שאריות אבולוציוניות בבני אדם, הרי געש והחומר המוזר ביותר ביקום

כתב: רן לוי

הסיפור של האוניברסיטה הקטנה של המדעים, הספר המלא השני שכתבתי, התחיל כשפנה אלי עמיר חדד, הבעלים של הוצאת הספרים 'גורדון', אי שם ב-2009. אחד הספרים המצליחים של הוצאת גורדון באותה התקופה היה 'האוניברסיטה הקטנה' – ספר קליל על פסיכולוגיה, תרבות ותולדות האמנות, שהיה תרגום של ספר מצליח באנגלית. עושים היסטוריה הייתה אז רק בת שנתיים, פחות או יותר, אבל עמיר כבר הכיר את התוכנית ואהב את הסגנון שלה, והציע לי לכתוב ספר דומה בתחום המדעים. דהיינו, ספר שיביא מגוון עשיר של נושאים מתוך עולם המדע והטכנולוגיה בצורה קלילה וקלה לעיכול.

עכשיו, אתם כבר יודעים שזה בדרך לא הסגנון השלי. אני אוהב לעסוק בנושאים מגוונים מתחומים שונים מאד של המדע – אבל ככלל, אני מעדיף להתמקד בכל פרק בנושא אחר ולצלול לעומק העניין. האוניברסיטה הקטנה של המדעים הייתה אמורה להיות יצור אחר לגמרי: סקירה רחבה של המוני נושאים, אבל בהיקף של לא יותר, נאמר, מ-500 מילים לנושא. אין מה לעשות, הסביר לי עמיר – אלו הם 'חוקי הפורמט'. אז עקרונית, הייתי אמור לוותר על כתיבת הספר הזה – ואם הייתי מוותר עליו זה היה חבל מאד, כי בדיעבד מסתבר ש'האוניב' הקטנה של המדעים' הוא הספר הכי מצליח שלי עד היום.

אז למה הסכמתי לכתוב את הספר הזה? פה ושם יצא לי לספר לכם על הסופר שהיה גיבור ילדותי,  אייזיק אסימוב, שמוכר בעיקר כסופר מדע בדיוני אבל למעשה כתב הרבה יותר ספרי מדע פופולרי לקהל הרחב. אחד הספרים הפחות מוכרים של אסימוב הוא 'מדריך האדם האינטליגנטי למדע' – The Intelligent Man's Guide to Science, שיצא לאור לראשונה ב-1960 ומאז זכה למספר מהדורות מעודכנות עד שנות השמונים. אני קראתי את הספר כשהייתי נער. המדריך לא נחשב לספר מוצלח במיוחד ביחס לרבי המכר המפורסמים יותר של אסימוב, אבל לדעתי מדובר בתצוגת תכלית מדהימה של מי שהוא סופר המדע הטוב ביותר שהיה לנו אי פעם. במדריך שלו אסימוב סוקר את כל המדע – ממתמטיקה ומדעים מדוייקים ועד ביולוגיה ומדעי המוח – ומביא את השורשים ההיסטוריים של כל הרעיונות החשובים בכל תחום והתגליות החשובות, בשפה פשוטה וברורה שאפילו נער מתבגר כמוני יכל להבין. אני התרשמתי מאד מכך שאדם אחד יכול לדעת ולהבין מגוון רחב כל כך של תחומים, והרושם שהשאיר עלי הספר די עיצב את מי שאני היום, כנראה.

אגב, אסימוב היה בית חרושת של מילים. הוא כתב את הספר הזה – כמעט אלף עמודים של טקסט – בפחות משנה, בקצב של עד עשרת אלפים מילים (בערך שניים שלושה פרקים של עושים היסטוריה) – ביום!  אחת האנקדוטות המוכרות עליו היא שבאחד הראיונות שאל אותו עיתונאי מה היה עושה לו היה מגלה שהוא עתיד למות מחר. אסימוב השיב לו – 'מקליד מהר יותר.'

