נכון שהבסיס האבולוציוני עומד על מודל הברירה הטבעית, מה שאומר שהחזק שורד, אבל בכדי להגיע בכלל למצב שיווצר לנו במוטציה אקראית את המודל החזק והשורד, מבחינה מתמטית אנו צריכים שיהיו לנו מספיק מוטציות כדי שאכן האחת החזקה השורדת תיווצר גם היא.
בכדי שמודל האבולוציה תחת ברירה טבעית יעבוד, צריכות להיות מוטציות על מנת שתיווצר שונות גנטית באוכלוסיה. יש לציין שרבייה מינית מגדילה מאוד את השונות באוכלוסייה, אבל המקור לשונות עדיין נעוץ בסופו של דבר במוטציות. אם יש מעט מוטציות, האבולוציה תואט אבל עדיין תתרחש, מכיוון שכל מוטציה בפני עצמה יוצרת שונות. מאידך, קצב גבוה מדי של מוטציות יאט את האבולוציה, ואפילו יהרוג את החיים. אם כן יש קצב אופטימלי של מוטציות, או לפחות משהו דומה לזה, ויש מנגנונים גנטיים שדואגים להנמיך את קצב המוטציות בהתאם לכך. (להנמיך, כי תעתוק לא נכון הוא קל. האמת שזה מסובך יותר, ויש חלקים מוגנים יותר מאחרים - למשל, חלבוני מעטפת של ווירוסים מסוימים לא מוגנים כדי להקשות על מערכת החיסון, בעוד חלקים אחרים של אותו הווירוס כן מועתקים היטב.)
בפועל, אם כך, יש מספיק מוטציות - יש שונות גנטית לא מועטה בכל אוכלוסייה משמעותית של כל מין שאי פעם בדקנו. קצב המוטציות מספיק גבוה, והשונות בתנאים ובמזל בחיים מספיק גבוהה, כדי שתיווצר ותישמר שונות אפילו במינים שאין בהם רבייה מינית.
מניסוח השאלה שלך נראה שאתה חושב על מוטציה מסוימת, "חזקה", שתיווצר ותיברר. זה לא איך שזה עובד. הברירה הטבעית עובדת על מה שיש. רוב המוטציות בכלל ניטרליות, לא מזיקות ולא מועילות בצורה משמעותית, ולכן כאשר הברירה הטבעית פועלת עליהן היא יוצרת אפקטים אקראיים כגון סחף גנטי או אפקט המייסד. לחלק קטן מהמוטציות יש השפעה משמעתית יותר על היכולות הביולוגיות של האורגניזם, ורק חלק מהן ייצרו יתרון ביולוגי שיאפשר לאורגניזם להעמיד יותר צאצאים וכך ייבררו אבולוציונית. לאותן מוטציות שהיוו ייתרון אנו קוראים בדיעבד "חזקות", אבל לא צריך לחכות עד שמוטציה "חזקה" מסוימת תיווצר - אנו קוראים למוטציה "חזקה" בדיעבד, והיו יכולות להיווצר מוטציות "חזקות" אחרות.
(אגב, עדיף לא לומר "החזק שורד", כי זה לא נכון - מי ששורד זה מי שיש לו יתרון בהעמדת צאצאים, וזה לא חייב להיות החזק. רק כדוגמה, המוטציה R577X בגן של החלבון אלפא-אקטינין-3, הקשור לפעילות של שרירים, התפשטה במהירות באוכלוסיית האדם באירופה (תוך 15,000 שנה הגיעה לכדי 50% מהאוכלוסייה) ואסיה. לנושאי מוטציה זו פשוט אין את החלבון הזה, וכתוצאה מכך הם, פיזית, חלשים יותר - יש להם כוח מתפרץ חלש יותר. כמובן שהסיבה להשתלטות המהירה של המוטציה היא יתרון אחר - השרירים שלהם יותר חלשים, אך יותר יעילים. לא החזק שורד, אלא מי שיש לו ייתרון, ומה שמהווה ייתרון בשלב מסוים (למשל כוח מתפרץ) יכול להיהפך לחסרון בתנאים אחרים.)
