מדהים: מדוע העלים משנים צבע בשלכת?

ד"ר ארני גוטפריד, מאוניב' טורונטו, מנסה לענות על השאלה הזו. איזו תשובה נכונה יותר? המדעית, או אולי האמונית?

יום סתווי אחד, בעת שטיילו אם וילדתה בנחת, מתפעלות מן התצוגה המרהיבה של עלי השלכת הצבעוניים, התפתחה ביניהן שיחה על המסתתר מאחורי השינוי המרשים הזה, שעובר בשקט על העלים.

"אמא, מדוע משנים העלים את צבעם?", שאלה הבת.

האם, תיארה לה את ההסבר המדעי המקובל: "ובכן, יקירה, באביב ובקיץ מייצרים העלים מזון עבור העץ. בתוך כל עלה קיימות מיליוני מולקולות ירוקות קטנטנות המכונות כלורופיל. הכלורופיל מייצר את המזון על־ידי כך שהוא מקבץ יחדיו אור מן השמש, דו־תחמוצת הפחמן מן האוויר ומים מן האדמה, וכך הוא מפיק סוכר ועמילן. בסתיו חדל העץ לייצר מזון, כיוון שהוא אינו זקוק לו בעונת החורף, וכשדבר זה קורה, תש כוחו של הכלורופיל, ויחד עמו חולף ונעלם לו הצבע הירוק. אך אז תופסות את מקום הכלורופיל מולקולות אחרות שמצויות בעלה, והן שמעניקות לו את הצבע האדום, הכתום והצהוב שאנו רואות היום".

"זה לא מה שסבתא אומרת", העירה הקטנה.

"לא? אז מה היא אומרת?", שאלה האם.

"היא אומרת שאלוקים צובע אותם… כל אחד לחוד".

למי צריכה הילדה להאמין? לאמא? לסבתא? לשתיהן? לאף אחת מהן?

המדע, בעיקרו, עוסק בשאלה כיצד פועל העולם, בעוד שהדת פונה אל השאלה מדוע.

חשוב לדעת, שכל תיאוריה מדעית שבאה לתת הסבר – מוטלת תמיד בספק, והיא אף פעם איננה ודאית, כיוון שתצפיות חדשות שתיעשנה עלולות להפריכה. דבר זה קורה במדע כל הזמן. לדוגמא, התרגלנו לחשוב שחומר ואנרגיה שונים זה מזה בהכרח; אולם מאז איינשטיין נוכחנו במיזוגם של שני מושגים אלה. באופן דומה, יחסיות אף היא איננה המילה האחרונה על חומר ואנרגיה. יתר על כן, נוסף על השינויים המתרחשים עם חלוף הזמן בהשקפת המדע, היו מחלוקות חריפות קיימות בין מומחים ראשונים במעלה בכל התקופות, ובייחוד בזמננו.

אי־יכולתו זו של המדע לקבוע בוודאות את סיבת הדברים הינה חלק ממהותה של השיטה המדעית, ודבר זה נכון בעליל לגבי כל מגוון תחומי המחקר המדעי.

אפילו במקרים שבהם זוכים המודלים השכליים שלנו להסכמת הכול, ועומדים במבחן הזמן עד שהם מתקבלים כ"חוקים טבעיים", עדיין אין הם אלא חוקים העוסקים בתיאור בלבד. גם החוקים המפורסמים והמפורטים בנוסחאות מתמטיות, עדיין אין בכוחם להסביר מדוע המערכת שבתחום מחקרם נוהגת בדרך זו דווקא. חוקים כאלה מספקים לנו, בסך הכל, סיכום נוח של ההסדר הקיים במערכת, כדי למנוע מאתנו גיבוב־יתר של מלים בתיאור מצבו והתנהגותו של כל חלק במערכת.

כללו של דבר: גם עם כל הסיכומים המצוינים הללו, החוקים הטבעיים עדיין אינם הגורם, וודאי לא הסיבה, להתנהגותה של המערכת, ולא נמצא אפילו מדען מומחה אחד שיטען כך.

אי לזאת, לא חשוב לאיזו מידת דיוק הגיע המדען במושגיו המדעיים; הוא עדיין ממשיך, לשווא, לתור אחר הסבר מוצק לתופעה הטבעית.