בקיצור, כששוחחתי עם עמיר, המוציא לאור – מיד נזכרתי במדריך של אסימוב, ומאד התחשק לי לנסות לשחזר – אמנם בקטן, ובשלוש מאות וחמישים עמודים במקום אלף – את מה שנראה לי עד היום כהישג ספרותי יוצא דופן: לכסות את כל המדע, בספר אחד. זו הסיבה שהסכמתי לכתוב את הספר, ואני שמח מאד שהסכמתי.

מאז שיצא האוני' הקטנה של המדעים שאלו אותי הרבה מאזינים מתי אוציא גרסאת אודיו לספר. אז עכשיו אני יכול לבשר לכם שסוף סוף תוכלו להאזין לאוני' הקטנה כפודקאסט, במסגרת ערוץ הפודקאסטים החדש של הטלוויזיה החינוכית. החינוכית יצאה ממש לאחרונה עם חמישה פודקאסטים חדשים בנושאים שונים, מהם שניים בהפקה שלנו בפודקאסט ישראל: האוני' הקטנה של המדעים, ומלחמת העולם השניה בהגשתו של יובל מלחי, מהפודקאסט 'קטעים בהיסטוריה'.

שאריות אבולוציוניות אצל בני אדם

ליען יש כנפיים – למרות שהוא אינו מסוגל לעוף. לדגי המערות יש עיניים – שאינן רואות בחשיכה. גם לנו, בני האדם, ישנם איברים שהם שרידים של תקופות אחרות. הנה כמה דוגמאות מעניינות מתוך רשימה ארוכה הרבה יותר של שרידים כאלה.

עור ברווז

מי שראה חתול מתגונן מפני איום לא יכול שלא להתרשם מהמהפך הגופני המרשים: הוא מתרומם על כפותיו, מקמר את גבו ומנסה להיראות גדול ומפחיד ככל האפשר. בנוסף, שערותיו של החתול סומרות ונפחן גדל, ובכך הן מעצימות את האשליה.

תופעת עור ברווז אצל בני האדם היא ניסיון של הגוף ליצור אשליה דומה. כשאנו חווים איום או רגש חזק (כמו ההתעלות שבהאזנה למוזיקה טובה, למשל, או האזנה לסיפור אישי מרגש) הגוף מוצף באדרנלין – זו תגובת "הילחם או ברח" המפורסמת. האדרנלין גורם לשרירים בקרבת העור להתכווץ והם, בתורם, דוחפים את זקיקי השערות כלפי מעלה. לו היה לנו כיסוי פרווה עבה שערותינו היו סומרות והאפקט היה מושלם – אבל הפרווה נעלמה זה מכבר (אצל רובנו, בכל אופן) ולכן התגובה המפוארת מסתכמת בלא יותר מבליטות זעירות ולא מרשימות על פני העור. עור ברווז, אם כן, הוא "מבנה וסטיגיאלי": שריד קדום ששינויים אבולוציוניים בגוף הפכו אותו למיותר, והוא אינו משמש עוד לתפקידו המקורי.

סימור השערות מסייע גם ללכוד את האוויר בין זקיקי השיער וליצור שכבת בידוד תרמית, ולכן הרפלקס מופיע גם בתגובה למשב אוויר קריר, אבל גם כאן היעדר השיער מעקר את כל העניין מתוכן.

התוספתן

התוספתן (Appendix) הוא איבר קטן דמוי-עיפרון בצדו הימני של חלל הבטן, בתחילת המעי הגס. גודלו משתנה בין אדם לאדם: מסנטימטרים בודדים ועד עשרות סנטימטרים במקרים נדירים. פה ושם יש אף כאלה שנולדים ללא תוספתן כלל.

אצל חיות צמחוניות כמו ארנבות, קנגורו וקופי לאמור, התוספתן מפותח ויש לו תפקיד ברור: זהו ביתם של חיידקים המסייעים לבעל החיים לפרק את התאית (צלולוז) שבעלים ובמזון צמחי לסוכרים שניתן להפיק מהם אנרגיה. אצל קופי-אדם, שהתפריט שלהם דל יחסית בעלים, כמו אורנג-אוטנג, התוספתן פעיל אבל קטן במידה ניכרת. עובדת קיומו אצלנו, למרות שאנחנו איננו מסוגלים לעכל עלים, מעידה על המקור המשותף לנו ולבעלי החיים הצמחוניים.

