נושאים באתר

צוות האתר

צוות האתר

"לא במקרה" פרק 3. האבולוציה עפ"י התיאוריה הניאו-דרווניסטית

בת דודתי דורותי מבוגרת ממני בשנים רבות, כבר יש לה כמה נינים. היא פעם סיפרה לי שכילדה קטנה, היו לה שיחות ארוכות עם הסבתא רבה שלה.

 

.3האבולוציה עפ"י התיאוריה הניו-דרווניסטי.

בת דודתי דורותי מבוגרת ממני בשנים רבות, כבר יש לה כמה נינים. היא פעם סיפרה לי שכילדה קטנה, היו לה שיחות ארוכות עם הסבתא רבה שלה. הסבתא רבה הייתה מספרת לה סיפורים מזיכרונותיה כילדה קטנה ברוסיה, בעת פלישת נפוליון בשנת 1812. מדהים לחשוב שדורותי שמעה סיפורים היסטוריים יד-ראשונה מתחילת המאה התשע עשרה. והיא מעבירה הלאה את הסיפורים הללו בסוף המאה העשרים, יותר ממאה שמונים שנה אחר התרחשותם. יתרה מכך ניניה שומעים ממנה את הסיפורים הללו ויכולים להעבירם יד-שניה !! עמוק בתוך המחצית השניה של המאה העשרים ואחד.

רובנו מגלים עניין רב באבות אבותינו ובמעשיהם. ברי המזל מאיתנו שומעים על מסורות במשפחותיהם מלפני למעלה מ- 250 שנה. אך רובינו נצטרך להסתפק בקריאת ספרי היסטוריה,  ולדמיין לעצמנו כיצד חיו אבות אבותינו ומה היו מעשיהם. כולנו מתעניינים בשורשים שלנו.

מי הייתה הסבתא רבה…רבה שלי ? עד כמה ניתן ללכת אחורה ? ככל שאנו מרחיקים אחורנית המידע שבידינו הולך ונהיה מטושטש. האם כולנו צאצאים של אדם וחווה ? או אולי מספיק להרחיק רק עד נח ונעמה. זו הייתה הדעה המקובלת עד שנת 1859.היום חלוקות הדעות, רוב המדענים (לא רק הביולוגים), ורבים אחרים, מאמינים שצריך הרבה יותר להרחיק לכת אחורנית. בנקודה מרוחקת אי שם בעבר הרחוק, הם אומרים, אבות אבותינו היו יצורים דמויי קופים, מכוסים בשיער סבוך, במקום בבגדים. לטענתם, אם נרחיק לכת עוד יותר, אבות אבותינו היו מין יונק אוכל חרקים, ואם נרחיק מכאן עוד באילן היוחסין, אזי אבות אבותינו היו דגים.

האם הסבתא… רבה… שלי באמת הייתה דג ? האם הסבתא…רבה… שלה היה מין עובש רירי ?

האם הגענו למה שאנו רק באמצעות תהליכי טבע ספונטניים ואקראיים ? כך מספרת לנו התיאוריה הניו-דרווניסטי, אך בעיניי היא אינה משכנעת. הבה נבדוק מה אומרת התיאוריה, אח"כ ננתח אותה לעומק.

כפי שתיארתי בפרק א', התיאוריה המקורית של דרווין עברה רוויזיה בשנות ה-40 ותוקנה/ושונתה לתיאוריה הניו-דרוויניסטית. התיאוריה החדשה נועדה לפתור את הקשיים שהתעוררו בעקבות גילויים חדשים בתחום הביולוגיה. נוצרה התדמית שהתיאוריה הניו-דרוויניסטית פותרת את הבעיות שנמצאו בתיאורית האבולוציה, ונחשבת כתיאוריה המקובלת ביותר למשך יותר מ- 50 שנה.

אך המדע אינו דורך במקומו. גילויים ב-50 השנה האחרונות ובייחוד ב-20 האחרונות, אילצו את הדרווניסטים לסתום פרצות ולהכניס שינויים לתיאוריה הניו-דרווניסטית. בהתאם לשמרנות הטבעית והראויה במדע, נעשה כל מאמץ אפשרי למזער את השינויים. אך למרות זאת, השינויים הולכים ומותחים את הקשרים המחברים את התיאוריה למציאות עד לקצה נקודת השבירה, ובקרוב הם יאלצו להודות בכך שכבר חצינו את נקודת השבירה.  בקרוב הם יאלצו לחדש ולהכניס שינויים משמעותיים אשר ישנו את התיאוריה באופן בסיסי, שינויים שיגררו שינוי בפילוסופיה של האבולוציה. תדרש נואשות/בדחיפות תיאוריה חדשה לאבולוציה.

התיאוריה הניו-דרווניסטית (ת.נ.ד) בנויה מהכוונה של השונות הקיימת באוכלוסיה, הנחת היסוד היא, ששונות זו נוצרת כתוצאה מתהליכים אקראיים. הדרווניסטים הצליחו לטפל בברירה הטבעית באופן כמותי. הם אכן יצרו תחום הנקרא גנטיקה של אוכלוסיות, שזה בדיוק תפקידו. הם גם הצליחו להצביע על מקור לשונות האקראית, שנועדה לה תפקיד חשוב בתיאוריה, בת.נ.ד נשמרו שני העקרונות הבסיסיים של הדרווניזים, שונות וברירה טבעית. אולם הם חידדו את מושג השונות מבולבל לעיתים של דרווין, הם התעקשו ששונות זו תהיה ספונטנית ואקראית.

צאצאים דומים להוריהם, מכיוון שהתהליך התורשתי הוא תהליך יציב. אילו לא היה כזה, לא היינו מכירים אפרוחים כאפרוחים, או כלבים ככלבים. אך יציבות זו אינה מלאה, ילד אינו תעתיק מדוייק של ההורה.

אפילו אם אוכלוסיה הייתה מתחילתה, כולה מזכר ונקבה יחידים, היא לא היתה נשארת אחידה. הייתה נוצרת שונות כתוצאה ממוטציות בתאי המין של ההורים הראשונים, כמו גם בצאצאיו בהמשך. שונות נוספת הייתה נוצרת כתוצאה מתהליכי שחלוף ((Recombination וערבוב של מצאי האלללים הקיימים כבר בהורים הראשונים. חושבים שההבדלים בין האלללים נוצרו כתוצאה ממוטציות שהתרחשו בדורות עברו. בכל אוכלוסיה קיימת שונות, ושינויים חדשים ממשיכים להופיע.

עיקרון יסודי של הת.נ.ד הוא, שמוטציות אינן קשורות לצרכי האורגניזם, התיאוריה מבוססת על שינויים אקראיים. לו היה מתברר שהאבולוציה מתרחשת כתוצאה משינויים גנטיים  שאינם אקראיים, על-ידי השפעות סביבתיות או מצרכים של האורגניזם, היה בכך כדי לסתור את התיאוריה. הדרוויניסטים הדגישו חזור והדגש שהשינויים ממנה צומחת האבולוציה, הם אקראיים במובן זה.

שונות תורשתית מחולקת לשלוש קבוצות, בהתאם להשפעתם החיובית, שלילית או נוטרלית.

  1. שונות חיובית, היא שינוי המסייעלאורגניזם ליצר/להוליד צאצאים שורדים רבים יותר. השונות יכולה להשפיע על מספר הצאצאים השורדים בדרכים ישירות ובדרכים עקיפות. גידול בפוריות של היצור הינו השפעה ישירה. שינוי המאפשר לבעל החיים לרוץ מהר יותר, הוא דוגמא להשפעה עקיפה. בעל חי מהיר יותר, יכול להשיג אוכל בקלות רבה יותר. יהיה לו יותר זמן ואנרגיה להזדווג, יהיה לו סיכוי טוב יותר להתרבות, הנטייה שלו תהיה להוליד לעיתים קרובות יותר. בעל חי מהיר יותר יכול גם לברוח בקלות רבה יותר מטורפים, לכן תיהיה לו נטיה לחיות לאורך זמן רב יותר. חייו הארוכים יותר יאפשרו לו להוליד צאצאים רבים יותר.
  2. שונות שלילית, הפוכה מהשונות החיובית, היא מפחיתה את מספר הצאצאים השורדים, השינויים יכולים להשפיע ישירות על הפוריות, אך הם יכולים להשפיע גם בדרכים עקיפות יותר. לדוגמא, הוא עשוי להיות בעל ראיה חלשה יותר, ולא יוכל לאסוף אוכל בקלות כמו האחרים. יהיה לו גם קשה יותר לחמוק מטורפים, כתוצאה מכך הוא יחיה פחות זמן מהאחרים. דוגמא קיצונית לשונות שלילית, הינה כזו שהורגת את בעל החיים לפני שהוא מסוגל להתרבות.
  3. שונות נוטרלית, אין להם השפעה על הפוריות, לכן אין ל כל משמעות ביחס לאבולוציה. היא אינה משפיעה על יכולת האורגניזם לשרוד ולהתרבות. נראה שצבע העיניים של בני אדם הוא דוגמא לשונות נוטרלית.

יש לחשוב במונחים של השפעת הברירה הטבעית על אוכלוסיות ולא על פרטים. אם באורגניזם הופיעה מוטציה שאנו קוראים לה חיובית, הנטיה שלו תהיה להתרבות יותר מאשר לממוצע באוכלוסיה. לעומת זאת, אם באורגניזם הופיעה מוטציה שלילית, תהיה לו נטיה להתרבות פחות. הת.נ.ד אומרת שהפריטים שאצלם הופיעו מוטציות חיוביות, תהיה להם נטיה להתרבות יותר מאשר ליתר האוכלוסיה, ואם הזמן הם ישתלטו על האוכלוסיה.

אילו לא היו לאוכלוסיה מגבלות כמותיות, היא היתה ממשיכה להתרבות לנצח. לבעל חיים אחד יכולים להיות אולי עשרה צאצאים, אם כולם שורדים ומתרבים, לכל אחד מהם יכולים להיות עשרה צאצאים, סך הכל בדור השלישי יהיו 100 צאצאים. אם קצב הילודה ממשיך כך, אזי בדור הרביעי כבר יהיו 1,000 וכך הלאה. בדור השביעי כבר יהיו מליון. עד לדור העשירי האוכלוסיה תגיע למיליארד. אם ההתרבות תמשיך בקצב זה עד לדור העשרים, כל כמות הפחמן והחנקן בכדור הארץ, תידרש רק למילוי צורכי גופם. להתרבות מהירה מסוג זה, בה המספרים מתרבים בפקטור/גורם זהה בכל דור, קוראים התרבות אקספוננציאלית.

