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.

2 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.