בגלל שהתוספתן הוא צר מאוד, הוא עלול להיסתם בקלות ולפתח דלקת מסוכנת ("אפנדציט"). בימים שלפני הניתוחים, אחד מתוך מאה בני אדם היה מת מדלקת התוספתן – סטטיסטיקה מחרידה לכל הדעות. מדוע, אם כן, הוא אינו נעלם לחלוטין? הסיבה היא, כנראה, שהתוספתן לא יכול לקטון עוד יותר מבלי שייסתם ויפתח דלקת. התוצאה היא מאזן אימה שמכריח אותנו לחיות עם פצצת זמן מתקתקת בבטן.

מקובל לחשוב שלתוספתן אין שום תפקיד בגוף, אבל לא כך הדבר. העובדה שאיבר כלשהו הוא שריד אבולוציוני שאינו משמש לתפקידו המקורי, אין פירושה שאין לו תפקיד כלל. הרופאים משערים שיש לו השפעה מינורית על מערכת החיסון, ושאולי הוא משמש כמחסה לחיידקי המעיים ה"טובים" במצבים שבהם דלקת קשה מאיימת לחסל אותם בדרכי העיכול. תרומה חשובה נוספת של התוספתן, כפי שציין החוקר אלפרד רומר, היא "תמיכה פיננסית ברפואה הכירורגית".

מערות הפנים

האזורים החלולים שמאחורי האף ומסביב לעיניים מכונים מערות הפנים (סינוסים). אצל בעלי חיים רבים לחללים הריקים הללו יש תפקיד ברור: הם מרוצפים בקולטנים שמגבירים מאוד את חוש הריח של החיה. חוש הריח שלנו, ובמיוחד אצל מעשנים, אינו מפותח. הפעם הראשונה שניתקל בסינוסים תהיה כמעט תמיד כאשר תעלות ניקוז הליחה שלהן נסתמות ואז מתפתחת בתוכן דלקת מכאיבה, סינוסיטיס.

כמו אצל התוספתן, גם למערות הפנים יש תפקידים חלופיים מינוריים: החללים הגדולים תורמים להפתחת משקל הגולגולת ללא פגיעה בחוזק המבני שלה, ויוצרים תיבות-תהודה קטנות שמשפיעות על הקול שאנו מפיקים. לכן כשאנו מצוננים והסינוסים נסתמים, שומעים זאת בקולנו.

עצם הזנב

בקצה התחתון של עמוד השדרה יש כמה חוליות שעצם קיומן מעיד על הקשר בינינו לבני דודנו הקופים. אצלם, החוליות הללו הן תחילתו של הזנב שמשמש אותם לשמירה על שיווי משקל והיאחזות בענפים. אצלנו החוליות הללו חסרות תועלת לחלוטין. אף על פי כן, ישנם בני אדם שנולדים כשהם מצוידים אפילו בקבוצת השרירים שתפקידה לקשקש בזנב הווירטואלי הזה. גם שריד אבולוציוני זה הוא חסר ערך, שכן החוליות הללו אינן מסוגלות לזוז.

מעניין לציין שפה ושם נולדים תינוקות עם זנב אמיתי באורך של כמה סנטימטרים. זהו מצב המכונה מבנה אטביסטי: מקרה שבו איבר שנעלם למעשה אצל בעל החיים, מופיע מחדש באקראי בעקבות תקלה התפתחותית כלשהי. ידוע, למשל, שאחד מתוך כמה מאות לווייתנים נולד עם רגליים קטנות, שריד אטביסטי לימיהם כיונקים על היבשה. המבנים האטביסטיים מעידים על כך שהקוד הגנטי שלנו מכיל עדיין שאריות רבות, הנחיות לבניית איברים שאינן מתבצעות בפועל – אלא אם משהו מעיר את הגנים הרדומים הללו משום מה. למי שהדבר מטריד אותו, ניתן להסיר את הזנב בניתוח, אם נורא רוצים. אבל תודו שהוא חמוד.

