אצבע גלילאו

פתח דבר

לידתה של הבנה

מדוע אצבעו של גלילאו? גלילאו מציין נקודת מפנה, נקודת זמן שממנה פנה המאמץ המדעי בכיוון חדש, שבה התנערו המדענים — מונח אנכרוניסטי כמובן לתקופה — מן הכורסה הנוחה, תהו על יעילות הניסיונות הקודמים לתפוס את טבע העולם באמצעות מחשבה והפעלת סמכות, וצעדו צעדים מהוססים ראשונים בנתיבו של המדע המודרני. בתהליך זה העזו לדחות את קביעותיהם שלא עמדו במבחן של בעלי הסמכות, ואף אם טרם השתחררו לחלוטין מהשערות הכורסה ומההתבוננות הפנימית, הרי שעיצבו ברית חדשה ורבת עוצמה עם שיטת התצפית הניסויית שהכול יכולים לאמתה. בהיבט הזה של אצבע גלילאו יכולים אנו להבחין כשהיא רוחשת בכל תבשיליו של המדע העכשווי. אנו רואים אותה בפיזיקה שבה החלה לבחוש לראשונה; בכימיה שאליה מצאה את דרכה בראשית המאה ה־19; וגם בביולוגיה, במיוחד מאז חדלה הביולוגיה להיות רק מקור לפליאה, במהלך המאות ה־19 וה־20.

בקצרה, בספר זה נחגוג את יעילות אצבעו הסמלית של גלילאו בתהליך פיענוח האמת. העובדה שרק אצבע פיזית אחת השתמרה ואילו צאצאיה של שיטתו משגשגים, גם היא סמלית לקיומנו האישי בן־החלוף לעומת נצחיותו של הידע בן־האלמוות. אצבע גלילאו מייצגת אפוא אותו מושג מעורפל — "השיטה המדעית". גלילאו כמובן לא היה בודד בגישתו זאת לגילויו של הידע, אף לא הראשון, אך די בשיעור קומתו בתולדות הרעיונות שיהיה זה מן ההגיון לאמץ אותו כסמל של הנהגתה. אחד ההיבטים של שיטה מדהימה בעוצמתה זו, לחשיפת האמת על העולם, המבדילה את המדע מן המתחרה העיקרית — ההשערה המרשימה בניסוחה אך עקרה בסופו של דבר — הוא מרכזיותו של הניסוי. היציאה אל העולם ועריכת תצפיות בתנאים מבוקרים ובדקדקנות ממזערת ככל שניתן את הרכיב הסובייקטיבי בתפיסתנו וחושפת את התצפיות, לפחות עקרונית, לבחינה ציבורית.

גלילאו פיתח גם את אמנות הפישוט, את בידודו של המהותי בבעיה הנתונה, את החדירה המחשבתית מבעד לעננים המסתירים בכל מערכת מציאותית את הפשטות שביסוד הדברים, ממש כפי שבטלסקופ הממשי שבנה צפה אל מעבר לעננים וראה את מורכבות השמים. הוא דחה לצדדים את העגלה החורקת הנגררת בבוץ, ובחר להתבונן בפשטותו של כדור המתגלגל במורד מישור משופע, בתנודותיה של מטוטלת המתנודדת על חוט ארוך. בידוד כזה של לב התופעה מכל החריקות והבלבול העוטפים אותה במציאות הוא רכיב מפתח בשיטה המדעית. המדען האמיתי רואה את הפנינה שבצדף את היהלום שבכתר.

יהיו כמובן מי שיטענו שכאן נעוצה חולשה מהותית. הבנה אמיתית, יטענו, תבוא רק מתוך הרעש וההמולה של המציאות: העגלה התקועה בבוץ, האוהב המקונן על אהובתו, העפרוני הממריא. העובדה שמדענים חוקרים פרפר כדי להבין את מנגנונו, יטענו, היא הכחשה עצמית של ההבנה. את הביקורת הזאת עלינו לבחון בפרספקטיבה, ולא לדחותה כלאחר יד. רוב המדענים, בהיותם בני אדם, מסכימים שרגשות הם מרכיב נפלא ביחסי הגומלין שלנו עם העולם, אך רק מעטים יסכימו שהם דרך אמינה להשגת האמת. הם מעדיפים להתיר את המורכבות העצומה של העולם, לבחון בכל פעם פיסה מבודדת אחת שלו, ואז לבנותו מחדש, כמידת יכולתם, מתוך הבנה עמוקה יותר. הם חוקרים את התנהגותו של כדור על מישור משופע כדי להבין את העגלה במורד הגבעה; הם חוקרים את המטוטלת כדי להבין את תנודת רגלו של האתלט. מתנגדיהם יזעקו כאן שהבנת הפיזיקה של התנודות אינה זורעת אור על חדוות המוסיקה וכי פירוקה של סימפוניה לערימה של תווים הורסת את הבנת הקומפוזיציה. תשובתו של המדען היא שתחילה עלינו להבין מהי מהותו של תו, אחר כך לנסות ולהגיע להבנה מדוע אקורדים מסוימים נעימים לאוזנינו ואחרים דיסוננטיים, ורק אחר־כך — אולי רק כעבור עשרות שנים — לנסות ולהבין את השפעתה הפסיכולוגית והאמנותית של סדרת אקורדים. המדע שואף להבנה יסודית ומעמיקה. לעולם אינו מסיר את מבטו מן המטרה הסופית אך גם אינו נחפז לרוץ אליה בטרם הבשילה. האם יגיעו אי־פעם המדענים להבנת החדווה שבתפיסתנו את העולם, את ההנאה בהתנהלות חיינו בתוכו וכל שאר השאלות הגדולות שהפילוסופים, האמנים, הנביאים, והתיאולוגים רואים בהן את תחום השיח השמור להם הוא עניין להשערות סרק. וכולנו יודעים עד כמה מועילות היו אלה בעבר.

