חמישה ספרים ששינו את הבנתנו את מקור החיים

מאת: Scotty Hendricks

מקור: BigThink

עוד לפני שהם מתחילים גן חובה, רוב הילדים כבר שואלים מאיפה באים תינוקות. זו שאלה שמגיעה באופן טבעי לילדים, בזכות הסקרנות המובנית שלהם כלפי העולם וכלפי עצמם. ולכן, האם מפתיע שהאנושות שואלת את עצמה כבר אלפי שנים על מקורות החיים עצמם?

התשובה המסורתית שמחזיקות בה דתות רבות היא שלחיים נדרש ניצוץ אלוהי כדי להתחיל. גרסאות אלו טוענות לרוב שהחיים נוצרו שלמים - כפי שהם, ללא צורך בשינוי עם הזמן - ושהבורא עיצב בידיו כל יצור. לעומת זאת, רעיון ההיווצרות הספונטנית, לפיו החיים פשוט התרחשו, מיוחס לאנכסימנדרוס, פילוסוף יווני קדם-סוקרטי מהמאה ה־6 לפנה"ס. הוא ומספר פילוסופים יוונים נוספים אף קיבלו את הרעיון שהחיים עשויים להשתנות עם הזמן בתגובה לכוחות חיצוניים.

הדיון על מקור החיים - ולאן הם הולכים, אם בכלל - נמשך עד היום. הוגים רבים הציעו פתרונות אפשריים, שכל אחד מהם נוחת איפשהו בין בריאה מתוכננת בקפידה לבין מקריות עיוורת. אך רק במאות השנים האחרונות הצליחו מדענים לבנות טיעון אמפירי למקור החיים על פני כדור הארץ.

כאן נבחן חמישה ספרים שדחפו את הדיון קדימה, בכך שהעמיקו את הבנתנו על מאין באים החיים - ולאן ייתכן שהם הולכים.

"תיאוריה של כדור הארץ" מאת ג'יימס האטון (1788)

השאלה מדוע לכדור הארץ יש את צורתו הנוכחית הייתה פופולרית לאורך ההיסטוריה. מיתוסי בריאה הם מאפיין כמעט בכל תרבות. גם המדע והפילוסופיה המוקדמים עסקו בשאלה זו. תאלס, הפילוסוף הראשון, ניסה למצוא את העיקרון הראשון של העולם החומרי. לכן, לפני שיכלו להבין את מקור החיים, היו צריכים מדענים להבין את כוכב הלכת שאנו חיים עליו.

הגיאולוגיה המודרנית מתחילה באמת עם עבודתו של ג'יימס האטון, איש אשכולות סקוטי מהמאה ה־18. בתקופתו, התאוריות הגיאולוגיות הרווחות במערב הניחו שכדור הארץ צעיר - בן כמה אלפי שנים בלבד - ותכונותיו הגיאולוגיות הוסברו בידי תאוריית הקטסטרופיזם, לפיה שינויים מתרחשים בעקבות אסונות שמדי פעם משנים את פני כדור הארץ וגורמים להיכחדות מינים.

בספרו, ובעיקר ב"תיאוריה של כדור הארץ" ("Theory of the Earth"), האטון הלך בכיוון ההפוך. הוא טען שהתופעות הגיאולוגיות הנצפות מוסברות טוב יותר אם מניחים שכדור הארץ עתיק, ושפניו משתנים בהדרגה לאורך זמן. שנים של תצפיות אמפיריות - הוא הקדיש 25 שנה לכתיבת הספר - תמכו בטענותיו.

אחת מהרעיונות המשמעותיים שטען להם הייתה עקרון האחידות - הרעיון (שעדיין לא הושג קונצנזוס לגביו באותה תקופה) שחוקי הטבע זהים בכל מקום ותמיד היו קיימים. עקרון זה היה מפתח לרעיון שלו ששינויים הדרגתיים הם אלו שמעצבים את פני השטח (ולא זעזועים פתאומיים). הוא גם העלה השערות בנוגע להתפתחות החיים, ואף הציע גרסה מוקדמת של עקרון הברירה הטבעית.

