מורכבות שאינה ניתנת לפישוט

מורכבות שאינה ניתנת לפישוט (באנגלית: Irreducible complexity) היא טיעון אנטי אבולוציוני, לפיו מערכות ביולוגיות שיש להן מספר חלקים המקיימים אינטראקציה ביניהם, לא יתפקדו אם אחד מהחלקים יוסר, ולכן כביכול מערכות אלה לא יכלו להתפתח באמצעות ברירה טבעית על ידי שינויים קטנים עוקבים ממערכות קודמות מורכבות פחות. הטיעון הבסיסי שימש עוד מראשית פיתוח תאוריית האבולוציה על ידי דרווין עצמו כדרך אפשרית להפרכת התאוריה שלו. כיום תומכים של בריאתנות ותכנון תבוני טוענים לקיום מורכבות כזו במערכות ביולוגיות שונות. לאחר "הוכחת" הטיעון, דבר שלכאורה מוכיח שהאבולוציה אינה נכונה, פונים מכחישי אבולוציה לטענה כי ההסבר החלופי היחיד הוא קיומו של מעצב תבוני של יצורים ומערכות טבעיות. הטיעון נפוץ בקרב תנועת התכנון התבוני ומופץ בגרסאות שונות, עם זאת טענות למורכבות שאינה ניתנת לתכנון נדחו על ידי הקהילה המדעית, הרואה בתכנון תבוני פסבדו מדע.

רקע

דרוין כתב: "אם ניתן יהיה להוכיח שאין אפשרות שאיבר מורכב קיים כלשהו יכול היה להיווצר דרך השתנויות קטנות, רבות ורצופות, כי אז התיאוריה שלי תתמוטט לחלוטין". הסיבה היא ששינויים עקב מוטציות מקריות הם כמעט תמיד קטנים למדי, וכדי שברירה טבעית תגרום להעדפה של קוד גנטי מסוים, יש צורך ששינוי זה יתרום להשרדות או לרבייה של הפרט בעל המוטציה במידה מספקת.

דרווין הקדיש פרק בספרו לתיאור "קשיים בתאוריה של תורשה תוך שינויים מדור לדור" ופתר קשיים אלה. הקשיים החמורים ביותר של התאוריה הם מה שדרווין כינה "איברים מסובכים ומושלמים ללא דופי". הוא ציין לדוגמה את המורכבות הגבוהה של העין וציין כי "ההנחה שהעין על כל מנגנוניה המורכבים... יכלה להיווצר על ידי ברירה טבעית, נראית על פניה, אני מודה, אבסורדית במידה רבה מאד." משפט זה מצוטט לעיתים קרובות על ידי מתנגדיו בלי לציין את ההמשך והוא התיאור של התפתחות מנגוני העין בצורה הדרגתית מתוך מבנים פשוטים יותר.

הביטוי "מורכבות שאינה ניתנת לרדוקציה" נטבע על ידי מייקל בהה בשנת 1996. את הרעיון ניסו בריאתנים להמחיש לגבי מערכות שונות כמו עצי סקוויה, כנפיים, עיניים, שוטון, קרישת דם ועוד, אבל ביולוגים אבולוצונים סיפקו מנגנונים וראיות להתפתחות הדרגתית של כל המבנים האלה.

דוגמאות

העולם הביולוגי מכיל שפע דוגמאות לעיצובים מדהימים מבחינת יופי ותפקוד. הטיעון הבריאתני הוא שלא ייתכן כי מבנים אלה נבנו במקרה, ולכן האפשרות האחרת היחידה היא תכנון תבוני. הביולוג ריצ'רד דוקינס מציין כי מדובר בכשלים לוגיים מסוג טיעון איש קש ודיכוטומיה כוזבת שכן גם הביולוגים תומכי האבולוציה לא טוענים כי מבנים אלה התפתחו בצורה מקרית, אלא בעקבות בעקבות תהליך אבולוציוני מצטבר של ברירה טבעית, שאיננו מקרי.