לעתים אכן נראה שצריך לחכות עד שיהיו מספיק מוטציות כדי שתיווצר המוטציה ה"חזקה". למשל, בגבעות "החולות הלבנים" בניו-מקסיקו חיות שלושה מני לטאות, שלושתן לבנות (למרות ששלושת המינים כהים מחוץ לגבעות). זאת מכיוון שבכולן התרחשה מוטציה בגן Mc1r, שגורמת להן להיות לבנות. אבל, בדרך כלל יש כמה דרכים להגיע לפתרון וככלל האבולוציה פותרת את הבעיה כל פעם בדרך אחרת. גם במקרה זה, למשל, כל מין לטאה התברך במוטציה משלו, כך שבעצם לא הייתה פה מוטציה אחת "חזקה" אלא שלוש מוטציות "חזקות", שכל אחת התרחשה במין אחר - ויש להניח שיש עוד אחרות רבות שלא התרחשו. בפועל, מתרחשות מספיק מוטציות כדי שאחת "חזקה" תתרחש - במקרה זה, מוטציה כזו נמצאה שלוש פעמים בנפרד, תוך כמה אלפי שנים בלבד, באוכלוסיות די מצומצמות ואזור גאוגרפי די קטן.
צריך לזכור שיש גם לא רק אינספור דרכים להגיע לאותו פתרון (עור לבן, במקרה זה), אלא במקרים רבים גם הרבה פתרונות לאותה בעיה, כך שאוכלוסיה יכולה להתפצל לתת מינים שכל אחד מאמץ פתרון אחר. הדוגמה הקלסית לכך היא הפרושים של איי גלגפגוס, תתי-מינים שונים של יצורים, לכל אחד צורת מקור ואוכל מעודף משלו, שהתפתחו כולם ממין של פרוש שהגיע לאיים לפני כמה מליוני שנים.
בקיצור - יש הרבה מאוד דרכים להתמודד עם קשיים או להשיג יתרון יחסי, והרבה מאוד מוטציות, כך שבהחלט קורים מצבים שבהם נוצרת מוטציה "חזקה". לא תמיד - לרוב מינים נכחדים תחת לחץ חזק, לא משתנים (או לפחות, לא משתנים מהר מספיק כדי לשרוד). אבל לפעמים; ופעמים אלו הן המעניינות, שכן הן אלו היוצרות את סיפור האבולוציה.
שנית-יש כמות של מוטציות ושלבים שאמורים לעבור מהמרק הבראשיתי ועד לגוף חי, האם פרק הזמן מהמפץ ועד האדם הקדמון אכן הספיק להכיל את כל המוטציות, בהנחה שכל מוטציה דורשת זמן סביר כלשהו בכדי להתרחש?
המפץ הגדול התרחש לפני כ-13 מליארד שנים, ואילו כדור הארץ התגבש לפני כ4.5 מליארד שנים. אבל לא זה ולא זה עוזרים לנו, מכיוון שאנו זקוקים לחיים.
הסלעים העתיקים ביותר הם בני כ-4 מליארד שנים, וככל הנראה החיים התחילו בערך באותו זמן (אם כי יש הטוענים 3.5 מליארד). החיים הרב-תאיים החלו לפני כמיליארד שנה, כלומר במשך 3 מליארד שנים היו החיים חד-תאיים (או מושבות של חד-תאיים), ועדיין רוב החיים הם חד-תאיים. במהלך כל 4 מליארד השנים הללו רחש כדור הארץ באינספור תאים, שרוב הזמן, ובמידה רבה כל הזמן, היו יצורים חד-תאיים ולכן התרבו מהר. (צריך לזכור שמוטציה לוקחת זמן דור, אבל מתרחשות המון מוטציות בדור כיוון שהאוכלוסייה גדולה.) לכן כמות המוטציות שהתרחשו היא אדירה. אנסה להעריך אותה: נניח זמן דור של 30 דקות (סביר ליצור חד-תאי), במשך 4 מליארד שנים, כלומר 10 בחזקת 13 מקרי חלוקה; הביומסה הנוכחית של כדור הארץ היא כ10 בחזקת 18 גרם, ומסה ממוצעת של תא היא 10 בחזקת 9- גרם, כך שיש על פני כדור הארץ בערך 10 בחזקת 27 תאים - נניח שתמיד היו; סה"כ התרחשו אם כך בערך 10 בחזקת 40 מקרי חלוקה, ובהנחת פשטות של מוטציה אחת לכל חלוקה (לא ממש הגיוני, קרוב לוודאי שיש יותר) נקבל 10 בחזקת 40 מוטציות בהיסטוריה של החיים על פני כדור הארץ.
