הכירו את הפרח הראשון בהיסטוריה: הוא היה דו-מיני, בעל סימטריה מעגלית ולפחות שתי קומות עם שלושה עלי כותרת בכל אחת

הטבע מציג מגוון גדול מאוד של פרחים, בשלל צבעים וצורות, אך גם אפשרויות שונות של מספר עלי הכותרת ומבנה האבקנים והשחלות. אולם הדעת נותנת שאי שם בנבכי האבולוציה היה פרח אחד ראשון שממנו התפתחו כל האחרים. מחקר חדש מנסה כעת לאפיין את האב הקדמון המשותף לכל הפרחים הקיימים כיום.

הפרח הוא איבר הרביה של הצמח. ישנם פרחים דו-מיניים, שכוללים גם אבקנים זכריים וגם עלי ושחלות שנועדו לקלוט את גרגירי האבקה של פרחים אחרים. ישנם פרחים דו-מיניים המסוגלים לבצע האבקה עצמית, כלומר גרגרי האבקה של הפרח יכולים להיקלט על ידי האיברים הנקביים באותו פרח. לעומת זאת, יש גם פרחים חד-מיניים: שבהם הפרחים הזכריים מכילים רק אבקנים והפרחים הנקביים מכילים רק עלי.

יש גם צמחים בעלי זרע אך חסרי פרחים, כמו האורנים שנושאים את זרעיהם וביציותיהם החשופים על אצטרובלים, ושם גם מתרחש תהליך הרבייה. הצמחים האלה נקראים "חשופי זרע", והם הופיעו כבר לפני יותר מ-360 מיליון שנה. בעלי הפרחים, לעומת זאת, הופיעו רק זמן רב לאחר מכן, בסוף תקופת היורה.

הצמחים בעלי הפרחים מתקדמים יותר מבחינה אבולוציונית, מכיוון שהם פיתחו מנגנוני רבייה והישרדות יעילים יותר. עדות לכך היא שכיום ליותר מ-90 אחוז מצמחי היבשה יש פרחים. אחד המנגנונים שהתפתחו בהם הוא השימוש שהם עושים בממלכת החי בתהליך ההאבקה. פרחים מסוימים הותאמו במהלך הזמן למאביקים מסוימים, בדרך כלל חרקים, כך שיש דוגמאות יפהפיות ל"מסלולי נחיתה" על גבי פרחים, שנראים רק באור על-סגול, המתאים לעיני הדבורים.

איך נראה הפרח הקדום הזה, שממנו התפתח המגוון העצום של הפרחים שאנו מכירים כיום? ההשערה כיום, המבוססת על שילוב של מחקרי מאובנים ומידע גנטי, היא שהאב הקדמון המשותף לכל הצמחים בעלי הפרחים, הופיע כ-250-140 מיליון שנה לפני זמננו.

ככל שרצפים גנטיים דומים יותר, כך המרחק האבולוציוני ביניהם קצר יותר, ולכן גם הזמן שעבר מאז שהתפצלו מהאב הקדמון המשותף להם קצר יותר. לדוגמה, מכיוון שבני האדם חולקים כ-99 אחוז מה-DNA שלהם עם השימפנזים , אך רק כ-60 אחוז מה-DNA שלהם משותף גם לזבוב הפירות, אפשר לומר שאנחנו קרובים יותר אבולוציונית לשימפנזים. במילים אחרות, הזמן שעבר מאז שחלקנו אב קדמון משותף עם זבוב הפירות גדול מהזמן שעבר מאז שחלקנו אב קדמון משותף עם השימפנזים.

