אבולוציה

אבולוציה

מצגת

עד כה דיברנו על הבדלים בין אדם למשנהו. עתה נתמקד בהבדלים בין מינים.

אבולוציה היא השינויים במאפייניהם של אוכלוסיות ביולוגיות על גבי הדורות הבאים.

בניגוד למה שאנחנו נוהגים לחשוב (אבולוציה היא הישרדות החזק), המוקד של אבולוציה הוא העמדת צאצאים פוריים - ותו לא. אינטיליגנציה גבוה, למשל, היא תכונה לא טובה אבולוציונית - אם אתה יושב ולומד כל היום, יהיה לך יותר קשה להעמיד הרבה צאצאים פוריים...

אבולוציה כאלגוריתם

אבולוציה היא מעין אלגוריתם, עם כמה רכיבים -

• זיכרון (DNA)
• שכפול (לא מושלם)

• מוטציות

  כתוצאה מאותו שכפול לא מושלם - רובן לא טובות, מיעוטן כן.

• ברירה טבעית ולחץ אבולוציוני

  לאו דווקא לקטול אותך - גם לדחוק אותך למקום מחיה אחר או העמדת פחות צאצאים הם לחץ אבולוציוני.

• תתי-חלוקה והתמחות

  התמקדות בנישות שונות - מקורות אוכל שונים, מקומות מחיה שונים, וכדומה. למשל, התבהרות עור האדם ככל שהוא מתרחק מקו המשווה - עור כהה פוגע בספיגת ויטמין D ולכן במערכת החיסון; התבהרות האור כדי לחיות במקומות עם פחות אור שמש היא דוגמה להתמחות.

התרבות והישרדות

השכפול הלא-מושלם יוצר הבדלים פרטניים, שמעניקים לחלקם יתרון שמאפשר להם להתרבות יותר. האבולוציה היא מאוד לא-יעילה - רבו המוטציות מזיקות או חסרון תועלת - אבל במרוצת הדורות, מתבצעת בחירה מיטבית.

כל שינוי אבולוציוני כרוך לא רק ביתרונות - אלא גם בחסרונות. המוח הענקי של בני האדם מאפשר להם להסתגל למגוון אדיר של סביבות, אבל מגיע עם מחיר אנרגטי נורא, ושרידות גרועה מאוד בלידות - עד העידן המודרני, שליש מהלידות בערך היו הורגות את האמא, התינוק, או שניהם. השינוי מתקבע רק אם היתרונות עולים על החסרונות.

היתרונות של תגובתיות

אחד המאפיינים הכי חשובים באבולוציה הוא תגובתיות לסביבה. נוח לבחון תגובתיות באמצעות צמחים - כמו חמניות שנעות לעבר השמש, וצמחים מטפסים שמחפשים איפה להתמקם. צמחים תגובתיים במיוחד - יותר מבני אדם - במידה רבה משום שאפילו האיברים שלהם גמישים: אין להם איברים קבועים כמו בעלי החיים, אלא הם מצמיחים איברים לפי הסביבה - עוד ענפים, עלים, שורשים וכו'.

סרטון

תגובתיות היא יתרון אדיר. שורש שיודע למצוא את המים מעניק לצמח סיכויים גדולים בהרבה לשרוד. בניגוד למה שאנחנו חושבים, לצמחים יש מנגנון למידה של ממש - השורשים מחפשים את המים, ולא באופן אקראי.

עקרונות האבולוציה של הקוגניציה

Cisek & AP&P, 2019 קובע חלוקה אחרת מהחלוקה המקובלת.

נהוג לחלק התנהגות לפעולה, קוגניציה ותפיסה. אלא שאבולוציה, אומר סיזק, לא עובדת ככה. השאלה המתבקשת לשיטתו היא - איזו חלוקות נוצרו באבולוציה שאפשרו הבחנות בתוך ההתנהגות?