אינני יודע כמה מוטציות היו מעורבות בתהליך האבולוציוני שהוביל לאדם, אבל לא מדובר בעצם בכל-כך הרבה. בגנום האנושי יש סדר גודל של 10 בחזקת 9 זוגות בסיסים, וחלק גדול נוצר משכפולים. היו גם מעורבות מן הסתם מוטציות שאין להן שריד בגנום הנוכחי - נניח, לכן, סדר גודל של 10 בחזקת 10 (כלומר 10 מליארד) מוטציות. זה כמובן מספר זניח ביותר בהשוואה ל10 בחזקת 40 (מספר הגדול ממנו פי 1 ואחריו 30 אפסים...), כך ש"חישוב" זה מראה שהיו די והותר מוטציות.
אבל החישוב הזה ממש לא מציאותי. בעיקר בגלל שיש לזכור שהאדם אינו מה שכל המוטציות מובילות אליו, אלא רק שבריר קטן מהמגוון הביולוגי הנוכחי. הערכה רצינית תחייב הערכה רצינית יותר של קצבי המוטציות בשלבים השונים של החיים בשושלות שהובילו אל האדם (וכמובן גם הערכה רצינית יותר של מספר המוטציות שהובילו לאדם). באמת שקטונתי מלערוך חישוב מסוג זה. אני רק יכול לקוות שהחישוב הקטן שעשיתי הראה עד כמה גדול הפוטנציאל של כמות המוטציות, וכמה מעט באופן יחסי בעצם דרשה האבולוציה של האדם.
שלישית- האבולוציה מתחילה על בסיס של מרק בראשיתי, כיצד אותו מרק נוצר, ומה הניע אותו להפוך ממצב סטטי לתהליך אבולוציוני?
האבולוציה פועלת על בסיס חיים קיימים, ואילו תחילת החיים (אביוגנזה) היא נושא נפרד וקשה הרבה יותר. אין בידנו ממצאים מדעיים מוצקים המראים איך החלו החיים, יש רק הרבה תאוריות לא-מבוססות. התאוריות הקשורות ב"מרק הבראשיתי" מבוססות בעצם על הרעיון שהחיים החלו במים עשירים בחומצות בסיס - אך זו רק סברה אחת. סברות אחרות הן שהחיים החלו באתרים וולקניים תת-מימיים (למשל עולם הברזל-גופרית; זו נראית לי אפשרות קוסמת), או בחמר, או בקרח, ועוד. אנו פשוט לא יודעים עדיין איך ובאיזו סביבה החלו החיים.
חשוב להבין שחומר "דומם" אינו סטטי כלל - כל הזמן מרחשים בו המון תהליכים כימיים והוא רוחש פעילות. בייחוד נכון הדבר בסביבות שיש דרכן זרם גדול של אנרגיה ו\או התנגשות של חומרים שונים, כגון מוקדים וולקניים תת-ימיים ושאר הסביבות שמשערים שהחלו בהם החיים. תחילת החיים, בכל התהליכים המשוערים, מבוססת בעצם על הצבעה על תהליכים כימיים מסוימים שכאלו, שיש להם היבטים המזכירים את החיים. ההשערות מצביעות על נתיבים מסוימים של שלבי-ביניים בין תהליכים כימיים כאלו לבין חיים, נתיבים המוסיפים בהדרגה את שאר המאפיינים של החיים (שאינם אלא תהליך כימי בעצמם).