באומרי רעיון גדול, כוונתי היא למושג פשוט המגיע רחוק, גרעין של רעיון שאילן רחב צמרת של יישומים מסתעף ממנו, רעיון־עכביש המסוגל לטוות רשת נרחבת וללכוד באמצעותה שפע של הסברים. נאלצתי להיות בררני, ואין לי ספק שאחרים היו מגיעים לעכבישי־על אחרים שמצדם היו לוכדים זבובי מדע עסיסיים שונים. אולם זאת הבחירה שלי.

התרכזתי ברעיונות ולא ביישומים. כתבתי מעט על חורים שחורים ועל מסעות בחלל, וכמעט שלא כתבתי מאומה — מלבד באחרית הדבר ובמבט לאחור — על השינוי הנפלא בפרדיגמות ההסבר שאנו חווים ממש כעת בדמות טכנולוגיות המידע והמחשוב. מטרתי הייתה לזהות את הרעיונות המבהירים את ההתקדמות הטכנולוגית ובמרבית המקרים גם משמשים לה בסיס. צאצאו האינטלקטואלי עתיר הדמיון של גלילאו, פרימן דייסון (Dyson), מבחין בין מדע מוּנע־מושגים לבין מדע מוּנע־מכשירים. הדיון שלי הוא, כמעט כולו, מונע־מושגים. בהבחנתו זאת של דייסון מהדהדים דבריו של הוגה דעות נכבד אחר, פראנסיס בייקון (Bacon), שסיווג את הרעיונות לכאלה שהם נושאי פירות (fructifera) וכאלה שמחוללים הארה (lucifera). אני התרכזתי באחרונים. השאלה אם הביולוגיה המולקולרית וכל הנובע מידיעת מבנהו של הדנ"א משתייכים למחוללי האור או לנושאי הפירות, והאם הם מונעי־מושגים או מונעי־מכשירים, ומכאן האם צריכים הם להיכלל כאן, הם עניינים שניתן לדון בהם. אני בחרתי באפשרות הראשונה, מפני שאין עוד תגלית שתרמה תרומה גדולה כל כך להבנתנו בביולוגיה וליישומה, והיה זה בלתי סביר במידה קיצונית שלא לכלול אותה. בביולוגיה המולקולרית אנו רואים אולי את מיזוגם של מחוללי האור ונושאי הפירות למדע בעל דינמיות שלא היה לה תקדים.

תיאור מדעי אינו דומה לקריאת סיפור עלילה שבו האירועים נפרשים בפשטות בזה אחר זה. כדי להבין רעיון מדעי תצטרכו אולי לקרוא פעם אחת במהירות, לדלג על הקטעים הנראים תובעניים מדי או (ישמרני האל) משעממים מדי. ואכן, אף שסבורני כי ישנם רצפים טבעיים של הצגת הדברים, כמו טיפוס מאפלולית היסודות אל אור היום של המוּכָּר או חתירה מן המוכר למטה אל הבסיסי (אני אימצתי את הגישה האחרונה), פרקי הספר פחות או יותר בלתי תלויים זה בזה וניתן לקוראם בכל סדר שתחפצו.

ההיבט השני שיש לזכור הוא מגמת ההפשטה המתמשכת המאפיינת את המדע המודרני. הפשטה היא עוד היבט חשוב של אצבע גלילאו, ועלינו להיות קשובים לתפקיד שהיא ממלאת ולחשיבותה. ראשית, הפשטה אין פירושה דבר חסר תועלת. להפשטה יכולה להיות משמעות מעשית עצומה מפני שהיא מצביעה על קשרים בלתי צפויים בין תופעות ומאפשרת שימוש ברעיונות שפותחו בתחום אחד גם בתחום אחר. אך חשוב מכל, הפשטה היא האופן שבו אנו מתרחקים מעט מאוסף של תצפיות ומתבוננים בהן בהקשר רחב יותר. אחד מרגעי ה"אֶאוּרֶקָה!" המספקים ביותר במדע, וגם בקריאה על מדע, היא החוויה דמוית זו שחווה קורטז כשראה את האוקיאנוסים מתמזגים לשלמות כוללת אחת, וההכרה בקשר שבין תופעות שנדמו עד כה נבדלות לחלוטין. כוונתי היא לקחת אתכם למסע אל פסגותיו הנישאות של המדע שם נוכל לחוות את הסיפוק העצום של התמזגויות אלה, ובמהלך המסע נחשוף בהדרגה את ההנאה שבהפשטה ההולכת וגדלה. לכן אתחיל בקופים ואפונים, נעבור על פני האטומים לעבר היופי אחר־כך דרך המרחב־זמן ולבסוף נעפיל אל הפסגה מלאת ההוד של שיא ההפשטה, המתמטיקה. אם תקראו את הפרקים כסדרם, תגלו שכל פרק נוסף יעמיק את הבנתכם בנאמר לפני כן.

