השאלה המקורית: איך נוצר מין חדש לגמרי? האם מה שמונע משני מינים שונים להעמיד צאצאים הוא שוני במספר הכרומוזומים? מה קורה אם לאדם יש מוטציה שגורמת לכך שיש לו יותר כרומוזומים מלשאר בני האדם? האם הוא יכול להעמיד צאצאים שיהיו פוריים?
שלום,
עולם החי והצומח מגוון ביותר, ויש להניח שכל אחד מאיתנו יוכל לנקוב רק במיעוט קטן של כל המינים הידועים כיום. לא תמיד זה היה כך: המינים השונים נוצרו במהלך האבולוציה ומספר רב של מינים התפתח ממספר מועט. איך זה קרה?
מהו מין?
ראשית יש להבהיר את ההבדל בין מין במשמעות של תכונה שמשמשת למיון בעלי חיים או צמחים (“species”באנגלית) לבין מין שמבדיל בין זכרים לנקבות. המינוח הביולוגי המדויק למשמעות השנייה הוא "זוויג" ("sex"באנגלית). כאן נדון במין במשמעותו הראשונה.
לפי הגדרתו של חוקר האבולוציה ארנסט מאייר, "מין הוא קבוצה של אוכלוסייה טבעית שפרטיה יכולים לקיים ביניהם קשרי רבייה, והיא מבודדת מבחינה רבייתית מאוכלוסיות דומות אחרות".לפי ההגדרה הזו, על מנת ששני יצורים ישתייכו לאותו מין צריכה להיות להם היכולת להעמיד צאצאים פוריים, שכן צאצאים לא פוריים לא יוכלו להתרבות. לכן חמור וסוס שמביאים לעולם פרד אינם בני אותו מין, מפני שהפרד עקר.
מנגנונים של היווצרות מינים חדשים
היווצרות מינים באבולוציה נקראת ספציאציה. ספציאציה יכולה להיווצר על ידי שני מנגנונים שהמשותף להם הוא הפסקת שיתוף הגנים (על ידי התרבות) בין הפרטים שנמצאים באוכלוסייה, כך שבסופו של דבר נוצר ביניהם "מחסום רבייתי" – היעדר יכולת להעמיד צאצאים פוריים.
ספציאציה שיש בה מחסום פיזי (אלופטרית)
ספציאציה אלופטרית (נבדלת מקום) היא המנגנון הנפוץ ביותר . בסוג הזה של ספציאציה, הפרדה פיזית וגיאוגרפית בין שתי אוכלוסיות או יותר, של מין כלשהו יוצרת שני מינים חדשים. תופעות גיאוגרפיות כמו רעידת אדמה והתרוממות של רכס הרים או היווצרות של נהר יכולות לגרום להפרדה כזאת, אבל גם תופעות מעשי ידי אדם כמו סלילת כביש חדש, וגם נדידה של חלק מהפרטים למקומות רחוקים.
דוגמה מוכרת מישראל לספציאציה מהסוג הזה רואים בכביש 6 (חוצה ישראל), שאיים לקטוע בתי גידול שלמים. כפתרון לכך הקימו במקומות רבים לאורכו "גשרים אקולוגיים" שדרכם יכולים בעלי החיים לעבור בין שני צדי הכביש. דוגמה אחרת היא האיים החדשים שנוצרו בהוואי בעקבות התפרצויות געשיות. בכל פעם שנוצר אי חדש מאי קיים נדדו אליו עם הזמן פרפרים שהיו באי המקורי, ובהמשך הם היגרו לאי אחר שנוצר ממנו וכן הלאה, עד שבכל אי היתה אוכלוסייה נפרדת לחלוטין.
לפעמים קשה להגדיר באופן חד-משמעי את ההיפרדות לשני מינים, כי יייתכן שפרפר מהאי החדש ביותר ומהאי הישן ביותר עדיין יוכלו להעמיד צאצאים פוריים – אבל את זה אפשר לבדוק רק בתנאי מעבדה.
ספציאציה ללא מחסום פיזי (פראפטרית)
במנגנון של ספציאציה פראפטרית (ללא מחסום), תת-אוכלוסייה קטנה מהאוכלוסייה המקורית, ששונה ממנה מבחינה חיצונית, מבנית או תפקודית, עוברת לבית גידול נפרד מאוכלוסיית האם בלי הפרדה פיזית או מחסום גיאוגרפי בין בתי הגידול. בגלל השוני בין האוכלוסיות, כל אחת מהן חווה לחצים שונים של ברירה טבעית ובסופו של דבר מגיעות להיפרדות מוחלטת.
