שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.
»
«
מהו האורגניזם הזעיר בעולם?
האורגניזם הקטן על פני כדור הארץ הוא החיידק. חיידק, או בקטריה, הוא יצור שאינו בעל-חיים ולא צמח. הוא אמנם יצור חי אך הוא שונה מהם במבנהו הפנימי. למעשה, מבנהו פשוט הרבה יותר מאותם אורגניזמים מפותחים. הסיבה: מדובר במיקרואורגניזם חד-תאי.
אמנם נגיפים הם קטנים מחיידקים, שכן גודלו הממוצע של חיידק הוא בין 3 ל-5 מיקרומטר, בעוד גודלו של הנגיף הוא בין 0.02 ל-0.25 מיקרומטר. אבל הנגיפים אינם יצורים חיים, אלא טפילים שמתרבים רק בתוך תא חי אחר.
הנה האורגניזם הקטן בתבל:
https://youtu.be/GW4KwTQpUPY
חלק מהחיידקים יכולים להזיק לבריאות ולכן יש להקפיד על הגיינה (עברית):
http://youtu.be/G2WclKT64os
וכך נראים חיידקים במיקרוסקופ (ללא מילים):
http://youtu.be/5tUNmFKlNNs
מהי ביולומינציה?
ביו-לומינציה, הארה ביולוגית או ביולומינסנציה (Bioluminescence), היא יצירה של אור על ידי אורגניזם חי, כלומר בעל חיים שמאיר באופן טבעי.
אורגניזם הוא בעל חיים. הביולומינציה משותפת לכמה מיקרואורגניזמים, בעלי חיים זעירים וניתן למצוא אותה גם בצמחים.
מה הופך את כל אלה לפנסים חיים? - מדובר באור שנוצר מתגובה כימית אצל אותם מיקרו-אורגניזמים וצמחים. תגובה כימית כזו גורמת לפליטת אנרגיה בצורה של אור. האור הזה נועד למשיכת בני זוג, לפיתוי הטרף ועוד.
התאורה הטבעית שבביולומינציה מתרחשת בחמצון של חומר בשם 'לוציפרין'. ההרכב הכימי של הלוציפרין משתנה מבעל חיים אחד לשני. המבנה הזה לא זוהה בכל האורגניזמים הזוהרים.
בגחליליות למשל, זיהו כבר לפני שנים את המבנה הכימי של הלוציפרין וכיום הוא מיוצר באופן מלאכותי. השימוש המסחרי העיקרי בו הוא ליצירת סטיקלייט - מקלות זוהרים.
מרבית בעלי החיים זוהרים לפרקי זמן קצרים, בעיקר משום שהארה רצופה גורמת להתחממותם. רק מספר קטן של בעלי חיים זוהר כל הזמן, בעיקר תודות למולקולה בשם ATP1, שצורכת מעט אנרגיה ולא מחממת.
הנה ההארה הביולוגית (עברית):
https://youtu.be/4eas7TiUgRQ
הסבר מעמיק על הביולומינציה (מתורגם):
https://youtu.be/oKjFVBVGad0?t=11s
הכימיה של הביולומינציה:
https://youtu.be/Wy1vtK8srzQ
כמה יצורים מופלאים עם ביולומינציה מעולה:
https://youtu.be/UXl8F-eIoiM
וחוף מדהים שמואר מפלנקטון עם ביולומינציה:
https://youtu.be/Aaxll8yaAAA
מהם האורגניזמים החד-תאיים?
בניגוד ליצורים רב-תאיים מורכבים, המורכבים מתאים רבים שמתמחים בתפקודים שונים כל אחד ומשתפים ביניהם פעולה, בדרך של תקשורת בין-תאית, יש יצורים שמורכבים מתא אחד בלבד והם נקראים יצורים חד-תאיים.
נראה שקבוצת יצורים זו היא בת 3.8 מיליארד שנים, מה שהופך אותה לצורת החיים העתיקה ביותר שנוצרה על פני כדור הארץ.
יצור חד תאי מכיל רק תא בודד, שמהווה את כל היצור כולו ובו מבוצעות כל פעולות החיים - בלא תלות כלשהי בתאים אחרים. לתא כזה אין כמובן כל התמחות שהיא, מה שהופך אותו לבעל יעילות נמוכה במיוחד. זו ככל הנראה הסיבה שיצורים כאלה מתקיימים רק בסביבה מימית.
הבולטות שבין הקבוצות החד-תאיות הן אלו של החיידקים, כמו גם ארכאונים, פרוטוזואות, פטריות חד-תאיות ואצות חד-תאיות. בתוכן יצורים חד-תאיים רבים, כמו למשל עינן, אמבה וסנדלית.
כל אלה מתאפיינים בתא המתפקד כיחידה עצמאית לחלוטין. גם חילוף החומרים של יצורים כאלה מתבצע דרך קרום התא, כשהוא מתרבה בקצב ריבוי מהיר מאד, על ידי חלוקת התא לשניים.
הנה החד תאיים (מתורגם):
https://youtu.be/FK9xHry877U
הסנדלית:
https://youtu.be/a4aZE5FQ284
טורפת חד תאית - הנה אמבה אוכלת סנדלית:
https://youtu.be/mv6Ehv06mXY
אצה חד תאית:
https://youtu.be/4YOgKaj_Q-U
מהו עידן הקמבריון?
מהו היצור החי הגדול בכדור הארץ?
מבין כל היצורים שבכדור הארץ, היצור החי הבודד הגדול ביותר היה פטריה שגדלה לפני שנים במדינת אורגון שבארצות הברית. פטריית הדבש הזו גדולה הרבה יותר מלוויתן ולמעשה היא גדלה וממשיכה לגדול כבר אלפי שנים ומגיעה לממדי ענק.
