מוצא התאים המורכבים- מהו ההסבר הכי טוב להיווצרותם של התאים המורכבים?

אחד האירועים החשובים ביותר בהיסטוריה של כדור הארץ, הוא היווצרות התאים האיקריוטים המורכבים. למרות שאירוע זה בדרך כלל מוסבר במונחים אבולוציוניים, מחקר אחרון שפורסם בספרות המדעית מעלה שאלות אם אכן הפרספקטיבה האבולוציונית יכולה להסביר אירוע זה כראוי.

על פי תיעודים גאוכימיים ומאובניים, החיים הופיעו לראשונה על כדור הארץ לפני כ 3.8 מיליארד שנים. צורות חיים ראשונות אלו היו חיידקים פשוטים, חד תאיים שמכונים תאים פרוקריוטים. תאים פרוקריוטים מורכבים מדופן תא, והם בדרך כלל בסביבות 1 עד 2 מיקרונים בגודלם. בדרך כלל, אין יותר תכונות שנראות לעין דרך מיקרוסקופ. שתיים משלוש העל-ממלכות הטקסונומיות, בקטריות וארכאונים, הם פרוקריוטים.

העל-ממלכה השלישית, האיקריוטים המורכבים, הם תאים מורכבים אשר אינם מופיעים בתיעוד המאובנים עד לפני כ- 2 מיליארדים שנים. תאים איקריוטיים הם הרבה יותר גדולים מאשר תאים פרוקריוטים, אשר מכילים מבנים פנימיים מורכבים כמו גרעין, קרום התא, שלד התא, מיטוכונדריה וכו'.

באופן מסורתי, ביולוגים אבולוציוניים טענו כי התא האיקריוטי הראשון, מקורו כתוצאה ממיזוג של תאים בקטריות וארכאונים. אם זהו המצב, אז יש שתי על-ממלכות בסיסיות, ואילו התאים האיקריוטים מייצגים את העל ממלכה הנגזרת. לאחרונה, כמה ביולוגים אבולוציוניים העלו מודל של שלוש על-ממלכות, כאשר התא האיקריוטי הוא שושלת עצמאית ולא תלויה בבקטריות ובארכאונים.

נכון לעכשיו, מקור האיקריוטים שנוי במחלוקת – עם מגוון רחב של טיעונים שהועלו לטובת דגמים תלת-על ממלכתיים ודו-על ממלכתיים. ביולוגים אבולוציוניים קיוו לפתור את הבעיה הזו עם שימוש בנתונים של רצפי די.אן.איי. על ידי השוואת הדמיון והשוני הגנטי, ביולוגים אבולוציוניים יכולים לבנות עצים פילוגנטיים. וגם, בגלל זמינות גוברת של כמויות נתונים עצומות ברצף הדי.אן.איי, כמו כן ריצוף גנום של בקטריות, ארכאונים, ואיקריוטים על ידי חוקרים, מדענים נהיו אפילו יותר מלאי תקווה לגבי הפוטנציאל לגישה זו כדי לפתור את הבעיה של מוצא התאים האיקריוטים.

באוקטובר 2010, צוות של ביולוגים אבולוציוניים מצרפת וניו זילנד כתבו מאמר ביקורת, המסכם את התוצאות של המחקרים המעסיקים את נתוני רצף הדי.אן.איי הללו כדי לענות על נושא מוצא התאים האיקריוטים. לעומת זאת, במקום לפתור את שאלת המקור של האיקריוטים, מחקר זה הוסיף עוד שאלות. לדברי מחבר מאמר הביקורת: "המבול של הנתונים הגנומיים עדיין לא הניב פתרון לבעיה, וזה נראה כאילו הוא רק החריף אותה."

הבעיה היא ששלושה מהמחקרים תומכים במודל 'התלת על-ממלכתי' וארבעה תומכים ב'דו על-ממלכתי'. החוקרים משערים כי חלק מהבעיה אולי קשורה לשיטות המשמשות אותם להרכבה ולניתוח הנתונים. אפשרות נוספת היא שההסבר האבולוציוני למוצא האיקריוטים הוא שגוי. במדע, תוצאות סותרות מהוות כאינדיקטור מסגיר שמשהו שגוי מיסודו, עם הנתונים, עם השיטות או התאוריה.

כשרוב המדענים מנסים להסביר אירועים בהיסטוריית החיים, כמו למשל מקור האיקריוטים, הם מתחילים עם הנחות אבולוציוניות ולאחר מכן מפרשים את הנתונים במסגרת זו. פעמים רבות גישה זו מניבה עצים אבולוציוניים שונים ונלוות לכך מחלוקות. במצבים כאלו ביולוגים אבולוציוניים מביטים אל העתיד בתקווה שגישה לכל מסד הנתונים של רצפים גנומיים תביא להבנה ביחסים האבולוציוניים. אבל כמו שמדגיש מחקר עדכני זה, זה לא המקרה. זה נראה כאילו ביולוגים אבולוציוניים הגיעו לסוף הדרך בחיפושם להסביר את מקור התאים האיקריוטיים, כמו שהמחברים אומרים: "למרות המספר הענק של גנומים מורכבים משומשים והדרכים השונות של איסוף הנתונים, מספר הסמנים שיכולים להיות משומשים כדי לחקור את הקשר בין ארכאונים לאיקריוטים הוא קטן מאוד ונראה כאילו הגיע לגבול."

הרעיון המרכזי של הפרדיגמה האבולוציונית, כלומר שהעצים האבולוציוניים הבנויים מרצפים גנטיים אמורים להסכים עם העצים שמבוססים על מורפולוגיה, אינו נתמך על ידי הראיות. מחלוקת זו היא עמוקה יותר ממה שזה נראה על פני השטח. זה יכול להתפרש כראיה לפרדיגמה של הבריאה. על פי הביולוג האבולוציוני מוריס גודמן, במאמר שהוא כתב לאנציקלופדית קיימברידג' על אבולוציה האדם:

"אם תיאור הבריאה של התנ"ך הוא נכון, אז לא היינו מצפים מתכונות מורפולוגיות כמו חלבונים ורצפים גנטיים לחפוף ביחד. תבניות לא צפויות של חלבונים שונים ורצפים שונים של די.אן.איי הנכשלים להצביע על הזיקה של המינים, סותרות את תאוריית האבולוציה".