כדי להדגים את הנאמר לעיל, הבה נשוב אל היער.

מדוע בכל זאת משנים העלים את צבעם? האמת היא ששאלה זו כוללת שלש שאלות קטנות יותר: מדוע העלים ירוקים? מדוע הם כתומים? ומדוע הם משתנים מן הצבע האחד אל הצבע האחר? אך הבה נבחן תחילה את השאלה הפשוטה יותר: למה, בכלל, ירוק?

ובכן, ראשית כל, עלים ירוקים אינם ירוקים כלל. למעשה, הם כל צבע אחר מלבד ירוק. כל צבעי הקשת של אור השמש מכים על העלה, וכמעט כולם נספגים, מלבד הירוק – המוחזר מן העלה כדי שעינינו יתפסו אותו.

בכך קיבלנו מענה לשאלה כיצד ממשטח הצמח הוחזר האור, שהעלה לא מצא בו שימוש; אולם מדוע מתקבל גל אור זה אצלנו כירוק?

הגיעו בעצמכם: כיצד רואה פתאום אדם את העלה כעלה ירוק?

האור נוסע מן העלה דרך עדשת העין אל תוך הרשתית, אל המקום שבו נוצר מראה ממוקד. שם מעורר האור תאים רגישי־צבע המכונים "קונים". הללו משחררים כימיקלים הנקלטים על־ידי העצבים שמאחורי הרשתית. כל עצב מגיב על־ידי שילוח סדרת אימפולסים חשמליים, המובילים להשתחררותם של כימיקלים אל רשת סמוכה של תאי עצבים, שצרורים יחד כאשכולות ונקראים "גנגליונים" של הרשתית. מבנה חדש של אימפולסים עובר מן הגנגליונים למטה, דרך עצב־הראייה, אל הקליפה הוויזואלית שמאחורי המוח.

בשלב זה מתנסה האדם בחוויית הראייה. המוזר בכל זה הוא שקליטת האור מתרחשת במקום אפל לחלוטין, בתוך גוש רקמות, עמוק בתוך הקופסה אטומת האור של הגולגולת, קופסה ששום אור לעולם אינו חודר אליה ואף אינו מיוצר בה.

כיצד יכול המוח לראות אור בלי אור? האומנם מתורצת עובדה זו על־ידי התיאור הנ"ל, המספר לנו כיצד מעוררת אנרגית האור כך וכך שלבים המובילים לאימפולסים עצביים וכימיים במח? אוגרוס וסטנציו (1986) מתייחסים אל השאלה הזו בהשתמשם בגזרה שווה: "התרגום הכפול הזה מגביר את הפלא של קליטת החושים. העובדה ששרשרת כזו של תרגומים פיזיים כימיים תביא בעקבותיה חוויה חושית מסוימת – 'ירוק', מדהימה לא פחות מאשר התדהמה של אותו אדם שמבין פתאום טקסט מסוים בעת שהוא מתורגם משפה אחת בלתי ידועה לו, לשפה אחרת שאינה ידועה לו".

כדי לענות על השאלה מדוע משנים העלים את צבעם, מפרק המדע את העלה למרכיביו ולתהליכיו. שיטה זו של פירוק לגורמים מובילה אותנו למידה רבה יותר ויותר של דיוק בתיאור, אולם משאירה את השאלה הראשונה — "מדוע" — ללא מענה. יתר על כן, שאלות רבות אחרות מתעוררות בכל מישור בעל קנה־מדה אחר של המחקר, כאשר המוקד עובר מקליטת החושים אל פיזיולוגיית הצמח, ומשם לביוכימיה, ומשם לכימיה הפיזיקלית, ומשם לפיזיקה של החלקיקים, וכן הלאה.