הפטרייה הענקית הזו השתרעה בעבר על פני שטח של 2,200 דונם והיא ממשיכה לגדול כל הזמן.
כדי להבין את הגודל שלה נבהיר שאם נרצה להעמיס אותה להובלה היא תתפוס לא פחות מ-250 משאיות.
מדובר בארמילאריה (Armillaria), סוג של פטריות פרזיטיות שחיות הרבה שנים ומסוגלות ליצור אורגניזמים, בעלי חיים לכל דבר שגדלים בצורה לא נתפסת. הפטרייה הגדולה ביותר בעולם, זו שחיה באורגון, היא בת אלפי שנים ומשתרעת על פני יותר מ-10 קילומטרים רבועים, גדול יותר מהשטח של גיברלטר.
איך זה יכול להיות שפטריה קטנה וחמודה כזו יכולה לגדול לגודל כה עצום? - ובכן, מבחינה ביולוגית מה שאנחנו קוראים פטריה וקוטפים בהתלהבות, היא למעשה הפרי של הפטריה. זה רק החלק שבולט מעל פני האדמה. הפטריה עצמה גדלה מתחת לאדמה והיא עצומת ממדים. אלה רק הפירות שלה, שאנו קוטפים ואוכלים.
אז שוב, על פני השטח לא תראו סימנים לגודלה האמיתי, אלא רק ראשי פטרייה רגילים שפזורים ביער. אבל אלה, אתם כבר יודעים, הם רק הפירות שלה. כי מתחת לאדמה נמצא גוף הפטרייה הענקי שמנסה להרוג את היער שבו היא חיה וגודלו עצום.
הנה הפטריה שהיא היצור החי הכי גדול בעולם:
https://youtu.be/5KmjH_G9uko
כמו 1650 מגרשי כדורגל - זה גודלה העצום של הפטריה הגדולה ביותר בעולם:
https://youtu.be/Q7CuEaxcRcw
הרצאת טד על הארמילאריה ויצורים אחרים שחיים אלפי שנים (מתורגם):
https://youtu.be/Oa82WNk0mis?long=yes
והיצור החי הגדול בעולם:
https://youtu.be/vTb1yjK_ZbE?long=yes
מהי טכנולוגיית CRISPR המתקנת גנום אנושי בגזירה והדבקה?
עריכה גנטית (Gene editing) היא אחת הטכנולוגיות המסעירות בעולם הביוטכנולוגיה של ימינו. היא מאפשרת לערוך את הגֵנום האנושי או הגֵנום של אורגניזם כלשהו, ממש כמו שעורכים בתוכנות עריכה גרפית או במעבד תמלילים.
כמו שחיידקים גוזרים וירוס שהם איתרו, כדי שבפעם הבאה שיפגשו בו הם יצליחו לחסלו ולמנוע מעצמם מחלות, כך טכנולוגיית CRISPR שנלמדה מהם היא טכנולוגיה מהפכנית ביותר שמאפשרת עריכה גנטית בגוף האדם ועשויה כבר בקרוב לתקן פגמים גנטיים ולשנות את עולם הרפואה באופן בלתי נתפס לחיוב.
היכולת של טכנולוגיית הקריספר לשנות את שיטות העבודה של מהנדסי הגנום, יוצרת עולם של אפשרויות רפואיות מדהימות. בעזרת CRISPR ניתן לגזור רצף דנ"א קצר ומדויק, מהגֵנום השלם של בן אדם או של בעל חיים. לאחר מכן ניתן להחליף אותו בדנ"א חלופי, שיוחדר לרצף שממנו נגזר הרצף הפגום, הלא רצוי או סתם זה שנחקר. באמצעות אנזים ניתן יהיה להדביק את הדנ"א החלופי, להתקין על הגנום ולתקן את מה שרוצים בגוף.
עריכה גנטית אפשרית גם היום. אבל היא מסובכת ואיטית מאוד. שיטת הקריספר, מנגד, היא שיטה כה פשוטה, מדויקת, מהירה וזולה, שתוכל לתקן פגמים גנטיים קשים ולתת תקווה לבעלי פגמים גנטיים מולדים וחולים במחלות גנטיות ולשנות את חיי החולים ושל מי שסובבים אותם.
באמצעות CRISPR ניתן יהיה להחדיר לגוף גנים ש"יצודו" תאים סרטניים ויחסלו אותם, ניתן יהיה לרפא חולים מאיידס, למנוע מחלות כמו אלצהיימר ועוד ועוד. ניתן יהיה ליצור יתושים שלא מעבירים מחלות כמו מלריה ולהציל 700 אלף איש שמתים מהמחלה הזו בכל שנה.
אבל כדרכן של טכנולוגיות דמיוניות ועתידניות שכאלה, CRISPR גם מעוררת חשש. מצד אחד, עריכה כה פשוטה של הגנום תוכל לייצר ילדים בהזמנה. נניח שהורים יוכלו לבקש כבר בשלב העובר שבבטן, לטפל בגנים שלו ולערוך אותם כך שיוולד להם ילד עם IQ גבוה, שיער בלונדיני, עיניים כחולות, אופי נוח, או שישחק כדורגל מצוין ושיאהב בנות.
ונניח שזה בסדר שהורים יזמינו ילדים כרצונם, אבל מה יהיה אם מדען מטורף ייצר ילדים עם נטיות אלימות ומשמעת ברזל? מה יקרה אם מישהו יזמין ילדים שיהיו עבדים חסונים מאד וכנועים, רק כדי שיישרתו אותו?
כך או כך, ילד שייערך הגנום שלו כדי שיהיו לו תכונות רצויות למישהו, אינו עניין פשוט מבחינה חברתית ואבולוציונית. יש שם שאלות של אתיקה שיחייבו רגולציה, כלומר הסדרה בחוק של מה מותר ומה אסור לעשות בעזרתה. כבר היום מעל 40 מדינות אוסרות או מגבילות בחוק כל עריכה גנטית שכזו.