תחילה, היו צורות חיים פרימיטיביות, עוד לפני DNA וRNA. משם הופיעו DNA, RNA וחלבונים, ואלו בישרו את ההבחנה בין התרבות - DNA - למטבוליזם - RNA וחלבונים. בשלב הבא יש הבחנה בין אנדודרם (פנים-פיזיולוגי) ואקטודרם (התנהגות). כשמופיע המוח, נוצרת חלוקה בין חלקיו השונים של המוח, שמאפשרים חלוקה בתפקודים - בהומאוסטאזיס, בקצב הלב, וכדומה. משם מגיעים חלקים עליונים יותר, כמו הקורטקס, שמביאים חלוקה בין התנהגויות ותפקודים.

בתמצית, סיזק אומר שהאבולוציה היא ההתפתחות שמאפשרת את החלוקות האלה. למשל, אנחנו יצורים דו-צדדים - יש לנו ימין ושמאל. מדוזה היא חד צדדית - היא יודעת לפמפם ותו לא. כשיש לה את כל מה שהיא צריכה, היא מפמפמת לאט, אבל כשחסר מזון במים - היא מפמפמת מהר יותר. כשחסר קצת מזון, הפימפומים קטנים (ניצול - Εxploitation), וכשחסר הרבה מזון, הפימפומים גדולים (Exploration). המתווך של התהליך הזה הוא דופמין. לכן תרופות להפרעת קשב קשורות בדופמין - משנים את הΕxploration לΕxploration.

חומר נוסף

ביצורים דו-צדדיים, כמו תולעים¹, נוצרים תאים רגישים לאור, ולאט-לאט זזים לצדדים ימין ושמאל. כשמגיע גירוי מצד ימין, התולעת בורחת לשמאל, ולהיפך (ולכן העיניים מוצלבות). זה נותן ליצורים המוצלבים יתרון במגרש האבולוציוני - הוא בורח יותר מהר, מעמיד יותר צאצאים פוריים.

!ואז, נהיו לו צדדים

אינטיליגנציה כאסטראטגיה אבולוציונית

אינטיליגנציה מאפשרת לפרטים גמישות במהלך החיים, ולא רק בתורשה דרך הDNA. היא מיושמת בהתנהגות של בעלי החיים וצמחים.

משום שלאינטיליגנציה יש מחיר אנרגטי גבוה מאוד, היא שימושית בעיקר ליצורים מאריכי-ימים, במיוחד אלו שחיים בסביבות משתנות - שלא כמו חרקים, חיידקים ווירוסים.

Emery & Clayton, 2005 משווים בין התפיסה הקלאסית של אבולוציה, לפיה למוח התווספו מבנים במרוצת השנים. הגישה החלופית טוענת שהמבנים התקבעו, אבל גודלם היחסי והמורכבות שלהם הם שמשתנים. החלוקה והמורכבות שונה בתתי קבוצות - כמו בני אדם, שם הקורטקס מרכזי מאוד, לעומת עופות, שחסרי קורטקס ובעלי איבר אחר - פאליום.

סרטונים על אינטיליגנציה

נוח לנו לחשוב שאבולוציה היא ייחודית לנו - כל היונקים חכמים יותר מהציפורים, אבל זה לא נכון; אינטיליגנציה היא אסטרטגיה הישרדותית שאומצה בכמה ענפי אבולוציה - בהם יש יצורים חכמים יותר מהשאר:

• ציפורים - עורבים, תוכים, ינשופים
• יונקים - פילים, דולפינים ולוויתנים קטלנים, קופים, בני אדם
• רכיכות

G לעומת g

g' מתאר את תופעת הPositive manifold - המתאם החיובי בין יכולות קוגניטיביות שונות, וככזה הוא מדד תוך-מיני.

עוד לא ברור לנו אם g' הוא תופעה אנושית - תופעת הPM נמצאה גם במינים אחרים לרבות ציפורים מסוימות, עכברים, קופים וקופי אדם.

לעומת זאת, G הוא מדד בין-מיני - כלומר, את התופעה שמין שטוב במטלה אחת נוטה להיות טובות בשאר המטלות. כלומר, היכן שg' משווה בין נבדקים פרטניים, G משווה בין מינים ביולוגים - בהתבסס על ממוצע; הוא מתעלם מהבדלים פרטניים בתוך המינים

G הוא מדד קשה לשימוש בו, משום שצריך לייצר משימות שכל המינים הנבדקים יכולים לבצע.