למרבה הצער, הסגנון הכבד של האטון פגע בקבלת הספר. רעיונותיו המרכזיים לא קיבלו תשומת לב נרחבת במשך כמה עשורים, עד שגיאולוגים אחרים עיבדו אותם מחדש למודלים נגישים יותר. גם אז, רעיון הברירה הטבעית לא נכנס לאותן גרסאות מאוחרות. כיום, הקהילה המדעית מקבלת כמובן מאליו רעיונות אלו - ובעיקר את עקרון האחידות, שכמעט ולא נתון עוד למחלוקת.

"מוצא המינים" מאת צ'ארלס דרווין (1859)

האטון העניק לנו תחושת הבנה לגבי כיצד כוכב הלכת משתנה, אך מה לגבי החיים עצמם? רעיונות על אבולוציה של החיים קיימים כבר מימי אריסטו, אך לא תפסו אחיזה עד המאה ה־19. ארסמוס דרווין, סבו של צ'ארלס דרווין, טען לגרסה מסוימת של אבולוציה. ז'אן-בטיסט דה לאמארק קידם מודל אבולוציוני המוכר בשמו עד היום. אך רעיונות אלו לא התפתחו בשל חוסר ראיות אמפיריות וחוסר היכולת של אותם מודלים מוקדמים להסביר את המגוון העצום של החיים.

רק בשנת 1859 הופיעה ההסבר המקיף והמשכנע ביותר לאבולוציה, בספר שהפך לאחד הידועים בהיסטוריה. כיום, "מוצא המינים" לא רק מהווה את הבסיס לביולוגיה האבולוציונית – אלא רעיונותיו עיצבו את כלל הביולוגיה המודרנית.

מחברו, צ'ארלס דרווין, הפליג בשנת 1831 על סיפונה של הספינה "ביגל" כחוקר במסע בן חמש שנים. בתחילה הצטרף בזכות מומחיותו בגיאולוגיה, אך אסף דגימות רבות, מאובנים ורשימות לניתוח נוסף באנגליה. מראות המסע שכנעו אותו בנכונותם של מודלים גיאולוגיים שהציעו שינויים הדרגתיים לאורך זמן. הוא הושפע רבות מ"עקרונות הגיאולוגיה" של צ'ארלס לייל, שטען לעקרון האחידות.

דרווין כתב את "מוצא המינים" במשך כמעט שני עשורים, תוך כדי פרויקטים נוספים, והתכוון לפרסמו רק כשהספר יהיה מושלם. הוא פרסם לבסוף רק כשאלפרד ראסל וואלאס עמד לפרסם עבודה דומה. השניים הסכימו להציג את ממצאיהם יחד, זמן קצר לפני שדרווין פרסם את מה שהיה אמור להיות הספר הראשון מתוך סדרה.

ב"מוצא המינים", דרווין מציג את מושג הברירה הטבעית - הנטייה של יצורים עם תכונות המתאימות לסביבתם לשרוד ולהתרבות - ואת הברירה הזוויגית - השפעת בחירת בן/בת זוג על תורשה. מכיוון שרוב היצורים יוצרים יותר צאצאים ממה שיכול לשרוד, שני המנגנונים האלו מסבירים את סיכויי ההישרדות בסביבה תחרותית. הספר הוא גם המקור לרעיון האב הקדמון המשותף שממנו התפתחו כל המינים. הודות לאיסוף הנתונים המרשים של דרווין ולכישורי החשיבה החדים שלו, התיאוריה שלו התקבלה היכן שקודמותיה לא הצליחו.

נכתב בסגנון נגיש, "מוצא המינים" זכה לתפוצה רחבה מאז יציאתו לאור. הוא עורר גם מחלוקת בקרב אלו שאמונותיהם הועמדו למבחן על ידי ממצאיו של דרווין. דרווין עצמו נמנע מלהשתתף ברוב הדיונים שהתעוררו סביב הספר, בין השאר בגלל מחלה מסתורית ומתמשכת שממנה סבל. במהלך 150 השנים האחרונות, הספר זכה לשבחים, נאסר לפרסום, נחגג והוקע לסירוגין.

