המשבר של האבולוציה: סוד התפתחות העובר

באולמות מחקר שקטים, הרחק מהכותרות, מתרחשת בשנים האחרונות דרמה לא קטנה בעולם הביולוגיה. זה לא ניסוי מפוצץ אחד, אלא פאזל מצטבר של ממצאים שמציירים סימן שאלה גדול מעל אחד הסמלים המרכזיים של הדרוויניזם הקלאסי: עץ החיים הרציף, המתפצל באלגנטיות מענף קדום אחד לכל מגוון היצורים על פני הארץ.

במרכז הדרמה עומד מושג שנשמע טכני, אבל טעון מאוד: שקיעה גנרטיבית, או בלשון החוקרים generative entrenchment. הרעיון פשוט ומטלטל כאחד: בשלבי ההתפתחות המוקדמים של העובר נבנים מנגנונים שהם מרכזיים כל כך, מחוברים כל כך לכל השאר, שכל שינוי בהם כמעט תמיד ימוטט את כל המערכת. אם שלב כזה משתבש – אין יצור, אין לידה, אין כלל על מה להפעיל ברירה טבעית.

מי שהגדיר לראשונה באופן שיטתי את העיקרון הזה היה הפילוסוף של המדע, ויליאם וימסט, בשנות השמונים, ועם השנים הצטרפו אליו עוד ועוד עדויות אמפיריות מעולם הביולוגיה ההתפתחותית. מחקרים על עוברים של דגים, דו-חיים, חרקים ויונקים מראים תמונה עקבית: גנים ותהליכים שפועלים בשלבים המוקדמים של העובר רגישים במיוחד לשינוי; כשפוגעים בהם, התוצאה בדרך כלל קטלנית. רק בשלבים מאוחרים יותר אפשר לראות יותר חופש, יותר גיוון, יותר מקום לווריאציות.

צ'רלס דרווין דיבר על היסטוריה רציפה של שינוי – צמיחה מכעין גזע קדום אחד, המתפצל ומסתעף ללא קפיצות חדות, כך שכל יצור הוא תולדה של שורה אינסופית של וריאציות זעירות שהצטברו, כביכול, לאורך מיליוני שנים.

אבל אם התשתיות העמוקות ביותר של העובר – אלה שנוצרות דווקא בשלב המוקדם בהתפתחות – שקועות גנרטיבית, כלומר כמעט בלתי ניתנות לשינוי, ללא קריסה מוחלטת, עולה שאלה נוקבת: איך אפשר לקבל סדרה ארוכה של שינויים הדרגתיים שמובילים מגוף תכנון של דג, דרך זוחלים, עופות ויונקים, בלי לרסק שוב ושוב את אותו שלד בסיסי של התפתחות?

מאמר שפורסם לאחרונה באתר המדעי Science and Culture מנסח זאת כך: אם כל ההיסטוריה של החיים היא עץ יחיד, שמתחיל בשורש אחד ומתפצל לענפים רבים, אז השינויים הדרמטיים ביותר היו צריכים להתרחש דווקא בשכבות הראשוניות ביותר של העובר – שם מתעצבים מערכות העצבים, דפוסי הסגמנטציה, תוכניות איברים בסיסיות. אלא שדווקא שם מחקרים מראים לנו את רמת השמירה הגבוהה ביותר, ואת הגמישות הנמוכה ביותר.

במילים אחרות: בדיוק במקום שבו עץ החיים הדרוויני צריך חופש תמרון הכי גדול, הביולוגיה ההתפתחותית מגלה נעילה כמעט מוחלטת.

גם מחקרי גנומיקה חדשים, שבודקים אילו גנים פעילים באילו שלבי התפתחות, מחזקים את התמונה הזו. גנים שפועלים מוקדם מתבררים שוב ושוב כעתיקים יותר, שמורים יותר ופגיעים יותר לשינויים; גנים שמופעלים בשלבים המאוחרים הם צעירים יותר ומגוונים יותר.

מבקרי הדרוויניזם רואים בכל זה לא רק עניין טכני, אלא סימן לשבר עמוק בתמונת עץ החיים הרציף. אם יש תחומים שלמים במערכת החיים – אותם צמתים ראשיים של התפתחות העובר – שאי אפשר כמעט לגעת בהם בלי להחריב את הכל, קשה לדבר על מעבר חלק מרכיכה לדג, מדג לזוחל, מזוחל לעוף וליונק, על בסיס הצטברות מתונה של שינויים אקראיים וברירה טבעית בלבד.

דבר אחד ברור: כשהביולוגים צופים היום בעובר זעיר במיקרוסקופ, הם כבר אינם רואים רק שלב חמוד בדרך לגור כלבים או אפרוח; הם רואים מערכת עדינה, מרובדת, שצמתיה העמוקים נעולים כמעט לגמרי, ומעליהם נפרש מרחב משחק מוגבל. בתוך המרקם הזה, השאלה איך נוצר כל העושר הביולוגי שלנו אינה נעשית פשוטה יותר. להיפך – היא הופכת לדרמטית, מורכבת ומסקרנת מאי פעם. והתשובה ברורה ומתבקשת: בורא העולם.