אנו עומדים לצאת לדרך למסע מאתגר שיעניק לנו בסופו של דבר סיפוק עמוק. המדע הוא פסגתה של רוח הרנסאנס, עדות יוצאת דופן לרוח האדם ולעוצמתה של יכולת ההבנה של המוח האנושי הדל. תקוותי העיקרית היא כי עם התקדמות מסענו, שבו אוביל אתכם בזהירות אל פסגת ההבנה, תחוו את חדוות ההארה העמוקה שרק המדע לבדו יכול להעניק.

פרק ראשון

אבולוציה

הופעתה של המורכבות

הרעיון הגדול
האבולוציה מתקדמת בדרך הברירה הטבעית

'שום דבר בביולוגיה אינו הגיוני אלא לאורה של האבולוציה.'
תאודוסיוס דובזַ'נסקי

החיים הם עניין כה יקר, שזמן רב שלטה המחשבה שנדרשה להם בריאה מיוחדת משלהם, שהרי כיצד ייתכן שדבר כה יוצא דופן וכה מיוחד יופיע באורח ספונטני מתוך ריר חסר חיים. ובאמת, מהו אותו דבר מכריע המאציל חיים לדברים מסוימים? התשובות לשאלות אלה, שחשיבותן עצומה, הופיעו בשני גלים. תחילה היה גל ההסברים האמפיריים, כשאנשי תצפית, רובם חוקרי טבע וגאולוגים במאה ה־19, התבוננו בצורותיו החיצוניות של הטבע והסיקו מסקנות מרחיקות לכת. לאחר מכן, במאה ה־20, בא הגל השני ובו חתרו חפרפרות בעלות עיניים מדעיות מתחת לפני השטח של החזות החיצונית וגילו את הבסיס המולקולרי של מארג החיים. הגישה הראשונה היא נושא פרק זה; השנייה, המעשירה במידה כה רבה את הבנתנו מה פירושו של דבר להיות יצור חי, היא הנושא בפרק הבא.

לפילוסופים ביוון העתיקה היו, כרגיל, השקפות משלהם על טבעם של הדברים החיים, וכמו במרבית קביעותיהם הרצופות כוונות טובות, הם טעו, ובגדול, אף כי באופן מרתק. כך למשל הניח האל־בחסד־עצמו, אֶמפֶּדוֹקלֶס (לערך 430-490 לפסה"נ), זמן לא רב לפני שבחוסר חכמה בחר להפגין את אלוהותו בכך שהשליך את עצמו אל לועו של הר הגעש אטנה, כי בעלי החיים בנויים מעֶרכָּה אוניברסלית של חלקים שבהתחברם בצירופים שונים יצרו פיל, יתוש, קרפדה מקרינה או אדם. העובדה שהעולם מאוכלס בצירופים מוכרים אלה ולא בחזירים מעופפים ובאתונות בעלות זנבות דגים נובעת מכך שרק צירופים מסוימים הם בעלי כושר חיוּת. הטבע, כך הניח, כשהוא צופה מראש את 'האי של ד"ר מורו',1 ערך ניסויים גם בצירופים אחרים, אולם לאחר תקופה קצרה של קרטוע, רפרוף או התפלשות בבוץ התהפכו יצורים ניסיוניים אלה על גבם ומתו.

כמעט אלפיים שנה חלפו בטרם הידהדה שוב אותה השקפה, אולם הפעם בקנה מידה מולקולרי. הרוזן מבופון, ז'ורז' לואי לֶקלֶרק (Leclerc, 1788-1707) שיער כי האורגניזמים הופיעו באורח ספונטני מצברים של מה שהיינו מכנים כיום מולקולות אורגניות, ומספר המינים האפשריים הוא מספר הצירופים בעלי כושר החיות של מולקולות אלה. בופון סבר כי מי אם לא הוא אמור לדעת: יצירתו הגדולה 'היסטוריית הטבע, כללית ופרטית' (Histoire naturelle, générale, et particulière, החלה להופיע בשנת 1749) תוכננה להקיף חמישים כרכים, ומתוך השלושים ושישה שהצליח להשלים, תשעה הוקדשו לציפורים, חמישה למינרלים ושמונה (שהתפרסמו לאחר מותו) ליונקים ימיים, לזוחלים ולדגים.

