השאלה המקורית: מתי חלה ההתפצלות בין זכרים לנקבות? ובמילים אחרות, מתי באבולוציה החלה הרבייה המינית?



שלום,

השאלה שלך מעניינת מאוד. העדויות המוקדמות ביותר לרבייה מינית מגיעות ממאובנים מלפני 1.2-1 מיליארדי שנים – חד-תאיים בעלי גרעין שהיו אבותיהם הקדומים של היצורים בני זמננו. מדובר בתופעה מאוחרת יחסית בתולדות החיים על פני כדור הארץ, שכן על פי ההערכה היצורים הראשונים – האצות הכחוליות והחיידקים – הופיעו כבר לפני 3.5 מיליארדי שנים. שאלה לא פחות מעניינת היא מדוע מנקודת מבט אבולוציונית התפתחה הרבייה המינית ומהם יתרונותיה לעומת הרבייה האל-מינית? הרי אלמלא כן היא לא הייתה ממשיכה להתקיים עד עצם היום הזה.

רבייה מינית לעומת רבייה אל-מינית
רבייה מינית
, או רבייה זוויגית, מתרחשת כששני תאי מין (גמטות) מתלכדים לתא אחד שתכונותיו מורכבות מהתכונות שני התאים שיצרו אותו. תאי המין הזכריים קרויים זרעים ואילו תאי המין הנקביים קרויים ביציות. תא מין נוצר באמצעות צורת ייחודית של חלוקה שנקראת מיוזה, או "חלוקת הפחתה", שבה המידע התורשתי שבו מתחלק לשניים ובכל אחד מהתאים שנוצרים כל נשארת רק מחצית מהמידע התורשתי, שמאורגן במבנים שנקראים כרומוזומים.

כיוון שכל אחד מתאי המין מכיל רק מחצית ממספר הכרומוזומים של היצור, כששני תאי מין מתאחדים בתהליך ההפריה נוצר תא מופרה (זיגוטה) שמכיל את מלוא החומר התורשתי. אצל בני האדם, כל תא בגוף מכיל 46 כרומוזומים, שמסודרים ב-23 זוגות, כך שכל אחד מתאי המין מכיל רק 23 כרומוזומים בודדים. כך קורה שאחרי ההפריה הזיגוטה מכילה את מלוא כמות הכרומוזומים – 23 מהאב ו-23 מהאם.

אצל רוב בעלי החיים (יונקים, עופות וזוחלים) הרבייה מתרחשת בגוף האם, אך אצל דגים ודו-חיים שחיים במים, הנקבה מפרישה מאות תאי ביצה למים והזכר מפריש עליהם את הזרע. 


תא זרע מנסה לחדור לביצית | צילום: ויקיפדיה

ברבייה אל-מינית או אל-זוויגית, היצור יוצר העתק של עצמו שזהה לו מבחינה גנטית (למעט מוטציות), בלי שיהיה מעורב בתהליך חומר גנטי שהגיע מיצור אחר מאותו מין ביולוגי. הדוגמה המוכרת ביותר היא תהליך בשם "פליגה", שאופייני ליצורים חד-תאיים חסרי גרעין ("פרוקריוטיים"), למשל חיידקים.

הפליגה מתחילה בשכפול הדנ"א של התא, שמתגלם לרוב בכרומוזום מעגלי יחיד ומסתיים בחלוקת הציטופלזמה – החלק בתא שכולל את כל האברונים למעט הגרעין. רבייה באמצעות פליגה מאפשרת לאוכלוסייה לגדול בקצב מעריכי. חיידק המעיים הנפוץ E. Coli, למשל, מכפיל את עצמו בכל עשרים דקות בערך בסביבת מחיה מיטבית.

גם תאי גוף של יצורים אאוקריוטיים – כלומר, בעלי גרעין – מתחלקים באופן דומה בתהליך המיטוזה, אבל אצלם מדובר ברבייה תאית, ולא ברבייה פיזיולוגית, כלומר תא אחד של היצור מתחלק לשניים אך היצור עצמו לא משתנה. בפליגה, כל חלוקה מעמידה צאצאים של היצור השלם.

דוגמאות אחרות לרבייה אל-מינית הן רבייה וגטטיבית, שבה חלק מצמח, כמו שורש או גבעול מתפתח לצמח שלם, או הנצה, שבה בעל החיים המקורי מצמיח מעין ניצן,  שניתק ממנו והופך עצמאי. התהליך הזה מאפיין בעלי חיים ימיים מסוימים, כגון אלמוגים.   