שרירי האפרכסת

את אפרכסת האוזן מקיפה קבוצה של שלושה שרירים. יונקים אחרים, כלבים למשל, מסוגלים להזיז את האפרכסת שלהם כדי לאתר את מקור הקול בדיוק גבוה. אצל חלק מהקופים היכולת להזיז את האפרכסת היא פיצוי על תנועה מוגבלת של הראש עצמו. ומה נשאר מכל זה אצלנו, בני האדם? אחד מכל עשרה אנשים, בערך, מסוגל להזיז קלות את האוזן. טריק להרשים אנשים במסיבות, לא יותר.

השפיץ של דארווין

באפרכסת האוזן שלנו ניתן למצוא עוד אנומליה אבולוציונית מעניינת, אם כי זעירה וכמעט בלתי נראית. אצל כעשרה אחוז מהאוכלוסייה ישנו אזור בקשת העליונה של האפרכסת שהוא עבה מעט יותר משאר האוזן. השינוי בעובי הוא מינימלי ויש לבחון את האזור בקפידה כדי למצוא אותו, אם הוא קיים כלל. צ'רלס דארווין הוא הראשון שהבין שהתעבות זו היא שריד לשפיץ של האוזן המחודדת שניתן למצוא כיום אצל חלק מהקופים – ולכן היא מכונה נקודת דארווין (Darwin's Point), על שמו.

שיני בינה

בני האדם הראשונים עשו לשיניים שלהם חיים קשים: התפריט המקובל כלל צמחים וענפים, זרעים קשים והרבה בשר נא. סט של ארבע שיניים טוחנות נוספות בירכתי הלסתות יכול רק לעזור במקרה זה. עם הזמן התפריט שלנו התעדן והחלפנו את הזרעים הקשים בסושי. כששיני הבינה צומחות כהלכה הן מסייעות בגריסת המזון, אבל היעדרן אינו פוגע בנו. במקרים רבים השיניים הללו דוחפות את השיניים הקדמיות ומפריעות להן, ולכן רופאי השיניים ממליצים לעקור אותן ללא דיחוי.

פטמה שלישית

יש מי שמציינים את הפטמות הגבריות כשריד אבולוציוני קדום. זו טעות נפוצה. הסיבה לקיומן של הפטמות הגבריות היא שכולנו מתחילים את חיינו ברחם כנקבות, ורק בשבוע השביעי להריון העוברים הזכריים מתחילים לפתח איברים זכריים. בשלב הזה העור כבר התפתח, ויחד איתו הפטמות על החזה, אבל בלוטות החלב עדיין לא הופיעו, ולכן הגברים זכו בכתמים כהים וחסרי שימוש.

תופעת הפטמה השלישית היא דווקא כן שריד אבולוציוני קדום כזה. ישנו אחוז זעיר באוכלוסייה שנולד עם יותר משתי פטמות, והסיבה לכך היא שאבותינו הקדומים – ממש כמו חלק מהיונקים היום – גידלו יותר מעובר אחד או שניים בכל המלטה, והיו זקוקים ליותר משתי פטמות הנקה.

כיצד מגן הגוף על עצמו מפני חיידקים ווירוסים

העולם סביבנו רווי בחיידקים, וירוסים ומזיקים אחרים, ומחלות אורבות לנו בכל פינה. בלעדי המערכת החיסונית לא היה לנו סיכוי לשרוד. הנה כמה ממערכות ההגנה של גופנו.

העור

העור הוא המחסום הראשון שבו נתקלים היצורים המנסים לחדור אל הגוף. חלקו העליון עשוי משכבות צפופות של תאים מתים המהווים מכשול כמעט בלתי עביר: רק כששלמותו של העור נפגמת מסיבה כלשהי כמו פציעה או עקיצה, החיידקים מצליחים להסתנן פנימה.