אף שבשלב מסוים נדחק הצידה לטובת תיאוריות אבולוציה אחרות, ובהמשך עבר התאמות כדי לשלב ממצאים חדשים, הביולוגיה המודרנית נשענת כיום על יסודות שהניח דרווין ועל חוקי הברירה הטבעית.

"ניסויים בצמחי כלאיים" מאת גרגור מנדל (1865)

קבלת תיאוריית האבולוציה על ידי ברירה טבעית נתקלה בתחילה בקשיים. אחד מהם היה השאלה כיצד בדיוק עוברת תורשה של תכונות. אף שהברירה המלאכותית של תכונות רצויות בצמחים ובבעלי חיים הייתה ידועה מזה זמן רב, חוקי התורשה עצמה הופיעו רק לאחרונה יחסית. לצורך כך, העולם נזקק לשירותיו של נזיר בוטנאי ולאלפי צמחי אפונה.

גרגור מנדל היה נזיר ובוטנאי אוסטרי שפעל באמצע המאה ה־19. במשך שבע שנות ניסוי, פיתח מנדל את הדפוסים שמסבירים את אופן העברתן של תכונות מסוימות בצמחי אפונה. באמצעות תצפיות מדוקדקות על שבעה זוגות תכונות לאורך דורות עוקבים של צמחים, גילה את מה שמוכר כיום כחוקי התורשה של מנדל. מושגים כמו תכונות דומיננטיות ורצסיביות מקורם בניסויים אלו.

חוקים אלה פתרו בעיה מהותית בגרסה המוקדמת של האבולוציה הדרוויניסטית. דרווין הציע רעיון בשם "תורשה מתמזגת" ("blending inheritance"), לפיו תכונות הילדים הן תערובת של תכונות הוריהם. למשל, גבר גבוה ואישה נמוכה צפויים להביא ילדים בגובה ממוצע. אך במציאות, רוב הילדים יהיו גבוהים - דבר שסתר את תיאוריית התורשה המתמזגת. המבקרים טענו כי אם תורשה אכן פועלת כך, אזי כל יתרון אבולוציוני היה מתעמעם במהירות עם תכונות שליליות.

חוקי התורשה של מנדל יוצאים מנקודת הנחה שתכונות אינן מתמזגות, אלא נפרדות. היצור או שיש לו תכונה מסוימת - או שאין. מנדל הציג את ממצאיו ב־1865 ופרסם אותם זמן קצר לאחר מכן. אף שמבחינה טכנית מדובר במאמר ולא בספר, חשיבותו של "ניסויים בצמחי כלאיים" לא תסולא בפז.

עם זאת, ממצאיו זכו להתעלמות בשלב הראשון. המאמר זכה רק לשלוש הפניות במהלך כמה עשורים, ודרווין ככל הנראה לא הכיר אותו. רק בראשית המאה ה־20 החלו להכיר בחשיבותו, ומדעי הגנטיקה הקלאסיים החלו להתפתח.

"מה הם החיים? ההיבטים הפיזיקליים של התא החי" מאת ארווין שרדינגר (1944)

גם ממצאיו של מנדל לא פתרו את הבעיה לגמרי. אף שהם סיפקו מסגרת להבנת אופן העברת התכונות, הם לא הסבירו כיצד התהליך מתרחש בפועל. גם אם אנו יודעים שתערובת של פרח לבן וסגול תוליד זרעים שיגדלו לפרחים סגולים, המנגנון הפנימי של התהליך לא היה ברור. הראשון שהציע במדויק את המנגנון הזה היה הפיזיקאי הנודע ארווין שרדינגר.

שרדינגר כבר היה ידוע בזכות עבודתו בתחום הפיזיקה הקוונטית. מעבר למשוואה שנקראת על שמו, הוא גם העלה בעיה אפשרית בפרשנות קופנהגן של הפיזיקה הקוונטית, באמצעות ניסוי המחשבה עם החתול ה(לא) בר מזל. ב־1938, שרדינגר האוסטרי נמלט לאירלנד בעקבות האנשלוס, וב־1943 נשא סדרת הרצאות בטריניטי קולג' בדבלין, שלימים עובדו לספר "מה הם החיים? ההיבטים הפיזיקליים של התא החי".