אולם מאין הופיעו כל אותם יצורים, למעשה כל הדברים החיים? יש הרי המונים כאלה, בהם מיליונים אחדים של מינים רשומים ואולי עשרה מיליון או יותר שעוד יתגלו. אריסטו, מדהים כתמיד בפוריותו האינטלקטואלית וכרגיל גם טועה בגדול, שיער שבעלי החיים נפלו מן הכוכבים או שנוצרו באורח ספונטני כשהם כבר מושלמים. האינדיאנים משבטי היָהוּנה שבאגן האמזונס החזיקו בהשקפה נאו־אריסטוטלית וסברו שצמח הקסווה עלה מתוך אפרו של מילוֹמָקי שנרצח וגופתו נשרפה. אמונה דומה היתה גם לאינדיאנים משבט קָהוּאילה שבקליפורניה, ולפיה צצו גפנים מקיבתו השרופה, אבטיחים מאישוני עיניו ותירס משיניו. באופן מרנין קצת פחות, החיטה צצה מאפרן של ביצי הכינים שלו ואפונים מזרעו.

דתות אחרות הציעו הסבר פשוט לכאורה שלפיו כל היצורים גדולים כקטנים נבראו בידי האל, וזהו זה. אולם אפילו כמה מאבות הכנסייה התקשו להשלים עם כל קביעותיו של התנ"ך. המלומד גריגור מנַזיאנזוּס (389-330 לערך; נזיאנזוס היתה אי־שם בקפדוקיה שבאסיה הקטנה), למשל, סבר שאלוהים בוודאי ברא חלק מיצוריו אחרי המבול, שכן תיבת נוח היתה קטנה מלהכיל נציגים של כל המינים.2 ויליאם פיילי (Paley, 1805-1743), סגן הבישוף של קרלייל שבאנגליה, סבר שאין לחלוק על כך שהצליח לזהות את מוצא היצורים בספר שפירסם ב־1802 וכינה בקלילות 'תאולוגיית הטבע, או ראיות לקיומה של האלוהות ולתכונותיה כפי שנאספו מן הצורות שבטבע'. בספר העלה את הטיעון המפורסם של האנלוגיה לנוסע הנתקל לראשונה בשעון, מתבונן במבנהו המורכב ואינו מטיל ספק בכך שמאחורי כל זאת חייב להימצא שען. כך כל מי שנתקל במורכבויותיו של הטבע חייב להסיק בהכרח שלאלוהים היתה יד בתכנונו וביצירתו. לעומת זאת, אָנָקסִימַנדֶר ממילטוס (לערך 545-610 לפסה"נ), שתרם לפילוסופיה המערבית בשלבי נביטתה הראשונים, הצליח לחשוף שמץ מן האמת. במסגרת התכנית הפילוסופית שלו, של תָלס ושל אָנָקסִימֶנֶס להסביר את היצורים ואת ההוויה בכללותה, הניח על יסוד השערות בלבד, שבעלי חיים יכולים לעבור גלגול ממין אחד למשנהו.

כפי שקורה תכופות במדע, הצעד הראשון לקראת הבנה אמיתית, בניגוד להשערות פרי הדמיון, הוא איסוף הנתונים. משמעות הדבר במקרה זה היתה זיהויים וסיווגם של כל סוגי האורגניזמים המהווים את עולם החי, או לפחות סוגים רבים ככל שתאפשר הסבלנות, ההתמדה וההשגחה העליונה. השמות השימושיים ביותר מזהים יחסים, בדומה למקובל לגבי בני משפחה אחת השומרים על שם משפחתם. עד אמצע המאה ה־18, עם התבססות המסחר הימי, התוודעו אפילו יושבי־בית לשפע העצום של יצורים שונים ומשונים המאכלסים את עולמנו, והכירו בכך ששמות פשוטים כמו פרה או כלב אינם מספקים, ממש כשם שתושבי לפלנד היו מגלים ששפתם אינם מספיקה באוגנדה. את שיטת הנומנקלטורה הראשונה שהתקבלה באורח אוניברסלי, פיתח הבוטנאי השבדי קרל פון לינה (Linné, 1778-1707), המוכר יותר בגרסה הלטינית של שמו, ליניאוס. ליניאוס הציג את שיטת הנומנקלטורה בספרו 'מערכת הטבע' (Systema naturae) שראה אור ב־1735, ומקובל ששיטת המיון והנומנקלטורה של הצמחים מקורה בספרו משנת 1753, 'מיני הצומח' (Species plantarum). בכתבים אלה הציג ליניאוס את הייררכיית ההשתייכות (איור 1.1), שסמוך לראשה הממלכה ומתחתיה פירמידה הולכת ומתרחבת לסוגים ההולכים ונעשים ספציפיים תוך כדי ירידה דרך המערכה, המחלקה, הסדרה, המשפחה, הסוג והמין. מאז שוכללה הסכֵמה בשילובן של שכבות ביניים שונות כדוגמת תת־משפחה ועל־משפחה. וכך מסוּוגים אנחנו, בני האדם (יהיה מי שיטען באופן אירוני) כמין אדם נבון (Homo sapiens), בסוג אדם (Homo), במשפחה הומינידים (Hominidae), בעל־משפחה הומינואידים (Hominoidea), בתת־תת־הסדרה קופים צרי אף (Catarrhini) בתת־הסדרה אנתרופואידים (קופים, Anthropoidea), בסדרת הפרימָטים, בתת־מחלקת השלייתנים (Eutheria), במחלקת היונקים, בעל־מחלקת בעלי ארבע גפיים (Tetrapoda), החברה בתת־מערכת החולייתנים (Vertebrata) שבמערכת המיתרניים (Chordata), בממלכת בעלי החיים בעל־ממלכה (תחום) אויקריוטים שבאימפריית היצורים החיים (האורגניזמים).

