המסע מראשית החיים ועד לאדם

כדור הארץ נוצר לפני כ-4.5 מיליארד שנה, במהלך היווצרות מערכת השמש. מיליארד שנים עברו עד שהופיעו היצורים החד-תאיים הראשונים, ורק לפני כ-1.6 מיליארד שנים, לפי הממצאים שבידינו, התפתחו אבותינו הרב-תאיים. תחילה כצברי תאים פשוטים, ולאחר מכן כיצורים מורכבים עם רקמות ואיברים.

השינוי הדרמטי ביותר חל לפני כחצי מיליארד שנה. בתקופה "קצרה" של 30 מיליון שנים בלבד הונחו היסודות לכל שושלות האורגניזמים שאנו רואים כיום. הסרטון שלפנינו מציג בצורה פשטנית את התפתחות החיים כפי שמשערים שהתרחשה מאז היווצרות הדנ"א ועד לאדם. חשוב לציין שבסרטון מופיעים כמה אי-דיוקים שאפרט עליהם בהמשך העמוד.
 

הסרטון הופק בידי Cassiopeia Project. תורגם בידי צוות דוידסון אונליין

מועדון סרט - מה לשימור ומה לשיפור?

בסרטון מוצג ההסבר המדעי המקובל כיום לראשית החיים על כדור הארץ, הנשען על ראיות רבות ממאובנים וניתוחים גנטיים. חלקים מהתיאוריה אינם ניתנים להוכחה חד-משמעית, ובמיוחד מה שאירע לפני יותר מחצי מיליארד שנים, בשל מיעוט המאובנים שנשמרו מהתקופות האלה. המחסור בהם נובע מסיבות גיאולוגיות, כמו גם ממאפייני האורגניזמים שחיו אז, שבגופם לא היו אזורים קשיחים כמו עצמות שנשמרות לאורך זמן ומקלות על תהליך ההתאבנות.

החלק השנוי ביותר במחלוקת הוא האופן שבו נוצר התא הראשון – יצירת חי מדומם. אין עדויות שנשמרו מהשלב הזה, אך כששחזרו במעבדה את התנאים המשוערים ששררו בכדור הארץ בתקופה ההיא, בניסוי המפורסם של מילר-יורי ב-1952, החוקרים נוזל שהכיל את כל אבני היסוד הדרושות ליצירת דנ"א, RNA, חלבונים וממברנות – חומרי הגלם של התא. מאחר שמדובר בתיאוריה שבאמצעים הקיימים כיום אי אפשר להוכיח אותה באופן חד-משמעי, ההסבר שמוצע בסרטון הוא רק תיאוריה אחת מיני רבות.

התפתחות מואצת של חיים

כפי שבוודאי הבחנתם, קצב ההתקדמות של הזמן בסרטון הולך ויורד בקצב מעריכי, מפני שקצב התפתחות החיים הלך וגבר עם השנים, דבר שלא מאפשר תצוגה ליניארית יותר של הזמן. בשל התנאים הקשים בארבעת מיליארדי השנים הראשונות, קצב התפתחות החיים היה אטי מאוד. אך השתפרות התנאים מאוחר יותר הובילה לפיצוץ הקמבריאני, במהלכו קצב ההתפתחות הואץ משמעותית. יחסית לעבר של כלל היצורים החיים, התפתחות האדם קרתה בפרק זמן קצר מאוד – בסדר גודל של שנייה לעומת יממה.

בסרטון מציינים שהמולקולה המשתכפלת הראשונה הייתה DNA, אך לפי התיאוריות המקובלות כיום הייתה זו דווקא מולקולת RNA. ככל הנראה, במשך תקופה ארוכה ה-RNA שימש הן כחומר תורשתי משתכפל והן כחומר שמזרז תגובות כימיות - אנזים. למעשה, עד היום קיימים אנזימים שמשלבים אלמנטים נכבדים של RNA, כמו הריבוזום. בהמשך החליף הדנ"א את ה-RNA כחומר תורשתי, בשל יציבותו הגדולה יותר. התיאוריה הזאת נקראת "עולם ה-RNA".

ממולקולות לתאים

בהמשך המולקולה המשכפלת הצליחה לבודד את עצמה בתוך ממברנה (דופן) שהגנה עליה מהסביבה ועזרה לשמר את התנאים הדרושים לה להשתכפל. כך הופיע התא הראשון. אבן הדרך הבאה היא התפתחות התא האאוקריוטי – תא שמכיל גרעין ואברונים נוספים, שתחומים בתוך ממברנות שמפרידות ביניהם. הממברנה מאפשרת הרכבה ועיבוד יעיל יותר של חלבונים מורכבים, וחשוב לא פחות - הפרדה בין תהליכים בקורים בתוך ומחוץ לתא.

