מיון לפי מראה
תנו למישהו תמונות של עטלף, דרור, דבורה, כריש ולווייתן, ובקשו ממנו למיין אותן. לרוב העטלף, הדרור והדבורה יגיעו לאותה ערימה, כי הם עפים, והלווייתן יצטרף לכריש, כי שניהם שוחים. פטרייה תצטרף לצמחים: היא צומחת מהאדמה ואף פעם לא הולכת. חיידקים ומיקרובים אחרים יגיעו לערימה אחת, כי כולם קטנים מכדי לראותם.
זו דרך טובה לגמרי למיין, אם מה שמעניין אתכם הוא איך היצורים חיים. צפרים ודייגים ממיינים כך בעלי חיים כל יום. אבל המיון הזה לא אומר דבר על המקום שממנו הגיעו בעלי החיים, וקל להטעות אותו. כנפיים התפתחו בנפרד בחרקים, בציפורים ובעטלפים, וגוף זורם עם סנפירים התפתח בנפרד בכרישים ובלווייתנים, כי מעוף באוויר ושחייה במים מציבים את אותן בעיות לכל בעל חיים שפותר אותן. ביולוגים קוראים לזה אבולוציה מתכנסת: יצורים שאינם קרובים שנעשים דומים זה לזה כי הם חיים באופן דומה.
נסו: כשמיון לפי מוצא על לפי מראה, השאירו את במוקד על עטלף פירות ואת להשוואה עם על דרור. הענפים שלהם רצים יחד כמעט עד הקצוות, תחת הסוגריים שכתוב עליהם מעופפים. עכשיו בחרו לווייתן וכריש: מתויקים יחד, כשוחים.
עץ משפחה לכל היצורים החיים
סיווג שאומר משהו מעבר למראה מקבץ יצורים חיים לפי הקרבה ביניהם. שני בני דודים קרובים זה לזה יותר משני בני דודים מדרגה שנייה, כי הסבים המשותפים שלהם חיו מאוחר יותר מאבות הסבים שבני הדודים מדרגה שנייה חולקים. אותו רעיון עובד על פני כל החיים. לכל שני יצורים חיים יש אב קדמון משותף אי שם בעבר, אוכלוסייה של יצורים ששניהם צאצאיה, וככל שהאב הקדמון המשותף האחרון חי מאוחר יותר, כך הם קרובים יותר.
כשמשרטטים את הקשרים האלה, מתקבל עץ. כל קצה הוא מין חי. עקבו אחרי שני קצוות לאחור לכיוון השורש, והקווים שלהם יתאחדו בנקודה שמייצגת את האב הקדמון המשותף האחרון שלהם. צ’רלס דרווין שרטט את העץ הראשון מהסוג הזה במחברת ב־1837, והאיור היחיד בספר “מוצא המינים” (1859) הוא תרשים מסתעף של צאצאים. כל יצור חי, מחיידק ועד אתכם, יושב בקצה; אף אחד אינו “גבוה” מאחר, וכולם מתפתחים בדיוק אותו פרק זמן. איך הענפים מתפצלים, דור אחר דור, הוא הנושא של המאמר ברירה טבעית.
נסו: בחרו לפי מוצא תחת מיון לפי מוצא. העטלף עוזב את הדרור ועובר ליד ההיפופוטם והלווייתן, והסמן הלבן, במקום שבו הקו שלו נפרד מהקו של הדרור, יורד עמוק לתוך העץ, אל לפני כ־320 מיליון שנה. בחרו אדם תחת להשוואה עם: הם נפרדים לפני כ־90 מיליון שנה.
לקרוא את העץ
בעץ המוצא, המרחק מהשורש הוא זמן, והקצוות הם היום. המקום שבו שני קווים נפרדים מגלה מתי חי האב הקדמון המשותף האחרון שלהם, ואפשר לקרוא אותו מהטבעות החיוורות של השעון: הטבעת הלבנה שעוברת דרך הסמן היא הגיל של האב הקדמון. עטלף ודרור נפרדים בטבעת של לפני 320 מיליון שנה, אצל בעל חיים שהטיל ביצים על היבשה והיה האב הקדמון של כל הציפורים, הזוחלים והיונקים. עטלף ואדם נפרדים הרבה יותר מאוחר, אצל יונק שליה קדום שחי בין הדינוזאורים.
