דמיינו לעצמכם תמונה של סבא וסבתא, סבא וסבתא והוריכם זה לצד זה. הייתם רואים דמיון, אבל כל דור ייראה שונה מקודמיו.
זהו תהליך האבולוציה בצורתו הפשוטה ביותר: ירידה עם שינוי.
לאורך דורות רבים, כמות מדהימה של שינויים אפשרית. כך נוצר מגוון החיים על פני כדור הארץ.
עם זאת, הרעיון הזה לא הובן מזמן כדרך המובילה בכיוון אחד לעבר אורגניזמים "גבוהים" או "טובים יותר". לדוגמה, האיור המפורסם של רודולף זלינגר משנת 1965 "Time-Life".הדרך אלאיש חכם"מראה בני אדם מתפתחים בצורה צעדית מאבות קדמונים דמויי קוף לאדם מודרני.
הרחבת פרספקטיבה זו מעבר לבני אדם, תיאוריות פליאונטולוגיות מוקדמות על חיים קדומים תמכו ברעיון שלאורתוגנזה, או "אבולוציה מתקדמת".," שבו כל דור של שושלת התקדם לעבר צורות מתוחכמות יותר או אופטימליות יותר.
אבל לאבולוציה אין קו סיום. אין מטרה סופית, אין מצב סופי. אורגניזמים מתפתחים על ידיברירה טבעיתפועל ברגע גיאולוגי מסוים, או פשוט על ידי סחיפה ללא ברירה חזקה לכל כיוון.
במחקר שפורסם לאחרונה שביצעתי איתומקאלה סמית', אז מתמחה במחקר לתואר ראשון באוניברסיטת הרווארד שמומן על ידי הקרן הלאומית למדע, ביקשנו לחקור האם מודל חד-כיווני של אבולוציה רבייה מתקיים תמיד בצמחים.
להיפך, מצאנו כי בסוגים רבים של שרכים - אחת מקבוצות הצמחים העתיקות ביותר על פני כדור הארץ - אבולוציה של אסטרטגיות רבייההיה רחוב דו-סטרי, כאשר צמחים לפעמים מתפתחים "לאחור" לצורות פחות מיוחדות.
נתיב האבולוציה אינו ליניארי
לחצי בחירה יכולים להשתנות בקצב הלב ולנווט את האבולוציה לכיוונים בלתי צפויים.
לִיטוֹלויונקים, למשל. במשך למעלה מ-150 מיליון שנה, הדינוזאורים הפעילו לחץ בחירה חזק על יונקי היורה, שנאלצו להישאר קטנים ולחיות מתחת לאדמה כדי להימנע מניצוד עד הכחדה.
ואז, לפני כ-66 מיליון שנה, האסטרואיד Chicxulubחיסל את רוב הדינוזאורים הלא-אביים. לפתע, יונקים קטנים שוחררו מלחץ הברירה הטורף החזק שלהם ויכלו לחיות מעל הקרקע, בסופו של דברמתפתח לצורות גדולות יותר, כולל בני אדם.
בעוד חוק דולוזכה לביקורת, והרעיון המקורי שלה נמוג במידה רבה מהשיח הפופולרי, פרספקטיבה זו משפיעה עד היום על היבטים של הביולוגיה.
צמחים וצעדת הקידמה
מוזיאונים מתארים לעתים קרובות את האבולוציה של בעלי החיים כהתקדמות בקו ישר לעבר שלבים גבוהים יותר, אבל הם לא המקורות היחידים לנרטיב הזה. זה מופיע גם בהוראה על התפתחות הרבייה בצמחים.
לצמחי כלי הדם המוקדמים ביותר - אלה עם רקמות שיכולות להעביר מים ומינרלים בכל הצמח - היומבנים חסרי עלים דמויי גזע הנקראים טלומים, עם קפסולות בקצותיהן הנקראות ספורנגיה שייצרו נבגים.
הטלומים עשו את שתי העבודות הגדולות של הצמחים: המרת אור שמש לאנרגיה באמצעות פוטוסינתזה ושחרור נבגים לייצור צמחים חדשים.
רישומי מאובנים מראים שעם הזמן, צמחים פיתחו מבנים מיוחדים יותר שחילקו את פונקציות הרבייה והפוטוסינתזה הללו.