האם הפרח הקדמון היה חד-מיני או דו-מיני? כמה עלי כותרת היו לו? כמה אבקנים? מחקר שפורסם בכתב העת Nature Communications בחן 27 תכונות שונות של פרחים קיימים בניסיון לזהות את האב הקדמון המשותף לכולם. החוקרים קיבצו כמות אדירה של מידע, הכוללת את התפוצה של תכונות פרח שונות של 792 מינים קיימים, הקשרים האבולוציוניים ביניהם ומודלים המתארים את השינויים בתכונות צורת הפרח לאורך האבולוציה. כמו כן הם הסתייעו במידע ממאובנים על המועד שבו הופיעו תכונות מסוימות.

החוקרים הסיקו שהפרח הקדמון היה דו-מיני, בעל סימטריה מעגלית, עם יותר משני דוּרים ("קומות" מעגליות) של שלושה עלי כותרת בכל אחד, יותר משני דורים של שלושה אבקנים נפרדים ויותר מחמישה עֵליים נפרדים.

בדרך כלל מניחים כי במהלך האבולוציה יצורים הולכים ונהיים יותר מורכבים, כלומר ככל שנלך אחורה בזמן כך נצפה שהיצור יהיה פשוט יותר. יצירת מערכת מאוד מורכבת אינה יכולה לצוץ בן לילה, אלא דורשת תהליך הדרגתי שהתחיל משלב בסיסי שהלך ונהיה יותר מורכב. לכן מסקנת המחקר קצת מפתיעה, שכן מבנה הפרח המוצע הוא יחסית מורכב – בעל איברים חוזרים.

למענה לגבי תהיה זו שלנו, השיב פרופסור ארווה סוקה (Sauquet), ממחברי המאמר. הוא הסביר כי למרות שבדרך כלל אבולוציה אכן מתקדמת מהפשוט אל המורכב, ישנם מקרים בהם לא כך הדבר. למשל, חזרה לצורה פשוטה יותר יכולה להתרחש, אם היא מעניקה ליצור יתרון הישרדותי על פני אלו המורכבים יותר. בנוסף, הוא ציין כי יש לזכור כי מבנה הפרח שאותו הם מציעים הוא זה של האב הקדמון המאוחר ביותר המשותף לכל הצמחים בעלי הפרחים הקיימים היום. כלומר, מדובר בסבא רבא רבא רבא (וכך הלאה) המשותף לכל הפרחים הקיימים היום, הראשון שנגיע אליו אם נעקוב אחר אילן היוחסין מזמן הווה (פרחים קיימים כיום) אחורנית. אך ישנן שושלות רבות של פרחים שונים באילן היוחסין הזה שנכחדו במיליוני השנים האחרונות, שלא השאירו שרידים מאובנים ולכן לא ניתן לדעת עליהם כמעט דבר.

סוקה ציין כי בהחלט ייתכן שאם נמשיך ללכת דורות אחורה ממבנה הפרח הקדמון המוצע במחקר, נמצא מבנה עוד יותר פשוט. למרות זאת, מורכבות מבנה הפרח אינה מתבטאת רק במספר עלי הכותרת או האבקנים, וניתן אפילו לטעון שפרחים עם מספר איברים מצומצם יותר הם מורכבים יותר, למשל פרח הסחלב שהוא בעל סימטריה בילטרלית (כלומר ניתן למתוח קו אחד בלבד לאורך הפרח שמשני צידיו תהיה סימטריה).

המחקר התמקד רק במספר האיברים המרכיבים את הפרח, כך שעדיין איננו יודעים מה היה צבעו או ריחו (אם בכלל היה לו ריח) של הפרח הקדמון. את זה אפשר להשאיר בינתיים לדמיון, בפעם הבאה שנתהה על יופיו של פרח.

המקור המשותף לכל הפרחים בעולם. מראה הפרח המשוער | איור: Hervé Sauquet/Jürg Schönenberger, אוניברסיטת וינההמקור המשותף לכל הפרחים בעולם. מראה הפרח המשוער | איור: Hervé Sauquet/Jürg Schönenberger, אוניברסיטת וינה

בדרך כלל מניחים כי במהלך האבולוציה יצורים הולכים ונהיים יותר מורכבים, כלומר ככל שנלך אחורה בזמן כך נצפה שהיצור יהיה פשוט יותר. יצירת מערכת מאוד מורכבת אינה יכולה לצוץ בן לילה, אלא דורשת תהליך הדרגתי שהתחיל משלב בסיסי שהלך ונהיה יותר מורכב. לכן מסקנת המחקר קצת מפתיעה, שכן מבנה הפרח המוצע הוא יחסית מורכב – בעל איברים חוזרים.