הסיבות להיפרדות ההתחלתית של שתי האוכלוסיות יכולות להיות מגוונות מאוד. היא יכולה למשל לנבוע מהבדלים בשעות הפעילות– חלק מהפרטים באוכלוסייה פעילים בלילה במקום ביום, ואז הרבייה מתרחשת רק בין פרטים שפעילים באותו זמן.
סיבה אחרת יכולה להיות שונות גנטית ולחצי ברירה טבעית. במקרה כזה ייתכן למשל שתת-אוכלוסייה שמותאמת יותר לסביבה מסוימת תאכלס גומחה אקולוגית חדשה שאינה מופרדת פיזית מהמקורית – כמו לטאות עם דגם פסים מסוים על הגב שמקנה הסוואה. שתי האוכלוסיות עדיין יוכלו להזדווג זו עם זו, אבל לבני הכלאיים יהיה על הגב עירוב של שני דגמי הפסים שלא יתאים לאף אחד מבתי הגידול, ולכן הם יתקשו לשרוד. כך ייווצר מחסום רבייתי גם בהיעדר בידוד מלא בין המין החדש למקורי.
ככלל אפשר לומר שבכל סוגי הספציאציה נוצר קודם כל מחסום רבייתי – פיזי או התנהגותי, ובעקבותיו נפסק מעבר הגנים בין האוכלוסיות. בדרך כלל זה יהיה תהליך הדרגתי, ולכן בתחילתו סביר שהאוכלוסיות עדיין ישתייכו לאותו מין ומפגש ביניהן יוכל להעמיד צאצאים פוריים. מדור לדור ההפרדה מעמיקה והופכת דרך הברירה הטבעית להפרדה מלאה ולהיווצרות של שני מינים שונים ממין קדום אחד.
מנגנוני הספציאציה | תרשים: Yonidebest, ויקיפדיה
מספר הכרומוזומים ורבייה
אצל יצורים שמתרבים ברבייה מינית, תנאי הכרחי לכך שצאצא הרבייה יוכל להעמיד צאצאים בעצמו הוא שיהיה ליצור מספר זוגי של כרומוזומים. הסיבה היא שתאי המין – הזרע והביצית תורמים כל אחד מחצית ממספר הכרומוזומים שקיימים בהם אחרי תהליך המיוזה, שבה מספר הכרומוזומים פוחת למחצית בעת יצירת תאי המין. כך, הביצית המופרית, וכמובן גם התאים שיתפתחו ממנה, יכילו בסופו של דבר מספר זהה וזוגי של כרומוזומים כמו אצל ההורים.
אם נחזור לדוגמה של הפרד, הוא אינו פורה כיוון שיש לו 63 כרומוזומים (לחמור יש 62 כרומוזומים ולסוס 64). לעומת זאת, כלבים מגזעים שונים יכולים להעמיד צאצאים פוריים כיוון שהם שייכים לאותו מין ויש להם אותו מספר של כרומוזומים (78), כך שממילא גם לצאצא שלהם יהיה מספר זהה של כרומוזומים.
הפרד – בן כלאיים של חמור וסוס | צילום: ויקיפדיה
היכולת להעמיד צאצאים פוריים תלויה כמובן לא רק בשוויון במספר הכרומוזומים, שכן אחרת האדם היה יכול להתרבות עם אנטילופת הסוס השחורה, שגם לה יש 46 כרומוזומים. כל בני הכלאיים שמצליחים לשרוד (לאו דווקא להתרבות) הם צאצאים של מינים שונים אך קרובים זה לזה מבחינה גנטית – למשל החמור והסוס או הטיגריס והאריה.
השינוי במספר הכרומוזומים כתוצאה ממוטציות מתבטא בעיקר בקיומם של יותר משני עותקים של כרומוזום מסוים – תופעה שידועה בשם פוליזומיה. אצל בני אדם ידועים בעיקר מקרים של טריזומיה, כלומר שלושה עותקים של אותו כרומוזום. הטריזומיה הידועה ביותר היא בכרומוזום 21, שמביאה לתסמונת דאון. גברים בעלי תסמונת דאון אכן אינם פוריים, והפוריות של נשים נמוכה יותר, אבל לא ברור אם הזכרים אינם פוריים בגלל בעיה בהתפתחות הזרע, שיכולה להיות קשורה לטריזומיה, או משום שאינם פעילים מינית. ככלל, אין עדות חד-משמעית לבעיות פוריות במקרים של טריזומיה, גם אם היא מתרחשת בכרומוזומי המין.
בומרנג – בחזרה אליך
איך אפשר לדעתך ליצור מינים חדשים בתנאי מעבדה?
ד"ר עידו מגן
המחלקה לגנטיקה מולקולרית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
