לבעלי חיים יש היסטוריה אבולוציונית משותפת

לא רק לבני אדם יש מוחות, כמובן. כמעט לכל בעלי החיים יש מערכת עצבים כלשהי (רק לספוגיים אין). המוחות של בעלי החיים שונים זה מזה מבחינות מסוימות, אבל דומים זה לזה מבחינות רבות אחרות. הדבר נובע מכך שלכל היצורים החיים על פני כדור הארץ יש היסטוריה משותפת: כל בעלי החיים התפתחו מאבות קדמונים משותפים כך שהם ירשו חלק מהמאפיינים שלהם מאותם אבות קדמונים. הדבר דומה לאח ואחות שדומים זה לזה כי יש להם אותם הורים, לבני דודים ראשונים שדומים זה לזה כי יש להם אותם סבא וסבתא וכדומה. לכל היצורים החיים יש סבא של סבא של סבא משותפים מהעבר הרחוק.

אנו יכולים להשתמש בנקודות הדמיון והשוני האלה בין בעלי חיים כדי לְחַלֵּק את בעלי החיים לקבוצות. בין שתי ציפורים – למשל עַיִט ותוכּי – יש יותר משותף מאשר בין עיט לקוף. הם קרובי משפחה קרובים יותר. במשפחה, זה כמו לומר כי אח דומה יותר לאחותו מאשר לבני הדודים שלו. לאח ולאחות יש את אותם הורים, אבל ביניהם ובין בני הדודים שלהם יש רק את אותם סבא וסבתא – מֵהֶעָבָר הרחוק יותר. למרות זאת לכל היונקים יש פרווה והם מייצרים חלב כדי להאכיל את צאצאיהם. לכל הציפורים יש נוצות והן מטילות ביצים. נקודות הדמיון האלה בין קרובי משפחה קרובים מופיעות גם במוחות שלהם.

לכל מין יש הֶרְגֵּלִים שונים: קוף קופץ מעץ לעץ עד שהוא מוצא פירות למאכל; עטלף עף סביב העצים באפלת הלילה, ולווייתן שוחה במרחבי האוקיינוס הפתוח. היות שהמוחות של בעלי החיים האלה עוזרים להם לבצע את המשימות האלה, הניחוש שלנו הוא שהמוחות שלהם שונים לגמרי. אבל, התברר כי כל החלקים העיקריים של המוח וכל הקישורים בתוך המוח די דומים בכל היונקים. דמיון זה במבנה המוח קיים בגלל ההיסטוריה האבולוציונית המשותפת לכל המוחות האלה.

אם נניח מוחות של יונקים שונים זה ליד זה, קל מאוד לראות את נקודות הדמיון. אף שהמוחות שונים (מאוד) בגודלם ובקיפולים שלהם, לכולם יש את אותם חלקים. לכל המוחות האלה יש את קליפת המוח, את המוח הקטן ואת גזע המוח (ראו איור 1B). נוסף על כך כל המוחות בנויים מאותו סוג של תאים: הם עשויים מתאי עָצָב, מתאי גְּלִייָה ומתאים שבונים את הנימים (כלי דם קטנים) המובילים דם אל המוח (איור 1A). תאי עצב מעבירים מידע לתאי עצב אחרים באמצעות ההסתעפויות שלהם, לאורך חיבורים הנקראים סִינַפְּסוֹת. יש שלושה סוגים של תאי גלייה: מיקרוגלייה הם מערכת החיסון של המוח; אוליגודנדרוציטים עוטפים את ההסתעפויות של תאי העצב ומאפשרים למידע לנוע מהר יותר מתא עצב אחד לתא העצב הבא. אסטרוציטים עושים דברים רבים, ודואגים שהסדר יישמר – מעזרה לתאי העצב לייצר סינפסות ועד סיפוק חומרי הזנה עבורם.

האם יש רק כלל אחד לבניית מוחות?

