עמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > גנטיקה
ספרית מעריב


תקציר
על תפיסת האבולוציה הניאו-דארוויניסטית: מאגר גנטי המשתנה במרוצת הזמן, מכוח פעולת הגומלין בין הברירה הטבעית, הזמן והמקרה.



חידת התורשה ומושג הגן : ניאו-דארוויניזם: מערך החשיבה המודרני
מחבר: קולין טאג'


אולי אתם מרגישים בחוש כי רעיונותיהם של דארווין ושל מנדל משתלבים היטב יחדיו, אולי אתם משערים, לפיכך, כי ברגע שנתגלו רעיונותיו של מנדל מחדש, בפרוס המאה העשרים, קראו הביולוגים "אוורקה! הנה (במנדל) נמצא מכלול הרעיונות המתאים מאין כמוהו להשלים את חזונו הנפלא של דארווין, לרקום עליו בשר, ובכלל להופכו למסכת שלמה!" אולם האמת היא שהביולוגים של העשורים הראשונים של המאה הנוכחית התפלגו בין אלה שחשבו כי מנדל טועה בוודאי (או רעיונותיו חלים רק על מיעוט מבין היצורים), לבין אלה שחשבו כי הדופי מצוי אצל דארווין, (בדרך דומה מאוד, כפי שנראה בפרק הבא, גילה ויליאם בייטסון - שתרם כה הרבה לראשית התפתחותה של הגנטיקה - התנגדות נמרצת, במשך זמן-מה, לרעיון המובן מאליו לכאורה, שהגנים נישאים בכרומוזומים).

הבעיה, סברו הכול, נמצאה ברעיונו של דארווין כי השינוי האבולוציוני הוא הדרגתי על-פי-רוב: התקדמות של עקב בצד אגודל ממצב אחד למשנהו. מנדל, לעומת זאת, טען לכאורה כי לאורגניזם יכולה להיות תכונה אחת, או תכונה אחרת - פרחים צהובים או לבנים; זרעים קמוטים או חלקים – בלי שלל גוונים אינסופי בין השתיים. אבל מנדל עצמו ציין כי לתכונות רבות, אפילו באפוני הגינה שלו, יש צביון של "פחות או יותר". מלבד זאת, עד מהרה הובהר כי רוב התכונות הן פוליגניות למעשה; ואם ישנם עשרה גנים המכתיבים את צבע העור, למשל, וכל אחד מהם עשוי להופיע בדמות אחד מתוך כמה אללים, ודאי שכל גון-ביניים של העור יהיה אפשרי. קיצורו של דבר, הגנטיקה של מנדל תואמת להפליא את ההדרגתיות של דארווין, מרגע שאנו מודים בפניה המציאותיים של הגנטיקה: רוב התכונות הן פוליגניות, ולפיכך, במסגרת גבולותיהן, תיתכן בהן שונות כמעט אינסופית. התשתית האינטלקטואלית - ההבנה שכאלה הם פני הדברים - הונחה בשנות ה-20 וה-30, והסינתזה המודרנית (הניאו-דארוויניזם) תפסה סוף-סוף את מקומה הראוי בשנות ה-40.

בפועל, אפשר להציג את הסינתזה המודרנית - את תמצית הביולוגיה המודרנית - כדלקמן. רוב היצורים עלי אדמות מתרבים בדרך הזוויגית, בצורה זו או אחרת: כלומר, פרטים שונים מחליפים ביניהם מידע גנטי. לפעמים, כפי שקורה אצל רוב החיידקים, פרט אחד פשוט מזריק צרור אקראי לכאורה של גנים למשנהו; אבל הצמחים, בעלי-החיים והפטריות מחלקים את הגנום שלהם לשניים, בקפידה ובדייקנות, כפי שיתואר בפרק הבא, ואחר-כך מאחים שני חצאי גנום ליצירת שלם חדש ושונה מבחינה איכותית.