למיטוכונדריה של בעלי החיים ולכלורופלסט שבצמחים יש סיפור מעניין בפני עצמו. לאברונים הללו יש דנ"א משלהם שמאפשר לאברון לתרגם חלבונים הדרושים לו, אם כי הם גם מקבלים חלבונים "מבחוץ". ההסבר המקובל להיווצרותם הוא שבשלב קדום כלשהו תא קדום בלע אצה פוטוסינתטית (כלורופלסט) או אצה "נושמת" (מיטוכונדריה). במקום להתעכל בתא, המיטוכונדריה והכלורופלסט הצליחו לשרוד ואף פיתחו תלות הדדית עם התא הטורף והתחלקו יחד איתו.

המיטוכונדריה והכלורופלסט העניקו נתנו לתאים המכילים אותם יתרון מובהק, על ידי שיפור המאזן האנרגטי שלהם (יכולת לבצע פוטוסינתזה או נשימה תאית). תיאוריה זו נקראת התיאוריה הסימביונטית.

יצורים רב-תאיים

השלב החשוב הבא היה יצירת חיים רב-תאיים, תחילה פשוטים ואחר כך מורכבים יותר, וכמיליארד שנים אחר כך הופיעו המקורות לכל המינים הקיימים כיום. הסרטון לא מדייק במועד שבו הופיעו הרב-תאיים. בשנת 2010 התפרסם בכתב העת Nature מאמר שדיווח על מציאותם של יצורים רב-תאיים בני 2.1 מיליארד שנים - הרבה יותר מ-800 מיליון, המועד שמיוחס בסרטון להופעת החיים הרב-תאיים. עם זאת, דעה רווחת בקרב החוקרים כיום היא שאותו מאובן בן 2.1 מיליארד שנים אינו מסמל את שושלת הרב תאיים ממנה הגענו כולם, אלא יצורים חיים שנכחדו, והתפתחו בפעם שנייה כ-1.6 מיליאד שנים.

התפתחות החיים היא תהליך שהאיץ בקצב אדיר. לתא הראשון נדרשו כמיליארד שנים וחצי להופיע, עברו עוד כקצת יותק מיליארד שנים עד שהופיעו היצורים הרב תאיים הראשונים, אך כעבור עוד מיליארד שנים וחצי כבר היה קיים מגוון אדיר של יצורים רב-תאיים משלל סוגים ומינים. הסיבה להתקדמות כזו טמונה בכל שבלשב הזה נוצרו התנאים שמאפשרים קיום חיים. תחילה היו בכדור הארץ המון גזים רעילים באטמוספירה, שלל התפרצויות געשיות, סופות ברקים וחומצות באוקינוס הקדמון. התנאים הללו אינם מאפשרים חיים אך אפשרו את יצירת חומרי הגלם שיהיו נחוצים לחיים בהמשך.

כשנוצרו התאים הראשונים הם החלו לשנות את סביבתם על ידי כך שהפרישו חומרים שונים, וביניהם חמצן ופחמן דו-חמצני. נוכחותם שינתה את הרכב האטמוספירה ואפשרה את יצירת שכבת האוזון שמסננת קרינה על-סגולה קטלנית. כשהתנאים הבשילו ונוצרה סביבה עשירה בחמצן ונטולת קרינה מסוכנת, חלה עלייה בקצב ההופעה של מינים חדשים.

המינים נוצרו על פי כללי האבולוציה כשהחשוב שבהם הוא "המותאם שורד". התפתחה תחרות על משאבים, המינים השונים התחלקו לטורפים ונטרפים והחלו בחיפוש בלתי פוסק אחרי בית גידול אופטימלי. חיפוש כזה, יחד עם כוחות האבולוציה, יצר את שושלות המינים השונות המוכרות לנו כיום – דגים, דו-חיים, זוחלים, עופות ויונקים. במקביל חלו חמש הכחדות גדולות שערבבו מחדש את קלפי האבולוציה ואפשרו למינים חדשים לשגשג. המפורסמת ביניהן היא הכחדת הדינוזאורים (החמישית), אם כי היא לא הייתה ההכחדה הגדולה ביותר. יש הטוענים כי הסביבה שיצר האדם היא ההכחדה הגדולה השישית, שעוברת בהיקפה את הכחדת הדינוזאורים.