העור אינו רק שכבת הגנה פסיבית. תאים מיוחדים בשכבות הפנימיות מגיבים באופן אקטיבי לסימני פלישה: הם מפרישים חומצות וחומרים אחרים שתוקפים את החיידקים ומפרקים אותם. אחת הסכנות הגדולות ביותר לפצועי כווייה, למשל, היא זיהום עורי: בהיעדר השכבה המבודדת הזאת והחומרים שהיא מפרישה, פטריות וחיידקים מתרבים וחודרים לגוף בקצב מסחרר.

העור משחרר גם הורמונים שתפקידם לסמן לשאר המערכת החיסונית על מצב החירום. שחרור ההורמונים מביא להתרחבות כלי דם בקרבת העור, כדי לאפשר גישה נוחה לתגבורות משאר הגוף. אנחנו מזהים את ההתרחבות הזאת כאדמומיות מקומית, או "דלקת".

הפרשות

הפה, האף והעיניים הם פתחים שדרכם יכולים מיקרואורגניזמים כמו בקטריות ווירוסים לחדור אל הרקמות הפנימיות. כדי להקשות על גורמי מחלה אלה את החדירה פנימה, הפתחים החיצוניים שלנו מכוסים בנוזלים ריריים וסמיכים. הנזלת, למשל, היא מחסום יעיל ביותר: כל חיידק שבא עמה במגע נלכד ואינו יכול להשתחרר. הנזלת מכילה חומצות שמפרקות את המיקרואורגניזמים, ומערכת הסעה פנימית דואגת שהם והנזלת ימצאו את דרכם אל הקיבה, שם יאוכלו על ידי החומצות החזקות. לא נעים, אבל נכון.

גם הדמעות אינן כה תמימות. הן מכילות חומרים התוקפים את דופנות תאי החיידקים ומפרקים אותן, כמו שעושות חלק מהתרופות האנטיביוטיות, למשל. זאת ועוד, חיידקים רבים זקוקים לברזל כדי לגדול ולהתרבות, ולכן הפרשות ריריות – כמו רוק – עשירות בחומרים סופחי-מתכות ה"גונבים" מהם את מזונם.

חיידקים מועילים

כשזה מגיע להגנה עצמית, הגוף אינו בוחל באמצעים ומגייס לעזרתו גם חיידקים כדי שילחמו בחיידקים אחרים. החיידקים הטובים הללו חודרים לגופנו כבר מרגע הלידה ומתיישבים במערכת העיכול, שם הם משגשגים.

החיידקים הללו חיים איתנו בשיתוף פעולה ויש להם תפקידים חשובים בחילוף החומרים שלנו: למשל, הם מעכלים מזון שהגוף אינו מסוגל לעכל, ומפרישים תוצרי לוואי עשירים באנרגיה שאותם הגוף מנצל לצרכיו או חומרים שהגוף אינו מסוגל לייצר בעצמו, כמו ויטמינים מסוימים. שיתוף הפעולה הזה כה הדוק עד שמפתה לחשוב על חיידקי המעי שלנו כמעין איבר נוסף בגוף.
בכוונה או שלא בכוונה, החיידקים הטובים הם אויב מר עבור הפולשים מבחוץ. לא רק שהם תופסים, פיזית, את כל המקום על הרקמות של מערכת העיכול ולא מאפשרים לחיידקים התוקפים לחדור פנימה, הם גם מתחרים בהם על משאבי המזון. תוצאות התחרות מוטות באופן ברור לטובת הקבוצה המקומית: מכיוון שהחיידקים הטובים נמצאים איתנו מרגע היוולדנו, הגוף אינו מזהה אותם כאיום והם נהנים מחופש פעולה מוחלט – בעוד שהחיידקים הזרים נמצאים תחת מתקפה פחות או יותר בכל רגע נתון.

ניוטרופילים

חלק משמעותי מהמערכת החיסונית שלנו הוא תאים המכונים "תאי דם לבנים". תאי הדם הלבנים מתחלקים למספר גדול של תאים מסוגים שונים, כאשר כל אחד מהם מתמחה בהגנה מסוג אחר. יחדיו, תאי הדם הלבנים מהווים תזמורת קטלנית שכאשר היא עובדת בשילוב מושלם, היא כמעט בלתי ניתנת להכנעה.