למענה לגבי תהיה זו שלנו, השיב פרופסור ארווה סוקה (Sauquet), ממחברי המאמר. הוא הסביר כי למרות שבדרך כלל אבולוציה אכן מתקדמת מהפשוט אל המורכב, ישנם מקרים בהם לא כך הדבר. למשל, חזרה לצורה פשוטה יותר יכולה להתרחש, אם היא מעניקה ליצור יתרון הישרדותי על פני אלו המורכבים יותר. בנוסף, הוא ציין כי יש לזכור כי מבנה הפרח שאותו הם מציעים הוא זה של האב הקדמון המאוחר ביותר המשותף לכל הצמחים בעלי הפרחים הקיימים היום. כלומר, מדובר בסבא רבא רבא רבא (וכך הלאה) המשותף לכל הפרחים הקיימים היום, הראשון שנגיע אליו אם נעקוב אחר אילן היוחסין מזמן הווה (פרחים קיימים כיום) אחורנית. אך ישנן שושלות רבות של פרחים שונים באילן היוחסין הזה שנכחדו במיליוני השנים האחרונות, שלא השאירו שרידים מאובנים ולכן לא ניתן לדעת עליהם כמעט דבר.

סוקה ציין כי בהחלט ייתכן שאם נמשיך ללכת דורות אחורה ממבנה הפרח הקדמון המוצע במחקר, נמצא מבנה עוד יותר פשוט. למרות זאת, מורכבות מבנה הפרח אינה מתבטאת רק במספר עלי הכותרת או האבקנים, וניתן אפילו לטעון שפרחים עם מספר איברים מצומצם יותר הם מורכבים יותר, למשל פרח הסחלב שהוא בעל סימטריה בילטרלית (כלומר ניתן למתוח קו אחד בלבד לאורך הפרח שמשני צידיו תהיה סימטריה).

המחקר התמקד רק במספר האיברים המרכיבים את הפרח, כך שעדיין איננו יודעים מה היה צבעו או ריחו (אם בכלל היה לו ריח) של הפרח הקדמון. את זה אפשר להשאיר בינתיים לדמיון, בפעם הבאה שנתהה על יופיו של פרח.

5 תגובות

  • ירושלמי

    תיקון קל

    כמה פעמים מצויין הצירוף 'הפרח הראשון' או 'הפרח המקורי'. לא מדובר בפרח ראשון כלל, אלא רק באב הקדום העדכני ביותר המשותף לכל הפרחים הקיימים (Most recent common ancestor), כלומר הפרח האחרון שממנו התפתחו כל הפרחים כיום. פרח זה לא נוצר יש מאין, ולפניו היו בוודאות פרחים נוספים.

  • יעל ארליך

    תודה רבה, יתוקן. עלתה בטעות

    תודה רבה, יתוקן. עלתה בטעות הגרסה הלא-סופית לאתר שתוחלף בקרוב לגרסה הנכונה. בגרסה זו יש התייחסות להערה שלך, בנוסף לדברים חדשים שעלו כתוצאה מדיון עם אחד ממחברי המאמר.

