מה היתרון האבולוציוני רבייה מינית?

נתחיל בלהגדיר מה היא רבייה מינית, תוך שימוש ברביית האדם כדוגמא. יצירת תאי זרע בגברים, כמו יצירת תא ביצית בנשים או זרע בגברים, כרוכה בחלוקת תא ייחודית המכונה חלוקת הפחתה, או באנגלית - מיוזה. התוצר של חלוקה זו היא תא הקרוי גמטה ושמכיל רק מחצית מהחומר הגנטי. בכל תא אחר בגוף ישנם 46 כרומוזומים - מספר המתקבל מכך שיש שני עותקים של כל אחד מ-23 הכרומוזומים. בתאי הבגמטות, כמו הביצית והזרע, יש רק מערך אחד של 23 כרומוזומים – כלומר בחלוקת הפחתה נוצרים תאים שהמטען הגנטי שלהם הופחת בחצי. כאשר הביצית מופרית על ידי הזרע – נוצר תא חדש המכיל שוב 2 מערכים של 23 כרומוזומים, וסה"כ 46 כרומוזומים, וממנו יתפתח העובר. רבייה מינית מוגדרת כרבייה הכוללת יצירת גמטות בחלוקת הפחתה, המלווה באיחוי גמטות (הפרייה) ליצירת התא הצאצא.

בחלוקת הפחתה נוצרים תאי רבייה המכילים רק עותק אחד מכל כרומוזום. הסרטון נוצר על ידי ndsuvirtualcell

המועד ואופי היווצרותה של הרבייה המינית

רבייה מינית מבוצעת על ידי רוב היצורים הרב-תאיים. לאור העובדה שמנגנון הרבייה הא-מינית הוא פשוט יותר, וכן מבוצע על ידי יצורים הנמנים על קבוצות קדומות יותר (פרוקריוטים לדוגמא), ניתן לשער שהרבייה המינית התפתחה בשלב אבולוציוני מאוחר יחסית לרבייה הא-מינית. כיום יש בידנו מאובן המעיד על רבייה מינית ביצור רב תאי שחי לפני כמיליארד שנים, אך לא ניתן לקבוע מתי לראשונה הופיעו יצורים המבצעים רבייה מינית על פני כדור הארץ. גם התיאוריות לגבי מנגנון התפתחותה של רבייה מסוג זה הן בגדר השערות בלבד.

היתרונות של רבייה מינית

היתרון הראשון של רבייה מינית טמון במנגנון המולקולרי של חלוקת ההפחתה: הגנים ממוקמים בזה אחר זה על גבי ה-DNA, כך שבכל כרומוזום הגנים נמצאים על אותה מולקולה וקיים ביניהם קשר פיזי. נניח ששני גנים (גן א' וגן ב') נמצאים על אותה מולקולת DNA; בכרומוזום אחד גן א' מייצר חלבון מעולה, בעוד שגן ב' מייצר לחלבון פגום. בכרומוזום ההומולוגי שני הגנים מקודדים לחלבונים תקינים אך ממוצעים. מבחינה אבולוציונית ההורה היה רוצה להעביר לצאצא כרומוזום עם גן א' מעולה וגן ב' ממוצע, אך בתאי גוף ההורה אין כרומוזום כזה. בזמן חלוקת ההפחתה נוצר מפגש בין זוגות הכרומוזומים ההומולוגים ומתאפשר תהליך המכונה שיחלוף (או באנגלית recombination) - החלפה של מקטעים מקבילים בין שני הכרומוזומים הדומים. באמצעות השיחלוף נוצרים בתאי המין כרומוזומים בעלי בהרכב חדש שלא קיים בתאי המוצא. מנגנון זה, היוצר שילוב חדש של גנים בכרומוזומי הגמטות מאפשר ייצור מתמד של קומבינציות גנטיות חדשות.

תרשים המדגים את מנגנון השיחלוף, ויצירת השילוב החדש של גנים א' ו-ב' על גבי כרומוזומי הגמטות | איור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

לא כל רבייה מינית תלויה במפגש בין שני פרטים. למעשה נכון יותר להתייחס לרבייה מינית כמפגש בין שתי מערכות מין, ולא בין שני פרטים. יש יצורים רבים שלהם שתי מערכות מין, וחלק ניכר מהם מסוגלים לבצע הפרייה עצמית. על יצורים אלו נמנים מספר רב של צמחים ופטריות וכן בעלי חיים מסוימים. לעומת זאת, קיימים יצורים בעלי שתי מערכות מין אשר לא מבצעים הפריה עצמית. דוגמא אחת היא התולעת המוכרת לכולנו בשם שלשול. לתולעת מערכת מין זכרית המייצרת זרע ומערכת מין נקבית המייצרת תאי ביצית. בזמן הזדווגות שני הפרטים מעבירים\ות זרע זה לזה\זו, ובמערכת המין הנקבית של כל אחד מהם\ן מתבצעת הפריה מזרעו של האחר\ת. האם הם זכר או נקבה? הם גם וגם. יצורים בעלי שתי מערכות מין (דו-מיניים) מכונים הרמפרודיטים, על שם הרמפרודיטוס מהמיתולוגיה היוונית, אשר פגש בניאדה (נימפת מים מתוקים) בשם סלמקיס כעסה על כך שלא נענה לחיזוריה, ולבסוף זינקה עליו בכוח עד שגופה נתמע בגוף שלו והם הפכו אחד. ליצורים הרמפרודיטים נוספים, להם שני תאי המין, אך שאינם מבצעים הפריה עצמית, הם בעלי חיים שמחליפים את זוויגם על ציר הזמן; לדוגמא, קיימים מספר דגים אשר בגיל צעיר הם נקבות ולאחר מכן הופכים לזכרים.