מכיוון שאורגניזמים מתרבים בדרך הזוויגית, כל אחד מהפרטים המצויים במגע זה עם זה - דהיינו, המשתייכים לאותה אוכלוסייה - מסוגל, להלכה, למזג את הגנים שלו עם הגנים של כל אחד מן השאר. כמובן מאליו, זכרים אינם יכולים להזדווג עם זכרים אחרים, אבל הם יכולים להזדווג זה עם בנותיו של זה, כך שכל גן המצוי בגופו של כל פרט יכול, באיזה דור עתידי, למצוא את עצמו שותף לגנום עם כל גן אחר של איזה פרט אחר. לפיכך, כל הפרטים בכל אוכלוסייה נתונה שותפים למאגר גנטי אחד. "מאגר גנטי" הוא מונח טכני מכובד - ויש לו צלצול מטאפורי הרה משמעויות. כולנו משתייכים לאוכלוסיות, וכל אחד מאיתנו אכן שואב ממאגר משותף של מידע גנטי.

במערך החשיבה הניאו-דארוויניסטי, השינוי האבולוציוני נתפס כשינוי במאגר הגנטי של אוכלוסייה. במרוצת השנים והדורות, כמה גנים נוספים למאגר, ואחרים נגרעים ממנו. כל אלל נתון במאגר עשוי לשנות את השכיחות שלו; למעשה, אפשר לצייר את האבולוציה, בפשטות, כשינוי בשכיחותם של גנים. בפועל, רוב הביולוגים לא יודו בהתרחשותה של אבולוציה באמת ובתמים, אלא אם כן אבדו כמה אללים לחלוטין, ואילו אחרים נרכשו והתבססו. לדוגמה, היה שינוי של ממש בשכיחות האללים השונים במאגרים הגנטיים של אוכלוסיות אנושיות ברוב יבשות תבל במרוצת מאות השנים האחרונות - למשל, כאשר הפולשים הערבים מצפון אפריקה והמונגולים מאסיה באו ושוב הלכו, ברובם. אבל שינויים כאלה היו נראים רק כתנודות זמניות. במונחים מוחלטים, לא היתה (או כמעט לא היתה) גריעה או הוספה של אללים – לא במידה שתתפרש כשינוי אבולוציוני.

אללים חדשים יכולים להופיע במאגר משום אחת משתי סיבות עיקריות.
הראשונה - והקיצונית ביותר - היא מוטציה. כל גן עשוי פשוט להשתנות, בדרכים שנבדוק בפרק הבא. אבל יש לזכור כי כל גן נתון יכול להיות נוכח ביותר מעותק אחד, ולכן גם אם השתנה אלל אחד, אין זאת אומרת בהכרח שהאורגניזם איבד את כל העותקים של המקור, לפעמים נובעות מוטציות מ"שגיאה" פשוטה, לפעמים מקורן באיזו התקפה מן החוץ (כגון קרינה), ולפעמים גורמות להן נדידות של גנים אחרים בתוך הגנום.

המקור השני לאללים חדשים במאגר גנטי נתון כלשהו הוא פלישה. פירושה של זו, בפשטות, הוא שלפעמים נקלעים כמה יצורים מאוכלוסייה אחת לאחרת, ומביאים עמם אללים שלא נמצאו באוכלוסייה המקורית; כשהם מתרבים עם בני אוכלוסייה זו, הם מוסיפים את הגנים שלהם למאגר. כפי שנראה בפרק 6, פלישה עשויה לסכל - ומפעם לפעם לחזק - את הניסיונות להשביח יבולים, כאשר צמחי-בר מאביקים צמחים מתורבתים. והיפוכו של דבר, הכלאה טבעית עם חתולי בית מרחיבה בלי הרף - ויש אומרים "מזהמת" - את המאגר הגנטי של חתולי הבר בבריטניה, ואילו כלבי בית שהפריאו משחיתים כיום את הזאבים המעטים שנשארו באיטליה. שימו לב שהפלישה - בניגוד למוטציה - אינה יוצרת גנים חדשים לגמרי, שלא נמצאו לפני כן עלי אדמות. אבל הפלישה מחדירה למאגר גנטי נתון גנים שלא היו בו לפני כן, והיא עשויה למלא תפקיד חשוב מאוד באבולוציה. בשני המקרים, ההופעה הראשונה של גנים חדשים - מקורה הראשוני של השונות הגנטית - היא מקרית לחלוטין. לפחות, כאלה הם פני הדברים בטבע. המשביחים, ומהנדסי הגנטיקה, מגדילים את השונות במאגרים הגנטיים של מטופליהם, בעיקר באמצעות פלישה מוסדרת; דהיינו, הכלאה עם פרטים מאוכלוסיות אחרות.