החיסרון של השיטה הליניאית הוא ביסוסה על הבחנה בקווי דמיון ולא על זיהוי הקשרים העומדים ביסודם. יתר על כן, קשה להגדיר במדויק מהן מחלקות, מערכות וכו' ולמעשה אין להן חשיבות בסיסית עמוקה במיוחד. האופנה השלטת בטקסונומיה כיום היא הקלדיסטיקה (מן המילה היוונית klados שפירושה נצר), הבוחנת את שושלות האורגניזמים שמוצאם מאב קדמון משותף ומזהה את הענפים (clades) של אילן החיים (איור 1.2). את הקלדיסטיקה הנהיג הטקסונום הגרמני וילי הניג (Hennig, 1976-1913) והוא פיתח אותה בהרחבה בספרו 'סיסטמטיקה פילוגנטית' (Phylogenetic systematics, 1966). לפי הניג, המיון אמור לשקף יחסים גנאלוגיים, כלומר את אילן היוחסין, ויש לחלק את האורגניזמים בקפדנות לקבוצות על יסוד מוצאם מאב קדמון משותף. שלא כבדיחות הדעת של הפיזיקאים העיוניים, שאימצו מילים של יומיום כדוגמת 'ספין' ו'טעם' לצורכי הסכֵמות שבנו, העמיס הניג את הטקסונומיה ביוונית, ולכן עוסקת הקלדיסטיקה בסימפלֶסיומורפיזמים (מאפיינים המשותפים למספר יצורים), סינפומורפיזמים (תכונות משותפות נגזרות) וכך הלאה; אנו, למזלנו, לא נזדקק לשפה מסורבלת זו מפני שלרוב נשתמש בשיטת ליניאוס. עם זאת, הקלדיסטיקה היא רבת עוצמה, הגיונית ושימושית, מפני שהיא מבוססת על הגנאלוגיה של האורגניזמים, שהיא, ניתן לומר, הבסיס הרציונלי היחיד למיון.

איור 1.1 המיון של ליניאוס כלל במקורו שמונה דרגות (תחום, ממלכה, מערכה, מחלקה, סדרה, משפחה, סוג, מין ביולוגי) מאורגנות בדומה לצבא הרומי. מאז השתלבו בעץ המיון דרגות ביניים רבות, שאחדות מהן מוצגות כאן. עץ זה מראה כיצד בני האדם תופסים את מקומם במערכת הליניאית המורחבת. אם ברמה טקסונומית מסוימת מוצגים רק אחדים מן הטקסונים שמוצאם מן הטקסון שמעליהם, השורה מסתיימת במלבן קטום. סכמת המיון עדיין שנויה במחלוקת כמעט בכל רמה: יש למשל המעדיפים לחשוב במונחים של חמש ממלכות (תוך הכללת החיידקים בדרגה זו).

אולם כאן אנו נתקלים מיד בבעיה חמורה שתאפיל על המשך הדיון ומטרידה אף את שיטות המיון החדשות יותר: בסופו של דבר, למה באמת הכוונה במושג מין3 ביולוגי? עוד כיום ישנם ויכוחים רבים על ההגדרה המדויקת של המונח. אין לוויכוח משמעות מעשית רבה, אולם בגלל מרכזיותו של המושג בדיון ההיסטורי על מוצא המינים איננו פטורים מלנגוע בו ולו בקצרה. למעשה, ייתכן שעדיף להשלים עם חוסר האפשרות להמציא הגדרה שתהיה תקפה בכל המקרים, להתייחס למונח 'מין' כמעורפל מהותית ולא לכפות עליו גבולות קשיחים שאינם הולמים אותו.

איור 1.2 במיון קלדיסטי האילן, או הקלדוגרמה, מתפצל בכל הופעה של מאפיין ייחודי משמעותי. כללית אנו אומרים שהמיון מתבסס על סינפומורפיזמים, שהם הומולוגיות נגזרות משותפות; הומולוגיה היא מאפיין שעבר בתורשה מהורה קדמון משותף. קלדוגרמה זו מראה כיצד בני האדם משתלבים בסכמה.