קצב ההתרבות ממשיך להיות אקספוננציאלי כל עוד לא נתקלה האוכלוסיה במגבלות כלשהם. האוכלוסיה אינה יכולה להמשיך ולהתרבות עד אינסוף באותו הקצב, באיזשהו שלב היא תיעצר על-ידי מגבלה כלשהיא, כגון מלאי אוכל או מרחב מחיה. בנקודה זו קצב התמותה יעלה, או קצב הלידה ירד. במשך הזמן, האוכלוסיה תגיע לרמת איזון, בו קצב התמותה והלידה שווים. במצב של איזון, גודל האוכלוסיה נשארקבוע,  היא אינה גדלה וגם אינה קטינה. מגבלות חיצוניות מגבילים את גודל האוכלוסיה. כשהאוכלוסיה בכללותה אינה יכולה להמשיך ולגדול, אפשרויות הגידול הם רק של חלק אחד מהאוכלוסיה, על חשבון החלק האחר.

ניתן לכנות את הפריטים באוכלוסיה שלהם מספר רב יותר של צאצאים, כ בעליהתאמה או  בעלי יכולת הסתגלות עדיפה. התיאוריה מניחה שמוטציה בודדת יכולה להעניק עדיפות לאורגניזם. מכיוון שצאצאיהם של האורגניזמם בעלי היתרון יורשים תכונות אלו מהוריהם, גם להם תהיה עדיפות על האחרים, וגם להם תהיה נטיה להתרבות יותר. בחלוף הזמן, בממוצע כמות הצאצאים של בעלי התכונה העדיפה תילך ותגדל. בתחילה, קצב ההתרבות שלהם יהיה אקספוננציאלי, לבסוף לפי התיאוריה, הקבוצה בעלת היתרון תשתלט כליל על האוכלוסיה.

כדי שאורגניזם יטול חלק בתהליך האבולוציה, הוא חייב להתרבות. אורגניזם שאינם מתרבים, אין להם המשך גנטי.

ניתן לכמת את ההתאמה הפנוטייפ על-ידי הקצאת מספר, שנקרא לו  ערך סלקטיבי(ע.ס). אנו נגדיר את ה-ע.ס של פנוטייפ, כחלקו היחסי הממוצע אשרהצאצאים השורדים, שעולה על הממוצע הכללי באוכלוסיה. לדוגמא, מוטנט (בעל חיים הנושא מוטציה), בעטיה מספר צאצאיו השורדים יהיו גבוהים ב-0.1%, משאר האוכלוסיה, תהיה לו ע.ס של 0.1% (או 0.001). ע.ס שלילי משמעותוו ששיעור ההישרדות, הוא פחות משל שאר האוכלוסיה. למוטנט עם ע.ס של מינוס 0.1 יהיה שיעור הישרדות של  %0.1 פחות מממוצע האוכלוסיה הכללי. הע.ס של מוטציות חיוביות הינו בעל ערך חיובי, הע.ס של מוטציות שליליות היא בעל ערך שלילי. בגלל פעולות הברירה הטבעית, לפריטים עם ע.ס חיובי, תהיה נטייה לגדול, ולפריטים עם ע.ס שלילי, תהיה נטייה להתמעט.

סר רונלד פישר היה מתמטיקאי ומומחה בעל שם עולמי בתחום המתמטיקה של האבולוציה. הוא היה אחד מהארכיטקטורים של הניו-דרוויניסם, ואחד ממייסדי תחום גנטיקה של אוכלוסיות. הוא ערך את אחד המחקרים הראשונים בדרכי פעולתו של הברירה הטבעית.

פישר הראה שרוב המוטנטים, אף אם יהיו בעלי ערך חיובי, הם ימחקו על-ידי השפעות אקראיות. הוא ציין שמוטציה יחידה אף אם היא חיובית, סיכוייה לשרוד קטנים. לכן אין למוטציה בודדת סיכוי רב ליטול חלק משמעותי בתהליך האבולוציה. פישר הסיק שכדי שלמוטציות חיוביות יהיה תפקיד בתהליך האבולוציה, למוטציות רבות [Fisher 1958].

המנוח ג'ורג גיילורד סימפסון, היה חוקר מאובנים ידוע, ומדובריה המובילים של האבולוציה. הוא הכיר בכך שלמוטציה בודדת אין סיכוי רב להמשיך ולהתקיים באוכלוסיה. אך הוא חשב שמוטציות חיוביות מתרחשות בתדירות מספקת, כך שיוכלו בקלות לתקוע יתד באוכלוסיה [Simpson 1953, p. 118]. בדיקה יסודית של הנושא מגלה שהערכה זו שגויה, אנו נבחון זאת בפרק הבא.

השתמשתי בשיטתו של פישר כדי לחשב את הסיכוי שמוטציה תוכל לשרוד. מצאתי שבאוכלוסיות גדולות, סיכוייו של גנום עם ע.ס של 0.1% לשרוד את התופעות האקראיות המביאות למחיקתו, הוא בערך 1 ל-500. גם לאחר 500 מוטציות עם ע.ס של 0.1% הסיכויים שאחד מהם ישרוד עדיין לא יגיע ל-100%, הסיכויים הם רק 5 מתוך 8. לאחר 1,000 מוטציות הסיכויים הם בערך 6 מתוך 7. רק לאחר 2,500 מוטציות סיכויי ההישרדות יהיו גדולים מ-99%. לכן מוטציות חיוביות ישתלטו על האוכלוסיה רק אם רבות מהם תתרחשנה. אחרת מירב הסיכויים שהם פשוט ייעלמו.

תוצאות מחקריו של פישר סותרים את הסברה האינטיאוטיבית של דרווין, שהברירה הטבעית שומרת אף על השונות הקטנה ביותר, ומגדילה את מספריה עד להשתלטותה המלאה על כלל האוכלוסיה. דרווין שגה כשחשב שאפילו השיפורים הקטנים ביותר ישפיעו על המשך המין. הוא כתב:

שינויים מזעריים , המעניקים לפריט מסויים עדיפות, על ידי התאמתו למצבים משתנים, תהיה להם נטייה להישמר… בטבע, גם השינויים הקטנים ביותר במבנה, או מערכות הגוף, יכולים להפר את איזון מאבק החיים ולהישמר…האם נוכל לתהות על כך שיצירותיו של הטבע כה "אמיתיות" יותר מתכונותיהם של יצירות האדם. יצירות הטבע מותאמות באופן אינסופי טוב יותר למצבים המורכבים של החיים, בכך הם מעידים באופן ברור על מיומנות של בעל מלאכה לאין ערוך טוב יותר. ניתן לומר באופן מטאפורי שהברירה הטבעית סוקרת ובוררת יום יום, שעה שעה, סביב העולם, את השינויים המזעריים ביותר, דוחה את השליליים, שומרת, מוסיפה ומחברת את החיוביים, עובדת בשקט ומבלי להרגיש, בכל מקום ובכל זמן שנוצרת הזדמנות, בשיפורם של כל היצורים האורגניים, בהתאם לתנאי חייהם האורגניים והלא אורגניים [Darwin 1872, pp. 82-84].

ניתוח מתמטי של הברירה הטבעית מראה שדרווין טעה. מדהים לראות שניו-דרוויסטים, כולל פישר, השאירו את השגיאה של דרווין כחלק מהתיאוריה שלהם. פישר חשב שמוטציות חיוביות, מתרחשות בסבירות גבוהה.

כשניו-דרווניסטים כותבים לתלמידים או לציבור הרחב, לעיתים קרובות הם מתעכבים על הנקודה המרכזית במחקרו של פישר. לדוגמא, בספר לימוד נפוץ שכתב, אומר תיאודוסיוס דובז'נסקי, שהיה גנטיקאי מוכר ומוערך:

אם הנשאים של אחד הגנוטייפים מוליד בממוצע 1,000 צאצאים, בזמן שהנשאים של גנוטייפ אחר מולידים בממוצע 999, עם הזמן ההבדל בערך ההסתגלות, יביא לשינוי בהרכב הגנטי של האוכלוסיה [Dobzhansky 1951, p. 79].

דבריו תקפים, רק אם מלכתחילה היו רבים מהגנוטייפ הראשון. אם היתה רק מוטציה אחת, בהסתברות של 500 ל-1 המוטציה תיעלם לפני שתצליח להשפיע על המבנה הגנטי של האוכלוסיה. אוכלוסיות קטנות מעלות את סיכויי ההישרדות של מוטציה נקודתית, בהשוואה לאוכלוסיות גדולות. אך הם מיצרים לתיאורית האבולוציה דילמה. אמנם למוטציה חיובית בודדת, סיכוי טוב יותר לשרוד באוכלוסיה קטנה לעומת אוכלוסיה גדולה. גם סיכוייה להשתלט על האוכלוסיה גדולים יותר באוכלוסיה קטנה.

קחו לדוגמא אוכלוסיה של 100,000 פרפרים. מוטציה בודדת, גם אם יש לה ע.ס חיובי, סיכוייה לשרוד בקרב 99,999 פרפרים אחרים קטנים. אך דמיינו לעצמכם  שעשרה מהפרפרים הללו הועפו הרחק על-ידי הוריקן לאי שאין בו פרפרים, וגם אין משם אפשרות חזרה. למוטנט המתגורר באי עם ע.ס חיובי, יהיה סיכוי טוב יותר להשתלט על אוכלוסיית האי המונה 10 פרפרים, מאשר מוטנט בקרב האוכלוסיה העיקרית המונה 100,000.

אך אוכלוסיה של עשרה גם עלולה בקלות רבה יותר להימחק על-ידי אסון מקרי, דוגמת בצורת או נחשול, מאשר 100,000. כאן, יכולת ההישרדות של המוטנט לא תועיל. גם הסיכויים שבכלל יופיע מוטנט חיובי, קטנים בהרבה, בקרב אוכלוסיה של עשרה מאשר באוכלוסיה של 100,000. בשקלול כל הגורמים, מתברר שהסיכוי למוטציה חיובית להופיע ולהישאר, גדולים יותר בקרב אוכלוסיות גדולות.

דרווין השווה בין פעולות הטבע לפעולותיו של מגדל היונים. לדעתו, הטבע יביא לריבוי במספרם של האורגניזם המתרבים טוב יותר, כאילו שהם נבחרו על-ידי מגדל היונים. לכן הוא קרא לריבוי במספרם ברירה טבעית. בקרב המתמחים בתחום הברירה הטבעית, מרבים להשתמש במונחים כגון, לחץ הברירה, וכחה של הברירה הטבעית, לצורך ההתייחסות לקצב התפשטות המוטציה בקרב האוכלוסיה.

תומכי האבולוציה טוענים, שלאורך תקופות ארוכות, יכולים לחול/להיווצר שינויים גדולים בקרב האוכלוסיה. מוטציה קטנה יכולה להתרחש בתא המין, ממנו יווצר פריט השונה קצת מהנורמה. אם הע.ס של המוטציה יהיה שלילי תהיה לה נטיה להיעלם. ואם היא חיובית הע.ס שלה יהיה חיובי.