  • ג

    לכאורה מחקר זה סותר את

    לכאורה מחקר זה סותר את הטענה בדבר אבולוציה הדרגתית. החוקר מנסה לתרץ זאת בטענה שאולי היו פרחים פשוטים יותר שלא הותיור מאובנים. אולם מה לעשות שבמדע הולכים לפי הראיות שיש ולא לפי אלה שאין. כך שלפי הראיות יש כאן בהחלט סתירה לכאורה לאבולוציה. עוד טיעון מעניין הוא טיעון הרובוט המשתכפל. נניח שאנו מוצאים רובוט מהלך המכיל מנגנון שכפול כמו של יצור חי ואף מורכב מחומר אורגני. במקרה שכזה לבטח נטען שהרובוט מהווה ראיה מרשימה לתכנון. למרות שיש לו מאפיינים של יצור חי. אם כך למה לא פינגויין מהלך המורכב בהרבה מרובוט שכזה?

  • יעל ארליך

    שאלה טובה

    השאלה שהעלית מעניינת, וגם אנחנו תהינו כיצד יכול להיות שהאב הקדמון יותר "מורכב" מאשר הצאצאים שלו, שכן באבולוציה אנו באמת בדרך כלל מצפים לראות התפתחות הדרגתית מהפשוט אל המורכב. זו הסיבה שיצרנו קשר עם מחבר המאמר ושאלנו בדיוק את השאלה הזו. אנסה להסביר את תשובתו קצת יותר בפירוט: המחקר בדק כיצד נראה האב הקדמון המשותף לכל הפרחים המוכרים לנו כיום, בין אם מדובר בפרחים מאובנים או פרחים שתועדו על ידי בוטנאים במהלך ההסטוריה עד ימינו. כאשר בדקו מה היו תכונות הפרח של האב הקדמון התיאורטי הזה (בסבירות מסויימת), מצאו כי יש לו מספר חזרות של איברים מסויימים. ממצא זה (שהינו תיאורטי, יש להדגיש) אינו סותר את הרעיון שלפיו האבולוציה מתקדמת באופן כללי מן הפשוט אל המורכב מכיוון שמידת מורכבותו של פרח קשורה לא רק למספר הדורים, אלא גם למשל לצורות שונות של סימטריה או לאיחוי של עלי הכותרת לעלי הגביע, איחוי של האבקנים לעלי הכותרת והגביע המאוחים וכו'. אלו תכונות שמופיעות הרבה יותר מאוחר באבולוציה ואינן קיימות באב הקדמון. כלומר הפרח הקדמון הוא בסה"כ די פשוט. כמו כן, מדובר באב קדמון של הפרחים המוכרים לנו בלבד, שכמעט בוודאות אינם כוללים את כל הפרחים שהיו קיימים אי פעם... כלומר ככל הנראה (בסבירות מאוד גבוהה) היו פרחים אחרים במהלך מיליוני השנים האחרונות שלא שרדו ולא השאירו אחריהם מאובנים, ואם היה ניתן לקחת גם אותם בחשבון, היה אפשר ללכת עוד "אחורה בזמן" ולשחזר את האב העוד-יותר-הקדמון (התיאורטי) שאכן צפוי להיות יותר פשוט. אבל כפי שאמרת, אי אפשר לעבוד עם מה שאין. לכן הפרח שתואר במאמר הוא התוצאה שיש על סמך הנתונים