הרב תאיים הראשונים?

כשהחיים הופיעו לראשונה על כדור הארץ, לפני כארבעה מיליארדי שנים, הם היו פשוטים מאוד – אולי הכי פשוטים שחיים יכולים להיות. היצורים הללו היו בעלי תא יחיד, שהופרד מסביבתו בעזרת קרום שומני, ובתוכו היה DNA ששימש כחומר תורשתי וחלבונים שביצעו את כל הנדרש על מנת שהתא ימשיך לחיות ולהתחלק. במשך קרוב לשני מיליארד שנים, אותם יצורים פשוטים שלטו בעולם ללא תחרות. לפעמים כמה מהם היו מתאספים ועובדים יחדיו לזמן מה, או אפילו יוצרים שרשרת תאים קבועה: היצור הרב תאי הכי פשוט שניתן לתאר. 

ואז, לפני כשני מיליארד שנים, הופיעו יצורים מורכבים קצת יותר. הם עדיין היו חד-תאיים, אך התא היחיד שלהם היה גדול יותר, ומחולק לכמה מדורים. היה להם גרעין – חלק בתא שמוקף בקרום שומני משלו, ובו נמצא ה-DNA. המבנה הזה הוא שנתן להם את שמם: איקריוטים (Eukaryotes), או "בעלי גרעין אמיתי". בנוסף היו להם מיטוכונדריה, אברונים תוך תאיים שמפיקים אנרגיה מסוכרים. חלקם רכשו לאחר מכן גם כלורופלסטים, אברונים מסוג שונה שמסוגלים להשתמש באנרגיית השמש כדי ליצור סוכרים. חלק מהאיקריוטים נשארו עד היום כחד-תאיים, אך חלק מהם התאגדו גם הם ליצורים רב תאיים. בניגוד ליצורים חסרי הגרעין, האיקריוטים יצרו שותפות אמיתית, עם חלוקת עבודה בין התאים השונים, וכך נוצרו לבסוף היצורים הרב-תאיים המורכבים: בעלי הכלורופלסטים היו אבותיהם של האצות והצמחים, והתאים חסרי הכלורופלסט הובילו אלינו – ואל כל בעלי החיים האחרים.

מתי החלו התאים האיקריוטים להתאגד ליצירת חיים רב-תאיים? במשך שנים רבות, חשבו רוב החוקרים שזה קרה רק לפני כמיליארד שנה – כלומר במשך מיליארד שנים התאים האיקריוטים חיו כחד-תאיים בלבד, עד שהצליחו להתאחד ליצור גדול יותר. "הייתה תפיסה לפיה קשה לפתח רב-תאיות", אמר הביולוג מייקל טרוויסנו (Travisano) לכתב העת המדעי Science. 

במאמר חדש, חוקרים מסין קוראים תיגר על התפיסה הזו. הם מציגים מאובן בן 1.63 מיליארד שנים, שכולל יותר מעשרים תאים איקריוטים המחוברים זה לזה ויוצרים מבנה של סיב.

ככל הנראה איקריוטים רב תאיים התפתחה מוקדם משחשבנו. מאובנים של יצורים רב תאי מלפני 1.63 מיליארד שנה | צילום: MIAO et al.

שותפים קדומים

"מה שמדהים במאובנים האלו הוא שהם באמת די ענקיים לגילם, והם רב-תאיים", אמר הגיאוכימאי האוסטרלי יוכן ברוקס (Brocks), שלא היה מעורב במחקר. "ענקיים", במקרה זה, מתייחס לאורך של 0.86 מילימטר – ענק אך ורק בהשוואה לשאר היצורים החיים בני התקופה, שכמעט כולם היו חד-תאיים. אפשר לראות שהתאים מכילים דופן תא, כמו שנמצא היום בצמחים, ויש להם מבנים פנימיים, וגם מה שנראה כמו נבגים. זה מצביע על כך שבין התאים של היצור הקדום הייתה חלוקת עבודה, וחלקם התמחו ברבייה. הסיבים מזכירים במראם אצות ירוקות החיות כיום, והחוקרים משערים שהמאובן היה גם הוא אצה המבצעת פוטוסינתזה.

אם טענות החוקרים נכונות, פירושו של דבר הוא שהתאים האיקריוטים החלו ליצור שותפויות מוקדם משחשבנו. ייתכן שהדבר שקשה לפתח באבולוציה הוא לא הרב-תאיות עצמה, אלא המעבר מיצורים רב-תאיים זעירים, עם חלוקת עבודה בסיסית בלבד, לבעלי חיים וצמחים גדולים יותר עם איברים מובחנים. המאובן המוקדם ביותר הידוע לנו שהיו לו תאים פנימיים, כלומר כאלו בלי גישה ישירה למים שמסביבם, הוא בן פחות ממיליארד שנה – מאות מיליוני שנים אחרי המאובן שתואר במאמר החדש.

חוקר המאובנים שוהאי שייאו (Xiao) אמר ל-Science שלדעתו יש היגיון בהשערה לפיה עבר זמן רב בין ההתפתחות של רב-תאיים פשוטים לבין זו של יצורים מורכבים יותר. לאיקריוטים מורכבים באמת, הסביר, "יש תאים רבים שנשארים יחדיו, מתקשרים אחד עם השני, מגיעים בגדלים ובצורות שונים, ויש להם תפקידים שונים. התפתחות כזו לוקחת זמן".

המאובן דומה לאצות ירוקות שחיות כיום. אצה ירוקה דמויות סיב | צילום: Marek Mis / Science Photo Library

תגובות מעורבות

כל זה, כאמור, אם הטענות נכונות. בינתיים, התגובות בקהילה המדעית מעורבות. בעוד טרוויסנו הכריז שזהו "מאמר נהדר", חוקרים אחרים פקפקו בכך שהמאובנים הם אכן רב-תאיים, ובמיוחד בקשר ביניהם לבין אצות ירוקות. "קשה להשוות אורגניזם בין 1.6 מיליארד שנים לכאלו שחיים כיום", אמר הביולוג ההונגרי לזלו נגי (Nagy). "עבר זמן רב כל כך, שכל דמיון לאורגניזמים מודרניים יכול להיות מקרי בלבד". הביולוג האמריקאי וויליאם רטקליף (Ratcliff) אמר שיש אפשרות שהמאובנים אינם אפילו איקריוטים. "יכול להיות שהם פשוט חיידקים סופר-מוזרים שלא דומים לאף מין שקיים היום".

אחד החוקרים החתומים על המאמר החדש, אנדרו נול (Knoll), דחה את הטענות הללו. "אם היו מוצאים את המאובנים האלו בסלעים מתור הדבון, לפני 400 מיליון שנים, אנשים היו מתארים אותם כאצות ואף אחד לא היה מרים גבה", אמר. סביר להניח שזה אכן נכון. מצד שני, אנחנו יודעים שאצות היו קיימות לפני 400 מיליון שנים, ולכן מאובנים כאלו הם לא משהו מיוחד. הטענה שאצה דומה התפתחה כבר לפני 1.6 מיליארד שנה – זה כבר יוצא דופן, וטענות יוצאות דופן דורשות הוכחות יוצאות דופן. האם המאובנים עונים על הדרישה הזו? עדיין לא ברור.