אותם מינים אשר מבצעים רבייה מינית ללא הפרייה עצמית, נהנים מהיתרון המרכזי השני של הרבייה המינית: כאשר פרטים שונים מזדווגים, הם בעצם מערבבים את המטען הגנטי שלהם עם זה של פרט אחר. הרווח הנפוץ ביותר מפעולה כזו הוא האפשרות לחיפוי גנטי, בו גן תקין מיצור אחד יכול לחפות על גן בלתי תקין של האחר, ולהפך. מצד אחד, הערבוב הגנטי עלול לגרוע, אך מאידך יכול ליצור חיבור בין שתי תכונות מאוד חיוביות של שני פרטים וליצור "סופר צאצא" אשר הסבירות שהיה נוצר ברבייה א-מינית נמוכה בהרבה.

הראשון שהדגים את יתרונותיה של הרבייה המינית באופן כמותי והשווה את יעילותה של הרבייה המינית לזו הא-מינית היה הסטטיסטיקאי-ביולוג האנגלי, רונלד פישר. לפי מה שתואר עד כה, נראה כי לכאורה יתרונה של הרבייה המינית ברור. אך קיימים שני פרמטרים שמהווים את חסרונותיה המרכזיים של הרבייה המינית (לא כולל זו המסתמכת על הפרייה עצמית) ושאותם היה צריך לכמת: הראשון הוא העלות הכפולה של הרבייה. ברבייה א-מינית לכל אירוע רבייה דרוש פרט אחד בעוד שברבייה מינית דרושים שניים. כך למשל, אם קיימות שתי אוכלוסיות בעלות אותו מספר פרטים, אחת מתרבה מינית ואחת א-מינית, הרי שלזו המתרבה באופן א-מיני פוטנציאל לייצר פי שניים צאצאים לדור מהאוכלוסיה המתרבה מינית. החיסרון השני של רבייה מינית הוא שהיא מחייבת מפגש בין שני פרטים. ניתן להמחיש חיסרון זה באמצעות שני דגים, זכר ונקבה השוחים בים במרחק של מאה מטרים זה מזו. שניהם מוכנים ורוצים להזדווג, אך לא יצליחו אם לא יפגשו.

ממה שתואר עד כה אפשר כבר להתחיל לנחש מתי רבייה מינית היא יתרון ומתי היא חיסרון. קיימת הסכמה היום שבתנאים של סביבה יציבה, אשר אינה דורשת התאמות חדשות של היצורים החיים בה, כאשר עיקר התחרות בין פרטים באוכלוסיה היא על מי מתרבה מהר יותר, לרבייה הא-מינית יש יתרון. לעומת זאת, בסביבות בלתי יציבות, כאשר לא ברור מה יידרש לדור הבא כדי לשרוד באופן מיטבי, וכאשר נחוצות התאמות חדשות לשינויים סביבתיים, לרבייה המינית יתרון בכך שהיא מאפשרת שונות גדולה יותר בין הצאצאים להורים ובין הצאצאים לבין עצמם. התיאוריה הזו נתמכת בתופעה הנצפית ביצורים המסוגלים לבצע הן רבייה מינית והן רבייה א-מינית, אשר לרוב, בתנאים נוחים, מתרבים א-מינית, בעוד שבתנאי עקה (סטרס) עוברים לבצע רבייה מינית.

בינו לבינה

כעת, משסקרנו קצת את מאפייניה, יתרונותיה וחסרונותיה של הרבייה המינית, אפשר להתייחס לשאלה "מה היתרון של יצירת זכר ונקבה". נחדד את השאלה ונשאל, מה היתרון שבתוך אותו מין יהיו 2 סוגים של פרטים המתרבים זה עם זה ולא מסוגלים להתרבות בין עצמם? זוהי שאלה מאוד מעניינת משום שהיא גם שאלה אבולוציונית, אך יש לה גם מאפיינים חברתיים. יתכן שהיתרון בקיום זוויגים נפרדים הוא הפחתת התחרות בין פרטים.

מאחר ונקבה לא מתחרה עם הזכר על בני זוג היא לא מסכנת אותו, וההפך גם כן. ברגע שהתחרות פוחתת יכולים להתאפשר דברים אחרים: אם אורגניזם אינו מהווה תחרות, אך הוא בן אותו המין מבחינת התקשורת, נפתחת הדלת בפני שיתוף פעולה. ברגע שאפשר לשתף פעולה, נפתחת הדלת בפני התמחות. ברגע שלשני אורגניזמים אותו אינטרס, למה ששניהם יפעלו להשגתו באופן זהה, אם כל אחד מהם יכול להתמחות בפן אחר של פעילות? אין שום ממצא המאפשר הערכה מתי לראשונה נוצרה אוכלוסיה המורכבת משני זוויגים שונים. גם אין תשובה שאינה בגדר השערה לשאלה מה היתרון של קיום שני זוויגים. שאלה פתוחה נוספת היא – מדוע לא התפתחו מינים שלהם שלושה זוויגים? האם לעבוד בשניים זה נחמד כפליים, ובשלושה לא?