אם יתרחשו מספיק מוטציות עם ע.ס חיובי, תהיה נטייה לגידול במספרם של האורגניזם מהסוג החדש. במשך הזמן הם ישתלטו על כלל האוכלוסיה. לאחר ששינוי אחד מתפשט והופך לנורמה באוכלוסיה, יכולה להופיע מוטציה נוספת, והתהליך יחזור על עצמו.

שינוי אחד קטן מתווסף לקודמו, התהליכים הללו ממשיכים למשך זמן רב. על-פי הת.נ.ד במשך הזמן יווצרו שינויים גדולים. ניתן לדמות זאת, לאדם ההופך למיליונר על-ידי חיסכון מצטבר של אגורות.

כשהניו-דרוויניסטים בנו את הת.נ.ד, אף אחד לא ידע מה תהיינה הדרישות המולקולריות מהמנגנון שמייצר את השינויים, לצורך תיאוריה כזו. כשווטסון וקריק גילו והעבירו דיווח על המבנה הכימי והפיסיקלי של ה-DNA בשנת 1953, הם סברו ששגיאות בודדות יכולות להתרחש בנוקלאוטיד בזמן השיכפול. שגיאות כאילו אכן נמצאו, ונודעו בשם שגיאות שיכפול. הניו-דרוויניסטים זיהו בשגיאות אלו, את השונות האקראית הנדרשת לת.נ.ד.

נדמה היה ששגיאות ההעתקה מולאות היטב את התפקיד. עד כמה שאנו יודעים, הם אכן אקראיות. אך להגדירם כאקראיות אין בכך כדי לומר שאין להם מקור ידוע. אמנם נראה שלחלקן אין מקור ידוע והן נובעות משגיאות סתמיות, אך ניתן להביא לגידול בשיעורם על-ידי כימיקלים (הנקראים מוטגנים), או על-ידי קרינת אוטרה-סגול (UV ). אף-על-פי-כן יש להתייחס למוטציות אלו כאקראיות. המקור הפיזי יכול רק לשנות את תדירותם, אך לא את השפעתם על האורגניזם. לכן הפצצת DNA עם פוטונים אולטרה-סגוליים, יגביר את הסיכוי לכך שמולקולות ה-DNA ישתנו. אך הם לא ישתנו באופן שיגרום לדוגמא, לאורגניזם להיהפך לעמיד לקרינת אולטרה-סגול.

לשגיאות ההעתקה מאפיין נוסף, ההופך אותם למתאימים בעיני הניו-דרוויניסטים לצורכי הת.נ.ד. הם קטנים, הת.נ.ד מסתמכת על מוטציות קטנות, כדי לדחות חלק מההתנגדויות שהועלו בנוגע לתיאוריה של דרווין.

ניתן להשוות מוטציות בנוקלאוטיד של DNA לשינויים אקראיים המבוצעים על אותיות של ספר. נניח שסופר ינסה לשפר את הרומן שכתב על-ידי שינוי אקראי של האותיות, מהם מורכב הסיפור. אם הוא יבצע זאת באופן שהאבולוציה אמורה הייתה להתרחש, הוא ידפיס מחדש את הרומן עם מספר מוטציות אקראיות באותיות. לאחר מכן הוא יקרא מחדש את הספר כדי לראות האם השינויים מוצאים חן בעיניו, אם הוא ימשיך לעבוד על-פי כללי האבולוציה, הוא ידרש כעת לבחור בין הטקסט שעבר שינוי לטקסט המקורי. הוא לא יוכל לברור ולבחור מבין השינויים, רק את אלו שמוצאים חן בעיניו. הוא ידרש לבחור, הכל או כלום.

כמו באבולוציה ניו-דרווניסטית, שיעור המוטציות יצטרך להיות נמוך. לא ניתן יהיה לאפשר שינוי של הרבה יותר מאות אחת ברומן בכל ניסוי. אם שיעור המוטציות יהיה גבוה מדי, יופיעו שינויים רבים, רובם שליליים. לכל שיפור שיתווסף, מירב הסיכויים שבנוסף לו יופיעו גם שינויים שליליים, והוא יאלץ לדחות את הכל.

תאר לעצמך סופר שעורך ניסוי ומבצע מוטציה של אות אחת ברומן שכתב. לדוגמא יכולה להופיעה המילה.

=============== חסר קטע קטן, מוסבר בהקדמה ובשורה הבאה ============

(דוגמא על טקסק באנגלית – ראה הסבר בסוף ההקדמה לספר).

הדוגמא (החסרה בתרגום) שהבאנו, מדגימה את אחת הבעיות בתיאורית האבולוציה של דרווין, בעיה זו מתמצתת את אחת ההתנגדויות המוקדמות לתיאוריה. סיבת ההתנגדות הייתה שכדי להשיג שיפור בקרב המין, נדרשים מספר התאמות במקביל ובתאום. ההסתברות הנמוכה כל-כך למימוש תנאים אלו, לא תאפשר לתיאוריה לעבוד.

דרווין והניו-דרוויניסטים שבאו אחריו, ניסו לפתור את הבעיה ולומר שנוצרות מוטציות קטנות והשינויים בפנוטייפ, קטנים. הם אומרים שהשינויים הקטנים יתרחשו קודם במקום אחד בגנום ואחר-כך במקום אחר.

הם היו רוצים שנדמה את האבולוציה לטיפוס כלפי מעלה בתוך באר. רגלך השמאלית לא תוכל להחזיק אותך במקום, אלא אם כן הרגל השניה לוחצת בקיר מולו. אם תנסה לטפס, אתה תתחיל ליפול ברגע שתשחרר רגל אחת ותתחיל להרים אותה. אך אם תשחרר את הלחץ רק לרגע, מספיק זמן כדי להתקדם אולי סנטימטר, ולייצב את עצמך מחדש, סנטימטר גבוה יותר, מבלי ליפול. בדרך זו תוכל לטפס כלפי מעלה בצעדים קטנים, כשרגליך נמצאות כל הזמן, אחת כמעט מול השניה, בערך באותו רמת גובה. הניו-דרווניסטים חושבים שבאופן זה האבולוציה יכולה לעבוד, אם השינויים יהיו מספיק קטנים.

מכיוון ששגיאת ההעתקה הוא המוטציה האפשרית הקטנה ביותר. הם שמחו לאמץ אותה כמקור לשונות הנדרשת לביסוס התיאוריה שלהם. אך שגיאת העתקה אינה קטנה באופן אינסופי. בדוגמא שהבאתי ברומן, הכנסנו את השינוי הקטן ביותר האפשרי, על-ידי שינוי של אות אחת. פחות מזה אי אפשר לשנות. כך נכון גם ביחס לאורגניזם חי – לא ניתן לשנות אותם בפחות מנוקליאוטיד אחד.

עד היום הדרווניסטים סיפקו רק תשובה מעורפלת לבעיה זו. הם לא הצליחו להראות כיצד פיתרון השינויים הקטנים המדורגים, בעזרתם הסביר דרווין את התפתחות העין, יכול יעבוד. הדרווניסטים לא הראו שקיים פתרון שיאפשר לת.נ.ד לעבוד.

הת.נ.ד אומרת שיש נטייה בקרב האוכלוסיה להשתנות, על-מנת להתאים את עצמה לסביבתה. התיאוריה אומרת ששינויים מופיעים באופן אקראי ונבנים, אחד על גבי השני. אפשר לראות את הברירה הטבעית כמנגנון הבוחן כל שינוי בנפרד, ומחליט אם לשמר אותו או להיפתר ממנו. הת.נ.ד טוענת שכך הולכים ונבנים שינויים מותאמים, במשך תקופות ארוכות. רבים סוברים, שבמהלך שינויי ההסתגלות שהאוכלוסיה עברה לאורך תקופות ארוכות, בעלי החיים המרכיבים אותה הפכו למורכבים יותר. כך הת.נ.ד מנסה להסביר, כיצד נוצרה המורכבות בעולם החי. ריצרד דאוקינס אמר:

היכולת לספק הסבר, כיצד מורכבות שיש בה סדר, יכול להיווצר מפשטות קדמונית, היא שהופכת את האבולוציה לתיאוריה כה מוצלחת.

אך כפי שנראה בפרק 5, אין הוכחות לכך שהמורכבות התפתחה בתהליך שמתארת הת.נ.ד.

רק שינוי תורשתי יכול ליטול חלק בת.נ.ד. שינוי שאינו תורשתי לא יכול להשפיע על תהליכי האבולוציה. דוגמא לשינויים שאינם עוברים לצאצאים, הוא זאב המאבד עין או רגל. הדרך הטובה ביותר להשגת אבולוציה של חד-תאיים, הוא באמצעות מוטציות בגנים המקודדים את האנזימים. כך מניחים, התפתחה הבקטריה. אך לרב-תאיים ידרשו גם שינויים אחרים. כדי שדג יוכל להיהפך לצפרדע, ידרשו שינויים בגנים השולטים בהתפתחות. אחרת איך דג יוכל להתפתח לצפרדע, או דינוזאור לציפור ?

מה המקור לשונות גנטית באוכלוסיה ? המוטציות הם המקור האולטומטיבי. שגיאות ההעתקה הם נדירות, הם מסוגלות ליצור שונות, רק באיטיות רבה. אבולוציה הניזונת משונות זו, תהיה איטית – איטית מספיק, כדי ליצור בעיות חמורות בת.נ.ד.

לפני זמן מה בדקתי כיצד קצב שגיאות ההעתקה משפיעה על קצב האבולוציה [Spetner 1964]. מתברר ששיעור המוטציות מוגבל, בגלל הצורך לשמור על שלמות המין. עם שיעור המוטציות יהיה גבוה מדי, ליותר מידי פרטים באוכלוסיה יווצרו, אחד או יותר גנים פגומים. כיוון שהמחקרים מראים שרוב המוטציות מזיקות, לכן גנים שכבר נבנו והופכו לשימושיים, עלולים לספוג נזקים. לכן שיעור המוטציות חייב להיות נמוך – שוב, נמוך מדי מכדי שיוכל לפעול באופן שהת.נ.ד אומרת.

מוטציות, הם המקור לשונות הנדרשת לביסוס התיאוריה. גם שחלוף גנטי (Recombination) יכול לשמש כמקור ליצירת השונות. למעשה יש דרווניסטים הסוברים שהמקור המיידי והעיקרי לשונות הוא השחלוף הגנטי. אך בסופו של דבר, המקור מוכרח להיות מוטציות. רק למוטציות יש את הגמישות לשנות את הגנום, כדי ליצור מבנים ופונקציות חדשות. סר ג'וליאן הוקסלי, אחד מקבוצת המדענים שפיתחו את הת.נ.ד, הסביר:

המוטציה הוא הגורם היחיד שיכול להשיג את השינוי הפנימי  הנדרש, ביחידות הנפרדות של המבנה הגנטי, הוא משנה את טבעו של הגן. מאידך השכפול אולי יכול ליצור צרופים חדשים, המייצרים תופעות חדשות לגמרי במאפיינים, אך למעשה הוא רק משחק עם הגנים הקיימים.