דוגמאות:

• התפתחות העין
• הסוואה של חרקים
• התפתחות של כנפיים
• מנגנוני סונאר אצל עטלפים ואצל דולפינים
• השלד המורכב של הספוג המכונה "סל הפרחים של ונוס".
• עצי סקוויה
• מגנון קרישת הדם
• שוטון של יצורים חד-תאיים, כשוטון הזרע או החיידק.
• סינתוז חלבונים על ידי הריבוזומים בעזרת מידע המקודד ב-RNA, שבתורו משועתק מה-DNA, שנוצר על ידי חלבוני העתקה המקודדים בו עצמו.
• מערכת החיסון בקרב בעלי חוליות.

הטיעון מושמע בידי בריאתנים ותומכי תפיסת התכנון התבוני לגבי מערכות ביולוגיות מורכבות שונות. הטיעון הוא כי לא ייתכן שמערכות אלה הופיעו בצורה מקרית. מדענים תומכי אבולוציה מסכימים כי הופעה מקרית היא דבר לא סביר, ומסבירים זאת באמצעות מנגנון הצטברות לא מקרי הנובע מברירה טבעית שבה שינויים מצטברים ומעניקים יתרון גם למבנים שנראה לכאורה שאין בהם תועלת כגון "עין לא מתפקדת".

לאחר שדוגמאות רבות כאלה נחקרו והודגמו, בריאתנים פנו לעוד ועוד תחומים ומערכות בחיפוש אחר פערים שקיימים עדיין בידע המדעי. כל פער כזה משרת את הטיעון הבסיסי, לפיו אם המדע אינו יודע כרגע את התשובה איך התפתח מנגנון מורכב מסוים, התשובה היא בהכרח תכנון תבוני. זאת תוך כדי התעלמות מהסברים לחידות התפתחות של מבנים מורכבים קודמים.

הברירה הטבעית מספקת פתרון להתפתחות מבנים מורכבים באמצעות הצטברות של שינויים קטנים. דוקינס מסביר זאת באמצעות משל בספרו "לטפס על הר ושמו בלתי סביר" - צד אחד של הר הוא מצוק גבוה ואי אפשר לטפס עליו. לעומת זאת צידו השני מורכב משיפוע מתון. האבולוציה אינה טוענת כי התפתחות איברים התרחשה בבת אחת - כמו בקפיצה מהקרקעית אל המצוק - אלא בסדרה של שינויים קטנים, בדומה לעלייה בשיפוע. בריאתנים מנסים לטעון כי שיפור השרידות נעשה תמיד באמצעות מנגנון של "הכל או לא כלום" ששמה האחר הוא "מורכבות שאינה ניתנת לרדוקציה" אבל דוקינס ומדענים נוספים מספקים ראיות לתועלת מדברים כמו "חצי כנף" או עין פרימטיבית, המצוידת לדוגמה רק בתאים רגישים לאור.

התפתחות העין בבעלי חוליות

שלבים עיקריים בהתפתחות העין אצל בעלי חוליות.

ערך מורחב – אבולוציה של העין

בשנת 1802, הפילוסוף ויליאם פיילי תיאר את העין כ"נס עיצובי". צ'ארלס דרווין עצמו כתב בספרו, "מקור המינים", כי התפתחות העין על ידי ברירה טבעית נראתה במבט ראשון "אבסורדית ברמה הגבוהה ביותר האפשרית". עם זאת, ציין דרווין שלמרות הקושי לדמיין את זה, האבולוציה של העין היא אפשרית לחלוטין:

... אם ניתן להראות שקיימים שלבי התפתחות רבים מעין פשוטה ולא מושלמת לעין מורכבת ומושלמת, מה שבוודאי נכון; ואם, בנוסף, העין יכולה אי פעם להשתנות והשינויים יכולים לעבור בתורשה, וגם זה בוודאי נכון, ואם מדובר בשינויים שיהיו שימושיים לכל בעל חיים בתנאי חיים משתנים, אז הקושי להאמין שעין מושלמת ומורכבת יָכלה להיווצר על ידי ברירה טבעית, והקושי העצום לדמיין זאת, אינם צריכים להיחשב כחותרים תחת התאוריה.

דרווין הציע כי העין הפרימיטיבית התפתחה בשלבים מ"עצב ראייה המצופה בפיגמנט, וללא כל מנגנון אחר" ל"שלב בדרך לשלמות", ונתן דוגמאות של שלבי ביניים קיימים.