מילה על הטכנולוגיה וקשייה. לקריספר ייקח עוד זמן מה עד שתהפוך לטכנולוגיה שימושית. יש בעיות לא פשוטות שעדיין לא נפתרו - למשל בהעברה (delivery) של הקריספר לגנים הפגומים. בין אם הקריספר יעבור באמצעות כדור, סירופ או כל שיטה אחרת, כיצד נוכל להובילו אל הגנים הפגומים.
או איך למנוע התרבות של שגיאות מהונדסות שנוצרו בהנדסה גנטית?
למעשה, מפתחי הטכנולוגיה הזו, של דחיפת הגנים, הם שביקשו בתחילה לא להשתמש בה עדיין. לפחות עד שלא ימצאו טכנולוגיה לביטולה, למקרה של התרבות יצורים מהונדסים גנטית, המחוללים הרס או משבשים את האיזון בטבע באופן קיצוני.
מצד שני - מכירים את נגיף הקורונה? - דמיינו שבעת פיתוחו היה גם כלי לביטולו... כמה מוות והרס כלכלי היו נמנעים.
ועדיין, יש כבר הצלחות מרשימות שנרשמו לטכנולוגיה הזו, כמו זו של יצירת גנים סינתטיים והטמעתם ביתושים, כחלק מהמאבק ההולך ומושלם בהעברת המלריה, המחלה הקטלנית בהיסטוריה.
מכל מקום, ב-2024 יש כבר חולה שנרפאה באמצעות קריספר, נרפאה וה-FDA האמריקאי אישר להשתמש בקריספר לריפוי עתידי כזה.
הנה טכנולוגיית ה-CRISPR:
http://youtu.be/LrtrM_CPtQQ
היכולות הדמיוניות שלה:
http://youtu.be/2pp17E4E-O8
הסבר טכני יותר - כך היא עובדת:
http://youtu.be/2pm9u1E8k3s
וסרטון תיעודי על עריכה הגֵנטית והיכולות המדהימות של CRISPR (מתורגם):
https://youtu.be/jAhjPd4uNFY?long=yes
איך נוצר החמצן בכדור הארץ וכיצד הכחיד את החיים בו?
קשה אולי להאמין אבל לא תמיד ניתן היה למצוא בעולמנו, כלומר על פני כדור הארץ, את החמצן (Oxygen), הגז שאנו נושמים וחייבים "כמו אוויר לנשימה".
מעניין יהיה לדעת שחיידק, אורגניזם חד-תאי זעיר הוא ששינה את העולם, בכך ששחרר את מולקולת החמצן הבודדת הראשונה לאטמוספרה. בכך הוא אפשר חיים תלויי-חמצן, סלל את הדרך להתהוות חיים מורכבים על פני כדור הארץ ואת היווצרות שכבת האוזון באטמוספרה.
ובו בזמן החיידק הזה כמעט וחיסל את בעלי החיים כאן לגמרי. כיצד זה קרה?
הציאנובקטריה (Cyanobacteria) היא חיידק חד-תאי, שאין לו גרעין או אברון כלשהו. היצור הזה הוא בעל תפקיד קריטי בסיפור החיים שהתפתחו בכדור הארץ.
מדובר בכדור ארץ אחר ממה שאנחנו מכירים. לפני 3.5 מיליארד שנים היה הרכב האטמוספרה מורכב ברובו מחנקן, מפחמן דו-חמצני ומגז מתאן. החמצן באותו עידן היה כלוא כמעט כולו בתוך מולקולת מים בעיקר ובאוויר לא היה חמצן כמעט בכלל.
כמובן שגם חיים לא היו כאן.
השינוי מגיע לפני מאות מיליוני שנים. מה שקרה אז הוא שיצור זעיר שבזעירים, מיקרוב פרהיסטורי כלשהו, בלע ככל הנראה ציאנובקטריה שלמה.
כולה חיידק שנבלע כאן. כן, אבל המיקרוב הזעיר הזה היה אב הטיפוס של הצמחים. כי כתוצאה מהתהליך של בליעת הציאנובקטריה, שנקרא אנדוסימביוזה, רכש המיקרוב הקדום הזה לעצמו מעין מכונה טבעית לביצוע פוטוסינתזה. והרי האבולוציה לא מפסיקה לעבוד לרגע. מאותו מיקרוב יתפתחו תאי הצמח. הציאנובקטריה הפכה לכלורופלסט, שהוא האברון שמבצע את הפוטוסינתזה בצמחים ונותן חיים לעולם (ראו בתגית "פוטוסינתזה").
התוצאה - גם היום ניתן למצוא את הציאנובקטריות כמעט בכל סביבה על פני כדור הארץ. ניתן לאתר אותן באגמים או ימות, באוקיינוסים, על פני האדמה, בסלעים של אנטרקטיקה ואפילו על פרוות בעלי החיים השונים.
כמובן שהציאנובקטריות פולטות את החמצן לאטמוספרה ובו בזמן גם קולטות חנקן שמספק דשן לצמחים שהתפתחו בעזרתן. כך שניתן לומר שבזכות הציאנובקטריה מתאפשרים החיים על הכוכב שלנו.
אגב, לא פחות מעניין הוא שמיליוני שנים רבות אחרי יצירת החיים על פני כדור הארץ, כמעט והביאה הציאנובקטריה לחיסול גמור של החיים הכוכב שלנו. זה קרה כמה מאות מיליוני שנים אחרי שהציאנובקטריה החלה לייצר חמצן וזו ראשונת ההכחדות שהיו בכדור הארץ.