התשובה לשאלה אם שכיחותו של גן חדש תעלה או לא תעלה לאחר שהופיע, או שמא הוא עתיד להיעלם כלעומת שבא, היא בחלקה עניין של זמן ומקרה, ובחלקה עניין של ברירה טבעית. בבעלי-חיים, למשל, אם התרחשה מוטציה חדשה בתא גוף רגיל - תא אוטוסומי - היא לא תועבר הלאה לדור הבא, ולכן לא יהיו לה השפעות של ממש. לא תיתכן, כפי שאמר וייסמן, השפעה ישירה של שינויים בתאי שריר על הגמטות. אבל הדבר אינו נכון כשמדובר בצמחים רבים, המתרבים תחילה בדרך אל-זוויגית ויוצרים צמחים חדשים (כדרך שתות-השדה שולח נטישות), ואלה עשויים ליצור פרחים, המכילים תאי רבייה. לכן, מוטציה שהתרחשה בנטישת תות-שדה עשויה בהחלט לעבור לגמטות של תות-השדה, ולפיכך היא יכולה בהחלט לעבור הלאה ולהיעשות משותפת, באמצעות רבייה זוויגית, לתותי-שדה אחרים. זהו אחד ההבדלים המשמעותיים בין צמחים לבעלי-חיים.

אם הגיעה מוטציה לגמטה, באיזו דרך שלא תהיה, והועברה הלאה, יפקוד אותה אחד מבין כמה גורלות אפשריים. רוב המוטציות, אין להן כל השפעה, או הן מזיקות (מכיוון שהן מופיעות כשינויים אקראיים במנגנון רגיש, קשה לצפות למשהו אחר). אם מוטציה אינה משפיעה לכאן או לכאן על שרידתו של הפרט שירש אותה, היא נקראת "נייטרלית", ומאגרים גנטיים אכן צוברים כמויות גדולות של מוטציות נייטרליות. יש להן חשיבות, שכן שונות היא שונות, ומה שנייטרלי בדור אחד עשוי להתגלות כמועיל בדור מאוחר יותר.

אם המוטציה מזיקה, היורש אותה עלול לסבול, ולפיכך צפוי הגן הלקוי לעבור מן העולם. אבל אם המוטציה היא נסוגה, היא לא תיתן מיד את אותותיה, וזו הסיבה שרוב אוכלוסיות האורגניזמים מכילות גנים נסוגים שפעולתם מזיקה באמת ובתמים (אלה קרויים "גנים רעים" או אללים מזיקים). זהו מקורן של כל הפרעות הגן היחיד המצויות בבני אדם. אם רצה המקרה והמוטציה התגלתה כמועילה, סביר שהנושא אותה יוליד יותר צאצאים מאשר מי שאינו נושא אותה, ולפיכך תתרחב שכיחותה של המוטציה החדשה והמועילה הזאת מדור לדור. האוכלוסייה עשויה לגדול הודות להשפעתה של מוטציה מועילה, אבל שום אוכלוסייה אינה יכולה לגדול בלי גבול. במוקדם או במאוחר, איפוא, ייקלעו הפרטים בעלי הגן המוטנטי לתחרות בבעלי הגן שלא עבר מוטציה, ואם הגן החדש עדיף והתחרות קשה, בעלי האלל המקורי יעברו מן העולם.

זוהי הברירה הטבעית בפעולה: פרטים בעלי תכונה מועילה (שמקורה בגן מועיל) גוברים על חסרי התכונה הזאת. רכישת גן חדש, בד בבד עם אובדן גן ישן, מהווה באמת ובתמים שינוי איכותי במאגר הגנטי. מרגע שהתרחש שינוי איכותי זה, אפשר לומר בצדק שהתרחשה אבולוציה. גם גנים שנרכשו בדרך הפלישה עשויים - באופן דומה - לעבור מן העולם, או להישאר בלא שישפיעו, או להתפשט ולתרום לשינוי אבולוציוני.