רצף חדש ב-DNA יכול לבוא רק באמצעות מוטציות. השכפול אינו יכול לעשות הרבה מעבר מאשר להוציא החוצה את מה שכבר קיים.

דרוויניסטים העלו את האפשרות שאוכלוסיה יכולה לשמור בתוכה מוטציות לשימוש עתידי. הם חושבים שגם אם כעת אין אפשרות להשתמש במוטציות, אולי הם יכולים להמשיך ולהישמר באוכלוסיה, עד שתמצא להם תועלת. הם מצפים שאחסון כזה, יפצה על האיטיות והנדירות של המוטציות. כפי שנראה בפרק 4, הסיכוי שתתרחש מוטציה חיובית בדיוק כשנדרש, הוא קטן מאוד.

לדוגמא מייקל ראוס העלה את הסברה:

…בדרך כלל יש שונות רבה בכל אוכלוסיה, והברירה יכולה ישר להיכנס לעבודה, כשמתעורר הצורך. אין צורך לחכות למוטציה חדשה.

היו דרוויניסטים שהעלו אפשרות אחרת לאחסון מוטציות לשימוש עתידי. קיימת אפשרות להיפוך של קטע אחד בתוך הגן (על-ידי פעולת היפוך), או יכולה להתווסף לגן חתיכת DNA, אשר ימנעו ממנו לפעול, פעולות אלו יכולים לגרום לתזוזה של כל המקטע. אחר כך עם יתרחש פעולת ההיפוך או המחיקה הנכונים כל המקטע יחזור פתאום להיות פעיל.

על-פי הצעה זו, הגן מאוחסן כמו חתיכה של ריהוט מקולקל, הממתין רק לפעולת ההיפוך או המחיקה המתאימה שתחזיר אותו לעבודה. כשהמוטציה מופיעה הגן יכול לפעול.

קיים מקום רב לשונות ב-DNA. היא ניתנת למדידה ע"י ספירת כל קומבינציות האפשריות. לדוגמא ביונק יש בערך 10 בחזקת 24,082,400 אפשרויות/קומבינציות. למספר זה נקרא מספר השונות.

אילו היית מנסה לכתוב את המספר הזה. היית נדרש לכתוב את המספר אחד ולאחריו 24 מליון אפסים. עם תכניס 2000 אפסים בכל עמוד, ידרשו לך 12,000 עמודים לכתיבת המספר. עם תכרוך את העמודים כספר, הספרים יתפסו מקום מדף של כמעט חצי מטר, כל זה רק כדי לרשום את המספר !! מספר השונות של אורגניזם הוא כה עצום עד שאין לנו כלל תחושה לגודלו. מספר זה מייצג את השונות המספרית הפוטנציאלית בגנום.

אך מה לגבי השונות בגנום שנמצא בפועל בקרב האוכלוסיה ? האם הוא משקף את מספר השונות של הגנום ? מהו החלק, מתוך 10 בחזקת 24,082,400 אפשרויות, היכולים להימצא באוכלוסיה אמיתית ? בא נשווה בין מספר האפשרויות העצום ב-DNA לגודל אוכלוסיית בעלי חיים. באוכלוסיה נמנים כמאה אלף נציגים, ואם הם קטנים, מיליון. לצורך העניין בא נניח שהאוכלוסייה מגיעה למיליארד. חלקו של כלל האפשרויות הקיים באוכלוסיה בהשוואה לכמות האפשרויות הכוללת, הוא מיליארד לחלק ל-10 בחזקת 24,082,400, או 1 חלקי 10 בחזקת 24,082,391. מספר זה מייצג את מספר האפשרויות בפועל בקרב האוכלוסיה, ביחס לכמות האפשרויות הכללית. המספר כל-כך קרוב לאפס, עד שהוא הופך לזניח. שונות הגנום הנמצא באוכלוסיה, אינו ברת השוואה לכמות הפוטנציאלית הקיימת.

יש האומרים שגנים המתאימים לסביבה עתידית, יכולים להתחלק בין שניים או יותר מקטעים נפרדים. במערך זה הם לא יהיו פעילים. אך פעולת שחלוף עתידית תוכל אולי להפעיל אותם. מספר האפשרויות הקיימות להרכבת החלקים גדולה בהרבה ממספר הנציגים באוכלוסיה.

פרנסיסקו איילה מאוניברסיטת קליפורניה בדק את גודלה של השונות, שאוכלוסיה אנושית יכולה לאחסן [Ayala 1978]. קיימים בערך 100,000 גנים בגנום האנושי. מתוכם כ-6,700 מופיעים בשתי צורות באותו אדם, בכל אחד משני הנציגים של זוג הכרומזומים. אם כן יש 2 בחזקת 6,700 או 10 בחזקת 2,017 קומבינציות שונות. מספר עצום זה גדול בהרבה מכל אוכלוסיה. למעשה הוא גדול בהרבה מסך כל הפרוטונים בייקום. למיטב ידיעתנו, כל אחד מהקומבינציות הללו יכולים להיווצר כתוצאה מחלוקה מיוטית של התא.

אך כל זמן שהגנים המאוחסנים אינם פעילים, לא יתבצע עליהם תהליך של ברירה. אם אין ברירה, הגנים הללו לא יקבלו טיפול שונה מכל גן אחר שאינו פעיל ואין לו ערך סלקטיבי. ללא תהליכי ברירה, לכל המחרוזות ב- DNA זכות שווה להיות בגנום. כיצד אם כן תידע האוכלוסיה לשמור על מחרוזת DNA שביום מן הימים תיהפך לשימושית ? רק על-ידי שימוש בכוח !! הוא יצטרך לאחסן אותו יחד עם מספר עצום של מחרוזות DNA אחרות, שלעולם לא תהיינה שמושיות. המספר שאיילה חישב, 10 בחזקת 2,017 גדול ככל שיהיה, קטן וחסר כל משמעות למספר הקומבינציות הכולל ב-DNA, 10 בחזקת 24,082,400. הסיכוי ששחלוף אחד מתוך כלל האפשרויות יועילו לגן, קטן ביותר.

קיימים באוכלוסיה אללים, שבעבר התגלו כיעילים. אך אי-אפשר להניח שימצאו סתם גנים מסתובבים, היכולים להועיל לתפקידים שלעולם לא מילאו. אמנם אללים שהיו יעילים בעבר, נשמרים באוכלוסיה ומופיעים במספרים גדולים, קרוב יותר לאלפים מאשר ל-1. אולי זאת הסיבה, שכאשר מגלים אותם, הם רבים כל-כך. יתכן שהם נותרו ממה שפעם היה חלק נרחב מהאוכלוסיה, ואולי השפעת הברירה הטבעית טרם הספיקה להיפטר מהם.

גנים שהועילו בעבר, אך כעת אין בהם תועלת, עדיין יכולים להימצא באוכלוסיה. ככל שמספרם גדול יותר, הם יכולים להישמר זמן רב יותר, במצבם הרדום בקרב האוכלוסיה. יש גם גנים שהיו יכולים להתאים עכשיו, אם היה אפשרות להרכיב אותם בצורה נכונה. נדרש רק שחלוף, או היפוך כדי להעיר אותם מחדש. אחרים יכולים כעת להיות פעילים, אך עכשיו הם אין בהם שימוש. הם יכולים לשבת שם בהיחבא, מבלי לשים לב, עד שהם שוב יידרשו. כשיתעורר הצורך הם יבוררו, ומספרם יגדל. דוגמאות אלו אין בהם כדי להדגים את אפקט הברירה הטבעית.

ההתנגדות לאלכוהול בזבובי החומץ, הוא דוגמא לאללה השוכן בהיחבא באוכלוסיה במצב עבודה. הגן שנושא תכונה זו, נמצא במצב פונקציונלי, בחלק קטן מהאוכלוסיה [Mcdonald et al. 1977]. בכל עת יש באוכלוסיה זבובים עם התנגדות פעילה לאלכוהול. מספרם גדל כשהתנאים מבוררים ומתאימים לכך.

דוגמא נוספת המתייחסת לעש המחוספס, עליו דיווח לראשונה קטלוול בשנות ה-50 של המאה העשרים. מאז דרווניסטים רבים מצטטים אותו כדוגמא טובה לאבולוציה בפעולה. העש המחוספס שינה את צבעיו מבהיר לכהה, ואחר-כך שינה אותם חזרה לבהיר. ניראה שהשינויים נבעו מתהליך הברירה טבעית.

העש המחוספס חי בבריטניה. קודם המהפכה התעשייתית, וזיהום האוויר שבאה בעיקבותיה, הם הופיעו בצבע בהיר, עם כתמים שחורים קטנים. באופן טבעי העש המחוספס מבלה את ימיו על גזעי עצים מכוסים חזזיות. הצבע הבהיר המנומר משמש כהסוואה אל מול רקע צבעם בהיר של החזזיות, ומגינים עליו מפני הציפורים הניזונים ממנו. התפתחות ענף התעשייה באנגליה, גרם להתפשטות פיח באזורי התעשיה, הפיח גרם להשחרת המבנים והעצים. על רקע הפיח השחור צבעו הבהיר של העש המחוספס כבר לא היווה מקור להסוואה. אך תוך בערך 100 שנה (או פחות) אוכלוסית העש המחוספס פיתחה לעצמה צבע הגנה כהה. באיזורים הכפריים רוב העשים/פרפרים נשארו בהירים.

מלנין הוא חלבון המעניק צבע כהה לעור ולשערות של בעלי חיים. תאי העור של העשים הכהים מייצרים כמות גדולה יותר של מלנין מעשים בהירים, לכן צבעם כהה יותר.

בשנות ה-60 החלו לפקח ולהגביל את שיעור הזיהום האווירי של אזורי התעשיה, והסביבה הפכה לאט לאט לנקייה יותר. לאחר ניקוי האויר מהפיח, גזעי העצים חזרו לצבעם הבהיר המקורי. גם הפרפרים, במידה רבה חזרו לצבעם הבהיר [Cook et al. 1986].