הסיפור מתחיל בערך לפני 2.5 מיליון שנים, כשקצב ייצור החמצן שהציאנובקטריה חוללה בכדור הארץ היה מהיר מקצב ספיגת החמצן ביצורים החיים שנשמו אותו. התוצאה הייתה שבאטמוספירה החל להצטבר המון חמצן, מה שיצר על פני הכוכב ריכוז חמצן קטלני לאורגניזמים השונים. האוויר העשיר בחמצן הרעיל אותם בהמוניהם והביא להשמדה ההמונית הראשונה בתולדות העולם. זו ההשמדה שהגאולוגים מכנים "אירוע החימצון הגדול".
וכך, מיליוני שנים רבות אחרי התפתחות הציאנובקטריה, היא הביאה להכחדה של מרבית בעלי החיים הזעירים בעולם. לאחר ההכחדה הזו וכמעט בלי קשר אליה, הפך כדור הארץ בהדרגה לכדור שלג ענקי. זה היה מה שקרוי "עידן הקרח ההורוני", עידן הקרח הראשון וככל הנראה הארוך בתולדות הכוכב.
אך לאורך עידן הקרח הזה ובהדרגה ממש, התפתחו אורגניזמים רבים וסיגלו את עצמם אבולוציונית לשינוי שחוללה אותה שואת החמצן על פני כדור הארץ. עוד ועוד אורגניזמים אירובים החלו לצרוך חלק מעודפי החמצן שבאטמוספרה ולייצר ממנו אנרגיה.
בתום תהליך הדרגתי וגלי, תוך עליות וירידות בריכוז החמצן באטמוספרה, הוא הגיע לריכוז הנוכחי של כ-21%. כאן כבר נוצרת אצל בעלי החיים היכולת להשתמש באנרגיה הכימית שבחמצן. היא זו שתאפשר מעתה את התפתחות מגוון האורגניזמים ואת האבולוציה המדהימה שתביא להופעתן של צורות חיים מורכבות, כולל בעלי החיים שאנו מכירים בעולם, כמו היונקים, העופות והדגים וכמובן - המין האנושי.
הנה סיפורה של הציאנו-בקטריה שיצרה את החמצן (מתורגם):
https://youtu.be/dO2xx-aeZ4w
מה יקרה אם היא נפגעת (עברית):
https://youtu.be/pDy7bpafHDg
הסיפור של החמצן שכמעט 30 אחוז ממנו בעולם בא מהעצים:
https://youtu.be/7xfdGkbX4jU
על אגם נדיר שמרתק את המדענים בעניין החמצן (מתורגם):
https://youtu.be/KF6rClLH4n4
והאם יש סכנה שייגמר החמצן באוקיינוסים? (עברית)
https://youtu.be/ovl_XbgmCbw
האורגניזם הקטן על פני כדור הארץ הוא החיידק. חיידק, או בקטריה, הוא יצור שאינו בעל-חיים ולא צמח. הוא אמנם יצור חי אך הוא שונה מהם במבנהו הפנימי. למעשה, מבנהו פשוט הרבה יותר מאותם אורגניזמים מפותחים. הסיבה: מדובר במיקרואורגניזם חד-תאי.
אמנם נגיפים הם קטנים מחיידקים, שכן גודלו הממוצע של חיידק הוא בין 3 ל-5 מיקרומטר, בעוד גודלו של הנגיף הוא בין 0.02 ל-0.25 מיקרומטר. אבל הנגיפים אינם יצורים חיים, אלא טפילים שמתרבים רק בתוך תא חי אחר.
הנה האורגניזם הקטן בתבל:
https://youtu.be/GW4KwTQpUPY
חלק מהחיידקים יכולים להזיק לבריאות ולכן יש להקפיד על הגיינה (עברית):
http://youtu.be/G2WclKT64os
וכך נראים חיידקים במיקרוסקופ (ללא מילים):
http://youtu.be/5tUNmFKlNNs
ביו-לומינציה, הארה ביולוגית או ביולומינסנציה (Bioluminescence), היא יצירה של אור על ידי אורגניזם חי, כלומר בעל חיים שמאיר באופן טבעי.
אורגניזם הוא בעל חיים. הביולומינציה משותפת לכמה מיקרואורגניזמים, בעלי חיים זעירים וניתן למצוא אותה גם בצמחים.
מה הופך את כל אלה לפנסים חיים? - מדובר באור שנוצר מתגובה כימית אצל אותם מיקרו-אורגניזמים וצמחים. תגובה כימית כזו גורמת לפליטת אנרגיה בצורה של אור. האור הזה נועד למשיכת בני זוג, לפיתוי הטרף ועוד.
התאורה הטבעית שבביולומינציה מתרחשת בחמצון של חומר בשם 'לוציפרין'. ההרכב הכימי של הלוציפרין משתנה מבעל חיים אחד לשני. המבנה הזה לא זוהה בכל האורגניזמים הזוהרים.
בגחליליות למשל, זיהו כבר לפני שנים את המבנה הכימי של הלוציפרין וכיום הוא מיוצר באופן מלאכותי. השימוש המסחרי העיקרי בו הוא ליצירת סטיקלייט - מקלות זוהרים.
מרבית בעלי החיים זוהרים לפרקי זמן קצרים, בעיקר משום שהארה רצופה גורמת להתחממותם. רק מספר קטן של בעלי חיים זוהר כל הזמן, בעיקר תודות למולקולה בשם ATP1, שצורכת מעט אנרגיה ולא מחממת.