אף שחלקי המוח זהים, אין זה אומר שמוחות שגודלם זהה בנויים מאותן כמויות של תאים מכל סוג. לא נכון גם לומר כי מוח גדול יותר עשוי תמיד מִתָּאִים רבים יותר לעומת מוח קטן יותר. אפשר להבין זאת בעזרת דוגמה. תארו לעצמכם שאתם מקבלים שני מוחות שמשקלם זהה, אבל הם שייכים למינים שונים. זה מה שאנו רואים באיור 2: מוח של קוף רזוס ומוח של קַפִּיבָּרָה (קפיברה היא המכרסם הגדול ביותר הקיים, היא נראית כמו חזיר ים ענקי). משקלם של שני המוחות הוא כ־80 גרם. ייתכן שתאמרו שלשני המוחות יש את אותו מספר תאי עצב, וכך גם יאמרו מדענים רבים. עד לפני כ־10 שנים, רוב החוקרים ציפו שמוחות בגודל זהה יכילו את אותו מספר של תאי עצב. הם חשבו שיש בטבע רק “מתכון” אחד לבניית מוחות, ושכל המוחות נוצרים באותו אופן. משמעות הדבר היא שככל שהמוחות גדולים יותר, הם יכילו יותר תאי עצב.

כיום אנו יודעים ששום דבר מזה אינו נכון. בשנת 2005, אחת מאתנו (סוזנה) פיתחה שיטה חדשה המאפשרת לנו לספור כמה תאי עצב בונים מוח [1]. בשיטה זו ממיסים את המוח והופכים אותו ל“מרק” (תיבה 1), אחרי שלוקחים מוח שֶׁמֵּת לאחרונה ומטפלים בו בחומר כימי הנקרא פָּרה-פורמאלדהיד (PFA) כדי להפוך את התאים לעמידים יותר (אם לא יטפלו במוח ב־PFA הוא עלול להינזק רק ממגע בו). אם לא תשתמשו בשיטת ה“מרק”, ובמקום זאת רק תיקחו חתיכת מוח וְתִסְפְּרוּ כמה תאים היא מכילה, אתם עלולים לספור תאים ממקום במוח שעשיר בתאי עצב, ואז תחשבו שכֹּל המוח מכיל המון תאי עצב. אבל, מספר התאים אינו אחיד בכל חלקי המוח – חלקי מוח מסוימים מכילים יותר תאי עצב, ואחרים מכילים פחות. לכן אנו מכינים “מרק מוח” – כי אז, כל טיפת “מרק” מכילה פחות או יותר את אותו מספר תאים, ובתנאי שמערבבים את ה“מרק” היטב. מלבד זאת, היות שה“מרק” מכיל את כל התאים שמהם עשוי החלק המקורי של המוח, או אולי הוא מכיל את המוח כולו (אם לא הפרדתם קודם את החלקים שבו), הסתכלות מבעד למיקרוסקופ וספירת התאים בטיפה אחת קטנה של “מרק” נותנות מושג טוב מאוד על מספר התאים שהיו במוח כולו.

בואו ניקח שוב לידינו מוחות דמיוניים, הפעם שני מוחות של פְּרִימָטִים, האחד גודלו פי שניים מגודל האחר. כמה תאי עצב יהיו במוח הגדול יותר? ובכן, במקרה זה, בערך פי שניים ממספר תאי העצב שבמוח הקטן יותר. לוּ כל המוחות היו בנויים באותו אופן, באותו מתכון אחיד, היינו רואים את אותה תופעה במכרסמים. כלומר, אם ניקח שני מוחות של מכרסמים, האחד גדול כמעט פי שניים מהאחר, נְצַפֶּה שבגדול יותר יהיו פי שניים תאי עצב מאשר בקטן יותר. אבל, אם תעשו זאת עם מוחות אמיתיים, תראו שמוח המכרסם הגדול יותר מכיל פחות תאי עצב מהמצופה – פחות מפי שניים תאי עצב במוח שגדול פי שניים. מכאן שהחוקים ליצירת מוחות במכרסמים ובפרימטים הם שונים. חשוב מכך, אם תשוו מוח די גדול של פרימט (כגון מוח של קוף) למוח של מכרסם שגודלו די דומה (כגון מוח של קפיברה), תגלו שבמוח של הקוף יש הרבה יותר תאי עצב מאשר במוח של המכרסם.