חלוקת הציטופלזמה בתא אאוקריוטי | תרשים: ויקיפדיה

הופעת הרבייה המינית באבולוציה
יש כמה תיאוריות לגבי הסיבות להופעת הרבייה המינית. אחת מהן היא שיצור אחד אכל יצור אחר, ובמקום לעכל אותו לחלוטין חלק מהדנ"א של היצור הנאכל השתלב בזה של היצור האוכל. תיאוריה אחרת גורסת שהרבייה המינית התפתחה בגלל הצורך שנוצר אצל יצורים לתקן נזק לדנ"א שלהם באמצעות דנ"א תקין של יצורים אחרים מאותו המין.

תהיה הסיבה אשר תהיה, שימורה של הרבייה המינית לאורך האבולוציה מעיד שיש לה יתרונות הישרדותיים. מה הם? יצורים שמתרבים ברבייה מינית אמנם מתרבים לאט יותר מיצורים שמתרבים ברבייה אל-מינית, והם מעמידים פחות צאצאים, אבל הרבייה המינית מערבבת את מאגר הגנים של המין ולכן מרחיבה את המגוון הגנטי שלו. המגוון הזה, בתורו, מגן על הגזע ממחלות ומקנה לו כושר הישרדות עדיף בתנאים משתנים.

לעומת זאת, יצורים שמתרבים ברבייה אל-זוויגית אמנם מגדילים את אוכלוסייתם באופן מעריכי, אבל הם פגיעים יחסית למחלות מפני ששינויים בדנ"א שלהם יכולים להתרחש רק בעקבות מוטציות, ששכיחותן מעטה יחסית, כך שהם פחות מסוגלים להתאים את עצמם לשינויים סביבתיים.

אם כך, אין תשובה חד-משמעית לשאלה איזו צורת רבייה טובה יותר לאורגניזם, ותעיד על כך העובדה ששתיהן קיימות זו לצד זו במשך מיליארדי שנים. עם זאת, קיים גם סוג שלישי – יצורים שבוחרים בין שתי צורות הרבייה בהתאם לנסיבות. בתנאי סביבה נוחים ניתנת עדיפות לרבייה אל-מינית, שמנצלת את התנאים המיטביים, אבל כשהאקלים משתנה לרעה, מקורות מזון  מידלדלים או נוצרת סכנה להישרדות הפרט כתוצאה משינוי כלשהו בתנאי המחיה, היצור בוחר ברבייה מינית. עם היצורים שיכולים להתרבות הן ברבייה מינית והן ברבייה אל-מינית נמנים כנימות, ריריות, שושנות ים וצמחים מסוימים. 

בומרנג – בחזרה אליך
מהם לדעתך החסרונות והיתרונות (מנקודת מבט אבולוציונית ולא חברתית) במונוגמיה (חיים לאורך זמן עם בן זוג אחד)?  

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.

6 תגובות

  • טל פלדמן

    ההסבר שנתתם לא סביר.

    אבקש לדון ביצור הראשון בהיסטוריה שהתרבה ריבוי דו הורי.
    לשם פשטות נכנה את היצור הנ"ל בשם יוסי ואת הוריו בשם אב יוסי ואם יוסי.
    כאמור עד הדור של יוסי היתה אך ורק רבייה חד הורית.
    יוסי הוא כאמור היצור הראשון בהיסטוריה שנוצר ע"י שני הורים.
    אב יוסי ואם יוסי נוצרו מהורה אחד בלבד.
    הם הביאו לעולם את יוסי שהוא היצור הראשון שנוצר ע"י זוג.
    היכולת לרבייה דו הורית התפתחה בשלב אחד שהרי אם התפתחה בשלבים לא היה בהם שימוש עד אותו דור ולפיכך לא היה להם יתרון ולכן לא עברו לצאצאים ולפיכך יכול זו התפתחה תוך דור אחד.
    הדור של הורי יוסי.
    לא סביר בעליל שהורי יוסי שנוצרו ע"י התחלקות הוריהם ישנו שיטה שעבדה מצויין.
    עוד יותר לא סביר ששינוי כה מהותי יתפתח בדור אחד.
    היות והקפיצה מהורי אחד לשני הורים היא קפיצה בדידה (שהרי אין הורה וחצי) לא ניתן לפרק את הקפיצה לשלבים יותר קטנים.
    מכל הדיון פה עולה שכל המאמר הזה אינו מסביר טוב את היווצרות הזכרים והנקבות.
    בכבוד רב,
    טל פלדמן.