הנה ההארה הביולוגית (עברית):
https://youtu.be/4eas7TiUgRQ
הסבר מעמיק על הביולומינציה (מתורגם):
https://youtu.be/oKjFVBVGad0?t=11s
הכימיה של הביולומינציה:
https://youtu.be/Wy1vtK8srzQ
כמה יצורים מופלאים עם ביולומינציה מעולה:
https://youtu.be/UXl8F-eIoiM
וחוף מדהים שמואר מפלנקטון עם ביולומינציה:
https://youtu.be/Aaxll8yaAAA
בניגוד ליצורים רב-תאיים מורכבים, המורכבים מתאים רבים שמתמחים בתפקודים שונים כל אחד ומשתפים ביניהם פעולה, בדרך של תקשורת בין-תאית, יש יצורים שמורכבים מתא אחד בלבד והם נקראים יצורים חד-תאיים.
נראה שקבוצת יצורים זו היא בת 3.8 מיליארד שנים, מה שהופך אותה לצורת החיים העתיקה ביותר שנוצרה על פני כדור הארץ.
יצור חד תאי מכיל רק תא בודד, שמהווה את כל היצור כולו ובו מבוצעות כל פעולות החיים - בלא תלות כלשהי בתאים אחרים. לתא כזה אין כמובן כל התמחות שהיא, מה שהופך אותו לבעל יעילות נמוכה במיוחד. זו ככל הנראה הסיבה שיצורים כאלה מתקיימים רק בסביבה מימית.
הבולטות שבין הקבוצות החד-תאיות הן אלו של החיידקים, כמו גם ארכאונים, פרוטוזואות, פטריות חד-תאיות ואצות חד-תאיות. בתוכן יצורים חד-תאיים רבים, כמו למשל עינן, אמבה וסנדלית.
כל אלה מתאפיינים בתא המתפקד כיחידה עצמאית לחלוטין. גם חילוף החומרים של יצורים כאלה מתבצע דרך קרום התא, כשהוא מתרבה בקצב ריבוי מהיר מאד, על ידי חלוקת התא לשניים.
הנה החד תאיים (מתורגם):
https://youtu.be/FK9xHry877U
הסנדלית:
https://youtu.be/a4aZE5FQ284
טורפת חד תאית - הנה אמבה אוכלת סנדלית:
https://youtu.be/mv6Ehv06mXY
אצה חד תאית:
https://youtu.be/4YOgKaj_Q-U
מהו עידן הקמבריאן שיש הרואים בו את המפץ הגדול של האבולוציה?
על פי תורת האבולוציה, ההסבר ההגיוני והמוכח ביותר במדע להיסטוריה של החיים בכדור הארץ, התפתחות החיים על פני הכוכב שלנו היא התפתחות מתמדת שלא עוצרת לרגע.
ברצף ההתפתחות הבלתי פוסק הזה מהווה הקמבריון (Cambrian), או העידן הקמברי, את מה שחוקרים ופליאונטולוגים רואים בתור ה"מפץ גדול" של עולם החי.
את שמו של תור הקמבריון, שנמשך כ-60 מיליוני שנים והתקיים לפני כחצי מיליארד שנים, קיבל העידן הזה מ"קמבריה", שמו הלטיני של מחוז וויילס בבריטניה, בו נחשפו מאובנים רבים מהקמבריון.
אגב, גם באזור תמנע, בסמוך לאילת שבישראל מצויים מאובנים מהעידן הזה, תור הקמבריום. באזור גם כמות ענקית של נחושת בסלעי העידן הזה.
#המפץ הקמבריוני
עידן הקמבריון, שהחל לפני כ-540 מיליוני שנים, הוא העידן המוקדם ביותר ממנו נמצאו מאובנים בכמות גדולה. מכך לומדים המדענים שבראשית תור זה, שנחשב ליחידת הזמן הגאולוגית הראשונה בעידן הפלאוזואיקון, התפתחו תבניות גוף אצל מרבית היצורים שמאז ועד ימינו מאכלסים את כדור-הארץ.
בתוך תקופה בת 10 עד 20 מיליון שנה, הופיעו בכדור הארץ מרבית המערכות הגדולות של האורגניזמים חסרי החוליות. כל בעלי החיים אז חיו בים. זהו תהליך שזכה לשם "המפץ הקמבריוני", או "הפיצוץ הקמברי".
אחד המשמעותיים באיברים שמתפתחים באותו עידן הוא הפֶּה. גם אם יתכן שהתקיימו בתקופות שלפניו פיות קדומים שעדיין לא התגלו, היצורים הכי קדומים בעלי הפה שהתגלו בעולם הם מתור הקמבריון.
למעשה, אם בוחנים את השינויים שהתחוללו בהם מאז, הרי שמעט מאוד חידושים ניכרים באותם אורגניזמים בתקופות שאחרי הקמבריון. אם היו שינויים אבולוציוניים, הם היו רק סוג של גרסאות ושינויים קטנים יותר בתבניות הגוף של אותם יצורים שכל כך התפתחו בקמבריום.
נראה שלאחר אותה תקופה יצירתית של העידן הקמברי המאוחר פחת מאוד קצב ההופעה של מחלקות חדשות בעולם בעלי החיים.
הנה סיפורו של הפיצוץ הקמברי של עידן הקמבריון (מתורגם):
https://youtu.be/V14aTTD1pkE
על ענקי עידן הקמבריון:
https://youtu.be/3aLd8NN0YtY
הפיצוץ הקמברי לילדים:
https://youtu.be/faSdoiIJSvQ
וסרטון תיעודי על החיות הראשונות שנוצרו בעידן הקמבריון:
https://youtu.be/6UMTnexRxRQ?long=yes
על פי תורת האבולוציה, ההסבר ההגיוני והמוכח ביותר במדע להיסטוריה של החיים בכדור הארץ, התפתחות החיים על פני הכוכב שלנו היא התפתחות מתמדת שלא עוצרת לרגע.