הדרווניסטים מצטטים מלניזם תעשייתי כדוגמא לאבולוציה. מקרה זה יכול לשמש כדוגמא לברירה טבעית הוא אינו יכול לשמש דוגמא לשונות אקראית. מתברר שכאשר החזזיות מתחילות להתכסות בפיח. לא היה צורך להמתין למוטציה כדי להפוך את הפרפרים הבהירים לכהים. הפרפר הכהה כבר היה קיים כמיעוט קטן באוכלוסיה [Bishop and Cook 1975].   באיזורים שצבע גזעי העצים בהיר, הפרפרים ברובם בהירים. באיזורים שהעצים מלאים פיח, רוב הפרפרים כהים. אין כאן שונות אקראית. שני סוגי הפרפרים חיו זה בצד זה בשני האזורים השונים.

בפרקים הבאים נשתמש רבות במושגים: מאקרו אבולוציה ומיקרו אבולוציה. מיקרו אבולוציה משמעותו, שינוי אבולוציוני קטן. לעיתים הוא יכול להוביל לשינוי במגוון או למין חדש. מאקרו אבולוציה, נחשב כשינוי גדול באוכלוסיה. שינוי מאקרו אבולוציוני יכול להוביל מקבוצה ראשית אחת לשניה, כגון מדג לדו-חיים, או מזחל לציפור. המשיכה הרבה של מקור המינים, היתה ההבטחה לספק הסבר לתופעת המאקרו אבולוציה.

הדוגמא של קטלוול לאבולוציה בפרפר המחוספס, הוא דוגמא למיקרו אבולוציה, כמו גם ההתנגדות לאלכוהול בקרב זבוב החומץ וכמו גם השינויים בצורת הקונכיה של החלזון.

לעומת זאת מאקרו אבולוציה, יבוא לידי ביטוי, על-ידי שינוי של דינוזואר לציפור, או דג לצפרדע.

דרווין והניו-דרווניסטים שבאו אחריו, סברו שמאקרו אבולוציה הוא תוצאה של הצטברות הרבה צעדים קטנים בעזרת מיקרו אבולוציה. הם סברו שצעד קטן משמעותו, שינוי קטן, עליו פועלת הברירה הטבעית. לא היה כל צורך במכניזם נוסף כדי לספק הסבר לשינויים הגדולים, שהם למעשה רק הצטברות של הרבה שינויים קטנים.

בשנים האחרונות, כמה ביולוגים הצביעו על מה שנראה להם כבעיה קשה בהדרגתיות של ת.נ.ד. הם מוצאים פגם בתיזה שמאקרו אבולוציה בנוי משרשרת ארוכה של שינויים קטנים הנבנים אחד על השני. מהם החושבים שהפערים במאובנים הם אמיתיים, ובעבר התרחשו שינויים פתאומיים בבעלי החיים. הם טוענים שהאבולוציה בנויה משינויים גדולים ופתאומיים [Eldredge and Gould 1972, Gould and Eldredge 1977]. הם מחזיקים בדעה שהאוכלוסיות נשארו באיזון וללא שינויים לתקופות ארוכות, אשר נשברו על-ידי שינויים גדולים ופתאומיים. לתיאוריה שלהם קראו איזון בשינויים פתאומיים. הם סוברים שמאקרו אבולוציה אינו רק הצטברות של הרבה צעדים קטנים. כשלראשונה העלו את התיאוריה, הם סברו ששינויים גדולים שונים במהותם מהקטנים. מאקרו אבולוציה מורכב משינויים גדולים ופתאומיים [Gould 1980, Stanley 1979].

מאוחר יותר, חלק מהתומכים באבולוצית "הקפיצות הגדולות", שינו את דעתם, וחזרו לתמוך בת.נ.ד, דהיינו השינויים הגדולים מתרחשים באמצעות הצטברות שינויים קטנים מכח הברירה הטבעית, אך הם שונים מהניו-דרווניסטים בכך שלדעתם מאקרו-אבולוציה יכולה להתרחש באוכלוסיות קטנות יותר, ובפחות שלבים, ביחס למה שחשבו בעבר [Eldredge and Gould 1988, Maynard Smith 1988]. לדעתם שינויים מתמשכים רק נראים כקפיצות בממצאים  הארכיאולוגיים.

לצורך העניין נכנה בשם איתי את הסוברים שהאבולוציה מתקדמת בהדרגה ובאיטיות, בקטגוריה כלולה מלבד הניו-דרווניסטים, גם הקבוצה שהזכרנו עכשיו, שדגלה בקפיצות גדולות ואחר-כך חזרו בהם. מאידך נכנה בשם נמרוד, את הדוגלים באבולוציה המתקדמת בקפיצות חדות, בדעה זו כלולים כל הסוברים שהת.נ.ד אינה עומדת במבחן המציאות, ולא חזרו בהם מכך.

מלבד ממצאים הארכיאולוגיים, הנמרודים מביאים כביסוס לטענתם את השוני בגנים בין המינים השונים. בכל שלב באבולוציה חייב להופיע שינוי של לפחות נוקליוטיד אחד. אם השינויים הגדולים, הם רק תוצאה של שינויים קטנים רבים, אזי כל שינוי גדול בפנוטייפ, חייב להביא בעקבותיו, שינויים רבים בנוקליוטידס של הגנום. אורגניזם השייכים לקבוצות מרכזיות שונות, יהיו אם כן שונים אחד מהשני בנוקליוטידס רבים.

בקרב היונקים מוצאים קבוצות השונות באופן מהותי אחד מהשני, אך הן אינן שונות בהרבה בהרכב החלבון, או ברצף ה-DNA. מאידך יש שני סוגים של צפרדעים הדומים אחד לשני, סבורים שהם מנותקים אחד מהשני כבר כ-150 מליון שנה. אך במבנה החלבון יש ביניהם הבדלים רבים [McDonald 1990, Wilson et al. 1974]. מדוגמת הצפרדעים ניתן לראות שהצטברות של שגיאות העתקה רבות אינה בהכרח מובילה לשינויים גדולים בפנוטייפ. מהיונקים ניתן לראות שדי בכמה שינויים, אולי בגנים הרגולטוריים (בקרה), כדי לייצור שינוי גדול.

קבוצת איתי אינה חושבת שהבעיות הללו קשות מספיק כדי שיהיה צורך לנטוש את שיטת הצטברות השינויים הקטנים. אך לדעת קבוצת נמרוד הבעיות הן אמיתיות ורציניות. בקבוצת נמרוד יש הסוברים שקפיצה גדולה אינה תוצאה של הצטברות שגיאות העתקה, אלא של ארגון מחדש של הגנום בפעולה אחת מורכבת [McDonald 1990 Stanley 1979].  בדבר אחד שני הקבוצות מסכימות, המוטציות איך שלא יהיו, הן אקראיות. דהיינו לדעת שני הקבוצות המוטציות אינם מוטות ומכוונות כדי לתת מענה לצורך שהתעורר באורגניזם או לשינוי סביבתי.

כזכור פעולות השחלוף, כוללת: היפוך, הוספה, מחיקה, העברה והגדלה (????). בפעולות אלו נצפו תנועות של אלמנטים גנטיים או טרנספוזונים, כך הגן מתארגן מחדש, והפעילות שלו משתנה. אם אחד השינויים הללו יתרחשו בגן המין, אזי המבנה הגנטי החדש גם יעבור בירושה לצאצאים.

קבוצת נמרוד מחפשת תוצאות למוטציות מסוג זה בגנים הרגולטוריים. פעולות ההוספה, העברה והיפוך, מכבים את הגן בו התרחשה פעולת השינוי. מאידך פעולת מחיקה המבטלת באופן מדוייק פעולה קודמת של הוספה, מדליקה את הגן מחדש, כמו גם פעולת היפוך ההופכת באופן מדוייק פעולת היפוך קודמת.

כל תיאוריה המנסה להסביר את התפתחות כל עולם הצומח והחי מתא בודד, חייבת להסביר איך כל המידע הצטבר בתוך הגנום. בכל אורגניזם חי קיים מידע רב. ניתן לקבל מושג מכמות המידע באורגניזם, מגודל הגנום, וממורכבות מבנה ופעילות האורגניזם. מידע ומורכבות הולכים יד ביד.

על-פי דוקטרינת האבולוציה. כל המידע היום בעולם החי והצומח, נבנה והתפתח באמצעות האבולוציה. אם הניו-דרווניסטים חושבים שיש בידם מכניזם שיכול להסביר את האבולוציה, הם חייבים להראות איך המכניזם הכניס את כל המידע הרב הקיים, לתוך הגנום. הם חייבים להסביר כיצד הצטבר כל המידע בגנום.

על-פי קבוצת איתי, המידע בגנום הצטבר ונבנה אט אט, בתהליך שנמשך זמן רב, באמצעות שרשרת ארוכה של צעדים קטנים. כל צעד, מבצע את חלקו בתהליך האבולוציה הכוללת, על-ידי הוספת מידע בגנום. מכיוון שהצעדים קטנים, בכל צעד יכולה להתווסף רק כמות קטנה של מידע. נדרשים הרבה צעדים כדי להגיע לכמות המידע הרבה הנמצאת בגנום. סך כל המידע שהתווסף במהלך כל הצעדים, צריך לספק הסבר לכל כמות המידע הקיים.

על-פי הת.נ.ד, מידע מתווסף רק באמצעות ברירה טבעית, הברירה בוחנת את המוטציה, אם המוטציה חיובית, היא תישמר, ואם היא שלילית, היא תימחק. אפילו המוטוציה המורכבת ביותר אינה אלא כגרעיני תבואה במטחנת הברירה הטבעית.

הבה נבחן כיצד מועברת הודעה רגילה. ניקח לדוגמא דואר אלקטרוני, כדי שהדוא"ל יוכל לשאת מידע, נדרש קודם לשים את המידע בתוכו. אם השולח אינו מכניס לתוכו מידע, ושולח, בא נגיד רק תווים אקראיים, אזי בצד השני לא תתקבל הודעה. בנוסף, אם נדרש לספק לצד השני מידע, נדרש תוכן שיפתיע אותו בצורה כלשהיא. אם מקבל המידע, יודע מראש בדיוק מה יהיה תוכן הדוא"ל, הוא אינו מקבל מידע.

על-פי הת.נ.ד הגנום קולט את המידע. לא גנום מסויים, אלא הגנום הממוצע באוכלוסיה, שם יתקבל, יתווסף ויבנה המידע.

לאחר התרחשות המוטציה, הברירה הטבעית יכולה לברור רק בין המוטנט, לשאר האוכלוסיה. הוא יכול לברור את הטוב והמותאם יותר, מבין השניים. אך בכל צעד, תהליך הברירה אינו יכול     להוסיף יותר מביט אחד של מידע. כיוון שההחלטה המתקבלת כאן היא החלטה בינארית של כן או לא, הבחירה כאן היא רק בין שני מצבים, לא משנה כלל מורכבותו של כל אחד משני המצבים.

האם הברירה יכולה להוסיף יותר מביט אחד לגנום בצעד אבולוציוני אחד ? לא, אם הברירה היא בין שני מצבים בלבד. כדי להוסיף יותר מביט אחד, חייבות להיות יותר משני אפשרויות חזקות.