בכל התרחישים, מה שדוחף את התהליכים לכיוון החיים כפי שאנו מכירים אותם הוא לחץ הברירה הטבעית - כל שלב מעלה את היכולת של הפרוטו-חיים לשגשג בסביבה שלהם. בשלבים המוקדמים התהליך אינו דרוויניסטי, כי חסרים לפרוטו-חיים כמה מאפיינים של החיים כפי שאנו מכירים אותם כיום (כגון תאים, חומר גנטי, דורות מובחנים היטב, וכן הלאה) - אבל ככל שמתקדם התהליך והחיים מפתחים את המנגנונים האלו, התהליך הופך יותר ויותר לדרוויניסטי, עד שמגיעים בסופו של דבר ל"תא הראשון" [זו קריקטורה, כמובן - בפועל יש מעבר די רציף של אוכלוסיות, לא תא "קסום" אחד] ומשם תורת האבולוציה הרגילה מתאימה לתיאור התפתחות החיים.
לסיכום, החיים נוצרו מתהליך כימי שאינו סטטי ודומה בכמה מובנים מראש לחיים, ומה שהניע אותם להיהפך לתהליך כימי המתואר על ידי האבולוציה הוא לחץ הברירה הטבעית, בדומה לתהליך האבולוציוני. לפחות, על פי ההשערות הנוכחיות.
רביעית- כל בעלי החיים חוננו בתכונות המתאימות להם בדיוק, ולא ניחונו בדברים מיותרים שאין בהם הכרח. החל מנוצות לפילים וכלה במערכת מכ"ם (כבציפרים הנודדות) לכלבים. מה הסיבה שאיננו רואים היום אצל בעלי החיים אברים מיותרים שאינם משפיעים לטובה או לרעה על השרדותם? הלא מבחינה סטטיסטית ואבולוציונית היינו אמורים לראות וריאציות שונות של בעלי חיים שורדים, שהרי האבולוציה דוחה רק את החלשים שאינם יכולים לשרוד, ולא כל וריאציה תקינה בעלי ערכים מוספים שאינם עומדים בסתירה לתקינותם השרידותית?
איני מבין מדוע אתה חושב שאיברים "מיותרים" לא ישפיעו לרעה על הישרדותם של בעליהם. בניית איבר דורשת משאבים לא מועטים, ותמיכה בפעילות שלו גם. האיבר הוא פתח למחלות, ומשפיע על בעליו בדרכים שאינם מועילות לו ולכן, ככלל, רק יבלבלו לו את המערכות. הייתי אומר שאיברים "מיותרים" הם ככלל מזיקים.
גם אם איבר באמת אינו משפיע לא לטובה ולא לרעה, אין לצפות שישמר במהלך הדורות. מוטציות שיתרחשו ויהרסו אותו לא ישפיעו לרעה על האורגניזם, שכן מראש האיבר לא הועיל ולא הזיק, ולכן לא תהיה מניעה להצטברות שלהן ויש לצפות שהוא ייהרס.
באופן כללי, לכן, יש לצפות שאיברים לא שימושיים יתנוונו. מכיוון שכל יצור נבנה על בסיס התבנית של אבותיו, אין לצפות ככלל להיעלמות מוחלטת אלא להישארות של שרידים אנטומיים מחד ושלבים עובריים מאידך, וכמו כן שרידים גנטיים אפילו אם כבר אין שרידים אחרים לאיבר. לכל איבר יש גם הרבה שימושים, ולעתים תכופות יישאר איבר מנוון עם תפקוד חלקי, לאחר שאיבד את הפעילות העיקרית שלו. דוגמה לכל סוג של שרידים באדם היא:
א) שרידי קולטני הפרומונים (VNO) שיש לנו. הם מנותקים לחלוטין ממערכת העצבים, ואינם משמשים לכלום - הם רק שריד לאיברים שהיו פעם לאבותינו.
ב) הזנב שבו ניחנים עוברים אנושיים, בתקופה מסוימת, הוא דוגמה לשלב עוברי שנותר מאיבר קדמון. (לעתים הוא גם נשאר אצל בוגרים, אגב.)
ג) שלל הפסאודוגנים שאנו משופעים בהם, ובפרט הפסאודוגן TRPC2 שבעבר היה שותף בפעילות של ה-VNO, ועתה לא פעיל.
