האם אנחנו רק איבר של אורגניזם אחד אינסופי? התפיסות המדעיות לגבי "גאיה"

כל מערכת אקולוגית בנויה על העיקרון של רכיבים המתפקדים יחד כשלם. אבל כשמגיעים לקצוות של חקר החיים, מתישהו כבר אין למצוא חלקים נפרדים. כאן המדע, האמנות והפילוסופיה נמצאים באזור חפיפה. יבשם עזגד, אוצר האמנות של מכון ויצמן, פרסם ספר שחוקר את נקודת החפיפה הזו ומביא תיאור מרתק מהחזית הקדמית ביותר של הידע האנושי.

| 24 מאי, 2021

לפני כמה אלפי שנים הולידה תרבות יוון הקלאסית את "גאיה", אלת הארץ, או אמא אדמה. ומכיוון שלמדע יש חיבה מיוחדת לתרבות הזו, היה זה אך מתבקש להציב את האלה בפרונט של תיאוריה אקולוגית הגורסת כי הטבע כולו הוא מערכת סינרגטית אחת, וכי אפילו החומר הדומם בכדור הארץ הוא חלק מהחיים.

הנחה כה רחבה על החיים סביר שתגרור תשומת לב משני עברי המתרס. מה הטיעונים התומכים ומה המתנגדים? עד כמה היא מבוססת מדעית ומה ההשלכות הפילוסופיות שלה? יבשם עזגד, סופר, עיתונאי, עורך ואוצר האמנות במכון ויצמן למדע, לקח על עצמו משימה מאתגרת: לערוך סקירה מקיפה הבוחנת כמה שיותר זוויות בדבר תיאוריית גאיה. התוצאה – תיאור כמעט לירי, שליש מדעי, שליש אמנותי, שליש פילוסופי – פורסמה כפרק מספר 11 בספרו החיים מתחילים כאן: החיפוש שאינו נגמר אחר האב הקדמון המשותף האחרון.

פרק 11: אנחנו העולם

תמיד כדאי לזכור שההבדל בין אדם לפרעוש קטן בהרבה מהדמיון ביניהם. החיים המפכים בשניהם הם גורם כל כך דומיננטי, עד שכל ההבדלים האינטלקטואליים, התרבותיים והאחרים מתגמדים לעומתם. ג'יימס לאוולוק (1919 James Lovelock), כימאי ורופא אנגלי, לוקח את התובנה הזאת צעד קטן-גדול קדימה, ומציע תפיסת עולם שממנה יכול להשתמע כי ההבדל בין אדם לפרעוש אינו קיים כלל. לפי תפיסה זו, כדור הארץ כולו, על היבשות, האוקיינוסים, האטמוספרה, הצמחים ובעלי החיים שעליו, הוא אורגניזם אחד ענקי, המפקח בעצמו על התנאים הפיסיקליים והכימיים החיוניים לקיומו. לאוולוק – ששמו האמצעי אפרים – מכנה את האורגניזם הענקי הזה, שלדבריו אנחנו כולנו מהווים חלק ממנו, בשם "גאיה", על שמה של אלת האדמה היוונית, אמם הורתם של כל האלים, בעלי החיים ובני האדם. בהרצאות שהוא נושא בכינוסים מדעיים ברחבי העולם, הוא נוהג להשוות את גאיה לעץ סקויה ענקי, בן 2,000 שנה, ש-99 אחוז מהחומר שמרכיב אותו הוא חומר מת, ובכל זאת, העץ עצמו חי. בעדות שהעיד לפני הקונגרס האמריקאי, אמר כי ברגע שבו נוצרו החיים על כדור הארץ, התלכדו היבשות, האטמוספרה והאוקיינוסים סביב המיקרו-אורגניזמים הראשונים ויחד איתם יצרו ישות חדשה: גאיה. מאז ועד היום, כוח החיים של גאיה מפקח על התנאים הכימיים והפיסיקליים השוררים בכדור הארץ, מווסת את הטמפרטורה ואת הרכב האטמוספרה, ושולט בתהליכים שונים החיוניים לקיום החיים: מחזור המים בטבע, תנועת הלוחות הטקטוניים, היווצרות סלעי משקע, פליטת גזים וחומרים שונים מהרי געש ועוד.

