השעון הביולוגי - האם אפשר לסמוך עליו?

מקובל לחשוב כי יש לנו שפע של "שעונים ביולוגיים" אמינים, המפיקים את התיארוך של הממצאים וגיל העולם, כאשר התוצאות חופפות ומחזקות זו את זו. אך שורה של ממצאים מלמדת כי "השעונים הביולוגיים" לא ממש חופפים. התוצאות שלהם לפעמים סותרות, והמנגנון הלכאורה פשוט שלהם אינו באמת כה פשוט...

כשאומרים "שעונים ביולוגיים" בהקשר של תיארוך, הכוונה בדרך כלל לשיטת מדידה הבנויה על חומרים בעלי קצב שינוי ידוע. בדרך כלל שרידים של בעלי חיים או עץ: פחמן 14 בחומר אורגני, קצב שינוי כימי בחלבונים ובחומצות אמינו, קצב פירוק של קולגן, ולעיתים גם "שעון מולקולרי" בגנטיקה שמנסה להעריך זמנים לפי קצב מוטציות. על הנייר, זה נשמע ברור: יצור חי נושא חתימה כימית, והזמן שׁוחק אותה בקצב ידוע. בפועל, כל שעון כזה תלוי בשורה ארוכה של תנאים סביבתיים והנחות רקע, וכשאותן הנחות זזות מעט, גם המספרים זזים איתן.

נתחיל בפופולרי ביותר: פחמן 14. העיקרון פשוט: יצורים חיים קולטים פחמן, וכשהם מתים הפחמן 14 שבגופם מתחיל לדעוך, הוא מתפרק לאט לאט, והכמות שלו פוחתת והולכת. קצב הפירוק ידוע. כל זה פשוט. אך שוכחים שקשה מאוד לדעת מה הייתה כמות הפחמן הראשונית, וכן קשה מאוד לשלול ספיגת פחמן מבחוץ במשך השנים, מה שעשוי להתרחש על ידי השפעות חום וקור. בפועל, עקומות הכיול של פחמן 14 אינן קו ישר: יש תקופות שבהן שינוי קטן במדידה נותן טווח שנים גדול, ויש תקופות בלתי מובהקות שבהן אי אפשר להגיע לתאריך חד משמעי. התוצאה היא ששני חוקרים יכולים להחזיק את אותה דגימה ביד, לדבר על אותו שעון, ולהפיק טווחים שונים, משום שהשעון תלוי בבחירת ההנחות ובאיכות ההקשר.

חוקרים משתמשים היטב בהטלת הספק בתיארוך, במקרה של סתירות פנימיות. כאשר מתפרסמים דיווחים על מדידות פחמן 14 בדגימות שמסווגות כעתיקות בהרבה מן הטווח שבו פחמן 14 אמור להימצא בכמות מדידה, מגיבים על כך כי הבדיקה לא בהכרח מדויקת, היא יכולה לשקף "רעש לבן" במכשיר, זיהום או מורכבות של דגימה שקשה לנקות ממנה פחמן מודרני ברמות מזעריות.

שעון ביולוגי נוסף שמוזכר לעיתים הוא קצב השינוי בחומצות אמינו, למשל תהליך ה"רצמיזציה", שבו מולקולות משתנות בהדרגה לאורך זמן. גם זה נשמע פשוט: אם יודעים את הקצב, מקבלים זמן. אבל הקצב אינו רק פונקציה של זמן. הוא תלוי מאוד בטמפרטורה, בלחות, בהרכב הקרקע, בחומציות ובמידת האיטום של המערכת. באתרים שבהם התנאים השתנו לאורך הדורות, או שבהם הדגימה עברה חימום/קירור או חדירת מים, תהליך הרצמיזציה עלול להאיץ או להאט, ולכן שוב אנחנו לא נמצאים על קרקע מוצקה.

ממצאים נוספים שעוררו סערות הם הדיווחים על שרידות מפתיעה של רכיבים אורגניים במאובנים עתיקים מאוד, לכאורה, כולל מבנים דמויי רקמות, חלבונים, או שברי מולקולות שציפינו שיתפרקו לגמרי בפרקי זמן ארוכים. אבל הם נמצאים בשרידי דינוזאורים שמתוארכים לכאורה ל-65 מיליון שנה... הממצא עצמו, כפי שהוא מתואר בדיווחים, נשמע במבט ראשון כמו שעון הפוך: אם חומר אורגני אמור להיעלם מהר, איך הוא נשאר? ולכן השעון הביולוגי מוכיח שהתיארוך הכל כך עתיק לא נכון. אבל שערי תירוצים לא ננעלו. כשצריכים, מבינים שהשעונים האלו לא באמת מדויקים, ויש הרבה מקום גם להנחות היסוד.

לצד כל אלה נמצא, גם השעון המולקולרי מעולם הגנטיקה. הרעיון הפשוט הוא שמוטציות (שינויים בדנ"א שמתרחשים בזמן היווצרות העובר) מצטברות בקצב ממוצע, ומכאן אפשר להעריך זמני פיצול בין אוכלוסיות או מינים. אלא שדווקא כאן, הפער בין המודל לכותרת גדול במיוחד. קצב המוטציות אינו קבוע לחלוטין. הוא תלוי בדור, באוכלוסייה, בלחצים סביבתיים, במנגנוני תיקון DNA ובדרך המדידה. לכן אותו נתון גנטי יכול להניב הערכות שונות בהתאם למודל הנבחר. הציבור שומע לעיתים "שעון", אבל במעבדה זה לרוב "טווחים" ו"תרחישים".

כשמניחים את כל השעונים הללו על שולחן אחד, מתקבלת תמונה הרמונית פחות מכפי שמקובל לחשוב. לא תמיד יש חפיפה מלאה. לעיתים יש התאמה יפה, ולעתים יש פערים שדורשים הסבר. מי שמחפש תיארוך "נקי", יגלה שהביולוגיה והגיאוכימיה אינן נקיות. הן לא מתמטיקה, ולא מתנהגות כך, ולכן כאשר שומעים הצהרה של "התוצאות תמיד חופפות", כדאי לזכור שיש גם רשימה לא קצרה של מקרים שבהם החפיפה אינה מושלמת, ולכן יש עדיין מה ללמוד ולבדוק, ולא למהר להכריז על "הוכחות חד משמעיות".