החוברת · דף לימוד
ברירה טבעית ואבולוציה
מדעים · כיתה ח׳ · פרק 8: מערכות אקולוגיות וקיימות
מסע צ'ארלס דרווין, ממצאי גלפגוס, והמהפכה המדעית הגדולה ביותר בביולוגיה
השאלה הגדולה
למה יש כל כך הרבה מינים שונים של יצורים חיים? למה לכל אחד יש הסתגלויות ייחודיות לסביבה שלו?
במאה ה-19, צ'ארלס דרווין הציע תיאוריה מהפכנית שענתה על השאלות האלה: תורת הברירה הטבעית.
מי היה צ'ארלס דרווין?
חוקר הטבע צ'ארלס דרווין (Charles Darwin) הוא אבי תורת האבולוציה המודרנית, שפרסמו בספרו 'מוצא המינים' ב-1859 ביסס את הרעיון שמינים מתפתחים בהדרגה באמצעות מנגנון הברירה הטבעית.
לאחר 20 שנה של מחשבה ומחקר, דרווין פרסם את ספרו המפורסם "מוצא המינים" (1859) ובו הסביר את תורת הברירה הטבעית.
פינצ'רים של גלפגוס - הדוגמה ששכנעה את דרווין
פינצ'ר מקור גדול
מקור: גדול, עבה, חזק
מזון: זרעים גדולים וקשים
איפה: אי עם הרבה עצים עם זרעים קשים
פינצ'ר מקור קטן
מקור: קטן, דק, עדין
מזון: זרעים קטנים ורכים, חרקים
איפה: אי עם פרחים ועשבים
פינצ'ר מקור ארוך
מקור: ארוך, צר, מחודד
מזון: חרקים מתוך חורים בעצים
איפה: אי עם הרבה קקטוסים ועצים עם חרקים
איך הפינצ'רים בכל אי קיבלו מקור שמתאים למזון באי שלהם?
עקרונות הברירה הטבעית
1. שונות (Variation)
• גובה שונה
• צבע שונה
• מהירות שונה
• חוזק שונה
השונות היא תורשתית - עוברת מהורים לילדים.
למה זה חשוב?
בלי שונות, אין על מה לבחור! כולם זהים = אין ברירה טבעית.
2. יתר-רבייה (Overproduction)
• דג אחד מטיל מיליוני ביצים
• עץ אחד מייצר אלפי זרעים
• זבוב אחד יכול לייצר מיליארדי צאצאים בעונה
למה זה חשוב?
כי אם יש יותר צאצאים מכפי שיכולים לשרוד, יהיה מאבק - ורק החזקים ישרדו.
3. מאבק על הישרדות (Struggle for Survival)
מאבק על:
• מזון
• מים
• מקום
• בני/בנות זוג
• להימלט מטורפים
למה זה חשוב?
המאבק הוא ה"מבחן" - מי שמותאם יותר יצליח יותר, מי שמותאם פחות ייכשל.
4. הישרדות המתאימים (Survival of the Fittest)
• "המתאימים" = בעלי תכונות שעוזרות להם לשרוד בסביבה הספציפית
• לא בהכרח החזקים!
למה זה חשוב?
הפרטים המותאמים מעבירים את התכונות שלהם לצאצאים.
לאורך דורות, התכונות המועילות הופכות נפוצות יותר באוכלוסייה.
דוגמאות מפורסמות לברירה טבעית
העש המפוספס - ברירה טבעית בזמן אמת!
העש המפוספס (Peppered Moth) מהווה דוגמה קלאסית לברירה טבעית מתועדת, שבה זיהום העצים בפיח במהלך המהפכה התעשייתית באנגליה הוביל לעלייה בשכיחותם של עשים כהים המוסווים היטב מטורפים על פני עשים בהירים.
זו ברירה טבעית בזמן אמת - הסביבה השתנתה, והאוכלוסייה השתנתה איתה!
עמידות לאנטיביוטיקה - ברירה טבעית שמסכנת אותנו
עמידות בקטריאלית לאנטיביוטיקה היא הדגמה חיה של ברירה טבעית, שבה שימוש תדיר בתרופות במערכות הבריאות מסנן והורג את החיידקים הרגישים, ומותיר רק זנים מוטנטיים המתרבים ויוצרים אוכלוסיות עמידות ומסוכנות.
מה אנחנו לומדים?
• ברירה טבעית לא נעצרת
• אסור להשתמש באנטיביוטיקה בלי צורך
• חובה לסיים את כל קורס האנטיביוטיקה (כדי להרוג גם את העמידים!)
עוד דוגמאות לברירה טבעית בזמננו
חרקים עמידים לחומרי הדברה
הבעיה:
חקלאים מרססים חומרי הדברה
מה קורה?
חרקים עם מוטציה לעמידות שורדים ומתרבים
תוצאה:
תוך שנים, חומרי הדברה מפסיקים לעבוד
חקלאים צריכים כימיקלים חזקים יותר → מעגל סגור
עכברים עמידים לרעל עכברים
הבעיה:
רעל עכברים מסורתי (וורפרין) כבר לא עובד
מה קרה?
עכברים עם מוטציה לעמידות שרדו
תוצאה:
במקומות רבים, רוב העכברים עמידים
זו ברירה טבעית בעיר!
דגים בנהרות מזוהמים
הבעיה:
נהרות מזוהמים בכימיקלים רעילים
מה קרה?
דגים עם גנים לפירוק הרעל שרדו
תוצאה:
תוך דורות בודדים, כל הדגים עמידים לזיהום
הטבע מסתגל - אבל במחיר!
כלבים - ברירה מלאכותית
מה קרה?
בני אדם בחרו כלבים עם תכונות רצויות (גודל, צבע, התנהגות)
תוצאה:
כל גזעי הכלבים (פודל, גרמן שפרד, צ'יוואווה) הם אותו המין, אבל נראים שונים!
זו ברירה מלאכותית - האדם מחליט מי מתרבה
ברירה טבעית מול ברירה מלאכותית
ברירה טבעית
הטבע בוחר
איך זה עובד?
• הסביבה "מחליטה" מי שורד
• הפרטים המותאמים מתרבים יותר
• קורה לאט (דורות רבים)
• קורה ללא כוונה
דוגמאות:
• פינצ'רים של דרווין
• עש מפוספס
• חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה
הטבע לא "מתכנן" - מה ששורד הוא מה שעובד!
ברירה מלאכותית
האדם בוחר
איך זה עובד?
• בני אדם בוחרים איזה פרטים יתרבו
• בוחרים לפי תכונות רצויות לנו (לא בהכרח מועילות לחיה)
• קורה מהר יותר (דורות בודדים)
• קורה בכוונה
דוגמאות:
• כל גזעי הכלבים
• כל גזעי החתולים
• גידולים חקלאיים (חיטה, תירס)
האדם מתכנן - אנחנו יוצרים מה שאנחנו רוצים!
שתיהן אותו העיקרון - בחירה של פרטים מסוימים. ההבדל: מי בוחר?
4 עקרונות ברירה טבעית
"מתאים" ≠ "חזק"
ברירה טבעית קורה כל הזמן
איך עמידות חיידקים לאנטיביוטיקה היא דוגמה לברירה טבעית בפעולה?