האם גאיה היא תגלית מדעית עולמית (תרתי משמע) או שמא מדובר בתרגילי מחשבה בלבד? במובן מסוים, גאיה היא ההצעה היחידה הקושרת יחד את כל המערכות האקולוגיות: אטמוספרה, אוקיינוסים, יבשות ומערכות חיים. אם היא מדויקת ואם לא, עדיין היא היחידה המתארת דרך שבה כל המערכות הללו יכולות לפעול במשולב ולהשפיע אלה על אלה באופן דינמי, כמערכת מורכבת. הביולוגים ההתפתחותיים פורד דוליטל (1942 Ford Doolittle ), מאוניברסיטת דול-האוסי בנובה-סקוטיה, וריצ'רד דוקינס (1941 Richard Dawkins ), מאוניברסיטת אוקספורד (מחבר רב-המכר "הגן האנוכיי"), אומרים שהיפותזת גאיה עשויה לפתוח כיווני מחקר שיסייעו בפתרונן של כמה תעלומות אבולוציוניות התלויות ועומדות בחללו של העולם.

"ברגע שבו נוצרו החיים על כדור הארץ, התלכדו היבשות, האטמוספרה והאוקיינוסים סביב המיקרו-אורגניזמים הראשונים ויחד איתם יצרו ישות חדשה: גאיה. מאז ועד היום, כוח החיים של גאיה מפקח על התנאים הכימיים והפיסיקליים השוררים בכדור הארץ, מווסת את הטמפרטורה ואת הרכב האטמוספרה, ושולט בתהליכים שונים החיוניים לקיום החיים".

לעומת זאת, מבקרי הרעיון מתמקדים בהשערה שגאיה, כאורגניזם עצמאי ותאב חיים, מסוגלת להגן על עצמה מפני תהליכים שונים הנובעים מפעילותם של חלקים ממנה. כלומר: מכיוון שהזיהום התעשייתי נוצר על ידי האנושות, שאינה אלא חלק מגאיה, הרי שאין שום צורך לדאוג באשר לתוצאות הסביבתיות של הזיהום הזה. גאיה לכלכה, גאיה עצמה היא שתנקה ותווסת את הפעילות. לאוולוק: "זיהום אוויר הוא דרך חיים של הרבה מאוד צורות חיים טבעיות. היכולת של האנושות לזהם את האוויר היא טריוויאלית בהשוואה לכל שאר התהליכים המתרחשים על כדור הארץ. למעשה, אם נמשיך לזהם את האוויר, ואם נפתח במערכה כוללת לטיהורו, התוצאה העולמית תהיה כמעט שווה".

החיים תלויים בגורמים שנמצאים הרחק מתפיסתנו. קרדיט: Vladi333 / shutterstock

התעשייה הכימית ותעשיית המכונות לא איחרו, כמובן, לרתום את הטיעונים האלה לתועלתן, אלא שכדאי לזכור שלפי תפיסתו של לאוולוק, גאיה אמורה לנסות להתנגד לכל שינוי סביבתי משמעותי, אבל אם מערכות הבקרה שלה יימתחו אל מעבר לגבול מסוים, לא ידוע, עשויה המערכת כולה לדלג למצב סביבתי יציב אחר, שונה מזה המוכר לנו כיום. ייתכן שהאדם לא יוכל להתקיים במצב הסביבתי הזה, אלא שגאיה אינה מייחסת חשיבות לקיום או לחידלון האנושי, כל עוד החיים, כתופעה, מוסיפים להתקיים.