מתנגדי אבולוציה ממשיכים לטעון כי העין היא מורכבת מכדי שתתפתח במקרה. הם מצביעים על כך שיש לעין עדשה, שרירים לכיוון העדשה, קרנית, רשתית, שק דמעות ועוד, וכדי לקבל תמונה חדה וטובה על כל הרכיבים של העין לעבוד ביחד. מכאן עולה המסקנה לכאורה כי "העין מתפקדת כמכלול או בכלל לא" ומכאן לא ברור כיצד שורה של שיפורים קטנים הובילו להתפתחותה.

מצדדי תורת האבולוציה טוענים בתגובה שלבעל חיים עם "5% עין", כלומר עין פחות מורכבת ולכן פחות טובה – קולטנים לאור, למשל – יש יתרון במאבק הקיום וכך מתרחשת ההשתנות ההדרגתית שהביאה את העיניים למצביהן הנוכחיים בבעלי החיים השונים.

דוקינס מציין כי ניתן לפסול בקלות את הטענה לכך שראיה לא מושלמת אינה דבר מועיל. יצור עם 5% ראייה לעומת הראייה שלנו נראה לנו בעל יכולות ראייה גרועות, אבל ליצור כזה יש יתרון אבולוציוני גדול אם הוא היצורים האחרים סביבו הם עיוורים לחלוטין. כך גם יצור עם ראייה ביכולת של 1%.

לדוגמה אנשים שיש להם קוצר ראייה סובלים מראייה מטושטשת אם הם בלי משקפיים, אבל הטיעון לפיו ראיה לא מושלמת אינה מועילה, שקול לטיעון לפיו עבורם הליכה בלי משקפיים משולה להליכה בעיניים עצומות. חולי קטרקט עוברים ניתוח הסרה של עדשת העין הטבעית ואיתה את היכולת לכוון את העדשה, ראייתם למרחק רחוק נפגמת ובכל זאת אין הם עיוורים.

כמו כן, שיפור קטן ביכולת הראייה יכול להיות בעל השלכות על התפקוד ומכאן גם על יכולת השרידות שלנו. מי שראייתו מטושטשת יתקשה לזהות חבר ברחוב אבל יכול להציל את עצמו מנפילה מצוק. בני אדם יודעים שראייה היא דבר שמשתנה בצורה רציפה כאשר הם נמצאים בתנאי תאורה שונים - החל מחושך מוחלט ועם יותר ויותר אור המאפשר לראות דברים, תחילה בצורה גרועה ובהמשך בצורה טובה יותר. הראייה שלנו שלא במרכז העין רחוקה מלהיות מושלמת, אך היא מאפשרת לזהות תנועה במרחב. ניתן להבחין כי דבר זה שימושי כאשר ביום גשום נאלצים להסתובב עם כובע ושדה הראיה מוגבל יותר, דוגמה להשלכות של מצב זה על השרידה היא היכולת לזהות טורף או משאית שנמצאים לא במרכז שדה הראיה.

דוקינס מדגים כיצד העין של חולייתנים הייתה יכולה להתפתח מסדרה של שינויים אבולוציוניים קטנים, שראשיתם בעין פשוטה שמורכבת רק מתאים רגישים לאור. דוקינס טוען כי העין החלה את דרכה כאיבר פשוט מאוד שמסוגל רק להבחין בין אור לחושך באופן הגס ביותר. בהמשך דוקינס מתאר סדרה של שלבים בהתפתחות העין, שכל אחד מהם הוא שיפור קטן בתחכום של העין עד להגעה לאיבר המורכב והאלגנטי של עין כפי שהיא קיימת בקרב בעלי חוליות. לדוגמה, אם התאים הרגישים לאור נמצאים בתוך גומה קטנה של תאים אחרים, האורגניזם יכול להבין מאין מגיע מקור האור. תאים נוספים יכולים לשפר את המיקוד. בתיאור התפתחות העין הוא מציין מספר יצורים שהעיניים שלהם שימושיות, אמנם, אבל גם מהווים דוגמה חיה ליתרונות האפשריים של שלבי-ביניים של הסיבוכיות של העין, אם כי הם אינם מהווים שלבי ביניים אמיתיים. דוגמה לכך הם תאים של יצורים חד-תאיים שיש להם רק תא רגיש לאור ומעין מסך מאחורה – כך שהם יכולים לקבוע את כיוון האור. דוגמה אחרת הן תולעים שהעיניים שלהן נמצאות בתוך "מצלמה עם חריר" או גומה, כך שהדיוק של מקור האור יכול להיות גבוה יותר. קיום של עדשה בתוך הגומה יכול להיות שכלול נוסף.