המישור הראשון של האנאליזה מבקש להסביר את צבע העלה במונחים של כלורופיל. לאמיתו של דבר, מה שאנו רוצים לומר הוא שהעלה הוא ירוק מפני שהכלורופיל ירוק. כלומר: כל מה שהצלחנו לעשות הוא, בסך הכל, להעביר את השאלה מהעלה אל הכלורופיל. כדי להסביר את גווני הכלורופיל אנו מתבוננים בפעולתו: הטמעה (פוטוסינתיזה). מה שנרצה לומר הוא, שהכלורופיל ירוק בגלל האופן שבו בא האור לשימוש בייצור הסוכר על ידי הצמחים. באופן שטחי, תשובה זו מספקת. הצמחים הם ירוקים כיוון שתהליך ההטמעה זקוק לאור אדום, כחול וסגול, אך לא לירוק. והבעיה נפתרה. אך האמנם? אחרי הכל, עדיין יכול מישהו לבוא ולשאול: מדוע זקוקה הפוטוסינתיזה לצבעים הללו דווקא, ולא לאחרים? ושאלה זו תהיה לגיטימית בדיוק כמו השאלה מדוע העלים או הכלורופיל נראים ירוקים.

הביוכימיה עדיין לא גילתה מדוע דווקא אורכי גל אלה כשירים לשימוש, ולכן עדיין לא ענינו על השאלה מפני מה הכלורופיל ירוק, או מפני מה העלים ירוקים. יוצא אפוא שעדיין אין בידינו הסבר לשאלה מדוע העלים משנים את צבעם, וכל זה נוסף על המסתורין של הקליטה הוויזואלית בכלל, כפי שפירטנו לעיל.

שאלה חשובה נוספת עולה מתוך כל זה: כל המערכת הביוכימית הכרוכה בפוטוסינתיזה היא תהליך מסודר באופן בלתי יאמן. מאות דגמים כימיים, שכל אחד מהם מורכב מהמון רב של אטומים, מותאמים וקשורים יחד במידה מפליאה של דיוק מופלא, וכל החלקים הללו פועלים פעילות־גומלין בהתמדה ובאופן בלתי־אקראי. למעשה, לא רק שהמערכת הביוכימית איננה אקראית, אלא שברור למדי שכל־כולה ערוכה לקראת תפקיד יחיד — הפיכת אנרגיית האור לאנרגיה כימית בצורת סוכר.

השאלה היא: מה מארגן את המערכת הזאת? מה מחזיק את כל החלקים האלה שיפעלו יחד? האם זה סוכר? ברור שלא. האם זה אור? בלתי אפשרי.

אין זה סביר לחשוב שחלק אחד כלשהוא מתוך המערכת מסוגל לארגן את התנהגותם של כל החלקים האחרים. זמן־מה חשבו מדענים רבים, שניתן להסביר את השליטה על תאים וגופים במונחים של dna. ואולם השקפה זו נעשית אף היא פופולרית פחות, כיוון שביולוגים מן השורה הראשונה ממשיכים לגלות תהליכי חיים בסיסיים עוד יותר, שהם לגמרי מעבר לשליטת גרעין התא.

המרכיבים הכימיים הם עצמאיים מטבעם: אין הם מתגברים זה על זה, ואין הם מודעים לתפקידם בייצור הסוכר. מן ההכרח אפוא להניח, כי הגורם השולט מצוי מחוץ למערכת הכימית, וכי הוא חזק יותר מכל אחד מחלקיה, שהרי הוא מכוון את התנהגותו של כל חלק. גדולתו של ה"גורם המיסתורי" השולט בפוטוסינתיזה מתבלטת עוד יותר אם נזכור, שהכימיה של הפוטוסינתיזה בעלה היא רק היבט אחד מתוך תמונה גדולה ומורכבת הרבה יותר. התנהגותן של מולקולות אלו שזורה לחלוטין בשאר מרכיבי הצמח וכן באור־השמש, באוויר, במים, באדמה, בצמחים אחרים, בבעלי חיים יבשתיים. אחרי הכל, הפוטוסינתיזה מספקת, למעשה, מזון כמעט לכל חי שנמצא על כוכבנו.

מנקודת ראות התורה, התשובה מובנת מאליה. ישנו רק גורם אחד שיכול לעמוד מאחורי כל מערכת ובו בזמן לשלוט בכל חלקיה. ואולם המדען – המפרק לגורמים, העיקש – ממשיך לחפש, בתקווה שאולי כאשר יפרק את המולקולות האלה לחלקים, יצוצו על פני השטח ההסברים לכל שאלותיו.