לפי לאוולוק, הדוגמה הבולטת ביותר לפעילותה המווסתת והמייצבת של גאיה היא הטמפרטורה הממוצעת על פני כדור הארץ. לפי חישוביו, הטמפרטורה הזאת, שלפני ארבעה מיליון שנה היתה 20 מעלות צלסיוס, היתה עולה ל-45 מעלות צלסיוס היום (בממוצע), אילמלא נוכחותם של הצמחים ובעלי החיים, שגם הם, לשיטתו, חלק מגאיה.

לדבריו, לפני 3.5 מיליארד שנה, כאשר השמש פלטה אנרגיה בשיעור של כ-% 70 בלבד בהשוואה לשיעורי הקרינה העכשוויים שלה, ביקשה גאיה לחמם את האווירה. כדי לעשות זאת היא הפעילה מיקרו-אורגניזמים שפלטו לאטמוספרה גזי מתאן ופחמן דו-חמצני, שהפעילו את אפקט החממה וגרמו לעליית הטמפרטורה הממוצעת. לעומת זאת, כאשר גדל שיעור קרינתה של השמש, היו הגזים הללו עלולים לגרום התחממות רבה מדי, ולכן גאיה התערבה שוב. באמצעות אורגניזמים ימיים שונים היא פירקה את הפחמן הדו-חמצני המומס במי הים, כך שהחמצן השתחרר ואילו הפחמן נקשר לסלעי המשקע. כך יכול היה האוקיינוס לספוג מהאוויר כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני, דבר שהחליש את אפקט החממה והפסיק את תהליך ההתחממות.

דרך נוספת שבה יכלה גאיה לקרר את עצמה, הוצעה במאמר שנדפס בכתב-העת המדעי Nature. מחברי המאמר, ג'יימס לאוולוק ושותפיו למחקר מאוניברסיטת וושינגטון וממכון מקס פלנק למדעי האוקיינוס בגרמניה, מראים כיצד מינים אחדים של פיטו-פלנקטון (צמחים ימיים זעירים) מייצרים די-מתיל-סולפט, שבאמצעותו הם מעודדים היווצרות של עננים ומגבירים את החזרת אור השמש מהם, דבר שמביא להתקררות הארץ.

טיעון נוסף בזכות גאיה מתבסס על העובדה שעל אף קיומם של תהליכים אקלימיים שונים, ריכוז החמצן באטמוספרה של הארץ קבוע זה 200 מיליון שנה לפחות. ריכוז זה נוח במיוחד לחיים וכל סטייה ממנו עלולה לגרום קשיים פיסיולוגיים מצד אחד ואסונות (שריפות-עד) מצד שני. תהליך הפוטוסינתזה שמבצעים הצמחים הוא, ללא ספק, אחד הגורמים המשפיעים על שיעור החמצן באטמוספרה, אבל לאוולוק ושותפתו למחקר, לין מרגוליס (Lynn Margulis 1938 – 2011) מאוניברסיטת מסצ'וסטס, טענו כי תהליך זה מייצר כמות חמצן קטנה מכדי שתהיה לה השפעה משמעותית על מערכת גדולה כזאת.

אבולוציה משותפת

האבולוציה של גאיה, לפי התיאורים האלה, נראית כאילו יצאה מתוך הלמארקיזם, שלפיו השאיפה למורכבות ולשלמות (שבה ראה למארק כוח מניע עיקרי של הטבע) נעזרת במנגנון של השתנות ושיפור עצמי, שגורם לבעלי חיים לשנות את מבנה גופם ואת איבריהם במטרה להתאימם לשינויים שחלים מעת לעת בסביבה. כלומר, גאיה (הג'ירפה) מאריכה את צווארה מכיוון שעל גאיה (העץ) לא נותרו עוד ענפים נמוכים הטובים למאכל.