אם ננקוט את גישת השכל הישר להגדרת המין, נקבל את ההגדרה שמאמצים מי שמכונים לעתים 'טקסונומים טיפולוגיים', שלפיה המין הוא קבוצת יצורים שאינה דומה לקבוצה אחרת של יצורים חיים, כלומר, היא בעלת מאפיינים מורפולוגיים הניתנים לזיהוי. אפלטון הגה רעיון דומה לזה בעיקרו במושג 'אידוס' (אידאות) או 'צורות מושלמות', אידאל או תמצית אמיתית המיוצגת רק באורח בלתי מושלם על ידי הישויות שקיימות בפועל. איננו מתקשים להבחין בין דרור לשַחְרור באמצעות 'מאפיינים מורפולוגיים מזהים', ואנו רואים בהם מינים שונים של ציפורים. איננו מתקשים גם, כך אנחנו סבורים, לזהות את ה'ציפוריוּת' המהותית של שני היצורים ולהבחין שהיא שונה מן ה'צמחיוּת' של גזר, וכך יכולים אנו להבחין בין ה'דרוריוּת' של האחד לבין ה'שַחרוריוּת' של האחר.

הגדרה מתוחכמת מעט יותר של מושג המין הביולוגי היא קבוצת אורגניזמים המתרבים בתוך הקבוצה אך מבודדים רבייתית מקבוצות אחרות כאלה. לפי השקפה זו, מין הוא אי מבודד של פעילות רבייתית נמרצת הדומה במקצת לאי מיקונוס בעונת הקיץ. הגדרה זו מאפיינת את הדרור והשַחרור כמינים נפרדים מכיוון שהם מתרבים בתוך כל קבוצה, אך אין ביניהם הפריה הדדית. ההפרדה הרבייתית עשויה להתרחש באופנים רבים ושונים. למשל, קבוצות האורגניזמים עשויות להיות מבודדות גאוגרפית — זו אחת הסיבות לחשיבותם הרבה של איים בהיסטוריה של רעיונות האבולוציה — או שהן מתרבות בתקופות שונות בשנה. הקבוצות עלולות לראות זו את זו כדוחות (או לפחות בלתי מושכות), או לגלות שההזדווגות אינה אפשרית מבחינה פיזית במידה מתסכלת, גם אם חבריהן חשים תשוקה עזה זה כלפי זה.

אם נעיף מבט לעבר מנגנון התורשה שנרחיב בו בפרק הבא, נוכל לומר שכל מין מייצג מאגר מסוים של גנים, שגנים נודדים בתוכו בעת הרבייה ההדדית של חבריו — תהליך המכונה זרימת גנים — אך אינם נודדים למאגרי גנים המייצגים מינים אחרים. זרימת הגנים במסגרת המין מבטיחה שכל חברי המין ייראו שווים, פחות או יותר, וכך תואם מושג המין הביולוגי את הקריטריונים שנוקטים הטקסונומים הטיפולוגיים.

מדוע, אם כן, יש מחלוקת עזה כל כך באשר להגדרת המין? בעיה אחת בהגדרה המבוססת על הזדווגות היא שישנם אורגניזמים שאינם מזדווגים. לדוגמה, לא כל החיידקים מזדווגים ועם זאת הם מסווגים למינים, וישנן דוגמאות רבות של אורגניזמים רב־תאיים המתרבים ברבייה אל־מינית (כמו למשל שן ארי מצוי Taraxacum officinale), ועם זאת נחשבים למינים ביולוגיים לכל דבר ועניין. הקושי הזה חושף את העובדה שלמונח 'מין' יש שתי משמעויות שונות. המשמעות האחת, זו שבה דנו למעלה, מתייחסת לבידוד הרבייתי של אורגניזם. המשמעות השנייה היא שהמונח 'מין' מתאר אחת מנקודות הקצה בבסיסה של הפירמידה הטקסונומית, יחידת המיון הסופית של קבוצת אורגניזמים, ללא תלות בשאלה אם הם מסוגלים להזדווג עם יצורים אחרים. במילים אחרות, מין אינו אלא טַקסון, יחידת מיון. השימוש במונח 'מין' כדי לציין בפשטות טקסון שכיח בפָּלֵיאונטולוגיה, שבה משייכים שמות שונים לשושלת אחת בשלבים שונים של התפתחותה, וזאת למרות העובדה שלדורות שונים של השושלת לא היתה מעולם אפשרות אפילו לשקול הזדווגות זה עם זה. כך למשל האדם הזקוף (Homo erectus) התפתח לאדם הנבון (H. sapiens), אך הם מעולם לא התהלכו יחד. אלה דוגמאות של מה שמכנים לעתים מינים פליאונטולוגיים או מינים כרונולוגיים (chronospecies).

