומפיקים את הקריאה שאנחנו שומעים לעת ערב. זו פעולה יקרה מטבולית, שגם מושכת תשומת לב של טורפים. זכרים שקיבלו מזון עשיר באנרגיה ורב חלבונים הקצו משאבים לקריאות הלילה על חשבון תחזוקה של תאי גופם. הדבר הוביל לתוחלת חיים קצרה יותר, אפילו בהיעדר טורפים.

בסופו של דבר, רבייה עומדת במרכז תשומת לבה של האבולוציה. האבולוציה האנושית מאפשרת השפעות מאוחרות על הבריאות המתרחשות אחרי חלון הפריון, בעיקר אם הן מועילות ליחידים בהרפתקאותיהם בשלב מוקדם בחיים. בכל הקשור למגבלות סביבתיות, על היחיד להקצות משאבים בצורה יעילה, כדי ליצור שקלול תמורות בין רבייה, ביטחון ובריאות לטווח ארוך. בניסיונותיה למצוא רפואה להזדקנות, הרפואה האבולוציוניות עשויה להרחיב את הבנתנו מדוע מופיעות מחלות בבני אדם, ולהבהיר את העלויות הבלתי צפויות שבשיבוש תהליך ביולוגי מהותי זה.

 

אם הגעת עד לכאן....

...יש לנו בקשה קטנה. קוראים רבים נהנים מהתכנים האיכותיים ש'אלכסון' מציע ללא כל תמורה. הפקת כתב העת ברמה כזאת כרוכה בהשקעה רבה של עבודה וכסף: עריכה, תרגום ורכישת זכויות פרסום בחו'ל. אם הערכים והרעיונות ש'אלכסון' מקדם קרובים לליבך ואם יש בך הערכה לעבודתנו אנו מבקשים את תמיכתך כדי להבטיח את הקיימות ארוכת הטווח של כתב העת.

לתמוך באלכסון

ג׳ורדן פנלס (Pennells) כותב דוקטורט בביו-הנדסה במכון האוסטרלי לביו-הנדסה וננו-טכנולוגיה באוניברסיטה של קווינסלנד, בבריזביין. הוא חוקר ננו-חומרים בני קיימא שמקורם בצמחים.

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

תורגם במיוחד לאלכסון על ידי דפנה לוי

תמונה ראשית: צב מביט אל הנצח. תצלום: ג׳ייקוב נאסיר, unsplash.com

Photo by jcob nasyr on Unsplash

מחשבה זו התפרסמה באלכסון ב על־ידי ג׳ורדן פנלס, AEON.


תגובות פייסבוק

תגובה אחת על לחיות מהר, למות מיד

01
ניר אלוני

הזדקנות, ובעיקר מוות, נחוצים כדי לפנות מקום לדור הבא. אם כל דור ימשיך לחיות יותר מדי, יהיה צפוף מכדי לחיות, הפריון יירד ובסופו של דבר המין ייעלם. או שכמו האסקימואים, ילמדו לשים את הזקנים על הקרח.