הסוואה של חרקים

חרקים רבים הם בעלי הסוואה. מקלונאים, לדוגמה, דומים לענפים או לעלים. מתנגדי אבולוציה מעלים את השאלה כיצד תכונה זו התפתחה בצורה הדרגתית. מה התועלת בלהיות חרק שהוא דומה ב-5% לעלה? הרי ציפור או קוף שרואים את החרק הזה לא יתבלבלו בינו לבין עלה שכן הדמיון קטן מדי.

יש לכך מספר תשובות אפשרויות. תשובה אחת היא מרוץ חימוש אפשרי בין איכות הראיה של ציפורים לבין יכולת ההסוואה של חרקים. איכות ההסוואה התפתחה בד בבד עם איכות הראיה של הטורפים. דוקינס פוסל תשובה זו שכן סביר שהסוואה של חרקים רבים התפתחה בתקופות שונות, חלקן כאשר יכולת הראיה של ציפורים הייתה טובה כמו היום.

תשובה סבירה יותר בעיני דוקינס קשורה להתפתחות הראיה עקב רצף של תנאי תאורה ונסיבות. אפילו כיום, עם הסוואה מושלמת, מקלון לא יכול לשטות ביצור כמו אדם שמסתכל בו ישירות ממרחק 20 ס"מ באור יום מלא. חרק עשוי להיות רחוק יותר או בתנאי תאורה גרועים יותר. הדמיון שלו למקל או עלה הוא משמעותי כאשר תנאי הראיה מספיק גרועים או כאשר הוא רחוק מספיק ודבר זה מספק יתרון אבולוציוני. לכן הסוואה, בדומה לראיה, אינה "הכל או לא כלום"; היא יכולה להועיל מספיק בתנאים מסוימים ודי בכך כדי להעניק יתרון אבולוציוני. יתרון זה יכול להצטבר כאשר יש דמיון רב יותר.

לכידת חרקים על ידי צמחים טורפים

מבנה דמוי כד בצמח הטורף כדנית

מחקרים שפורסמו בירחון המדעי סיינס בינואר 2024 מצביעים על כך שתכונות מורכבות יכולות להיווצר על ידי שילוב מקרי של מספר תכונות נפרדות שהתפתחו קודם לכן.

מחקר בהובלת פרופ' אולריקה באואר בדק התפתחות מנגנון של לכידת חרקים בשני צמחים טורפים מסוג כדנית. המנגנון הלוכד דורש שלושה רכיבים – כימי, מבני ומכני – בכד וב"מכסה" הסוגר על החרק. החוקרים בדקו את העץ האבולוציוני של כל המינים בסוג ומצאו כי אחת או שתיים מבין התכונות הופיעה באופן מקרי ברוב המינים. בשני המינים הטורפים הופיעו כל שלוש התכונות. אלו התפתחו בנפרד בכל מין בלי התפתחות באב קדמון משותף, כלומר בתהליך של אבולוציה מתכנסת. החוקרים הסיקו כי הופעת התכונה החדשה, היכולת לטרוף חרקים, היא תוצאה של "צירוף מקרים ספונטני" שהתקבע באמצעות היתרון שהיה לו בברירה הטבעית, ולא תוצאה של ברירה מכוונת של תכונות המשנה. מחקר אחר מצא הסבר דומה לגבי התפתחות של הולדת צאצאים חיים במקום הטלת ביצים במין של חלזון ממשפחת החופיות.

תעופה בקרב דינזוארים

תעופה דורשת שרירים מתאימים, נוצות או קרומים, מבנה גוף קל ואווירודינמי, ויכולת בקרה במוח. כל שינוי כזה צריך להתפתח בנפרד ורק השילוב שלהם מאפשר תעופה. התפתחות כל חלק בנפרד או התפתחות חלקית היא לכאורה לא מועילה.