ההכרה בקשיים אלה הניעה חיפוש אחר דרכים אחרות להגדרת המין, והתוצאה היא הגדרות שלעתים משתרעות מעבר לגבולות המושג מין ביולוגי כיחידה רבייתית, ואף מתעמתות איתו. לדוגמה, אחת הדרכים לסיווג אורגניזמים היא באופן פֶנֶטִי. בשיטה זו משייכים אורגניזמים לאותה קבוצה על יסוד מדידות אובייקטיביות לחלוטין, כולל מדידות בדידות, כמו ייחוס הערך 1 ל'בעל כנפיים' ו־0 ל'חסר כנפיים'. משחקי 'מִצאו את בן זוגכם' המתקיימים בעיתונים ובערוצי פגישות אחרים הם בקירוב פנטיים. יתרונה של הגישה הפנטית הוא בהיותה אובייקטיבית, ואין היא מסתמכת על קביעות והתרשמויות אישיות לגבי מראהו של אורגניזם או על ניסיונות לנחש אם יצור מסוים — שאולי נכחד זה מכבר — היה מסוגל להזדווג עם יצור אחר, אילו נתנה לו ההזדמנות לכך. אחת הבעיות בגישה זו היא שאף שאורגניזמים בקבוצות שזוהו באופן פנטי נראים זהים כמעט, עדיין ייתכן שאין הם מסוגלים להתרבות זה עם זה. ולכן אף שהם שייכים למין פנטי אחד הם מינים ביולוגיים נבדלים. דוגמה לכך היא זבוב הפירות Drosophila הכולל שתי קבוצות או קטגוריות (שאינן מתרבות זו עם זו) D. pseudoobscura ו־D. persimilis. בין שני אורגניזמים אלה לא ניתן, למעשה, להבחין פנטית, ולכן הם מהווים מין פנטי אחד, אולם מכיוון שהם אינם מתרבים זה עם זה, הרי הם מינים ביולוגיים נפרדים.

יש הגדרות נוספות לגבי מה זאת אומרת להיות מין ביולוגי, ויישומם של הקריטריונים שהן מצטטות מעכיר עוד יותר את השלולית. מושג המין האקולוגי מכיר בחשיבותם של התפקיד שממלאת הסביבה ושל המשאבים והסיכונים שהיא מעמידה. הוא מגדיר כמין קבוצת אורגניזמים המנצלים אותה גומחה אקולוגית. מושג המין המבוסס על זיהוי בן זוג מנצל את יכולתם של בני אותו מין לזהות בני זוג פוטנציאליים. יתרונה של הגדרה זו, הקרובה מאוד למושג המין הביולוגי הרבייתי, הוא שבעוד את יכולת ההפריה ההדדית צריך במקרים רבים להסיק נסיבתית, ביכולת הזיהוי ניתן במקרים רבים לצפות ישירות. הופעת מין חדש מתרחשת, אולי, כשקבוצת אורגניזמים אינה מצליחה לזהות עוד כבני זוג פוטנציאליים את בני זוגם הקודמים. זיהוי כזה אינו מבוסס בהכרח על מראה חיצוני: הן צמחים והן בעלי חיים מתקשרים במגוון אופנים, בין השאר באמצעות קול וכן, באופן מוצנע יותר, ואולי אף בלתי מודע לחושים, באמצעות פליטה וגילוי של חומרים כימיים הקרויים פֶרוֹמוֹנים שבני אדם כוללים לעתים, ובסופו של דבר מסיבות דומות, בבשמים ובתמרוקים שלהם. לסיום (אף כי רק בסקירה קצרה זאת, שכן יש עוד הגדרות), ישנו מושג המין הפילוגנטי שבו המין מוגדר כקבוצת אורגניזמים בעלי אב קדמון משותף אך נבדלים במאפיין אחד לפחות. לפי הגדרה זאת, יצורים הנמנים על שני מינים פילוגנטיים שונים עשויים להיות נבדלים במאפיין בודד כלשהו, ועם זאת מסוגלים להזדווג זה עם זה.

אין ספק בכך שמינים התפתחו, ומוסיפים להתפתח, בדרך של אבולוציה. ההוכחה לאבולוציה בעבר מתועדת במאובנים, המספקים סדרת בבואות מדהימה של אוכלוסיות כדור הארץ במהלך הזמנים. התיעוד אינו שלם, ממש כפי שאין מוזיאון האוצר דוגמה של כל מין נכחד — ומוזיאונים מיטיבים לשמור על אוצרותיהם מן האדמה החשופה — אולם הוא שלם במידה מספקת כדי לאפשר שחזור של שושלת האבות של היצורים החיים במהלך הזמנים, ובכלל זה של מוצאנו אנו בעבר המכונה שלא בצדק 'רחוק ומעורפל' ולמעשה הוא קרוב ובהיר במידה מפתיעה.