"אייזיק אסימוב מתאר ב'פאתי המוסד' את 'גאיה' שלו: עולם חי שמערכת החיים שלו משולבת ללא הפרד עם מערכות החיים השונות המתקיימות על פניו. כאן מדובר באורגניזם חי אחד, המקיים תהליכי חילוף חומרים של ממש בין מרכיביו השונים, האנשים, העצים והאבנים. התקשורת המילולית בין בני האדם בעולם זה מיותרת לחלוטין, מכיוון שכל מחשבה חולפת בזמן אמיתי לרוחבה ולאורכה של גאיה כולה. תושבי גאיה חושבים את אותן המחשבות ומרגישים את אותם הרגשות, ואילו נזקקו לדיבור, היו מדברים באותן המילים. למעשה, תושבי גאיה אינם תושבי גאיה. כאשר מי מהם מתבקש להציג את עצמו, הוא אומר בפשטות: 'אני גאיה'".

התפיסה הזאת, של שינויים, או רכישת תכונות חדשות על ידי בעלי חיים בוגרים, לרבות הורשת התכונות החדשות לדורות הבאים, נתמכת בממצאי מחקרים עכשוויים בתחום האפיגנטיקה. לפי מחקרים אלה, שינויים בתנאי הסביבה מפעילים על הפרטים לחץ אבולוציוני סביבתי. הלחץ הזה לא יוצר שינויים גנטיים, אבל משפיע על התבטאות הגנים – כלומר על שיעור התפוקה של חלבונים שונים, על פי המידע הכלול בגנים.

תופעה דומה מתחוללת גם במערכות של אוכלוסיות גדולות. אהוד מירון (1954 Ehud Meron), מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב, בוחן את הדרכים שבהן מערכת אקולוגית מגיבה ללחץ סביבתי הפועל עליה, תוך הסתייעות בכלים מתמטיים ובשיתוף פעולה עם חוקרים מתחום האקולוגיה. בבסיס הגישה של מירון עומדת ההנחה שתגובת המערכת ללחץ סביבתי עשויה להתנהל בכמה רמות ארגון במקביל. ברמת הפרט הבודד, כפי שהציע למארק, מין מסוים יכול להגיב ללחץ, דוגמת מחסור במשאב חיוני, בשינוי תכונות תפקודיות. ברמת האוכלוסייה, קבוצות גדולות של פרטים, המשתייכים לאותו המין, יכולות להתארגן מעצמן במרחב בתבניות שונות כדי להגדיל את זמינות המשאבים (בעולם הניהול התופעה הזאת מוכרת בכינוי "איגום משאבים". במסגרות צבאיות החיילים נדרשים "להסתדר בשלשות" ועוד). ברמת החברה, הכוללת אוכלוסיות של מינים שונים, התגובה לעקה יכולה להתבטא בשינוי דפוסים של יחסי הגומלין בין מינים – וכתוצאה מכך בשינוי מבנה החברה.

מינים יכולים להתארגן מחדש כקבוצה בהתאם לתנאים סביבתיים משתנים. צילום: Tamas Kolossa on Unsplash

מירון חוקר את דרכי התגובה ברמות השונות ואת יחסי הגומלין ביניהן, תוך התמקדות בצמחים, כיצרנים ראשוניים העומדים בבסיס שרשרת המזון, ובמערכות מוגבלות מים אשר מאפיינות כ-40% מהשטח היבשתי של כדור הארץ. במסגרת זו הוא בונה מודלים מתמטיים ומנתח את תוצאותיהם באמצעות כלים מתחום תורת המערכות הדינמיות.

במחקרים אלה נבחנות התנהגויות אוניברסליות של מערכות לא-לינאריות מרחביות היוצרות מגוון תבניות מסודרות וכאוטיות (דוגמת פסים, משושים, גלי ספירלה ועוד), וכיצד הן קשורות לתהליכים אקולוגיים, כמו היווצרות תבניות החורים ("מעגלי פיות") באוסטרליה ובנמיביה, תופעות מידבור ועוד.