ברצף ההתפתחות הבלתי פוסק הזה מהווה הקמבריון (Cambrian), או העידן הקמברי, את מה שחוקרים ופליאונטולוגים רואים בתור ה"מפץ גדול" של עולם החי.
את שמו של תור הקמבריון, שנמשך כ-60 מיליוני שנים והתקיים לפני כחצי מיליארד שנים, קיבל העידן הזה מ"קמבריה", שמו הלטיני של מחוז וויילס בבריטניה, בו נחשפו מאובנים רבים מהקמבריון.
אגב, גם באזור תמנע, בסמוך לאילת שבישראל מצויים מאובנים מהעידן הזה, תור הקמבריום. באזור גם כמות ענקית של נחושת בסלעי העידן הזה.
#המפץ הקמבריוני
עידן הקמבריון, שהחל לפני כ-540 מיליוני שנים, הוא העידן המוקדם ביותר ממנו נמצאו מאובנים בכמות גדולה. מכך לומדים המדענים שבראשית תור זה, שנחשב ליחידת הזמן הגאולוגית הראשונה בעידן הפלאוזואיקון, התפתחו תבניות גוף אצל מרבית היצורים שמאז ועד ימינו מאכלסים את כדור-הארץ.
בתוך תקופה בת 10 עד 20 מיליון שנה, הופיעו בכדור הארץ מרבית המערכות הגדולות של האורגניזמים חסרי החוליות. כל בעלי החיים אז חיו בים. זהו תהליך שזכה לשם "המפץ הקמבריוני", או "הפיצוץ הקמברי".
אחד המשמעותיים באיברים שמתפתחים באותו עידן הוא הפֶּה. גם אם יתכן שהתקיימו בתקופות שלפניו פיות קדומים שעדיין לא התגלו, היצורים הכי קדומים בעלי הפה שהתגלו בעולם הם מתור הקמבריון.
למעשה, אם בוחנים את השינויים שהתחוללו בהם מאז, הרי שמעט מאוד חידושים ניכרים באותם אורגניזמים בתקופות שאחרי הקמבריון. אם היו שינויים אבולוציוניים, הם היו רק סוג של גרסאות ושינויים קטנים יותר בתבניות הגוף של אותם יצורים שכל כך התפתחו בקמבריום.
נראה שלאחר אותה תקופה יצירתית של העידן הקמברי המאוחר פחת מאוד קצב ההופעה של מחלקות חדשות בעולם בעלי החיים.
הנה סיפורו של הפיצוץ הקמברי של עידן הקמבריון (מתורגם):
https://youtu.be/V14aTTD1pkE
על ענקי עידן הקמבריון:
https://youtu.be/3aLd8NN0YtY
הפיצוץ הקמברי לילדים:
https://youtu.be/faSdoiIJSvQ
וסרטון תיעודי על החיות הראשונות שנוצרו בעידן הקמבריון:
https://youtu.be/6UMTnexRxRQ?long=yes
אורגניזמים
מבין כל היצורים שבכדור הארץ, היצור החי הבודד הגדול ביותר היה פטריה שגדלה לפני שנים במדינת אורגון שבארצות הברית. פטריית הדבש הזו גדולה הרבה יותר מלוויתן ולמעשה היא גדלה וממשיכה לגדול כבר אלפי שנים ומגיעה לממדי ענק.
הפטרייה הענקית הזו השתרעה בעבר על פני שטח של 2,200 דונם והיא ממשיכה לגדול כל הזמן.
כדי להבין את הגודל שלה נבהיר שאם נרצה להעמיס אותה להובלה היא תתפוס לא פחות מ-250 משאיות.
מדובר בארמילאריה (Armillaria), סוג של פטריות פרזיטיות שחיות הרבה שנים ומסוגלות ליצור אורגניזמים, בעלי חיים לכל דבר שגדלים בצורה לא נתפסת. הפטרייה הגדולה ביותר בעולם, זו שחיה באורגון, היא בת אלפי שנים ומשתרעת על פני יותר מ-10 קילומטרים רבועים, גדול יותר מהשטח של גיברלטר.
איך זה יכול להיות שפטריה קטנה וחמודה כזו יכולה לגדול לגודל כה עצום? - ובכן, מבחינה ביולוגית מה שאנחנו קוראים פטריה וקוטפים בהתלהבות, היא למעשה הפרי של הפטריה. זה רק החלק שבולט מעל פני האדמה. הפטריה עצמה גדלה מתחת לאדמה והיא עצומת ממדים. אלה רק הפירות שלה, שאנו קוטפים ואוכלים.
אז שוב, על פני השטח לא תראו סימנים לגודלה האמיתי, אלא רק ראשי פטרייה רגילים שפזורים ביער. אבל אלה, אתם כבר יודעים, הם רק הפירות שלה. כי מתחת לאדמה נמצא גוף הפטרייה הענקי שמנסה להרוג את היער שבו היא חיה וגודלו עצום.
הנה הפטריה שהיא היצור החי הכי גדול בעולם:
https://youtu.be/5KmjH_G9uko
כמו 1650 מגרשי כדורגל - זה גודלה העצום של הפטריה הגדולה ביותר בעולם:
https://youtu.be/Q7CuEaxcRcw
הרצאת טד על הארמילאריה ויצורים אחרים שחיים אלפי שנים (מתורגם):
https://youtu.be/Oa82WNk0mis?long=yes
והיצור החי הגדול בעולם:
https://youtu.be/vTb1yjK_ZbE?long=yes
עריכה גנטית (Gene editing) היא אחת הטכנולוגיות המסעירות בעולם הביוטכנולוגיה של ימינו. היא מאפשרת לערוך את הגֵנום האנושי או הגֵנום של אורגניזם כלשהו, ממש כמו שעורכים בתוכנות עריכה גרפית או במעבד תמלילים.