פרופסור אריאל צ'יפמן מהאוניברסיטה העברית מסביר כי באבולוציה אין תכנון קדימה. התארכות הגפיים הקדמיות של כמה מיני דינוזאורים לא נבעה מתוך מחשבה קדימה על תעופה בעוד חצי מיליון שנה. לדבריו, נוצות בדינוזאורים התפתחו לצורכי תצוגה מינית או בידוד. מאוחד יותר, שילוב של שתי התכונות אפשר תעופה. "במחקרים החדשים מתגלה שהתלכדות רכיבים יחד, באופן נדיר ומקרי, יוצרות את התכונות המורכבות".

שוטונים

האבולוציה של השוטונים מעוררת עניין בביולוגיה מכיוון ששלושת הסוגים הידועים של שוטונים (אצל איקריוטים, אצל חיידקים אמיתיים ואצל ארכאונים, "חיידקים קדמונים") מייצגים כל אחד מבנה תאי מתוחכם הדורש אינטראקציה של מערכות רבות ושונות. לעיתים משמשת התפתחות השוטון כלי ניגוח על ידי תומכי התכנון התבוני, כדוגמה לכאורה למורכבות שאינה ניתנת לצמצום.

קרישת דם

בשנת 1996 פרסם הביולוג מייקל בהה את רעיונותיו על "מורכבות בלתי ניתנת לצמצום" בספרו "הקופסה השחורה של דרווין". הוא הציע מספר מערכות כאלה.

אחד המנגנונים האלה הוא, לפי בהה, מנגנון קרישת הדם. ב-1997, ראסל דוליטל, שעל עבודתו ביסס בהה חלק גדול מהדיון בנושא זה, כתב הפרכה להצהרות על "מורכבות בלתי ניתנת לצמצום", והתייחס במיוחד למגנון קרישת הדם. עשרות שנים קודם לכן דוליטל הציג תזה כיצד אף על פי שמערכת קרישת הדם בבעלי חוליות היא תהליך מורכב ביותר, היא יכולה להתפתח כתוצאה משלושה תהליכים ביולוגיים פשוטים יותר - הכפלת גנים, מוטציות נקודתיות ושליטה על גורמים הומולוגיים. הוא גם הציע כיצד ניתן להעריך את הנוכחות והתפקוד של מנגנונים אלה על ידי השוואתם באורגניזמים שונים, במיוחד בבעלי חיים שהתפצלו מוקדם יותר בעץ החיים וייתכן כי יש להם מערכות פשוטות יותר. בהה התעלם מכך ואף לקח את מחקרו כדי לנסות להדגים את הטענה ההפוכה, תוך שהוא טוען כי "לאף אחד אין מושג איך התפתחה מערכת קרישת הדם". דוליטל טוען לעומת זאת כי בעשורים האחרונים הצטברו עוד ועוד ראיות לאבולוציה של מערכת קרישת הדם, ושהן תומכות בתזה שהציג.

בשנת 2003 פרסמה המעבדה של דוליטל מאמר בכתב העת המדעי PNAS אשר מדגים שלדגים נפוחיתיים ("אבו נפחא") חסרים לפחות שלושה מתוך 26 גורמי קרישת דם, אך עדיין יש להם מערכת קרישת דם פעילה. לפי דוליטל, הדבר מפריך טענה מרכזית בספרו של בהה, לפיה קרישת דם היא "מורכבת בלתי ניתנת לצמצום".

מערכת החיסון

בהה טען בספרו בשנת 1996 כי מערכת החיסון היא דוגמה ל"מורכבות שאינה ניתנת לצמצום".

בפסק הדין של משפט הפנדה של דובר כתב השופט ג'ונס כי "פרופסור בהה נשאל בקשר להצהרתו משנת 1996 כי המדע לעולם לא ימצא הסבר אבולצוני למערכת החיסון. הוצגו לפניו חמישים ושמונה מאמרים שעברו ביקורת עמיתים, תשעה ספרים וכמה פרקים מספרי לימוד באימנולוגיה העוסקים באבולוציה של מערכת החיסון. למרות זאת הוא פשוט המשיך לעמוד על דעתו כי אין בכל אלה ראיות מספקות וכי הדברים פשוט 'לא די טובים'." ריצ'אד דוקינס ציין כי בחקירה הנגדית על ידי אריק רוטשילד, נציג התביעה במשפט, נאלץ בהה להודות כי לא קרא את רוב המאמרים הללו.