אם רוצים, אפשר לראות בתופעות האלה – כלומר בקשר בין לחץ אבולוציוני סביבתי ובין היווצרות תבניות מסודרות – הקבלה מסוימת להתארגנויות פוליטיות במדינות שונות תחת משטרים שונים. יכולתם של פרטים בודדים במערכת מורכבת כזאת להבחין ברמות השונות שמכוונות את חייהם – ובתהליכי המשוב המתחוללים ביניהן – היא כמעט אפסית.

נקודות חולשה

הבעיה העיקרית של היפותזת גאיה נובעת מכך שהיא אינה ניתנת להוכחה או לסתירה באמצעי מדעי בדוק, כמו ניסוי. לא ברור גם מדוע הרשתה גאיה את קיומן של תקופות הקרח הקדומות. חולשה נוספת בטיעוניו של לאוולוק נובעת מההתבססות על ההנחה כי מערכת האקלים העולמית היא מערכת ליניארית, שבה אפשר לזהות סיבה ומסובב. אלא שהאמת היא שהמערכת אינה ליניארית לחלוטין, ובמסגרתה פועלות מערכות משוב רבות, העשויות להגיב כאילו הן מייצגות מערכות חיות, חושבות ומתכננות. לכן, יש שאינם רואים ברעיון של לאוולוק היפותזה מדעית, כי אם מטפורה פנטסטית שבהחלט עשויה לשמש כלי לפיתוח החשיבה על שאלות סביבתיות שונות.

תופעת החממה

הטמפרטורה של כדור הארץ מתחילה לעלות כאשר הקרקע בולעת חלק מקרינת השמש ומתחממת, וכתוצאה מכך פולטת קרינה, שנבלעת בחלקה ב"גזי החממה" באטמוספרה, שבראשם אדי מים, וביניהם גם פחמן דו-חמצני, אוזון, מתאן ועוד. כתוצאה מהבליעה, מתחממות מולקולות הגזים ומתחילות לנוע ולהתנגש במולקולות אחרות המרכיבות את האטמוספרה. כך מתחממת האטמוספרה כולה. עם ההתחממות, פולטים "גזי החממה" חלק מהקרינה שנבלעה בהם, ומקרינים אותה בחזרה אל הקרקע כך נוצר תהליך של משוב אנרגיה בין הקרקע לאטמוספרה: ככל שגדלה כמות "גזי החממה" שבאטמוספרה, גדל שיעורה של קרינת הקרקע שתיבלע באטמוספרה, תוחזר ממנה אל הקרקע וחוזר חלילה. כתוצאה מכך עולה בהדרגה גם טמפרטורת הקרקע. תהליך זה מכונה "תופעת החממה".

עולמות חיים

הסופר ג'ון וארלי הושפע ללא ספק מהיפותזת גאיה של לאוולוק, כאשר כתב את ספרו "טיטן". זהו הראשון בסדרת ספרים שהגיבורה הראשית בהם היא "גיאה", עולם חי המקיף את כוכב הלכת שבתאי. וארלי מתאר מערכת יחסים כמעט סימביוטית המתפתחת בין "גיאה" ובין בני האדם הנוחתים על גבה, חודרים לקרביה ומסיירים בהם.

אייזיק אסימוב מתאר ב"פאתי המוסד" את "גאיה" שלו: עולם חי שמערכת החיים שלו משולבת ללא הפרד עם מערכות החיים השונות המתקיימות על פניו. כאן מדובר באורגניזם חי אחד, המקיים תהליכי חילוף חומרים של ממש בין מרכיביו השונים, האנשים, העצים והאבנים. התקשורת המילולית בין בני האדם בעולם זה מיותרת לחלוטין, מכיוון שכל מחשבה חולפת בזמן אמיתי לרוחבה ולאורכה של גאיה כולה. תושבי גאיה חושבים את אותן המחשבות ומרגישים את אותם הרגשות, ואילו נזקקו לדיבור, היו מדברים באותן המילים. למעשה, תושבי גאיה אינם תושבי גאיה. כאשר מי מהם מתבקש להציג את עצמו, הוא אומר בפשטות: "אני גאיה".

תמונת כותרת: Alexis Antoine on Unsplash