עץ גם אומר מי לא קרוב כמו שהוא נראה. לכריש וללווייתן יש אב קדמון משותף מלפני 465 מיליון שנה, דג קדום בעל לסתות. ללווייתן ולאדם יש אב משותף מלפני פחות מחמישית מזה. בעץ המשפחה, לווייתן הוא יונק שחזר לים: הוא נושם אוויר, מיניק את הוולד שלו בחלב ועדיין נושא עצמות אגן זעירות, שרידים של הרגליים של אבותיו.
לסדר של הקצוות לאורך העץ אין משמעות: אפשר לסובב כל ענף סביב נקודת ההתפצלות שלו בלי לשנות את מה שהעץ אומר. רק נקודות המפגש נושאות את המידע.
נסו: תחת במוקד בחרו לווייתן, ואז עברו בלהשוואה עם על היפופוטם, אדם, כריש ואי קולי. הסמן מחליק מהטבעות החיצוניות לכיוון הגזע, והתרשים מראה פחות ופחות דרגות משותפות.
מה ה־DNA שינה
במשך רוב ההיסטוריה, את הקרבה היה צריך לשפוט לפי מבנה הגוף: איך העצמות מסודרות, איך עובר מתפתח, איך תא נראה במיקרוסקופ. כך הושגו הרבה תשובות נכונות. קרל לינאוס כבר מיקם ב־1758 את הלווייתנים ואת העטלפים בין היונקים, כי יש להם שיער והם מניקים את צאצאיהם בחלב. אבל היו שאלות שהאנטומיה לא יכלה להכריע, וכשביולוגים למדו להשוות את ה־DNA של יצורים חיים, העץ השתנה בשלושה מקומות שהסצנה מראה.
ארכאונים. ב־1977 השוו קרל ווז וג’ורג’ פוקס מולקולה שכל תא נושא בריבוזומים שלו, וגילו ש“חיידקים” מסוימים, רבים מהם חיים במעיינות חמים, בבריכות מלח ובמעיים של בעלי חיים, שונים מחיידקים רגילים באותה מידה שכל אחד מהם שונה מאיתנו. הם קראו להם ארכאונים. במיקרוסקופ הם נראים כמו חיידקים: קטנים, בלי גרעין. הגנים שלהם מספרים סיפור אחר, וביולוגים רבים חושבים היום שהתאים הראשונים עם גרעין צמחו מתוך הארכאונים.
פטריות. במשך אלפיים שנה תויקו הפטריות עם הצמחים. ה־DNA מראה שלפטריות ולבעלי החיים יש אב קדמון משותף מלפני כ־1.1 מיליארד שנה, אחרי שהקו שהוביל לצמחים כבר נפרד. פטרייה, שבונה את הדפנות שלה מכיטין, כמו שריון של חרק, וניזונה מיצורים חיים אחרים, קרובה יותר אליכם מאשר לאלון. איך פטריות חיות מסופר במאמר פטריות.
לווייתנים והיפופוטמים. ידעו שהלווייתנים הם יונקים, אבל איזה יונקים? ה־DNA הצביע על מכפילי הפרסה, ובתוכם על ההיפופוטם. מאובנים שנמצאו בפקיסטן ב־2001 הכריעו: ללווייתנים קדומים בעלי רגליים הייתה אותה עצם קרסול בצורת גלגלת כפולה שיש רק לפרות, לחזירים, לצבאים ולהיפופוטמים.
ה־DNA נותן גם תאריכים. הבדלים מצטברים ב־DNA של שושלת בקצב יציב בערך, ולכן ספירת ההבדלים בין שני מינים, וכיול הספירה בעזרת מאובנים שגילם ידוע, נותנים הערכה מתי חלקו לאחרונה אב קדמון. השעון המולקולרי הזה נתן את הגילים שבעץ. איך ה־DNA נושא את המסר שלו מוסבר במאמר גנטיקה ו־DNA, ואיך מתארכים מאובנים במאמר תיעוד המאובנים.