המדע העוסק בממצאים המאובנים ובפירושם במונחים של תולדות החיים על פני כדור הארץ נקרא פָּלֵיאוֹנטולוגיה. המונח הלועזי המקביל למאובן הוא 'פוסיל' שמוצאו מן המילה הלטינית שמשמעותה 'לחפור', כלומר מה שעלה בחפירה. מחפשי המאובנים המוקדמים תמכו בהשקפה האפלטונית שמאובן הוא בן דמותה של צורה אידאלית שנוצרה באמצעות כוח מעצב המצוי באדמה עצמה (vis plastica). אולם אנו יודעים עתה שהמאובן בנוי מחלקיהם המינרליים של שלדים (עצמות עשויות בעיקר סידן זרחתי עם הסחוס החלבוני) ושיניים (גם הן סידן זרחתי עם ציפויים קשים שונים). המאובנים מתגלים בסלעי משקע, סלעים שנוצרו כתוצאה של שקיעת מינרלים ודחיסתם, למשל אבן גיר. לעולם לא יימצאו בסלעי יסוד, סלעים המורכבים מחומר מותך שבקע אל פני השטח ממעמקי האדמה. לעתים יימצאו מאובנים בסלעים מֶטָמורפיים, שהם סלעי יסוד או סלעי משקע שעברו שינויים בהשפעת טמפרטורות ולחצים גבוהים. ישנם מאובנים העשויים מחומרים אורגניים, כדוגמת עץ, אשר מים חילחלו דרכם ומילאו את חלליהם הפנימיים במשקע אבני בתהליך המכונה מינרליזציה. בעת שאנו נתקלים בו, כבר נעלם המקור האורגני לחלוטין, והמאובן שאנו חושפים הוא פקסימיליה, העתק מינרלי תלת־ממדי של המקור. צדפות נשמרות לעתים קרובות, אולם צורת הארגוניט של הסידן הפחמתי שממנו הן עשויות מומר לצורה הצפופה והקשה יותר הידועה בשם קַלציט. חומרים אורגניים אינם נשמרים בדרך זאת, אולם סימני הטבעה של נוצות (חלבון קשיח יחסית) ואף של חלקי בשר (המורכבים מסוגי חלבון רכים ומשומנים) מתגלים לעתים קרובות שמורים בסלע שבו הם משוקעים. יצורים זעירים מסוימים משתמרים לעתים בשלמותם בשרף שהתמצק המכונה בפינו ענבר. יצורים גדולים יותר כמו ממותות התגלו שמורים וקפואים בתוך קרחונים.

האדמה שמתחת לכפות רגלינו שוקקת חיים במובן זה שמתרחשת זרימה בלתי פוסקת כלפי מעלה מן האזורים המותכים שלמטה תוך יצירת אזורים חדשים של קליפת כדור הארץ, הליתוספרה, שהיא השכבה החיצונית הנוקשה העוטפת את פנים הכדור המותך. תמרת מַגמה מתרוממת גורמת לליתוספרה להתפשט מאזור התפרצותה ואז לשוב ולצלול הרחק משם באזור הפחתה. בתוך המסוע הזה משובצים גושי הבוץ המוקרם שאנו מכנים יבשות, שמשום כך הן נודדות על פני כדור הארץ. את תהליכי טקטוניקת הלוחות האלה, הציע לראשונה לעולם שקיבל אותם בלעג, הגאולוג הגרמני אלפרד וֶגֶנֶר (Wegener, 1930-1880), ולזכותם טען בספרו 'מוצא היבשות והימים' (1915). רק מאז 1960 לערך הכירו הכול בתאוריה כנכונה, בעקבות המחקרים שהראו כיצד קרקעית האוקיינוס, שעד אז נחשבה קשיחה וקבועה במקומה, יכולה להתפשט. תהליכים אלה שינו את פני כדור הארץ (איור 1.3) ואף גרמו לקימוט הקרום היבשתי שתוצאותיו הן החל מהיווצרות שלשלות הרים וכלה ביצירת תהומות, גבעות ועמקים.

אין זה מפתיע שבמהלכם של בחישה וקימוט כה עזים של פני השטח התרחש במקרים רבים ערבוב של שכבות גאולוגיות, ופה ושם הועבר מאובן בן דור מסוים אל מתחת למאובן בן דור אחר, ומאובנים עתיקים יותר נסחפו ממקום מרוחק והתערבבו עם מאובנים של צאצאיהם. לרוב ניתן לאתר מקרים כאלה של חוסר עקביות לכאורה, אם עוקבים אחר מבנה השכבות ומבחינים בקימוטים שהתרחשו. למעשה, אם נהרהר בעוצמתם של האירועים הטקטוניים שחברו להם השפעותיו הסוערות של האקלים, עת קפאו אוקיינוסים בעידני קרח, קרחונים קרצפו הלוך ושוב, ולבסוף, כשנסוג הקרח, שבו גלי צונמי של מי ההפשרה שגובהם מאה מטרים ומילאו את האוקיינוסים, נגיע למסקנה כי מדהים שבכלל נותרו שרידים כלשהם של העבר הרחוק. בשרידים שנותרו מן היצורים החיים התחוללה מלחמת עולם — כדור הארץ נגד האורגניזמים, אורגניזם נגד אורגניזם — ואנו בני מזל אם נמצא ולו שן בודדת.

המשך הפרק בספר המלא