כמו שחיידקים גוזרים וירוס שהם איתרו, כדי שבפעם הבאה שיפגשו בו הם יצליחו לחסלו ולמנוע מעצמם מחלות, כך טכנולוגיית CRISPR שנלמדה מהם היא טכנולוגיה מהפכנית ביותר שמאפשרת עריכה גנטית בגוף האדם ועשויה כבר בקרוב לתקן פגמים גנטיים ולשנות את עולם הרפואה באופן בלתי נתפס לחיוב.
היכולת של טכנולוגיית הקריספר לשנות את שיטות העבודה של מהנדסי הגנום, יוצרת עולם של אפשרויות רפואיות מדהימות. בעזרת CRISPR ניתן לגזור רצף דנ"א קצר ומדויק, מהגֵנום השלם של בן אדם או של בעל חיים. לאחר מכן ניתן להחליף אותו בדנ"א חלופי, שיוחדר לרצף שממנו נגזר הרצף הפגום, הלא רצוי או סתם זה שנחקר. באמצעות אנזים ניתן יהיה להדביק את הדנ"א החלופי, להתקין על הגנום ולתקן את מה שרוצים בגוף.
עריכה גנטית אפשרית גם היום. אבל היא מסובכת ואיטית מאוד. שיטת הקריספר, מנגד, היא שיטה כה פשוטה, מדויקת, מהירה וזולה, שתוכל לתקן פגמים גנטיים קשים ולתת תקווה לבעלי פגמים גנטיים מולדים וחולים במחלות גנטיות ולשנות את חיי החולים ושל מי שסובבים אותם.
באמצעות CRISPR ניתן יהיה להחדיר לגוף גנים ש"יצודו" תאים סרטניים ויחסלו אותם, ניתן יהיה לרפא חולים מאיידס, למנוע מחלות כמו אלצהיימר ועוד ועוד. ניתן יהיה ליצור יתושים שלא מעבירים מחלות כמו מלריה ולהציל 700 אלף איש שמתים מהמחלה הזו בכל שנה.
אבל כדרכן של טכנולוגיות דמיוניות ועתידניות שכאלה, CRISPR גם מעוררת חשש. מצד אחד, עריכה כה פשוטה של הגנום תוכל לייצר ילדים בהזמנה. נניח שהורים יוכלו לבקש כבר בשלב העובר שבבטן, לטפל בגנים שלו ולערוך אותם כך שיוולד להם ילד עם IQ גבוה, שיער בלונדיני, עיניים כחולות, אופי נוח, או שישחק כדורגל מצוין ושיאהב בנות.
ונניח שזה בסדר שהורים יזמינו ילדים כרצונם, אבל מה יהיה אם מדען מטורף ייצר ילדים עם נטיות אלימות ומשמעת ברזל? מה יקרה אם מישהו יזמין ילדים שיהיו עבדים חסונים מאד וכנועים, רק כדי שיישרתו אותו?
כך או כך, ילד שייערך הגנום שלו כדי שיהיו לו תכונות רצויות למישהו, אינו עניין פשוט מבחינה חברתית ואבולוציונית. יש שם שאלות של אתיקה שיחייבו רגולציה, כלומר הסדרה בחוק של מה מותר ומה אסור לעשות בעזרתה. כבר היום מעל 40 מדינות אוסרות או מגבילות בחוק כל עריכה גנטית שכזו.
מילה על הטכנולוגיה וקשייה. לקריספר ייקח עוד זמן מה עד שתהפוך לטכנולוגיה שימושית. יש בעיות לא פשוטות שעדיין לא נפתרו - למשל בהעברה (delivery) של הקריספר לגנים הפגומים. בין אם הקריספר יעבור באמצעות כדור, סירופ או כל שיטה אחרת, כיצד נוכל להובילו אל הגנים הפגומים.
או איך למנוע התרבות של שגיאות מהונדסות שנוצרו בהנדסה גנטית?
למעשה, מפתחי הטכנולוגיה הזו, של דחיפת הגנים, הם שביקשו בתחילה לא להשתמש בה עדיין. לפחות עד שלא ימצאו טכנולוגיה לביטולה, למקרה של התרבות יצורים מהונדסים גנטית, המחוללים הרס או משבשים את האיזון בטבע באופן קיצוני.
מצד שני - מכירים את נגיף הקורונה? - דמיינו שבעת פיתוחו היה גם כלי לביטולו... כמה מוות והרס כלכלי היו נמנעים.
ועדיין, יש כבר הצלחות מרשימות שנרשמו לטכנולוגיה הזו, כמו זו של יצירת גנים סינתטיים והטמעתם ביתושים, כחלק מהמאבק ההולך ומושלם בהעברת המלריה, המחלה הקטלנית בהיסטוריה.
מכל מקום, ב-2024 יש כבר חולה שנרפאה באמצעות קריספר, נרפאה וה-FDA האמריקאי אישר להשתמש בקריספר לריפוי עתידי כזה.
הנה טכנולוגיית ה-CRISPR:
http://youtu.be/LrtrM_CPtQQ
היכולות הדמיוניות שלה:
http://youtu.be/2pp17E4E-O8
הסבר טכני יותר - כך היא עובדת:
http://youtu.be/2pm9u1E8k3s
וסרטון תיעודי על עריכה הגֵנטית והיכולות המדהימות של CRISPR (מתורגם):
https://youtu.be/jAhjPd4uNFY?long=yes
קשה אולי להאמין אבל לא תמיד ניתן היה למצוא בעולמנו, כלומר על פני כדור הארץ, את החמצן (Oxygen), הגז שאנו נושמים וחייבים "כמו אוויר לנשימה".