נסו: השוו את אמניטה זבובית לאלון, ואז לדבורת דבש. לפי מראה הפטרייה יושבת עם האלון; לפי מוצא היא נפרדת מהדבורה מאוחר יותר מאשר מהאלון. אחר כך השוו את ארכאון לאי קולי ולאדם.
דרגות: קופסאות שמשורטטות על העץ
השמות המדעיים שבתרשים באים משיטה שלינאוס קבע בשנות ה־1750. לכל מין יש שם בן שני חלקים, הסוג שלו והכינוי שלו עצמו, כמו Homo sapiens. המינים מקובצים בדרגות בתוך דרגות: סוג, משפחה, סדרה, מחלקה, מערכה, ממלכה, ומאז 1990 גם תחום. יש שלושה תחומים: חיידקים, ארכאונים ואאוקריוטים, היצורים שבתאים שלהם יש גרעין.
היום כל דרגה אמורה לציין קבוצה שמכילה אב קדמון אחד ואת כל צאצאיו, ענף של העץ שנחתך בנקודה אחת. הסוגריים שמתחת לקצוות מראים כמה מהן: יונקים בתוך בעלי חוליות בתוך בעלי חיים בתוך אאוקריוטים. אבל הדרגות הן שיטת תיוק שמונחת על העץ, לא מדידה שלו. לווייתן והיפופוטם חולקים היום סדרה, Artiodactyla, ואילו עטלף ואדם חולקים רק מחלקה. אמניטה זבובית חולקת רק דרגה אחת, התחום, גם עם האלון וגם עם הדבורה, אף שהעץ מראה שהיא קרובה יותר לדבורה. והשמות משתנים כשהעץ מתעדכן: המערכה שאליה שייך E. coli קיבלה שם חדש ב־2021, והממלכות של החיידקים והארכאונים קיבלו שמות רק ב־2024.
נסו: עקבו אחרי התרשים בזמן שאתם משנים את להשוואה עם. דרגות משותפות יושבות על פס ורוד; הקו המקווקו מסמן את הדרגה הראשונה שבה השניים שונים.
מה המודל הזה משמיט
אחד־עשר קצוות מייצגים עץ שיש בו אולי עשרה מיליון מינים חיים, רובם חרקים, ועוד מיליונים של חיידקים וארכאונים, שהמגוון האמיתי שלהם גדול בהרבה מזה של בעלי החיים. העץ מראה רק איך האחד־עשר האלה קשורים זה לזה, ולכן הענפים של החיידקים ושל הארכאונים נראים כמו גפיים ארוכות ובודדות. אאוקריוטים חד־תאיים כמו אמבות ואצות, שהם רוב הענפים של האאוקריוטים, לא מופיעים בכלל.
שושלות אמיתיות לא תמיד מתפצלות בצורה נקייה. חיידקים וארכאונים מחליפים גנים בין ענפים, והתא עם הגרעין בלע חיידק שהפך למיטוכונדריה שלו, ולכן קרוב לשורש העץ דומה יותר לרשת. ההתפצלות המדויקת קרוב לשורש, כולל השאלה אם האאוקריוטים יושבים בתוך הארכאונים, עדיין שנויה במחלוקת.
הגילים הם הערכות מעוגלות, ושעונים מולקולריים נותנים לחלק מההתפצלויות גילים עתיקים יותר מהמאובנים הראשונים: ההתפצלות בין חרקים לבעלי חוליות מצוירת לפני 600 מיליון שנה, והערכות נעות בין 550 ל־700 בערך. עץ המראה הוא קריקטורה של האופן שבו אנשים ממיינים יצורים חיים, לא שיטה היסטורית כלשהי. היצורים הם דגמים מסוגננים, מוגדלים או מוקטנים לגודל אחד.