היתרון האבולוציוני של G

G מאפשר תיעול (Canalization), של אינטיליגנציה פלואידית (גמישה) להסתגל למטלות חדשות ולהפוך אותן לאינטיליגנציה קריסטלית (נוקשה). הלמידה הגמישה מאפשרת הצטברות של ידע וטכנולוגיה (כמובן, בהינתן תקשורת מספקת ומבנה חברתי) - מתי בפעם אחרונה אתם למדתם משהו מאפס, בלי לצרוך פתרון של מישהו אחר?²

היפותזות להבדלים בין-מיניים בG

יחס אנקפליזציה (Encephalization)

יחס האנקפליזציה (Encephalization quotient) היא היחס בין הגודל המשוער של המוח על פי הגוף לגודל המוח בפועל - כלומר, היצור הזה בגודל X אז אני מצפה שיהיה לו מוח בגודל Y, אבל יש לו מוח בגודל Z.

החוקרים תכננו משימת אינהיביציה - משימת A not B - ומשימת גליל, שבה מחביאים צ'ופר בתוך גליל שנפתח כל פעם בשיטה אחרת. החוקרים בחנו 48 מינים (לא כולל בני אדם) ומצאו שככל שהנפח התוך-גולגלתי - אומדן למספר הנוירונים³ - יותר גדול, ככה הביצוע במשימות השתפר. קשר דומה נמצא גם כשמתבססים על גודל הגוף והמסה - אומדן נוסף לכמות נוירונים (יותר נוירונים צריכים יותר משאבים שצריכים יותר גוף).

יצורים עם בעלי יחס אנקפליזציה גבוה - כלומר, יש להם יותר מוח ביחס לגודל הגוף - מפגינים ביצועים טובים יותר בשתי המטלות.

Species	EQ
Human	7.4–7.8
Bottlenose dolphin	5.3
Chimpanzee	2.2–2.5
Raven	2.49
Rhesus monkey	2.1
African elephant	1.3
Dog	1.2
Cat	1.0
Horse	0.9
Sheep	0.8
Mouse	0.5
Rat	0.4
Rabbit	0.4
Opossum	0.2

(מתוך ויקיפדיה)

קימוטיות

מדד נוסף הוא הקיפוליות\קימוטיות - קפלים מעידים על שטח פנים גדול יותר, שמאפשר בתורו יותר נוירונים. הקיפול מאפשר ארגון טוב יותר של רשת הנוירונים - אזורים מסוימים מקושרים מאוד עם אזורים מסוימות ופחות עם אזורים אחרים (אנחנו לא רוצים קישור של הכל בהכל, שמייצר הרבה רעש). קיפוליות גבולה מעידה על קורטקס דק, שמאפשר ניקוי רעלנים טוב יותר ופחות זמן שינה.

בקרב פרימאטים

בקרב פרימאטים, האבולוציה של המוח מאוד דומה - חלוקת האיזורים כמעט בלתי-נראית לעין בלתי מזוינת - אבל ישנה גדילה אדירה ביחס הנוירונים בצרבלום. הצרבלום מכיל את כמות הנוירונים הגבוהה ביותר, בצפיפות הגבוהה ביותר - ולכן קשה מאוד לדמות ולחקור אותו.

בקרב לא-פרימטים, עלייה בגודל המוח מלווה בהגדלת הנוירונים. בקרב הפרימאטים התרחש ניתוק בקשר הזה - המוח גדל, אבל הנוירונים נשארו באותו הגודל. לכן, גודל הגולגולת הוא קירוב מצוין למספר הנוירונים בקרב פרימאטים.

בקופי אדם, העלייה בנפח הגולגולת וגודל המוח מתונה - אבל במיני אדם קדומים, העלייה תלולה מאוד⁴, ומאיצה אפילו יותר בערך לפני מיליון וחצי שנים - ככל הנראה המועד שבו החלו להשתמש באש (הומו ארקטוס, שהיו בעצמם די מצליחים). האש אפשרה בישול, שאפשר בתורו ניצול של יותר משאבים להפקת אנרגיה, ויעילות גבוה יותר בהפקת האנרגיה - מחיר העיכול יורד.

המחיר של מוח גדול

ככל שהמוח גדל, הדרישה האנרגטית גורמת לכך שצריך יותר שעות ביום כדי לאסוף משאבים להאכיל אותו. אורנגוטנים וגורילות, למשל, צריכים להתעסק באיסוף אוכל ובאכילה עשר שעות ביום! (מתוך 12 שעות אור בכלל באזורי קו המשווה!) זה פחות או יותר גודל המוח המקסימלי, מבלי לבצע שינויים מבניים.

ואכן, בבני אדם נוכחים שינויים כאלה. יש להם מטבוליזם מהיר בהרבה Yegian et al, PNAS, 2024, ובביטוי הגנטי שקשור בתפקודים מוחיים. הקצב המטבולי הגבוה גורם גם להתחממות, שמביאה עמה קשיים נוספים - נדרש לקרר את הרוח ולנקות את הרעלנים.

לחצים אבולוציונים לגדילת המוח

אם המחיר של מוח גדול כל כך נורא, אילו לחצים אבולוציונים הפכו אותו לעדיף בכל זאת? יש שתי היפותזות מרכזיות:

היפותזת האינטיליגנציה החברתית

אם אתה חיה שעובדת בקבוצה, יש המון יכולות שאתה חייב לפתח - תקשורת, נשיאה-ונתינה, להתחרות, לשקר, ללמוד וכדומה - כדי להמשיך ולעבוד כקבוצה. מוח גדול חיוני ליכולות כאלה.

כמה מיכולות שמאפשר מוח גדול כוללות:

• תקשורת
• תרבות
  • טכנולוגיה
  • לימוד צאצאים
• תפקודים מנהלתיים ותכנון
  • הורות משותפת, ציד קבוצתי, חלוקת משאבים - מאפשרים הזנה קבועה
  • חלוקת עבודה

Dunbar, 1992 בחן את גודל הניאוקורטקס ביחס לגודל הפריטים בקבוצה. הוא גילה שהפרופורציה של הניאוקורטקס עולה ככל שיש יותר פרטים בקבוצה טיפוסית.

מחקר מפורסם נוסף השווה את יכולותיהם של צאצאי שימפנזה, אורנגוטן ותינוק אנושי במטלות פיזיות ומטלות חברתיות. במטלות פיזיות, היכולות של שלושתם היו דומות מאוד, אבל ביכולות חברתיות, התינוק האנושי עלה על הקופים במידה משמעותית.

היפותזת דרישות המשימה

אם, למשל, אתה יצור שמטמין מזון, עליך לזכור איפה הטמנת את המזון. זו דרישת המשימה של הטמנת מזון. אם אתה חיה שצדה, איך צדים (או איך לברוח אם אתה חיה ניצודה) זו דרישת המשימה.

ההיפותזה מתבססת על יכולתו של האדם כצייד התשה - שרודף את הטרף שלו עד שהוא מת מתשישות. ההתמדה היא תפקוד מנהלתי גבוה, כמו גם התכנון וההתכווננות למטרה.

Dunbar, 1992 בחן את גודל ההיפוקמפוס של שתי סוגי ציפורים - כאלו שמטמינות מזון וכאלו שלא. הוא ראה שגודל ההיפוקמפוס גדל יחד עם מסת הגוף של הציפורים, אבל פרופורציית הגדילה גבוהה יותר בקרב ציפורים שמטמינות מזון: ההיפוקמפוס, שקשור בזיכרון, נדרש כדי לזכור את אלפי מטמוני המזון.

דוגמה תומכת בתיאוריה היא המקרה של דובים (Vonk et al., Animal Behavior, 2012)- הם חיות אלימות בצורה יוצאת דופן (שנפגשים רק להזדווג, וגם אז נשפך דם), אבל הם חכמים ובעלי מוח גדול, בניגוד להיפותזת האינטיליגנציה החברתית - למה?

במחקר, הדובים התבקשו להבחין בין תמונות של חיות טורפות ללא-טורפות לאחר למידה, ואז להבחין בין תמונות ללא למידה. הביצועים שלהם התקרבו לאלו של הקופים (טוב יותר משימפנזות אך טוב פחות מגורילות), והדגימו יכולות ספרתיות ומרחביות מסוימות.