המאגר הגנטי עשוי גם לאבד אללים, הן בברירה טבעית והן בפעולת הזמן והמקרה. אופן פעולתה של הברירה הטבעית ברור מאליו: גנים היוצרים תכונות שאינן עומדות בתחרות, פשוט נדחקים החוצה. האובדן מכוח הזמן והמקרה קרוי סחיפה גנטית - וזו עלולה לגרום לאובדנם של גנים מועילים ביותר. יש כאן שני מנגנונים עיקריים. הראשון, והחשוב יותר, הוא זה: כל פרט מעביר רק מחצית מהגנים שלו לכל אחד מצאצאיו. אם אין לפרט מספר עצום ורב של צאצאים (כמו שיש לזבובים), מחייב ההיגיון הסטטיסטי שהוא לא יעביר את כל הגנים שלו לדור הבא. אם האוכלוסייה גדולה, אין לכך חשיבות, כי סביר שהגנים של פרט אחד יימצאו גם בפרטים אחרים, וייתכן שאלה יעבירו אותם הלאה. אבל באוכלוסיות קטנות של בעלי-חיים שאינם מרובי-צאצאים (כמה עשרות קרנפים בפארק, לדוגמה), ייתכן בעליל אובדן גדול של אללים, כלומר, אובדן של שונות גנטית כוללת, מדור לדור. פשוט, מספר הפרטים החדשים בדור החדש אינו די גדול לקליטת כל הגנים של הוריהם.

המנגנון השני של אובדן מכוח הסחיפה הגנטית הוא פשוט זה: כמה פרטים בכל דור נתון אינם מתרבים כלל. מקצתם מתים צעירים, אחרים אינם מצליחים למצוא בני זוג. אם אלה שלא התרבו היו הנשאים היחידים של איזה אלל נדיר, יעבור אותו אלל מן העולם ביחד איתם. שוב, ברור כי אובדן כזה הרבה יותר סביר באוכלוסיות קטנות, שם ייתכן בהחלט שהאללים הנדירים יימצאו רק בפרט אחד, או במספר פרטים. אובדן כזה ייתכן גם בבתי-גידול טבעיים רבים שנעשו מפוצלים בזמן המודרני, משום שבמקרה זה, בעלי-חיים רבים אינם מצליחים למצוא בני זוג. שוב אפשר לחשוב על הקרנפים, בייחוד מן המין הסומטרי שנותרו ממנו רק כמה מאות פרטים, והם הולכים ומתנתקים זה מעל זה עקב בירוא היערות סביבם. ברור כשמש מה רבות השלכותיהם של שיקולים גנטיים אלה על הגנת הטבע, ואני עתיד לדון בהן בפרק 8.

זוהי אם כן תפיסת האבולוציה הניאו-דארוויניסטית: מאגר גנטי המשתנה במרוצת הזמן, מכוח פעולת הגומלין בין הברירה הטבעית, הזמן והמקרה. מאז נוסחה סינתזה זו באמצע המאה הנוכחית, הוכנסו בה כמה תיקונים בעלי דרגות שונות של חשיבות, ונחזור אליהם בסוף הפרק הזה. אבל השינויים הללו לא ניפצו את מערך החשיבה, אלא רק העשירו אותו. הניאו-דארוויניזם עודנו עיקרה של כל הביולוגיה המודרנית.

נחזור איפוא אל הכותרת של יצירתו הרת הגורל של דארווין משנת 1859 : על מוצא המינים באמצעות ברירה טבעית. מתבקשת ממנה שאלה חשובה מאוד: מהו בדיוק מין?

לפריטים נוספים מתוך הפרק:

חידת התורשה ומושג הגן
חידת התורשה ומושג הגן : תורשה וצ'רלס דארווין
חידת התורשה ומושג הגן : גרגור מנדל
חידת התורשה ומושג הגן : הגנטיקה ה"קלאסית" במאה העשרים: מדריך בזק
חידת התורשה ומושג הגן : ניאו-דארוויניזם: מערך החשיבה המודרני (פריט זה)
חידת התורשה ומושג הגן : מושג המין
חידת התורשה ומושג הגן : זהה אבל שונה
חידת התורשה ומושג הגן : פולימורפיות
חידת התורשה ומושג הגן : הערות שוליים מודרניות למערך החשיבה הניאו-דארוויניסטי

ביבליוגרפיה:
כותר: חידת התורשה ומושג הגן : ניאו-דארוויניזם: מערך החשיבה המודרני
שם  הספר: מהנדס הגן : גנים וגנטיקה : ממושג התורשה עד ליצירת חיים
מחבר: טאג', קולין
תאריך: 1996
הוצאה לאור: ספרית מעריב
הערות: 1. מאנגלית: עמנואל לוטם.
הערות לפריט זה:

1. המאמר הוא חלק מפרק 1 בספר.


הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית