ברירה טבעית

הברירה הטבעית (באנגלית: Natural Selection) היא מנגנון מרכזי בתהליך האבולוציה. שונות גנטית בקרב האוכלוסייה, מביאה ליצירת פרטים שונים זה מזה גם בתכונותיהם הגנטיות. פרטים בעלי גנים המאפשרים שרידות והעמדת צאצאים טובה יותר, יעבירו את הגנים שלהם לצאצאים רבים יותר מפרטים אחרים. כיוון שכך, תלך ותגדל השכיחות באוכלוסייה של האללים של אותם הפרטים המתאימים לשרידות, בעוד ששכיחות האללים של הפרטים המותאמים פחות לסביבה, תלך ותקטן. לאורך דורות רבים, תהפוך האוכלוסייה מותאמת יותר ויותר לסביבת החיים גנוטיפית ופנוטיפית. תהליך זה מכונה הברירה הטבעית.

תרשים המדגים מוטציות ותהליך ברירה טבעית לטובת הפרטים הכהים. בעוד המוטציות הן מקריות, תהליך הברירה הטבעית אינו מקרי - הוא נותן יתרון משמעותי בשרידה או ברבייה ליצורים בעלי מטען גנטי מסוים, שמוביל לתכונות מסוימות (כמו צבע גוף כהה), ובכך מגביר את השכיחות של גנטי אלה באוכלוסייה

את רעיון הברירה הטבעית הגו צ'ארלס דרווין ועמיתו אלפרד ראסל וואלאס ב-1859, והבנתו הייתה שלב חשוב בהתפתחות הביולוגיה המודרנית.

בכל אוכלוסיית יצורים יש מגוון טבעי של תכונות. ישנם פרטים בעלי תכונות מותאמות יותר לסביבתם, המסייעות להם לשרוד ולהעמיד צאצאים. חלק מהתכונות האלה הן תורשתיות, ולמי שמעמיד הרבה צאצאים יש סיכוי גדול יותר להוריש להם תכונות אלה. באופן דומה, פרטים בעלי תכונות שמזיקות להם בסביבתם מתקשים להעמיד צאצאים ומתקשים להוריש את תכונותיהם התורשתיות. לכן, באוכלוסיות גדולות שטרם הגיעו לשיווי משקל אבולוציוני בנישה מסוימת, יש סיכוי טוב שבכל דור האוכלוסייה תהיה מותאמת יותר בתכונותיה בסביבה זו.

בשל הברירה הטבעית, לאורך דורות רבים, מינים דומים ואוכלוסיות נפרדות של אותו המין יכולים להפוך לבעלי תכונות שונות זה מזה, בייחוד אם הם מתפצלים לנישות אקולוגיות שונות. זהו אחד המנגנונים המסבירים את המגוון הביולוגי המוכר לנו, מאב קדמון משותף.

רעיון הברירה הטבעית הוצע לפני שהתפתחה תורת התורשה המודרנית, המסבירה כיצד מעבירים ההורים תכונות לצאצאיהם וכיצד נוצר מגוון בתכונות אלה. התפתחות הגנטיקה הקלאסית והמולקולרית במאה ה-20 השלימו את החוסר הזה. שילוב תורת הגנטיקה עם השערת הברירה הטבעית מכונה לעיתים הסינתזה האבולוציונית המודרנית.

הנחות הברירה הטבעית

ב"מוצא המינים" ניסח דרווין את ארבע ההנחות (פוסטולטים) של הברירה הטבעית:

1. פרטים שונים בתוך אותו מין שונים זה מזה
2. חלק מהשונות הזאת מועברת בתורשה לצאצאיהם
3. בכל דור נוצרים (או נולדים) יותר פרטים מאלה המסוגלים לשרוד
4. ההישרדות והרבייה של פרטים אינה אקראית. הפרטים שמצליחים לשרוד ולהתרבות, או אלה שמצליחים להתרבות הכי הרבה, הם הפרטים שלהם התכונות המתאימות ביותר.