ישנה היפותזה שלישית, שממזגת את שתי ההיפותזות האלו -

ההיפותזה הממוזגת

ניתן להקטין את דרישות המשימה באמצעות האינטיליגנציה החברתית - הקבוצה גדלה, והנטל על כל פרט הולך וקטן - ואז גם המוח הולך וקטן (ואולי בגלל זה הסאפיאנס גברו על הניאנדרתלים?)

Gonzalez, Forrero & Gardener, 2018 השוו במודל מתמטי את המחיר האנרגטי של מוח גדול ליתרונות שהוא מאפשר:

• פתרון בעיות של הפרט
• העברה של ידע נרכש ורכישת ידע
• ניהול חברתי טוב יותר (שיתוף פעולה, תחרות, הטעיה)

המודל מציג כמה אתגרים אקולוגיים, חברתיים, ותחרותיים:

• אקולוגיים - מציאת מזון ועיבודו, והימנעות מטורפים
• שיתוף פעולה - למידה, בחירת מורה, תקשורת
• תחרות בין פרטים - התאגדות לקבוצות, הטעיה, מניפולציה של פרטים אחרים
• תחרות בין קבוצות - הנהגה, בחירת מנהיג, שיתוף פעולה במאבקים בין-קבוצתיים

המודל בוחן את אופן ההתמודדות של המוח עם האתגרים השונים האלה, כיצד השקעה ברקמת מוח נוספת עוזרת לפתור אותם, ומתחשב בחלוקה בין רקמות מוח, רבייה והשאר.

הסימולציה של המודל מעידה ששיתוף פעולה חברתי מצמצם את צריכת האנרגיה (יש תהליך של Οutsourcing - ייצוא העבודה לפרטים אחרים), מה שמוביל לEEE - Energy Extraction Efficiency - טוב יותר, כלומר: רכישת כישורים חברתיים מאפשרת למוח להשיג יותר אנרגיה עבור כל אנרגיה מושקעת ברקמת מוח.

• לחצים אקולוגיים מובילים לעלייה הן בגודל המוח והן ביחס בין גודל המוח לגוף (EQ)
• לחצים של שיתוף פעולה מובילים לירידה בשני המדדים
• לחצים של תחרות בין פרטים יכולה להוביל הן לעלייה והן לירידה בגודל המוח, ומובילה לעלייה בEQ
• לחצים של תחרות בין קבוצות מובילה לירידה בגודל המוח אבל לעלייה בEQ

עוד הצליחו החוקרים לחזות את הלחצים המופעלים על יצורים כאלו ואחרים על סמך גודל המוח שלהם, מה שעוזר לתקף את המודל.

הוא מאפשר לנו להעריך אילו לחצים פעלו על הניאנדרתלים ואילו יכולות היו להם Kochiyama et al., 2018. ההערכה, על סמך גולגלות ניאנדרתלים, מעידה שהיו להם יכולות תקשורת פחותות משלנו (אם כי עדיין מורכבות), אך הם היו חכמים יותר ככלל.

היסטוריית החיים

בין המינים יש הבדל ההיסטוריית החיים שלהם, שנובע מאילוצים אבולוציונים. היסטוריית חיים כוללת אירועים כמו

• הפריה
• גמילה מההורים
• צמיחת שיניים
• בגרות מינית
• התבגרות
• מוות

בני האדם מאופיינים באורך חיים ארוך במיוחד, בתקופה ארוכה של תלות בהורים, סיוע של פרטים לאחר שלב הריבוי (סבא וסבתא מסייעים לטפל בצאצאים), ותמיכה זכרית בנקבות בתהליך הרבייה.

תלות הורית ממושכת

ישנן כמה סיבות לתקופה ממושכת של תלות בהורים:

• כישורים מורכבים (תרבות) שלוקח זמן לרכוש
• עול מופחת על האימהות

• דרישה אנרגית גבוהה מאוד לצמיחת המוח

  עד גיל 4-5, המוח גדל מהר מאוד והגוף פחות, ומשם והלאה קצב גידול המוח מאט וגידול המוח עולה (Kuzawa et al., 2014)

Piantadosi & Kidd, 2016 מראים שתינוקות נולדים עם היקף ראש של 10 ס"מ[^5], ורק במרוצת החיים קצב גידול המוח משתנה בין הפרטים.