כמובן שאלו רק כמה דוגמאות מהאדם, יש עוד המון דוגמאות בכלל היצורים החיים ומן הסתם מרשימות יותר. רק להשתמש בדוגמאות שלך - שיער גוף לפילים, אף מפותח לרוב זני הכלבים, גנים של יצירת שיניים בתרנגולות - כולם "מיותרים". דוגמאות בולטות לאיברים מיותרים הם עיניים ביצורים שאינם רואים (כגון החולד העיוור, ורבים אחרים), עצמות אצבעות ידיים ללווייתנים (פחות ברורים, אבל מיותרים עוד יותר, הם שרידי אגן וגנים לעצמות רגליים), וכנפיים במינים מסוימים של חיפושיות שאינן עפות.
יש דברים שאין להם הרבה השפעה ואנו סוחבים עמנו - אבל אלו לא איברים שלמים (מלבד, אולי, למעי העיוור - וגם הוא מאוד מנוון). דוגמה לכך הוא "DNA הזבל", שאנו סוחבים הרבה מאוד ממנו אבל המחיר (שכפול של עוד קצת DNA) בעצם די קטן. עוד דוגמה זה שיער הגוף שלנו.
מבחינה מסוימת יש המון דברים שאין בהם "הכרח" שכן הם חלק ממנגנון מועיל אבל הם חלק מזיק, שהוא כפי שהוא מסיבות היסטוריות. עצם הזנב שלנו, למשל, בנויה רע לתפקיד שהיא משמשת בו כיום מכיוון שהיא מתוכננת, למעשה, גם לתמוך בזנב - שאין לנו. הגברים נוטים לקבל קילה בגלל סיבוב מיותר של האשכים. אנו נוטים לשהק בגלל מעגלים עצביים מיותרים שנותרו בנו עוד מהתקופה שהיינו דו-חיים, ומכך שהם נמתחו במהלך האבולוציה ולכן יש בהם קצרים. שוב, זה רק מעט ממה שיש בנו, ויש הרבה יותר בקרב כל החיים. לחזור לדוגמאות שלך - מוטב היה ליען להחליף את נוצותיה בשיער, אבל היא תקועה עם נוצות.
כמו כן, יש היבטים בתכנון שאין בהם "הכרח" אלא הם גרועים ועדיף בבירור תכנון אחר. דוגמה בולטת לכך היא מיקום רשתית העין שלנו, שמערכת כלי הדם שלה נמצאת מעליה, בינה לבין האור, במקום להיות מתחתיה. דוגמה אחרת היא איחוד קנה הנשימה עם צינור העיכול. אלו לא תכונות ש"מתאימות לנו בדיוק", אלא תכונות שלא מתאימות כלל.
וכמובן, יש תכונות שהיו מתאימות אילו היו קיימות, אבל הן אינן קיימות. כל זוחל היה שמח לקבל אוזן של יונק, והדולפין היה שמח לקבל קצת זימים.
מנגד, האבולוציה כן טוענת שייווצרו ווריאציות קטנות שלא משפיעות על התכונות הביולוגיות - ואכן מוצאים כאלו. לא איברים שלמים, שוב, מכיוון שככלל כאלו לעולם יזיקו לשרידה, ולא סביר שיתפתחו מלכתחילה ללא ברירה (זו תהיה התפתחות במזל בלבד, שאכן בלתי סבירה, בשונה מהתפתחות על ידי שילוב בין מזל לברירה, שכפי שהסברתי ברשומה המקורית יש לה כוח הרבה יותר גדול). דוגמאות כוללות את כל המקרים של הסחף הגנטי, השושלות הגנטיות בכרומוזום ה-Y האנושי (הפלוגרופ) שעל פיהם משחזרים את ההיסטוריה הגנטית האנושית, וכן הלאה.
לבעלי חיים פשוט אין תכונות ש"מתאימות" להם. יש להם את התכונות מתאימות לאבולוציה - לשושלת האבולוציונית ולדרך החיים של אבותיהם. לכן רוב התכונות די מתאימות לדרך החיים והן יעילות, שכן אחרת לא היו אבותיהם שורדים - אבל יש הרבה דברים "מיותרים" שיצורים חיים סוחבים עמם, וגם הרבה דברים שהם היו משגשגים אם הם היו מקבלים אבל אין להם, וגם הרבה היבטים במה שיש להם שמשקפים את ההיסטוריה שלהם במקום את מה שהם "צריכים".