כך משתנים מאפייני האוכלוסייה מדור לדור. רק חלק מהפרטים זוכים לשרוד ולהתרבות (הנחה 3); הפרטים שזכו לשרוד ולהתרבות הם בעלי תכונות מסוימות, שעזרו להם לשרוד (הנחה 4); הם מורישים את התכונות האלה לצאצאיהם (הנחה 2). לכן בדור הבא תכונות מועילות אלה יהיו נפוצות יותר. לכן שכיחות תכונות שונות משתנה באופן הדרגתי ומתמשך באוכלוסייה. האבולוציה של האוכלוסייה מתרחשת כתוצאה מהשפעת הברירה הטבעית על פרטים באותה אוכלוסייה.

הנחות אלה נחשבות לתאוריה מדעית תקפה ואף לעובדה מכיוון שהן קיבלו אישושים רבים על ידי ניסויים ותצפיות רבות. ואכן, ממחקרים שנערכו ב-150 השנה שחלפו מאז ניסח דרווין את ההנחות האלו עולה שהן נכונות. התאוריה היא בעלת כוח חיזוי בהקשרים רבים (כמו התמיינות עץ החיים, מציאת מינים חדשים, מציאת מאובנים חדשים, דרך השתנות של אוכלוסייות שהגיעו למקומות חדשים ועוד). במקביל, ניסיונות שונים לקעקע את התאוריה או להציע לה חלופות לא הצליחו להתבסס. עם הזמן התקיימו גם מספר סינתזות בין התאוריה הזו לבין תחומים נוספים (כמו פיזיקה, כימיה, גנטיקה, אמבריולוגיה, פלאונטולוגיה, אקולוגיה) שמאוששים אותה כמו נדידת היבשות, תארוך רדיומטרי או התאמה גנטית בין ככלל היצורים החיים.

ברירה של פנוטיפ וגנוטיפ

התאוריה הגנטית מבחינה בין גנוטיפ, שהוא הפוטנציאל הגנטי של הייצור, והפנוטיפ, שהוא התכונות המתבטאות בו בפועל. לדוגמה, 'עיניים כחולות' הוא תיאור של פנוטיפ. הגנוטיפ, בהקשר צבע העיניים, הוא אוסף הגנים המשתתפים בקביעת צבע העיניים. הפנוטיפ נקבע על ידי הגנוטיפ, אבל מושפע גם מגורמים סביבתיים שונים. הברירה הטבעית פועלת במשולב על הפנוטיפ והגנוטיפ. הפנוטיפ הוא שמשפיע על יכולת השרידה וההתרבות, ולכן הוא שנברר לעבור לדור הבא; אבל מה שעובר בפועל לדור הבא הוא הגנוטיפ, שהוא הרכיב התורשתי.

פיתוח רעיון הברירה הטבעית

צ'ארלס דרווין, הוגה הברירה הטבעית.

צ'ארלס דרווין נחשב להוגה הרעיון כי הברירה הטבעית היא התהליך העיקרי שהוביל את התפתחות המינים על פני כדור הארץ.

לדרווין היו כמה מקורות השראה בפיתוח רעיון הברירה הטבעית. ראשית, התצפיות שהוא עצמו ערך בתקופת מסעו באונייה "ביגל" ונתונים שאסף מחוקרי טבע אחרים העידו שמינים דומים חיים בקרבה גאוגרפית זה לזה, כדוגמת מינים דומים של פרושיים שראה באיי גלאפגוס. בנוסף לכך, ממצאים של מאובנים הצביעו על כך שמינים שנכחדו במקומות שונים בעולם דומים מאוד למינים אחרים שחיים באותם מקומות בהווה. אלו עודדו את דרווין להאמין כי המינים מתפתחים זה מזה ומשתנים לאורך ההיסטוריה, כלומר ברעיון האבולוציה.

שנית, דרווין הושפע רבות מעבודתו של הכלכלן הבריטי תומאס מלתוס. מלתוס טען כי הנטייה הטבעית של בני האדם היא להתרבות ללא הגבלה, ואילו בלמים ומעצורים שונים כגון רעב, מחלות, מלחמות, אסונות, תאונות דרכים ותאונות צלילה בפרט מונעים זאת מהם. דרווין אימץ רעיון זה וטען שגם בעולם הטבע, בשל מאבק על משאבי מזון ושטח מחיה מוגבלים, לדוגמה, רק חלק מן הפרטים בדור מסוים יכולים לשרוד ולהעמיד צאצאים חדשים.