נע דרך שושלות צמחים, מליקופיטים נושאי נבגיםלשרכים לצמחים פורחים, הרבייה הופכת להתמחות יותר ויותר. ואכן, הפרח מתואר לעתים קרובות כמטרה הסופית של האבולוציה הבוטנית.
ברחבי ממלכת הצמחים, ברגע שמינים פיתחו מבני רבייה כמו זרעים, קונוסים ופרחים, הם לא חזרו לצורות פשוטות יותר ובלתי מובחנות. דפוס זה תומך בעלייה מתקדמת במורכבות הרבייה. אבל שרכים הם חריג חשוב.
מתפתח, אבל לא תמיד קדימה
לשרכים יש אסטרטגיות רבייה מרובות. רוב המינים משלבים התפתחות נבגים ופוטוסינתזה על סוג עלה בודד - אסטרטגיה הנקראת מונומורפיזם. אחרים מפרידים בין פונקציות אלה לסוג עלה אחד לפוטוסינתזה ואחר לרבייה - אסטרטגיה הנקראת דימורפיזם.
אם דפוסי ההתמחות שנראו בהרחבה על פני צמחים היו אוניברסליים, היינו מצפים שברגע ששושלת שרכים התפתחה דימורפיזם, היא לא תוכל לשנות מסלול ולחזור למונומורפיזם. עם זאת, באמצעות אוספי היסטוריה טבעית ואלגוריתמים להערכת אבולוציה בשרכים, סמית ואני מצאנו חריגים לדפוס זה.
בתוך משפחה המכונהשרכי שרשרת (Blechnaceae), מצאנו מקרים מרובים שבהם צמחים התפתחו דימורפיזם מיוחד מאוד, אבל אז חזרו לצורה הכללית יותר של מונומורפיזם.
חוסר זרעים נותן לשרכים גמישות
מדוע לשרכים יכולות להיות אסטרטגיות רבייה גמישות כל כך? התשובה טמונה במה שחסר להם: זרעים, פרחים ופירות. זה מבדיל אותם מיותר מ-350,000 מינים של צמחי זרעים החיים על פני כדור הארץ כיום.
דמיינו את עצמכם לוקחים עלה שרך פורה, מכווצים אותו ומעטפים אותו היטב לתוך גלולה קטנטנה. זה בעצם מה זה זרע לא מופרה - עלה שרך דימורפי שונה מאוד, בקפסולה.
זרעים הם רק מבנה מיוחד אחד בחבילה של תכונות רבייה, כל אחד בונה על האחרון, יוצר צורה כל כך ספציפית שההיפוך הופך כמעט בלתי אפשרי. אבל מכיוון שלשרכים חיים אין זרעים, הם יכולים לשנות את המקום שבו הם מניחים את המבנים המייצרים נבגים על העלים שלהם.
הממצאים שלנו מצביעים על כך שלא כל התמחות הרבייה בצמחים היא בלתי הפיכה. במקום זאת, זה עשוי להיות תלוי בכמה שכבות של מפעלי התמחות רכשו לאורך זמן.
בעולם המשתנה במהירות של ימינו, לדעת אילו אורגניזמים או תכונות "כלואים" יכולה להיות חשובה לניבוי האופן שבו מינים מגיבים לאתגרים סביבתיים חדשים ולשינויים בבתי גידול שנכפו על ידי האדם.
אורגניזמים שהתפתחו בנתיבים "חד-כיוונים" עשויים להיות חסרים את הגמישות להגיב ללחצי ברירה חדשים בדרכים מסוימות ויצטרכו למצוא אסטרטגיות חדשות לשינוי. בשושלות כמו שרכים, מינים עשויים לשמור על יכולתם "להתפתח לאחור", גם לאחר התמחות.
בסופו של דבר, המחקר שלנו מדגיש שיעור בסיסי בביולוגיה אבולוציונית:אין כיוון "נכון" באבולוציה, אין צעדה לעבר מטרת הסיום.
מסלולים אבולוציוניים דומים יותר לקורים סבוכים, כאשר חלק מהענפים מתפצלים, אחרים מתכנסים, וחלקם אפילו חוזרים לעצמם.
יעקב ס שוויץ, פרופסור עוזר לביולוגיה אבולוציונית של צמחים,אוניברסיטת טנסי
מאמר זה פורסם מחדש מהשיחהתחת רישיון Creative Commons. קרא אתמאמר מקורי.