כמות האינפורמציה המתווספת, אינה תלויה במורכבות האפשרויות. ניקח לדוגמא קבוצת תיאטרון שייקספרית הרוצה לבחור בהצגה, הבחירה היא בין "חלום ליל קיץ" ל"כטוב בעיניכם", נניח שהקבוצה משאירה את ההחלטה הסופית בידי הבמאי, המעביר את החלטתו בדוא"ל. המידע שיועבר יהיה בעל ערך של ביט אחד בלבד, לא משנה איך הבמאי יבחר לנסח את ההודעה. הוא יכול להביע את החלטתו במילים "כטוב" או "חלום ליל קיץ", בכל מקרה להודעה תהיה משמעות זהה, ותשא רק ביט אחד של מידע.

אם הם יחליטו על קוד מוסכם, הוא יוכל לשלוח את החלטתו בביט בינארי בודד, לדוגמא הם יכולים לסכים ביניהם ש-"0" ייצג את הבחירה ב"חלום ליל קיץ" ו-"1" ייצג את הבחירה של "כטוב בעיניכם". הוא יוכל להעביר את החלטתו, על-ידי שידור של "0" או "1".

נניח שאתה עורך ניסוי במעבדה, מה היה עולה בדעתך אילו היית מגלה שמוטציה בודדת מובילה לתוספת רבה של פונקציונליות ומורכבות בפנוטייפ ? כפי שראינו, בממוצע צעד אחד בתהליך האבולוציוני, אינו יכול להוסיף לגנום יותר מביט אחד. לכן היה מתעורר בך החשד שהמורכבות שהתווספה, כבר הייתה שם מקודם, והמוטציה רק הדליקה והפעילה פונקציונליות רדומה בגנום. הפעלת המוטציה הנכונה בגן רגולטורי יכולה להדליק מערך שלם של גנים רדומים. בדרך זו מוטציה בודדת יכולה להוציא החוצה מורכבות ופונקציונליות רבה.

מוטציה המבטלת (הופכת חזרה) פעולה של מוטציה קודמת (נקרא מוטצית ביטול), יכולה בפעולה אחת להחזיר פונקציונליות מורכבת, שמוקדם יותר כובתה ואבדה. אם לא היית יודע שמדובר במוטצית ביטול, היית יכול להתפתות ולחשוב שהמוטציה הוסיפה מידע רב לגנום. אבל מרגע שהבנו שמוטציה בודדת אינה יכולה להוסיף יותר מביט אחד של מידע, אנחנו גם יודעים שהפונקציונליות הנוספת כבר הייתה בגנום מקודם. חייבים לומר שהמוטציה רק הדליקה את מה שכבר היה קיים, במצב רדום.

אם שגיאת העתקה פוגמת בגן באופן שהגן מפסיק לתפקד, הגנום ייהפך לפחות מורכב, וחלק מהמידע שבו ילך לאיבוד. היה אפשר לחשוב שהמוטציה מחקה את כל המידע בגן. אפשר היה לחשוב שעכשיו הגן כבר לא קיים. אך למעשה הגן הפגום עדיין קיים, כמעט בשלמותו. הפגם היחיד נמצא בנוקליוטיד שעבר מוטציה.

אפשר להשוות את הנזק לגן לנזק הנגרם לשעון מכני, אם תסיר משעון מכני, גלגל שיניים בודד, השעון לא יעבוד. למשקיף מהצד, המסתכל רק על החלקים החיצוניים של השעון, השעון מתנהג כאילו שאין לו מנגנון. אך המידע לא באמת נעלם, אם גלגל השיניים יוחזר למקומו, השעון יחזור לתפקד כרגיל. בדומה, כאשר מוטציה פוגעת בגן, מספיקה מוטצית ביטול, כדי לתקן את הנזק, ולהחזיר את הגן לפעילותו הרגילה. לכן אפילו אם שגיאת ההעתקה תגרום להשבתת הגן, הגן מאבד רק כמות קטנה של מידע.

הת.נ.ד טוענת שביכולתה להסביר איך התפתחה מורכבות החיים. כדי לתמוך בטיעון זה, התיאוריה חייבת להסביר איך נבנה כל המידע בגנום. ראינו שת.נ.ד דורשת מכל צעד אבולוציוני קטן להוסיף מעט מידע לגנום. ראינו שצעד אחד אינו יכול להוסיף יותר מביט אחד. צעד אבולוציוני שמדליק גן רדום, אינו המתכון לאבולוציה על-פי תיאור הניו-דרווניסטי, גם צעד שאינו מוסיף מידע, או מאבד  מידע, אינו הפעולה הנחוצה. צעדים כאילו יכולים אולי להופיע במסגרת שרשרת הצעדים הכלולים בתיאוריה, אך הם אינם הצעדים הטיפוסיים הנדרשים לת.נ.ד כדי לעבוד. הצעד הטיפוסי חייב להוסיף מידע לגנום, אך לא יותר מביט אחד.

אין לבלבל בין הוספת מידע לגנום, לבין טובת האורגניזם. בפרק 5 יובאו דוגמאות למוטציות המאבדות מידע, אך מועילות לאורגניזם, בנסיבות מיוחדות. רוב המוטציות הללו מאבדות אינפורמציה, כיוון שהם מנטרלות גן מדכא (Repressor Gene).

נאמר כי דרווין תרם תרומה שניה חשובה לתיאורית האבולוציה. הוא סיפק הרבה הוכחות כדי לתמוך בתיאוריה שלו. מאז תקופתו, המדענים סיפקו/מצאו הוכחות נוספות, שוב בטענה שהם מחזקות את התיאוריה.

שינוי קטן המוביל למיקרו-אבולוציה יכול להופיע באופן פתאומי, בלידה בודדת. השינוי יכול להתפשט בקרב כלל האוכלוסיה במהלך כמה אלפי דורות. אך קבוצת איתי סוברת שהשינויים הגדולים של המאקרו-אבולוציה, נבנים אט אט, על-ידי שינויים קטנים המצטרפים אחד על גבי השני. אך כשאנשים מדברים על אבולוציה הם בדרך כלל מתכוונים לשינויים הגדולים.

בהתבסס על תיאוריות ותצפיות, קיימות סיבות טובות לחשוב שמיקרו-אבולוציה יכולה להתרחש. שינוי בנוקליוטיד בודד, יכול להוביל לשינוי בפנוטייפ, אשר בנסיבות הנכונות יכול להתאים. אפשר להביא כדוגמא, מוטציה בבקטריה, הגורמת לה להיות עמידה לסטרפטומיצ'ין.

לדעתי, תרומתו העיקרית של דרווין לתיאורית האבולוציה היה בקפיצה שלו, ממיקרו-אבולוציה למאקרו-אבולוציה. הוא השתייך לקבוצת איתי, וסבר ששינוי גדול, איננו יותר מאשר רצף שינויים קטנים, הנבנים אחד על גבי השני. לפי דרווין, כשמופיע מוטציה חיובית, היא נבררת, מתפשטת ומתקבעת באוכלוסיה. לאחר הצטברות מספקת של צעדים קטנים, האוכלוסיה תעבור שינוי גדול, ביחס לצורתה המקורית.

הקפיצה שדרווין עשה היתה רק בגדר ניחוש, לא היו לו הוכחות לכך. למאקרו-אבולוציה נדרשים פרקי זמן ארוכים, לכן לא היה לו אפשרות לספק לכך הוכחות. גם היום אין לכך הוכחות. האם דרווין ואיתו הניו-דרווניסטים צדקו, כשהעלו את האפשרות ששינוי גדול, בנוי מהרבה שינויים קטנים ?

הניו-דרווניסטים הבינו היטב מדוע שינויים גדולים חייבים להיבנות משינויים קטנים. הסיכוי לקבל סידרה ארוכה של שינויים קטנים, גדול יותר מהסיכוי לקבל שינוי אחד גדול בצעד אחד. אך הסוגיה שלנו כאן, אינו הסיכוי היחסי. השאלה הקשה, איתה נבחן את היתכנות התיאוריה הוא: האם הסיכוי לבניית צעדים קטנים רבים, מספיקה כדי שהתיאוריה תוכל לעבוד ?

ההיגיון אומר שהמורכבות המדהימה של החיים אינם יכולה לקום מתוך תהליך אקראי. הניו-דרווניסטים משתמשים בטיעונים מתוחכמים, כדי להראות שהאבולוציה פועלת, וההיגיון כאן מטעה. אחד אחרי השני, הם הסבירו שאמנם השינויים מתרחשים בצורה אקראית, אך תהליך הברירה נותן את הכיוון והופך את השינויים ללא אקראיים. אך הם מתעלמים מהנקודה המרכזית, האם שינויים אקראיים יכולים לספק לברירה הטבעית מספיק מהגנים הנכונים כדי שהאבולוציה תוכל לעבוד ?

הטיעונים שלהם מתחלקים לשלושה: 1. מילוליים 2. מתמטיים 3. הוכחות ניסיוניות. מדובר כאן במגוון טיעונים רציני מאוד. אילו הטיעונים היו מבוססים ונכונים, הם היו מציבים את התיאוריה על קרקע יציבה. הניו-דרווניסטים היו רוצים שנאמין שכך אכן הם פני הדברים.

  1. טיעונים מילוליים, צריך תמיד לחשוד באמיתותם, פולמוסנים מזמן הראו שהם יכולים להפוך את התיק החלש ביותר, כך שהוא יראה חזק. מכך מתפרנסים הרבה עורכי דין. דרווין השתמש בטיעונים מילוליים בהצלחה מרובה, למרות היותם מטעים. כפי שטומפסון ביולוג בעל שיעור קומה וחבר באקדמיה המלכותית אמר,

בספרו The Origin, דרווין לא הראה שהמינים, מקורם מברירה טבעית; הוא רק הראה, על בסיס עובדות והנחות מסויימות, כיצד היה הדבר עשוי להתרחש, וכפי ששיכנע את עצמו, כך יכל לשכנע גם אחרים.

גרטרוד הימלפרב הראתה שדרווין היה אומן טכניקות הוויכוחים, והשתמש בטכניקות אלו כדי ל"מכור" את התיאוריה. היא הראתה כיצד דרווין ניצל את הקשיים בתיאוריה לטובתו. בתחילה הודה שיש קשיים, אחר-כך טען שהתיאוריה יכולה לתת להם מענה, לכן ניתן להשתמש בהם כטיעונים לטובת התיאוריה.