  • אריאל

    זאת בדיוק הטעות שלך, אתה חושב

    זאת בדיוק הטעות שלך, אתה חושב שהיה ייצור אחד בודד, או יותר נכון שני ייצורים בודדים שהחליטו פתאום לעשות היסטוריה ולהתרבות בשיטה שונה ממה שהכירו עד אותה נק'.
    אז קודם כל מעולם לא היה ייצור אחד על פני האדמה, בשום שלב כלשהו מראשית היווצרות החיים הראשונים, ברגע שנוצרו תנאים טובים ליצירת חיים, זה מיד התחיל בכל מיני איזורים על כדור הארץ, וכמובן שלא בייצור אחד בודד.
    אולי זו לא השוואה מדוייקת, אבל אם תקח פרוסת גבינה צהובה ותשאיר אותה בקופסה סגורה, אבל קופסה שתאפשר לך בכל רגע נתון לראות ברמה המולקולרית מה המצב שם, ברגע שיתחיל להיווצר שם קלקול, זה לא יקרה בנק' אחד בודדת, זה יקרה בכמה מקומות, כנראה שאלו המקומות עם התנאים הכי אופטימליים ליצירת קלקול.
    זה בדיוק אותו רעיון עם היווצרות החיים... ולשאלתך, אז כשהגיע הנק' זמן הזו ששני ייצורים בחרו ליצור חיים בדרך שונה ממה שהכירו, קודם כל לא ניתן להגיד בוודאות מה קרה בדיוק באותו הרגע ואפשר אק לשער, דבר שני כנראה ששינויים בתנאי המחייה, שינויי אקלים, שינוי לטובה או לרעה ביכולת הישרדות, אלו דברים שיכולים להשפיע על ההחלטה הזו, ושוב אנחנו מדברים פה על ייצורים קטנים מאוד, סביר להניח שללא מוח כלשהו וללא האפשרות באמת להחליט החלטות כאלו מרצון...
    רק לייצורים עם מוח מפותח מספיק בשביל לחשוב משהו, יש את הפריבילגיה להחליט אם לרצות להתרבות או לא...

  • נועם לוי

    שאלות:

    מה היתרונות ברבייה מינית לבין רבייה אל- מינית?
    איך בעלי החיים למדו להתרבות?
    למה דווקא אצל דגים ודו חיים שחיים במים הרבייה היא שונה?

  • עומר פרימט

    כיצד בני אדם הבינו איך להתרבות? האם ההתרבות התחילה מחיידקים ?

    האם בני האדם למדו איך להתרבות מבעלי החיים

  • נדב

    אני לא מסכים.

    באיזה פרמטר התחשבת כשכתבת שיצורים שמתרהים ברוויה מינית הינם בעלי כושר הישרדות גבוה יותר? מינים רבים של בעלי חיים נכחדים כל כמה מאות אלפי שנים ןאילו החיידקים היו פה לפנינו וישארו הרבה אחרינו.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןעידו מגן

    תשובה

    נדב שלום, לא טענתי שיצורים שמתרבים ברביה מינית הם בעלי כושר הישרדות גבוה יותר באופן כללי, אלא שהם בעלי כושר הישרדות גבוה יותר בתנאים משתנים. אתה צודק שהחיידקים היו פה לפנינו ויישארו אחרינו, אבל מי אמר שאותו חיידק שהיה קיים לפני 3 מיליון שנה קיים גם כיום? אותם יצורים שאתה מדבר עליהם שנכחדו, כנראה לא היו מותאמים דיים. יש להבין את ההקשר שבו נאמר המשפט הזה: הוא נועד להסביר מדוע הרבייה המינית השתמרה באבולוציה במשך מיליארדי שנים אף על פי שלכאורה היא משרתת את מטרת הרבייה פחות טוב מאשר רבייה אל מינית. ייתכן שבסופו של דבר היכולת להעמיד צאצאים רבים בזמן קצר יותר גברה על היכולת להתאמה - כנראה משום שבסיכומו של דבר לא היו בהיסטוריה מקרים של שינויי תנאים ומזג אוויר בשכיחות כזו שתקנה עדיפות ברורה ליצורים המתרבים רבייה מינית. עידו