הניוטרופילים הם סוג אחד כזה של תאי דם לבנים, והם קו ההגנה הראשון של מערכת החיסון. הם מיוצרים בטריליוני עותקים בכל יום מתאי מוח העצמות, ונשפכים לתוך זרם הדם. מספרם הגדול הכרחי מכיוון שכל ניוטרופיל חי רק שעות בודדות. הניוטרופילים הם כמו כלבי ציד, ומוצאים את טרפם לפי עקבות הריח הכימיים שהחיידקים משאירים אחריהם. הם ננעלים על הכיוון שבו ריכוז הכימיקלים הזרים הוא הגבוה ביותר ונעים לעברו. כשהם פוגשים במקור הכימיקלים הללו – הגוף התוקף – הם עוטפים אותו ומשחררים אנזימים אשר תוקפים ומפרקים את דופנותיו. המוגלה שאנחנו רואים לעתים בפצעים דלקתיים היא שאריות הניוטרופילים שנלחמו בחיידקים שניסו לחדור דרך הפצע.

חום הגוף

אחד התסמינים המוכרים ביותר של מחלה הוא חום. עליית טמפרטורת הגוף היא אחד מהמנגנונים שמפעיל הגוף כדי להילחם בחיידקים: חום גבוה מפריע להם לגדול ולהתרבות, ומקל על שאר מערכות ההגנה להתמודד עמם. אצל עופות, למשל, טמפרטורת הגוף היא בסביבות 41-40 מעלות (בהשוואה ל-37 מעלות אצלנו). רוב החיידקים לא מצליחים להתפתח בסביבה כה עוינת להם, ומערכת החיסון מטפלת בקלות בחיידקים הנותרים. זו הסיבה שנדיר לראות אצל תרנגולות חתכים מזוהמים בעור.

מקרופאגים

"פאג" ביוונית זה "טורף", ו"מקרו" פירושו "גדול". הטורפים הגדולים הללו הם סוג נוסף של תאי דם לבנים שנמצאים כמעט בכל רקמה ואתר בגוף. חלקם משוטטים בחופשיות ממקום למקום ומחפשים טרף – חיידקים וגופים זרים – וחלקם מתרכזים בצמתים מרכזיים, כמו הטחול או בלוטות הלימפה, וממתינים שהטרף יגיע אליהם.

כשמקרופאג מזהה גוף זר כזה, הוא תוקף אותו ללא שהיות: כמו הניוטרופילים, הוא עוטף את החיידק התוקף ומעכל אותו. או אז המקרופאג עושה את פעולתו החשובה באמת: הוא מפרק את החלבונים שמהם עשוי התוקף ותולה אותם לראווה על דופנותיו שלו. כששאר תאי הדם הלבנים נתקלים במקרופאג זה, הם לומדים ממנו כיצד לזהות את החיידק התוקף באמצעות החלבונים שלו – כאילו תלה המקרופאג שלט "מבוקש!" גדול ובו תמונה של הפושע הנמלט. באופן זה המקרופאגים מתניעים את שאר המערכת החיסונית ודואגים שחיידקים שהסתננו דרך פצע מקומי יזוהו בכל מקום בגוף שאליו יגיעו.

תאי דם לבנים מסוג B

העור, הרקמות הריריות, המקרופאגים ושאר הדוגמאות הקודמות הם חלק ממה שמכונה "המערכת החיסונית המולדת". המערכת המשלימה אותה היא המערכת החיסונית הנרכשת: זו המערכת שלומדת כל איום חדש שבו הגוף נתקל, מפתחת כלי נשק ספציפיים עבורו וזוכרת אותו למשך שנים ארוכות. באופן זה, חיידק או וירוס שהגוף נתקל בו פעם אחת, כמעט תמיד לא יצליח להתפשט ולגרום למחלה כוללת בפעם השנייה.

תאי