תהליך בו משתמשים באחד החסרונות המרכזיים של התיאוריה, כהוכחה לטובתו, יכולה רק לבוא כתוצאה מבילבול של מושג המילה "להסביר", בין מצב בו התיאוריה מסבירה את העובדות, לבין "להסביר" במובן של למצוא תרוץ לבעיה שנוצרה כתוצאה מהתיאוריה. ההבדל הוא בין עובדות המסייעות לבניית התיאוריה, לבין עובדות המקשות על התיאוריה, שניתן אולי להסביר אותם על-ידי תרוץ כזה או אחר. על ידי בילבול סדר המושגים, שני הסוגים התווספו לצד אחד של ספר החשבונות, לצד הזכות. באופן זה הוא הצליח להפוך את הקשיים שהודה בהם באופן כה גלוי לנכס לטובת התיאוריה [Himmelfarb 1962. p. 334].

  1. הבסיס המתמטי שהונח על-ידי רונלד פישר וסאוול ראיט, נועד כדי להראות שתוצאות המחקר של מנדל אינם סותרים את הת.נ.ד. פישר וראיט היו מוטרדים גם מהבעיות המעשיות בהרכבה של יבולים ובקר. אך הם לא התייחסו/עסקו במה שאני מציג כאן, כבעיה העיקרית כיום בתיאוריה של דרווין. הם לא בחנו את הסבירות לארועים שהת.נ.ד רואה אותם כאקראיים.

תיאוריה הנבנית על ארועים אקראיים, חייבת להיבחן מול הסתברות האירועים, זו צריכה להיות הבדיקה הראשונה לאימות התיאוריה. למה בדיקה זו לא נעשתה ? כאשר יסודות הת.נ.ד הונחו בשנות השלושים והארבעים, הבסיס המולקולרי למנגנון המוטציות לא היה ידוע. ה- DNA כמאגר המידע הגנטי, התגלה רק כעבור עשור. אכן הניו-דרווניסטים לא חשבו שקיימת בעיה עם ההסתברויות למוטציות. אך למעשה יש כאן בעיה גדולה.

  1. הוכחות ניסיוניות, אמורות לשמש כהוכחות החזקות ביותר לטובת התיאוריה. לרוע המזל, אין הוכחות ניסיוניות ישירות לאבולוציה בקנה מידה גדול. כמובן שיש את ההוכחות במאובנים. אך במקרה הטוב, המאובנים רק מראים לנו שבעבר היו שינויים באורגניזם החיים. הם אינם מסבירים לנו כיצד התרחשו השינויים. הם אפילו אינם מוכיחים שצורות החיים המאוחרים נוצרו מהצורות המוקדמות יותר. לומר כך, זו הסקת מסקנה התלויה בתיאוריה. אז חזרנו לשאלה, האם יש לתיאוריה ערך כלשהו. לא ניתן לומר שהמאובנים הם הוכחה לנכונות התיאוריה, אלא אם בעצמנו נעלה את השאלה ונניח שהתיאוריה נכונה.

אלו הטיעונים שניתנו, כדי לגרום לנו לוותר על ההיגיון הפשוט, ולהאמין במוצא המינים. אך כפי שנראה מייד, ההיגיון עדיין משמש אבן בוחן, אפילו באבולוציה.

הערות לפרק 3:

  1. סיכויי ההישרדות של מוטנט: כיצג ארועים אקראיים נוטים להשמיד את המוטנט, גם אם יש לו יתרון סלקטיבי ? אם כמות האוכלוסיה נשארת יציבה, מספריה אינם משתנים. המשמעות לכך הוא שלכל אחד יהיה בממוצע צאצא אחד שישרוד ויחליף אותו. לכל זוג מזדווג יהיו שני צאצאים שיחליפו אותו. כמובן לפרט מסוים יכולים להיות צאצאים רבים, או בכלל לא. אך בממוצע לכל אחד יהיה צאצא אחד.

אוכלוסיה יכולה להישאר בגודל מסוים, ללא שינוי, רק אם יש בממוצע צאצא אחד לכל נציג באוכלוסיה. הצאצאים שלא הולידו, אינם נחשבים. יש שאינם יכולים להוליד, אחרים שיכולים להוליד, מתים בגיל צעיר ולא מספיקים. הם יכולים למות ממכלול של סיבות. יש שנאכלים על-ידי טורפים ויש המתים באסון המוני, כגון שטפון או אש. לעיתים קרובות הם אינם מתים כתוצאה מליקוי ביכולת שלהם, אלא בגלל ארועים אקראיים שהתרחשו במהלך חייהם.

כדי להבטיח לעצמו שארית והמשכיות, האורגניזם מוליד יותר מצאצא אחד. פיל בטבע יכול להוליד במהלך חייו בין חמש לעשר צאצאים. צפרדעים יכולים בפעם אחת להטיל מאות ביצים, והם יחזרו על כך מספר פעמים במהלך חייהם. דג הרינג יטיל כ-50,000 ביצים, כל שנה. שבלול יכול להטיל 100 מיליון ביצים במהלך חייו. צמח נמוך יכול לייצר טריליון נבגים. אם גודל האוכלוסיה יציבה, בממוצע רק אחד מהעגלים, ביצים או נבגים, יגיעו לבגרות ויתרבו.

נניח שבעל-חיים באוכלוסיה יציבה מוליד בממוצע חמש תולדות במהלך חייו. מכיוון שהאוכלוסיה יציבה, בממוצע רק אחד מתוך החמש ישרוד ויתרבה בעצמו. המשמעות לכך הוא שלבעל חיים מסויים יש סיכוי של 20% לשרוד ולהתרבות. ההסתברות הוא במידה רבה שאלה של מזל. לעיתים קרובות, אין לכך קשר ליכולותיו. סיכויי ההישרדות, של מוטנט עם ערך סלקטיבי של 0.1 אחוז, יהיו גבוהים רק במקצת. סיכויי ההישרדות שלו גבוהים מהאחרים ב-0.1 אחוז, המשמעות לכך הוא שסיכויי ההישרדות שלו הם 20.02 אחוז במקום 20 אחוז.

מוטנט יחיד עם ע.ס של 0.1 אחוז. יכול לשרוד ויכול שלא לשרוד. סיכוייו לשרוד בדור הראשון הוא 20.02 אחוז. סיכוייו לשרוד את הדור השני הוא 13.47 אחוז. סיכוייו לשרוד את הדור השלישי קטן אף יותר. סיכוייו לשרוד את הדורות הראשונים אינם מושפעים כמעט מערכו הסלקטיבי. סיכוייו של אחד האחרים באוכלוסיה להתרבות הוא 20 אחוז וסיכוייו לשרוד את הדור השני הם 13.45 אחוז. שים לב שנדרשים שני מספרים לאחר הנקודה כדי לבטא את ההבדל בין המוטנט לאחרים.

סיכויי מוטנט חיובי בודד לשרוד אינו שונה בהרבה מסיכויי האחרים (הוא שונה בעשירית האחוז). גם הוא יכול לחוות מוות אקראי, גם אם יש לו ערך סלקטיבי חיובי. במידה והערך הסלקטיבי שלו יהיה גבוהה פי 10, דהיינו אחוז 1, סיכוייו לשרוד את הדור הראשון יהיו 20.2 אחוז. כך שצאצאיו של מוטנט בודד יכולים להיעלם מסיבות אקראיות בדומה לצאצאיהם של האחרים. אין תועלת רבה בערך סלקטיבי החיוב, מול תופעות אקראיות הנוטות להשמיד אותו.

בדוגמא שהבאנו, הסיכויים הם 1 ל-5 כנגד הסיכוי שלמוטנט בודד יהיו צאצאים. הוא חייב להיות בר מזל כדי לשרוד, וכדי שצאצאיו ישתלטו על האוכלוסיה. כדי שלמוטנט מתאים/סתגלן יהיה סיכויי טוב לשרוד, צריך שרבים ממנו ימצאו באוכלוסיה, גם אם מבחינת אחוזים הם אינם רבים.

הישרדות המוטנט באוכלוסיה, הוא כמו משחק מזל. הערך הסלקטיבי של המוטנט אינו מבטיח שהוא ישרוד וישתלט על האוכלוסיה. הערך הסלקטיבי רק משפיע על הסיכויים שכך יקרה. ככל שהערך הסלקטיבי עולה, גדלים הסיכויים שהוא ישרוד. יכולה להתרחש מוטציה עם ערך סלקטיבי גבו, אך גם זה אינו סוף הסיפור. הוא עדיין עלול לא להיבחר. הכל עניין של מזל. שיטתו של פישר לוקחת בחשבון את ההשפעות הללו, בחישוב סיכויי ההישרדות של המוטנט.

  1. הישרדות של אחד מתוך מספר מוטנטים: אם סיכויי ההישרדות של מוטנט אחד הוא 0.002. היה אפשר לחשוב שסיכויי ההישרדות של שניים מהם, הוא כפול מזה, דהיינו 0.004. אם תחשוב כך, תשובתך תהיה קרובה אך לא מדוייקת. יתכן ותמשיך מכאן הלאה, ותחשוב שהישרדות של אחד מעשרה מוטנטים כאלו, הוא פי 10, דהיינו 0.02. במקרה זה, תשובתך שוב תהיה קרובה לתשובה הנכונה, אך פחות קרובה מבפעם הקודמת. במידה ותנסה לחשב את סיכויי ההישרדות של 1,000 מוטנטים כאלו, על-ידי הכפלת המספר בסיכויי ההישרדות של כל אחד מהם בנפרד, מיד תבין מדוע שיטה זו אינה נכונה. הכפלת 0.002 ב-1,000 ייתן את הערך 2, כאשר הערך הגבו ביותר האפשרי, דהיינו וודאות מלאה להישרדות הוא רק 1. אין כזה דבר סיכוי של 2.

הדרך הנכונה למצוא את סיכוי ההישרדות של לפחות אחד מתוך שניים, הוא לציין סיכויי הראשון לשרוד ב-0.002, סיכוייו להיעלם הם 1 פחות 0.002, או 0.998. גם סיכויי השני להיעלם הם 0.998. לכן הסיכויים ששניהם ייעלמו הוא 0.998 כפול 0.998, או 0.996004. הסיכוי שלפחות אחד מהם ישרוד הוא הסיכוי ששניהם לא ייעלמו. דהיינו 1 פחות 0.996004, או 0.003996. ערך שהוא קרוב מאוד ל- 0.004 שחשבנו מקודם שהוא הערך הנכון. סיכויי ההישרדות של לפחות אחד מתוך 500 מוטציות כאלו הוא, 1 פחות 0.998 בחזקת 500, או בערך 0.632 (בערך 5/8). סיכויי ההישרדות של לפחות אחד מתוך 1,000 מוטציות כאלו הוא, 1 פחות 0.998 בחזקת 1,000, או בערך 0.865 (בערך 6/7). סיכויי ההישרדות של לפחות אחד מתוך 2,500 מוטציות כאלו הוא1 פחות 0.998 בחזקת 2,500, או בערך 0.993.