עוד רואים כי הסיכוי לשרוד צולל אחרי 9 חודשי היריון, והולך ועולה ככל שגיל הילד עולה. בתחילת דרכם, ליצורים בעלי מוח גדול יש סיכויים גרועים בהרבה לשרוד: אולם, כשהמוח מתפתח, סיכויי ההישרדות מזנקים אל מעבר ליצורים ללא מוח גדול; הבגרות המאוחרת מהווה יתרון הישרדותי.

הבדלים אינדיוידואליים?

אם הישרדות זה כזה או-וואה גדול, למה יש הבדלים בין פרטים מאותו המין?

אינטיליגנציה גבוהה נקשרה עם:

• רמות דיווח-עצמי גבוהות יותר של הפרעת קשב וריכוז (ADHD), אוטיזם, דיכאון, וחרדה (Karpinsky, 2018)

  • ... אבל טרנד הפוך בניתוח ילדים ומתבגרים במדדים אובייקטיביים - פחות פסיכופתולוגיה, בעיות הסתגלות וכו'
  • אינטיליגנציה גבוהה קשורה גם במספר ילדים נמוך יותר, בסיכויי רבייה נמוכים יותר ובמספר ממוצע נמוך יותר של חברים.

• השערת "Clever silly" (Charlton, 2009, Dutton & van der Linden, 2015)

  אנשים עם נטייה קוגניטיבית ללקיחת סיכונים נוטים לאמץ רעיונות יותר "מטופשים", ולהשתעשע ברעיונות יותר מוזרים. זה יכול להיות חיסרון - כמו לקנות תיאוריות קונספירציה - או יתרון - כמו להגות את תיאוריית היחסות (אינשטיין). מסתדר עם הממצא שאינטיליגנציה גבוהה קשורה בלקיחת סיכונים בכלל (Μishra et al., 2017).

• אישיות קיצונית היא מזיקה (Buss, 2009; Carter et al., 2018) - לרבות היבטים כמו אינטיליגנציה. להיות קצת שונה זו התאמה לסביבה: להיות מאוד שונה מערים קשיים שעולים על היתרונות.

• אולי פשוט רעש סטטיסטי?

  הלחץ האבולוציוני דוחף כלפי האמצע (למשל, אם אדם נולד עם IQ 180, בן\בת הזוג שלו יהיו פחות חכמים כנראה וכך גם הילד); אולי הנתונים הקיצוניים מגיעים פשוט ממוטציות ברבייה הזוגית.

---

1. באתם מן התולעת, ועוד נשתייר בכם הרבה מן התולעת - ניטשה, כה אמר זרתוסטרא. ↩

2. נחשון מספר שהאו-וואה הגדול בעולם האינטיליגנציה הוא אינטיליגנציה פלואידית, בגלל שהמתאם שלה עם g' הוא, בערך, 1 - ולכן אם רוצים ללמוד על אינטיליגנציה נוח יותר להתמקד באינטיליגנציה פלואידית. אולם, הוא סבור שהכישרון הגדול של בני אדם הוא דווקא באינטיליגנציה קריסטלית - ביכולת לאגור ולהעביר הלאה מידע. ↩

3. עם הרבה הרבה כוכביות - הנוירונים של ציפורים, למשל, קטנים בהרבה, ולכן יותר נוירונים נכנסים בפחות גולגולת, והאומדן נפגע, אם כי עדיין עובד. ההשוואה בולטת במיוחד בתוך קבוצות - ציפורים עם ציפורים, יונקים עם יונקים, וכו'. ↩

4. ואנחנו, הומו סאפייאנס, לא בקצה - הניאנדרטלים היו גדולים יותר פיזית וגם חכמים יותר. ההשערה היום היא שהרבה מהטכנולוגיות הראשונות של ההומו סאפייאנס הועתקו מהניאנדרתלים. ↩