הקיימים. צריך גם לזכור שהאבולוציה לא מתקדמת בהכרח מן הפשוט אל המורכב. הכוח המניע של האבולוציה הוא יכולת הישרדות והתרבות. אם תכונה מסויימת מעניקה יתרון הישרדותי ו/או יתרון בכושר ההתרבות, היא תתפשט באוכלוסיה, ואם תכונה מסויימת גורמת לחסרון הישרדותי או גורמת לירידה בכושר ההתרבות, השכיחות שלה באוכלוסיה תקטן (מכיוון שהפרטים הנושאים אותה אינם מצליחים לשרוד או להתרבות כפי שמצליחים אלו ללא התכונה). אם תנאי הסביבה משתנים כך שתכונה שהיוותה יתרון הופכת פתאום לחיסרון, השכיחות שלה באוכלוסיה תרד. דוגמה מצויינת לכך היא האבולוציה של העשים בעקבות המהפכה התעשייתית, הסבר על כך בלינק הבא:
    (https://davidson.weizmann.ac.il/online/tikshuv/life_sci/%D7%90%D7%91%D7%...) אז אם תכונה מסויימת מעניקה יתרון הישרדותי או רבייתי היא תתפשט באוכלוסיה, גם אם מדובר בחזרה לתכונה יותר "פשוטה". אציין שוב שתכונות רבות שהופכות פרחים מודרניים ל"מורכבים" לא נמצאות בפרח הקדמון שהוצע במאמר וכן אפשר בסה"כ לומר שהפרח הקדמון שהציעו הוא די פשוט. מקווה שזה קצת הבהיר את הסוגיה הזו. לגבי הרובוט, כתבו כאן לפניי תשובה מאוד מושקעת ומפורטת שעיקרה הוא ביכולת של האורגניזם למצות את החומרים מהסביבה. אנחנו יכולים לבנות שלד מינרלי מכיוון שאנחנו מקבלים את המינרלים האלו מהמזון שאנו צורכים ויש לנו את המנגנונים הדרושים למצות את המינרלים מהמזון ולהשתמש בהם לבניית שלד. אם היינו מוצאים יצור עם שלד ממתכת, אך ללא מנגנון בגופו למיצוי המתכת מהסביבה וללא מנגנון לניצולה לבניית שלד - במקרה כזה אכן היינו תוהים כיצד התבצעו המנגנונים האלו, אם הם לא קיימים באורגניזם עצמו. כל זה אינו צריך להפחית בשום דרך ממידת ההשתאות שלנו ממורכבות עולם החי. יצורים חיים הם מורכבים במידה שקשה לדמיין, ועם כל ההתקדמות בידע ובטכנולוגיה של האנושות, אנחנו עדיין מתקשים ליצור במעבדה חיידק פשוט באופן מלאכותי. החיים הם יפהפיים במידת המורכבות שלהם, וכפי שקורה לעיתים קרובות במצבים בהם בני אדם עומדים משתאים אל מול סיטואציה שאותה הם לא יודעים להסביר, הם נוטים לייחס את ההסבר לגורמים תבוניים יותר, שאת קיומם או חוסר קיומם קשה עד בלתי אפשרי להוכיח. המדע מביא אותנו עד לנקודה מסויימת, אבל מעבר לה כבר לא מדובר בדיון מדעי אלא פילוסופי/תיאולוגי וזה כבר לא התחום שלנו.