  1. השפעת גודל האוכלוסיה על סיכויי ההישרדות: כשפישר מצא/חישב את סיכויי ההישרדות של מוטנט, לצורך החישוב הוא לקח אוכלוסיה בגודל אינסופי. אני עשיתי את החישוב על אוכלוסיה סופית, באופן מקורב על ידי גבול סופג (Random Walk), עם שני גבולות [Feller1957]. כך מצאתי את סיכויי ההישרדות כ: ********, כאשר S הוא הערך הסלקטיבי ו-N הוא גודל האוכלוסיה. שים לב שככל שהערך של N עולה, הסיכויים קטנים. הסיכויים תמיד יהיו גדולים מ-2S, אך כאשר הערך SN גדול, הסיכויים מתקרבים ל-2S. כשהערך SN שווה 1, הסיכויים הם בערך ב- 16% יותר מ-2S. כאשר הערך SN שווה 2, הסיכויים גדולים יותר ב- 2%. כאשר SN שווה 3, הסיכויים גדולים רק ב-0.25%.
  2. חלוקת אוכלוסיה: אם מחלקים אוכלוסיה לקבוצות קטנות יותר, אתה מגדיל את הסיכויי ההישרדות של מוטציה חיובית, במידה והיא תתרחש. סיכויי המוטנט לשרוד גדולים יותר באוכלוסיות קטנות, מאשר באוכלוסיה גדולה. זו התוצאה של החישוב המתמטי להישרדות, בסעיף הקודם.

אך כפי שניתן לראות מהערכים המספריים בסעיף הקודם, הקטנת האוכלוסיה, מוסיפה רק מעט לסיכויי ההישרדות. האוכלוסיה חייבת להיות קטנה כדי שסיכויי ההישרדות יגדלו באופן משמעותי. כדי שתהיה לכך תועלת משמעותית, נדרש אוכלוסיה קטנה מאוד, אך במקרה זה כל האוכלוסיה חשופה יותר לסכנת הכחדה, על-ידי אסון טבע משני.

  1. הגבלת שיעור המוטציות: כמות המוטציות שאורגניזם יכול לספוג, תלויה בכמות הנוקליוטידים (Nucleotides) החיוניים הנמצאים בגנום הפעיל. אם יש לו 100 מיליון נוקליודיטים חיוניים, כמות המוטציות שהוא מסוגל לספוג אינה עולה על יותר משיעור של אחד למיליארד בכל תולדה. בקצב זה, בערך עשירית מהאוכלוסיה יסבלו מנזקים גנטיים. שיעור גבו מזה עלול להרוס את הגנום של רוב האוכלוסיה. הוא יגרום לשינויים בחלק מהאינפורמציה החיוני שבתוכו. חד-תאיים יכולים לאפשר שיעור גבוה יותר של מוטציות, מכיוון שהגנום שלהם קטן יותר.6. מספר השונות: חישוב המספר 1024,082,400 נעשה באופן הבא:
    לגנום של יונק יש בערך 4 מיליארד נוקליוטידים (Nucleotides). נקטתי בעמדה שמרנית ביחס לתוכן המידע בגנום. הנחתי, כמו מומחי ביולוגיה מולקולרית רבים, שרק 1% מה-DNA מכיל מידע אמיתי. ו-99% הנותרים אינם מכילים אינפורמציה (אולי זו הנחה שגויה, אך במידה ואחוז הגנום שמכיל מידע אמיתי גבוה מ-1%, אזי מספר השונות יהיה גדול אף יותר מהמספר שלקחתי.). אם כן הנחתי שכל המידע מרוכז ב-40 מליון נוקליוטידים.
    ב-DNA יש ארבעה סוגי בסיסים. לכן בכל אחד מ-40 מליון הנוקליוטידים, יש ארבעה אפשריות בחירה שונות. קיימות ארבעה אפשריות בחירה לנוקליוטיד הראשון. על כל אחד מהאפשרויות הללו קיימות ארבעה אפשרויות לבחירת הנוקליוטיד השני, כעת מספר האפשרויות הוא 4 כפול 4, או 16 אפשרויות לבחירת שני הנוקליוטידים הראשונים. מספר האפשרויות לבחירת שלושת הנוקליוטידים הראשונים הוא אם כן, 4 כפול 4 כפול 4, דהיינו, 64 אפשרויות לבחירת שלושת הנוקליוטידים הראשונים, וכן הלאה. מספר האפשרויות בבחירת מחרוזת עם 40 מליון נוקליוטידים הוא בערך 1024,082,400.
  2. כמות המידע בבחירה בינארית: כמות המידע הנדרשת לבחירה בינארית הוא לכל היותר ביט אחד. ביט מלא ידרש רק כששני האפשרויות, אותם נכנה אפס ואחד, הם בעלי הסתברויות זהות. אם קיימת הטייה כלפי אחת האפשרויות, המידע שיידרש יהיה פחות מביט אחד. ניתן להבין זאת, באמצעות מקרה הקיצון, בה ההטיה היא כל כך חזקה, עד שבאופן וודאי האפשרות שתיבחר היא אפס ולא אחד. מכיוון שאין כאן מקום לספק, במקרה זה, מקבל ההודעה יודע מראש שתוכן ההודעה יהיה אפס. ההודעה לא תוסיף לו מידע כלשהו.

במקרה פחות קיצוני, כשאין וודאות מוחלטת שהאפשרות שתיבחר היא אפס, אך יש סיכוי גבוה יותר שהאפשרות שתיבחר היא אפס ולא אחד, המידע שיידרש גדול מאפס אך קטן מביט אחד. בכל אופן בחירה בינארית אינה מצריכה יותר מביט אחד.

  1. ———————————– דילוג ——————————————————–
  1. כיצד ניתן להוסיף מידע לגנום ? הוספת המידע יכול הלהתבצע על-ידי הוספת סמלי DNA. אבל זו לא הדרך הבלעדית. קיימת אפשרות להוסיף מידע מבלי להוסיף סמלים. מצד שני קיימת אפשרות להוסיף סמלים מבלי להוסיף מידע. הכיצד ?

אפשר בקלות להוסיף סמלים מבלי להוסיף מידע, על-ידי הוספה של סמלים אקראיים. באופן זה אין הוספת מידע – אלא רק הוספה של שטויות. בדומה הוספה של נוקליוטידס (Nucleotides) אקראיים לגנום, לא תוסיף מידע. סמלים ללא משמעות אינם מכילים מידע.

קשה יותר, להוסיף מידע מבלי להוסיף סמלים. לצורך כך, נדרשת הודעה שכבר יש בה חזרתיות מסוימת. כגון מחרוזת המכילה סמלים שאין להם משמעות. ניתן להוסיף למחרוזת זו אינפורמציה על-ידי החלפת הסמלים שאין בהם משמעות, עם סמלים הנושאים בהם מידע בעל ערך כלשהו. ניתן גם להחליף מחרוזת המכילה מידע, אך התוכן שבו, אינו מנוצל באופן מירבי.

הניו-דרווניסטים טוענים שהמידע נכנס לגנום, או על-ידי שיכפול DNA קיים, או באופן אקראי כלשהו. אם אין ל-DNA שהתווסף ערך פונקציונלי, הוא יהיה חופשי להשתנות מבלי לגרום נזק. מוטציות אקראיות ב-DNA החופשי, יכולות במקרה להפוך אותו לגן פעיל שיש לו השפעה חיובית על הפנוטייפ. פעולת הברירה הטבעית, תעדיף את המוטציות החיוביות ותדחה את האחרות. הפנוטייפים ימשיכו כמובן, לשאת את הגנוטייפ. ככל שהאוכלוסיה תתפתח, המידע יתווסף בהדרגתיות והגנום ייהפך למורכב יותר. לדעתם, בדרך זו נבנה המידע הרב והמורכבות של כל האורגניזם החיים.

  1. טקטיקת הטיעונים של דרווין: דרווין הכיר בכך שהממצאים הארכיולוגים אינם תומכים בתיאורית האבולוציה (כך גם בימינו). הוא בחן מספר מקרים של בעלי חיים עם צורות מיוחדות, בהם הוא הודה שקיים קושי לספק הסבר לאופן התפתחותם. הוא לקח מספר דוגמאות בעייתיות במיוחד, וטיפל בכולם, פחות או יותר, באותה הדרך. ניקח לדוגמא את העטלפים, דרווין הודה שקשה למצוא מקור להתפתחות העטלפים, לכן הוא כותב:

הגליופיתיצוס (Galeopithecus) המכונה הלמור המעופף, אשר בעבר נמנה בין העטלפים, אך כעת חושבים שהוא נמנע עם אוכלי החרקים (Insectivora)… אמנם לא נמצא קשר מבני מדורג, [הוא] התאים לדאייה באוויר, כעת מחברים את ה הגליופיתיצוס (Galeopithecus) עם אוכלי החרקים האחרים, אך לא קשה להניח שהיו קשרים כאילו בעבר…[Darwin 1872, pp. 182 ff].

החל מ"לא קשה להניח", הוא ממשיך להביא את הקורא להסכמה לכך שכך  כנראה התרחש. לבסוף הוא מניח שהקורא מסכים איתו שאכן כך אירע. הטיעונים שלו בנויים מלא יותר מאשר, "אני לא רואה כל קושי…", ל"לא קשה להניח…", "אני גם לא רואה קושי שלא ניתן להתגבר עליה, להמשיך הלאה ולהאמין…", ומכאן הוא ממשיך ב"מתקבל על הדעת ש…" ו"אפשר לצפות…". העובדות שבהתחלה היוו בעיה קשה, הפכו לבסוף להדגמת כוח נוספת של הברירה הטבעית.

מעניין לציין, שגם היום לא נמצא במאובנים מקור לעטלף. מומחה המאובנים, רוברט קארול מאוניברסיטת מקגיל (McGill), ואוצר מוזיאון רדפת (Redpath) למאובנים בעלי חוליות. ציין שאין בממצאי המאובנים מקור לעטלפים. "לא ניתן כמעט להבחין בהבדלים בין שלדי המאובנים המוקדמים ביותר של העטלפים, לבין העטלפים של ימינו" [Carroll 1988]. יתרה מכך, מערכות ההתמצאות במרחב בעזרת תהודה, של העטלפים המודרניים, נמצאו גם בעטלפים הקדומים ביותר [Novacek 1985].

 

שתף מאמר זה

שיתוף ב facebook
שיתוף ב google
שיתוף ב twitter
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב pinterest
שיתוף ב print
שיתוף ב email

תגובות ישירות

Leave a Reply

avatar
 
smilegrinwinkmrgreenneutraltwistedarrowshockunamusedcooleviloopsrazzrollcryeeklolmadsadexclamationquestionideahmmbegwhewchucklesillyenvyshutmouth
  Subscribe  
Notify of