משמעות היחסים השונים בין גודל המוח ובין מספר תאי העצב שבּו במכרסמים ובפרימטים היא שמתכונים שונים (“כללים” שונים) מתקיימים בעת יצירת מוחות אלה בטבע. הכלל עבור הפרימטים אומר: “אם יש לכם פי 10 תאי עצב, תקבלו מוח שגדול יותר פי 45”. משמעות הכללים השונים היא שמוחות של מכרסמים גדלים הרבה יותר מהר מאשר מוחות של פרימטים, בזמן שהם צוברים תאי עצב. מכאן, בלי לדעת שהכללים שונים אתם עלולים לְנַחֵשׁ שמוח של פרימטים מכיל פחות תאי עצב ממה שהוא מכיל באמת. אבל, לאמיתו של דבר יש הרבה יותר תאי עצב במוח של פרימט לעומת מוח של מכרסם בגודל זהה. כדי לראות זאת במספרים אמיתיים עבור מוחות אמיתיים, אתם יכולים להתבונן בדוגמאות שבאיור 2.

בחינת כללים ושינוי שלהם

אם אתם מכירים את הכלל המתייחס לגודל המוח ולמספר תאי העצב שבו, אתם יכולים לחזות את מספר תאי העצב הנמצאים במוח בגודל נתון, בהתאם לאותו כלל. הכללים גם יַרְאוּ מהם הגבולות הקיימים ביצירת מוחות. למשל, דוגמה ידועה: מוח כלשהו של פרימט השוקל 1.5 ק“ג, בדיוק כמו המוח שלנו, צריך להכיל 93 מיליארד תאי עצב, לפי כלל הפרימטים. ההערכה הטובה ביותר שלנו לגבי כמות תאי העצב שיש במוח שלנו היא 86 מיליארד תאי עצב בממוצע [2]. הערכים די קרובים. מכך אנו מבינים ש... יש לנו מוח של פרימט. במילים אחרות, לפחות בנוגע למספר תאי העצב במוח שלנו, המוחות שלנו אינם מיוחדים בהשוואה למוחות של קרובי המשפחה שלנו הקרובים ביותר, קופי האדם והקופים. יש לנו בדיוק את אותו מספר תאי עצב שצריך להיות לפרימט עם מוח בגודל זהה למוח שלנו. אבל, היות שאנו הפרימטים עם המוח הגדול ביותר, יש לנו תאי עצב רבּים יותר לעומת כל פרימט אחר.

אבל איך היו נראים הדברים לוּ היינו מכרסמים? מה היה קורה לוּ במקום מוח של פרימט השוקל 1.5 ק”ג היה לנו מוח של מכרסם השוקל 1.5 ק“ג? אפשר לחשב כדי לגלות את התשובה: המוח היה מכיל רק 19 מיליארד תאי עצב, הרבה פחות מ־86 מיליארד תאי העצב שיש לנו, וסביר להניח שביצועי המוח היו פחותים באופן נִכָּר. עכשיו, נהפוך את השאלה: מה היה גודלו של מוח של מכרסם לוּ היו בו 86 מיליארד תאי עצב, כמו שלנו יש? ובכן, ממש גדול. המוח היה שוקל 30 ק”ג! מכרסם דמיוני זה היה זקוק לגוף ששוקל יותר מ־80 טון כדי לשׂאת מוח כזה גדול – כמו גודל של 20 פילים יחד, כפי שמוצג באיור 3! מכרסם ענקי כזה לעולם לא יוכל להתקיים: המוח שלו היה נמחץ תחת המשקל שלו עצמו (זיכרו שאין מבנה בתוך המוח שיכול לתמוך בו, כמו שלד קשיח). לא פלא שמכרסם ענקי כזה מעולם לא הופיע בהיסטוריה, מאז נוצרו חיים.