  • ק.

    רק בעיני חסרי השכלה בביולוגיה ובלוגיקה...

    מרגע שהשתמשת בטיעון הרובוט המשתכפל, העדת על עצמך שאין לך את הידע או הכלים לחוות דעה בנושאי מדע ובנושא האבולוציה בפרט.
    רובוט הוא בהגדרה עצם מתוכנן על ידי בני אדם (איננו מכירים שום רובוט ממשי מסוג אחר). אם אתה טוען שלפנינו רובוט הרי שאתה כבר יודע שהוא תוכנן על ידי בני אדם ויהיה זה מטופש להסיק מסקנה שגויה שכל עצם דומה אחר גם כן תוכנן על ידי בני אדם (או יצורים תבוניים דומים). העובדה שבני אדם מסוגלים לייצר באופן מלאכותי דבר מה שנראה טבעי (כמו למשל יהלום או עוד המון דברים אחרים) אומר רק שעצמים יכולים להווצר בדרכים שונות. גם אם היינו יכולים כיום לייצר חיידק באופן מלאכותי במעבדה, היינו רק מוכיחים כי הדבר ניתן לביצוע בדרך זו *לאחר* שלמדנו היטב מהם החוקים ה*טבעיים* שמאפשרים לייצר חיידק שכזה.
    למעשה אורגניזמים טבעיים אינם מציגים כלל תכונות של רובוטים מתוכננים כפי שאנו מכירים - אורגניזמים מכילים מנגנונים מובנים שמייצרים שינויים בהוראות ההרכבה של עצמם בתהליכי שכפולם, שלפעמים מייצרים באופן זה "תכנונים" גרועים במיוחד שמביאים למותם, הרכיבים מהם הם עשויים מכילים המוני מקטעי הוראות הפעלה פגומות ובניגוד למערכות מתוכננות שאנו מכירים הרכיבים שלהם מרובים ואינם בעלי פונקציה ספציפית, וכולם בלי יוצא מן הכלל אינם מציגים תכונות מבניות\חומריות שלא היינו מצפים למצוא באופן טבעי (כמו למשל סגסוגת פלדה מיוחדת שאפשר לייצר רק בתנאים שלא קיימים באותו אזור.
    בניגוד לטיעון המטופש של הרובוט האורגני, אפשר לשאול שאלה טובה והיא - אם נמצא על כוכב לכת מרוחק עצם אורגני משתכפל שנראה מתוכנן להפליא ומותאם לסביבתו - האם תהיה לנו סיבה לחשוב שהוא תוכנן על ידי ישות תבונית? ובכן, זה תלוי. אם למשל נמצא על אותו כוכב לכת היפותטי הרבה עצמים כנ"ל, אשר מציגים יכולת שכפול עם טעויות, מצויים בסביבה בעלת משאבים מוגבלים, ומורכבים מחומרים אי-אורגניים שמצויים לרוב באותה סביבה, לא תהיה סיבה טובה לחשוב שמדובר במוצר מתוכנן על ידי ישות תבונית, הסבר אבולוציוני יהיה הרבה יותר הגיוני וסביר במקרה כזה. כמובן שקיימת האפשרות שמישהו יצר חיים מחומרים אי-אורגניים באופן מתוכנן, אבל אין שום סיבה טובה לחשוב כך ללא הצדקות חזקות לקיומו (מה שעדיין יותיר הרבה שאלות שצריך לענות עליהן כמו מי תכנן את המתכנן שהוא מורכב בהרבה מיצירתו). אבל אפילו אם נשתכנע כי העצם אותו מצאנו הוא מעין רובוט אורגני משתכפל שלא היה יכול להיווצר באופן טבעי, כל מה שזה ילמד אותנו הוא שזה דבר שניתן לביצוע, וכאמור אין זה חדש לנו שניתן לייצר באופן מלאכותי דברים שאנחנו *יודעים* כי הם נוצרים גם באופן טבעי כמו יהלומים, פתיתי שלג או חיידקים, ואין שום כרגע שום סיבה טובה לחשוב שלא נגיע בהמשך לרמת הבנה טובה מספיק בתהליכים טבעיים שתאפשר לנו גם לתכנן ולייצר רובוטים אורגניים משתכפלים. מובן שאין פירוש הדבר שהאורגניזמים הטבעיים שקיימים הם פרי תכנון, כפי שפתית שלג מלאכותי שנוצר כיום במעבדה לא מרמז שכל פתיתי השלג בטבע נוצרים במעבדה או תוכננו על ידי מישהו. השורה התחתונה היא שלא רק שאין שום הצדקה טובה לקיומו של מתכנן שכזה (שיכול גם להיות גזע חייזרי לצורך העניין) אלא כל העדויות מצביעות על התפתחות טבעית שכוללת מרכיב אקראי שמכניס שינויים ומרכיב לא אקראי שבורר את התכונות שמגדילות את הסיכוי להעמיד יותר צאצאים. לכל היותר אפשר לדבר על האפשרות התיאורטית בדבר מתכנן תבוני שאולי התערב אי אז בעבר הרחוק, אבל גם לזה אין שום עדות כיום, ואפשרות כזו רק מעמיסה קשיים רבים יותר שכן כעת צריך להסביר מהיכן הגיעה ישות כזו, מה תכונותיה וסיבותיה.