מעניין יהיה לדעת שחיידק, אורגניזם חד-תאי זעיר הוא ששינה את העולם, בכך ששחרר את מולקולת החמצן הבודדת הראשונה לאטמוספרה. בכך הוא אפשר חיים תלויי-חמצן, סלל את הדרך להתהוות חיים מורכבים על פני כדור הארץ ואת היווצרות שכבת האוזון באטמוספרה.
ובו בזמן החיידק הזה כמעט וחיסל את בעלי החיים כאן לגמרי. כיצד זה קרה?
הציאנובקטריה (Cyanobacteria) היא חיידק חד-תאי, שאין לו גרעין או אברון כלשהו. היצור הזה הוא בעל תפקיד קריטי בסיפור החיים שהתפתחו בכדור הארץ.
מדובר בכדור ארץ אחר ממה שאנחנו מכירים. לפני 3.5 מיליארד שנים היה הרכב האטמוספרה מורכב ברובו מחנקן, מפחמן דו-חמצני ומגז מתאן. החמצן באותו עידן היה כלוא כמעט כולו בתוך מולקולת מים בעיקר ובאוויר לא היה חמצן כמעט בכלל.
כמובן שגם חיים לא היו כאן.
השינוי מגיע לפני מאות מיליוני שנים. מה שקרה אז הוא שיצור זעיר שבזעירים, מיקרוב פרהיסטורי כלשהו, בלע ככל הנראה ציאנובקטריה שלמה.
כולה חיידק שנבלע כאן. כן, אבל המיקרוב הזעיר הזה היה אב הטיפוס של הצמחים. כי כתוצאה מהתהליך של בליעת הציאנובקטריה, שנקרא אנדוסימביוזה, רכש המיקרוב הקדום הזה לעצמו מעין מכונה טבעית לביצוע פוטוסינתזה. והרי האבולוציה לא מפסיקה לעבוד לרגע. מאותו מיקרוב יתפתחו תאי הצמח. הציאנובקטריה הפכה לכלורופלסט, שהוא האברון שמבצע את הפוטוסינתזה בצמחים ונותן חיים לעולם (ראו בתגית "פוטוסינתזה").
התוצאה - גם היום ניתן למצוא את הציאנובקטריות כמעט בכל סביבה על פני כדור הארץ. ניתן לאתר אותן באגמים או ימות, באוקיינוסים, על פני האדמה, בסלעים של אנטרקטיקה ואפילו על פרוות בעלי החיים השונים.
כמובן שהציאנובקטריות פולטות את החמצן לאטמוספרה ובו בזמן גם קולטות חנקן שמספק דשן לצמחים שהתפתחו בעזרתן. כך שניתן לומר שבזכות הציאנובקטריה מתאפשרים החיים על הכוכב שלנו.
אגב, לא פחות מעניין הוא שמיליוני שנים רבות אחרי יצירת החיים על פני כדור הארץ, כמעט והביאה הציאנובקטריה לחיסול גמור של החיים הכוכב שלנו. זה קרה כמה מאות מיליוני שנים אחרי שהציאנובקטריה החלה לייצר חמצן וזו ראשונת ההכחדות שהיו בכדור הארץ.
הסיפור מתחיל בערך לפני 2.5 מיליון שנים, כשקצב ייצור החמצן שהציאנובקטריה חוללה בכדור הארץ היה מהיר מקצב ספיגת החמצן ביצורים החיים שנשמו אותו. התוצאה הייתה שבאטמוספירה החל להצטבר המון חמצן, מה שיצר על פני הכוכב ריכוז חמצן קטלני לאורגניזמים השונים. האוויר העשיר בחמצן הרעיל אותם בהמוניהם והביא להשמדה ההמונית הראשונה בתולדות העולם. זו ההשמדה שהגאולוגים מכנים "אירוע החימצון הגדול".
וכך, מיליוני שנים רבות אחרי התפתחות הציאנובקטריה, היא הביאה להכחדה של מרבית בעלי החיים הזעירים בעולם. לאחר ההכחדה הזו וכמעט בלי קשר אליה, הפך כדור הארץ בהדרגה לכדור שלג ענקי. זה היה מה שקרוי "עידן הקרח ההורוני", עידן הקרח הראשון וככל הנראה הארוך בתולדות הכוכב.
אך לאורך עידן הקרח הזה ובהדרגה ממש, התפתחו אורגניזמים רבים וסיגלו את עצמם אבולוציונית לשינוי שחוללה אותה שואת החמצן על פני כדור הארץ. עוד ועוד אורגניזמים אירובים החלו לצרוך חלק מעודפי החמצן שבאטמוספרה ולייצר ממנו אנרגיה.
בתום תהליך הדרגתי וגלי, תוך עליות וירידות בריכוז החמצן באטמוספרה, הוא הגיע לריכוז הנוכחי של כ-21%. כאן כבר נוצרת אצל בעלי החיים היכולת להשתמש באנרגיה הכימית שבחמצן. היא זו שתאפשר מעתה את התפתחות מגוון האורגניזמים ואת האבולוציה המדהימה שתביא להופעתן של צורות חיים מורכבות, כולל בעלי החיים שאנו מכירים בעולם, כמו היונקים, העופות והדגים וכמובן - המין האנושי.
הנה סיפורה של הציאנו-בקטריה שיצרה את החמצן (מתורגם):
https://youtu.be/dO2xx-aeZ4w
מה יקרה אם היא נפגעת (עברית):
https://youtu.be/pDy7bpafHDg
הסיפור של החמצן שכמעט 30 אחוז ממנו בעולם בא מהעצים:
https://youtu.be/7xfdGkbX4jU
על אגם נדיר שמרתק את המדענים בעניין החמצן (מתורגם):
https://youtu.be/KF6rClLH4n4
והאם יש סכנה שייגמר החמצן באוקיינוסים? (עברית)
https://youtu.be/ovl_XbgmCbw