בין סוגים אחרים של יונקים שנחקרו עד כה – עטלפים, אוכלי חרקים, טורפים, חיות כיס ויונקים ימיים – יש הרבה מן המשותף, אבל ישנם גם הבדלים רבּים. נראה שבטבע יש מתכונים (כללים) שונים ורבים ליצירת מוחות. יש שוֹנוּת רבה במוחות, בדיוק כפי שסוגי בעלי חיים שונים נראים שונה מבחוץ. אבל פרימטים הם אלה שבקליפת המוח שלהם, החלק “החושב” של המוח, נכנסים הכי הרבה תאי עצב בהשוואה למינים אחרים בעלי מוח בגודל דומה. אין פירוש הדבר שהכול שונה במוחות של הפרימטים. זיכרו שלכל בעלי החיים יש סבא של סבא של סבא משותפים, מלפני שנים רבות, וכמה מכּללי יצירת מוח משותפים ביניהם. דוגמה מהירה אחת: הכלל הַמְּקַשֵּׁר בין מספר תאי הגלייה (זוכרים אותם? ראו איור 1) לגודל המוח זהה עבור כל קבוצות היונקים. היות שזו תכונה המשותפת לכל היונקים, אנו סבורים שהיא ודאי חשובה מאוד לתפקודו התקין של המוח.

המידע על כללי יצירת המוח חשוב מסיבות רבות. המוח האנושי אינו הגדול מכל המוחות. למשל, ליונק היבשתי הגדול ביותר, הפיל, יש קליפת מוח השוקלת פי שניים מקליפת המוח של בן אדם. אולם היות שמוחות של בעלי חיים שונים בנויים בדרכים שונות, קליפת המוח האדירה של הפיל מכילה רק שליש ממספר תאי העצב שבקליפת המוח של בן אדם [3, 4]. הַלֶּקַח כאן הוא שייתכן כי יש חשיבוּת לגודל, אבל זה רחוק מלהיות הגורם החשוב ביותר כאשר משווים מוחות. היות ש”מתכונים" שונים מְשמשים בטבע ליצירת מוחות, השוואת מוחות של פרימטים למוחות של מכרסמים היא כמו השוואה בין תפוחים לתפוזים. מלבד זאת, אם אנו רוצים ללמוד על היכולות של בעל חיים כלשהו, מספר תאי העצב חשוב הרבה יותר מאשר גודלו של המוח. הסיבה לכך היא שתאי העצב הם התאים המעבדים את כל המידע שמגיע למוח, והופכים זאת לפעולות. מכאן, עדיף שיהיו יותר תאי עצב, לפחות בכל הנוגע ליכולות המוח, כל עוד המוח לא נהיה גדול מדי!

מילון מונחים

מכרסם (Rodent): ↑ קבוצת יונקים קטנים, הַמֻּכָּרִים בשל השיניים הקדמיות הגדולות שלהם. עכברים וחולדות הם מכרסמים.

פרימטים (Primate): ↑ קבוצת יונקים הכוללת את בני האדם, את כל קופי האדם ואת הקופים, החל מהלמורים הקטנים ועד לגורילות הגדולות ביותר.

אוכלי חרקים (Insectivores): ↑ קבוצת יונקים קטנים הניזונה מחרקים. למשל, כאלה הם הקיפודים והחולדים, כמו גם היונק הקטן ביותר בעולם – החדף הזעיר אשר שוקל 2 גרם.

טורפים (Carnivores): ↑ אלה הם יונקים הידועים בכך שהם צדים וניזונים מבשר. כלבים וחתולים מתאימים לקבוצה זו, אבל גם אריות, דובים וצבוֹעים.

חיות כיס (Marsupials): ↑ אלה הם יונקים שיש להם כיס שבו הם נושאים את צאצאיהם. רובם מאוסטרליה. קנגורואים, אופוסומים וקואלות הם חיות כיס.

יונקים ימיים (Cetaceans): ↑ כמעט כל היונקים הימיים חיים בים. לווייתנים, דולפינים ופוקניים נכללים בקבוצה זו.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.