לבסוף, מתוך מחקרו על סיווג מינים ובעיקר בלוטי ים, הבין דרווין כי השונות הקיימת בין פרטים שונים בתוך אותו מין, ובמיוחד בין הורים לצאצאים, היא אינה רק מוזרות של הטבע אלא כוח מניע חשוב לתהליך ברירה היכול להסביר גם את השוני הקיים בין המינים. את ההבנה זאת שאל דרווין מתהליך הברירה המלאכותית המוכרת מהשבחה של חיות מבויתות כגון כלבים וסוסים.

דרווין החל לפתח רעיונות אלו אחרי שחזר ממסעו על ה"ביגל" ב-1836, ואף על פי שברשימותיו רעיון הברירה הטבעית מופיע כבר בספטמבר 1838, הרי שיעברו עוד שנים רבות עד שיעז לפרסם אותו. ב-1842 העלה לראשונה את מחשבותיו על הנייר, אך מלבד כמה חברים קרובים, איש לא קרא את החיבור הזה. במשך שנים שקד דרווין על ספר עב כרס שיפרט וידגים את רעיונותיו באשר להתפחות המינים בצורה מקיפה, אך מעולם לא סיים אותו. בסופו של דבר, בשנת 1858, אחרי שנודע לדרווין כי חוקר צעיר בשם אלפרד וואלס כתב מסה משלו אודות האבולוציה על ידי ברירה טבעית, נאות דרווין לפרסם את רעיונותיו, ראשית במאמר קצר שהתפרסם בחברה הליניאית בלונדון יחד עם מאמרו של וואלס, ושנה לאחר מכן בספרו "מוצא המינים", שדרווין ראה בו תקציר של הספר שתכנן אך לא סיים.

רעיון האבולוציה התקבל במהירות בקרב הקהילה המדעית באותה התקופה, אך הסברה שהאבולוציה מתרחשת בעיקר בשל הברירה הטבעית הייתה קשה יותר לקבלה. זאת בעיקר בשל קשיים מדעיים הנוגעים לחוסר במנגנון ביולוגי שמייצר את השונות בקרב המינים או לקצב ההשתנות האיטי מאוד של המינים הנדרש. בנוסף, רבים בקהילה המדעית ומחוץ לה התקשו לקבל תורה אשר גורסת כי אין כל יד מכוונת בהתפתחות עושר המינים הקיים על הארץ, ובפרט בנוגע להתפתחות האדם. דרווין ככל הנראה חזה את הבעיה הזו, והשמיט לגמרי כל דיון במוצאו של האדם מספרו "מוצא המינים".

רק לאחר התפתחותה של הגנטיקה בתחילת המאה ה-20 התברר כי אכן יש מנגנון תורשתי לתכונות של אורגניזמים שגם מאפשר שינויים בין פרט לפרט על ידי מוטציות. רעיונות אלו, שזכו לתיאור מתמטי מבוסס, החזירו את רעיון הברירה הטבעית של דרווין למרכז הבמה של הביולוגיה האבולוציונית. האיחוד של רעיונותיו של דרווין ועקרונות הגנטיקה מכונה בדרך כלל הסינתזה האבולוציונית המודרנית.

ברירה מלאכותית

ערך מורחב – ברירה מלאכותית

את ספרו מוצא המינים פותח דרווין בתיאור התהליכים שבהם בני אדם השביחו במהלך ההיסטוריה האנושית זנים שונים של צמחים ובעלי חיים והתאימו אותם לצרכיהם. חקלאים ומגדלים בחרו במודע להרבות פרטים בעלי תכונות מועילות, ולא הרבו, או השמידו ממש, פרטים מתאימים פחות.

את תוצאות התהליך אנחנו יכולים לראות בכל המינים המבויתים, כמו חיטה, אפונה, כלבים, תרנגולים ובקר. דרווין קרא לתהליך זה "ברירה מלאכותית", והסביר באמצעותו את התהליך הדומה שמתרחש באופן טבעי, "ברירה טבעית". תהליך הברירה המלאכותית מהיר הרבה יותר מרוב תהליכי הברירה הטבעית, מפני שסיכויי השרידה של פרטים לא מתאימים נמוכים ביותר.