הספר עוסק באופן שבו מידע תורשתי יכול לפעול במסגרת חוקי הפיזיקה והביולוגיה. שרדינגר מתחיל בדיון על כך שחוקים טבעיים מסודרים נובעים לעיתים מפעולה כאוטית ברמה המיקרוסקופית. הוא בוחן כיצד הפיזיקה הקלאסית אינה יכולה להסביר באופן מלא את הדרישות של "המנגנון התורשתי".

בפרקים הבאים הוא בוחן כיצד ייתכן קיומה של מולקולה יציבה דיה כדי להכיל מידע גנטי, אך קטנה מספיק כדי להתקיים בתא. שרדינגר משווה את המודל המוצע עם העובדות הידועות, ומסיק שהוא ייתכן. פרקים מאוחרים יותר בספר מקבלים נימה פילוסופית, ומבטאים את התעניינותו הרבה של שרדינגר בהינדואיזם.

למרות שדנ"א היה ידוע בזמנו, חשיבותו, תפקודו וצורתו לא היו ידועים. רק בעשורים שלאחר מכן גילו מדענים כמו רוזלינד פרנקלין, ג'יימס דיואי ווטסון, פרנסיס קריק ומוריס וילקינס את משמעותה של המולקולה. באופן שנוי במחלוקת, ווטסון, קריק ווילקינס היו היחידים שזכו בפרס נובל על התגלית, אך כולם הודו בהשפעת רעיונותיו של שרדינגר על עבודתם.

קוסמוס מאת קרל סייגן (1980)

ייחודי בין הספרים ברשימה זו, "קוסמוס" אינו עוסק בתגלית מדעית אחת. זהו ספר מדע פופולרי מלווה לסדרת הטלוויזיה הידועה של קרל סייגן בשם זהה. אך אין בכך לגרוע מחשיבותו.

סייגן היה אסטרונום, פרופסור ואיש תקשורת מדע אמריקאי. הוא כיהן כמרצה בקורנל, ייעץ לאסטרונאוטים של אפולו, והרכיב את תקליט הזהב של וויאג'ר. הוא גם היה הראשון להציע שמזג האוויר הקיצוני של נוגה הוא תוצאה של אפקט חממה קיצוני. הוא מוכר ביותר בזכות יכולתו להעביר מדע לקהל הרחב, ובזכות הופעותיו הרבות בתקשורת. מבין כל פועלו, "קוסמוס" הוא הידוע ביותר.

סייגן נקרא לכתוב ולהנחות את "קוסמוס: מסע אישי", וכתב במקביל את הספר המלווה. הספר מכיל 13 פרקים, כל אחד תואם לפרק בסדרה. כל פרק מתמקד בנושא כמו קוסמולוגיה, אבולוציה, ציוויליזציה וטבע המדע. כל אחד מהם כתוב באופן נגיש, תוך שמירה על עומק מדעי.

אף שהוא לא קידם את גבולות הידע המדעי, הספר שינה את האופן שבו מיליוני אנשים תופסים את עולמם. הוא עשה זאת בלי להזדקק לספרי תיווך אחרים, כפי שהיה המצב עם ג'יימס האטון. הנגישות והפופולריות שלו הפכו אותו לרב־מכר. הוא היה הספר המדעי הפופולרי הנמכר ביותר אי פעם, עד שהספר "קיצור תולדות הזמן" של סטיבן הוקינג עקף אותו (אם כי ככל הנראה יותר אנשים סיימו לקרוא את "קוסמוס").

כל מי שעוסק היום בהנגשת מדע בארה"ב, כולל תלמידיו של סייגן - ביל ניי וניל דה-גראס טייסון - חבים את הצלחתם ל"קוסמוס". עבור כל מי שנכנס לראשונה לעולם המדע, ספר זה יכול לעצב את הבנתו על מוצא החיים ועל מקומו של האדם ביקום.