זהו סוף הפרדוקס!

פרופ' יצחק פלפל, מכון ויצמן למדע












מי תיאר נכון יותר את האבולוציה - דארווין או למארק?
לפני זמן מה קיבל פרופ' יצחק פלפל שיחת טלפון מאחיו: "אתה מדען, אז אולי תוכל לעזור בוויכוח שהיה לי עם חברים: מה בא קודם, הביצה או התרנגולת?" שיחה זו הובילה לשיתוף פעולה בין פרופ' פלפל, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, לבין ד"ר עודד רכבי מאוניברסיטת תל-אביב. במאמר שפירסמו השניים בכתב-העת המדעי Biology Direct הם טוענים, כי מבחינה ביולוגית, השאלה הנצחית – מה קָדַם לְמה: הביצה או התרנגולת - אינה פרדוקס כלל. ולא זו בלבד, אלא שהיא אפילו יכולה לשמש משל הממחיש את הפער בין שתי גרסאות של תורת האבולוציה: גירסת למארק וגרסת דארווין.
בתחילת המאה ה-19 טען הנטורליסט הצרפתי ז'אן-בטיסט למארק, כי מיגוון המינים בטבע נוצר כתוצאה מהעברה של תכונות נרכשות באמצעות התורשה. על-פי תורת האבולוציה שלו, יצורים חיים נתונים להשפעות סביבתיות אשר גורמות להשתנותם, כדי להתאים את עצמם לסביבה, ושינויים נרכשים אלה מועברים לצאצאיהם באמצעות הביצית או הזרע. במילים אחרות, התרנגולת (שהסתגלה לסביבה ושינתה את עצמה) קדמה לביצה. לעומת זאת, על-פי הגרסה המודרנית של האבולוציה, אשר התפתחה מתורת דארווין, נוצרים המינים החדשים בעקבות מוטציות גנטיות המתרחשות בביצית או בזרע – ורק לאחר מכן הם נבחנים על-פי מידת התאמתם לסביבה; כלומר, לפי תפיסה זו, הביצה קדמה לתרנגולת.
היות שתפיסתו של דארווין נפוצה הרבה יותר בטבע, ברוב המקרים מקדימה הביצה (לפחות מבחינת התפיסה) את התרנגולת. אך אם מתחוללת בטבע גם האבולוציה הלמארקית, הרי שבמקרים מסוימים, התרנגולת היא זו שמקדימה את הביצה.



 







איור: גיא ברעלי
במשך כ-200 שנה רווחה התפיסה כי למארק שגה, אך באחרונה החלו מדענים לגלות כי יש מקרים שבהם בכל זאת תְּקֵפָה התפיסה שהציג; כלומר, יש מקרים שהשינויים הנרכשים אכן עוברים בתורשה. באחרונה כתב פרופ' פלפל מאמר נוסף, שהתפרסם בכתב-העת המדעי Cell, בו הציע – יחד עם תלמיד המחקר עידן פרומקין, ועם תלמיד המחקר לשעבר ד"ר אביהו יונה, כיום חוקר בתר-דוקטוריאלי במכון לטכנולוגיה של מסצ'וסטס (MIT) – שורת הסברים אפשריים לאופן התרחשות האבולוציה על-פי תפיסת למארק - במישור המולקולרי. המדענים גורסים, כי כאשר שינויים מתרחשים לאורך זמן כתגובה ללחצים סביבתיים חדשים, פועלת האבולוציה כמעין מירוץ שליחים, כאשר בכל שלב בתהליך "מועבר המקל" לבא אחריו, ובכך מואץ המעבר לשלב הבא.
המדענים מציעים לייצג את סוגי ההסתגלות של היצור החי לתנאים סביבתיים על-פי טווח הזמן שבו הם מתקיימים: החל משינויים קצרי-טווח אשר כלל אינם משפיעים על הדי-אן-אי, וכלה בהסתגלות ארוכת-טווח, אשר משנה את המטען הגנטי. בין השינויים קצרי הזמן אפשר למנות את אלה המשפיעים על ביטוי הגנים, אך אינם משנים את רצף הדי-אן-אי. כך קורה, למשל, כאשר בתגובה להימצאות בגובה טופוגרפי רב, הגוף מייצר יותר תאי דם אדומים שמאפשרים לו להתמודד עם מחסור בחמצן. אם תנאים קשים מתקיימים לאורך זמן, ההסתגלות הסביבתית עולה מדרגה, לרמה האפיגנטית – שבה מתרחשים, למשל, שינויים בדי-אן-אי אשר אינם משפיעים על הרצף הגנטי. אך בסופו של דבר, אם התנאים הקשים ממשיכים להתקיים לאורך זמן רב מאוד, עשויות להיווצר מוטציות – כלומר, שינוי ברצף הדי-אן-אי עצמו. בדרך זו, בדיוק כפי שטען למארק, יכולים ההורים להוריש לצאצאיהם את השינויים אשר התרחשו בגופם במהלך חייהם, באמצעות שינויים במטען הגנטי של תאי הביצית והזרע.
פרופ' פלפל ושותפיו למחקר סבורים, כי מירוץ השליחים האבולוציוני התפתח מפני שהוא איפשר ליצורים חיים להתאים את עצמם במהירות לתנאים חדשים. אך ייתכן שאותו מנגנון מנוצל גם על-ידי תאים סרטניים. ידוע, למשל, כי בתאים אלה קיימים, לעיתים קרובות, עותקים נוספים של כרומוזומים. תופעה זו עלולה להתפתח בתאים סרטניים כמעין "שליח" במירוץ השליחים: היא מגדילה את מספר הגנים אשר תורמים להתפתחות סרטן, ומדרבנת היווצרות מוטציות המסייעות לגידול להתפתח מהר יותר.