ברירה של מין אחד באמצעות מין אחר, או יצור אחד באמצעות יצור אחר אינה מוגבלת רק לאדם. בספר ההצגה הגדולה בתבל בפרק "דרך הוורד למאקרו אבולוציה", מדגים ריצארד דוקניס מקרים של בברירה של בעלי חיים וצמחים בידי בעלי חיים אחרים – ברירה של פרחים בידי חרקים, ברירה של פסיונים בידי בני זוג, ברירה של נטרפים על ידי טורפים ושל טורפים בידי נטרפים. בניגוד לברירה מלאכותית אין כאן תהליך מכוון, אולם הדבר מסייע להבין כיצד תכונות או פעולות של יצור אחד יכולות להשפיע על סיכוי ההשרדות או ההתרבות של יצור אחר.

ברירה טבעית בהשפעה עקיפה של האדם

ערך מורחב – אירוע ההכחדה בהולוקן

במגוון נסיבות משפיע האדם על התפתחותם והתאמתם של מינים, ללא כוונה ישירה, על ידי יצירת תנאי מחיה קיצוניים אשר משפיעים, לעיתים באופן דרמטי, על בעלי החיים המתקיימים בסביבה.

דוגמה לכך ניתן למצוא בערים הגדולות, אשר מכילות שילוב קיצוני של סיכון והזדמנות למינים רבים החיים בשטחן, דוגמת חרקים או עופות. במטא-אנליזה של יותר מ-1,600 תיאורי מקרים, שפורסמה בשנת 2017 בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences USA, קבוצת חוקרים בראשות מרטינה אלברטי מאוניברסיטת וושינגטון מצאה סימן ברור לכך שעיור אכן מאיץ את האבולוציה, ובמקרים מסוימים אף מכפיל את הקצב הטבעי של התפתחות מינים.

דוגמה נרחבת הרבה יותר קיימת בהקשר של הכחדות המוניות עקב פעילות האדם. עוד לפני עשרות אלפי שנים, נדידת האדם אל מחוץ לאפריקה מקומות כמו אסיה, אוסטרליה ודרום אמריקה הובילה להכחדה נרחבת של מינים רבים שחיו בהם - בעיקר בעקבות ציד של מיני בעלי חיים גדולים. כיום מתקיים אירוע הכחדה המוני נוסף - אירוע ההכחדה בהולוקן שבו שינויים שנגרמים על ידי האדם - ביניהם ברוא יערות לשם השגת שטחי חקלאות, ציד, דיג, זיהום, ושינויים בזרמים ביוגאוכימיים גורמים להרס או לשינוי של מערכות אקולוגיות קיימות, באופן שמחסל נישות אקולוגיות שבהן התקיימו מינים רבים. האיגוד הבינלאומי לשימור טבע תיעד את הכחדתם של 784 מינים מאז שנת 1500 לספירה, ועד 2012. עם זאת היות שרוב ההכחדות הן כנראה בלתי מתועדות, מדענים מעריכים כי במשך המאה ה-20 נכחדו בין 20,000 ל-2 מיליון מינים, אבל לא ניתן לקבוע את המספר באופן מדויק יותר ברמת הידע הנוכחית. אירוע ההכחדה הנוכחי נחשב לשישי במניין אירועי ההכחדה המונית שהרחשו בכדור הארץ.

ראו גם

• אבולוציה
• ברירה זוויגית
• עקרון ההכבדה
• מוצא האדם (ספר)
• דרוויניזם חברתי
• מפלט פישרי
• כשירות
• הסינתזה האבולוציונית המורחבת

לקריאה נוספת

• צ'ארלס דרווין, מוצא המינים - ספרו המפורסם של צ'ארלס דרווין.
• ריצ'רד דוקינס, הגן האנוכיי - עוסק בהגנת האבולוציה והסברתה.
• ריצ'רד דוקינס, השען העיוור - עוסק בהגנת האבולוציה והסברתה.
• יוסף נוימן, החיים ותודעת החיים - היווצרות החיים, דארוויניזם, האדם, רסלינג, 2010.

קישורים חיצוניים

• קטע מתוך ספרו של דרווין, מוצא המינים, המסביר את נושא הברירה הטבעית, באתר "הידען"
• יוסף נוימן, ‏האם התהליך האבולוציוני מובן?, מחשבות 50, אוקטובר 1981, עמ' 45–47
• ברירה טבעית, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• ברירה טבעית, דף שער בספרייה הלאומית