הסוד המסריח של הפיצוץ הקמבריוני: התפקיד המפתיע של הצואה

החיים בכדור הארץ התפתחו לאט. לפי המאובנים העתיקים ביותר, בכוכב הלכת שלנו יש חיים כבר לפחות 3. 7 מיליארד שנים ומחקרים גנטיים מצביעים על תאריך קדום עוד יותר. במשך זמן רב הם נשארו כיצורים חד-תאיים, ויצרו לכל היותר מושבות שנראו כשטיחים המכסים את קרקעית הים.

רק לפני כ-600 מיליון שנים, בתור האדיקר (Ediacaran), החלו להופיע בעלי החיים הראשונים, יצורים רב תאיים פשוטים ללא ראש, פה, עיניים או גפיים. ואז, כ-541 מיליון שנים לפני זמננו, הגיע תור הקמבריון (Cambrian).

בתוך זמן קצר להפליא במונחים גיאולוגיים, פחות מ-20 מיליון שנים, הופיע מגוון עצום של צורות חיים, שכללו את האבות הקדומים של רבות מהקבוצות שאנחנו מכירים כיום. גם מערכת המיתרנים (Chordata), אליה אנחנו ושאר בעלי החוליות משתייכים, הופיעה לראשונה בתקופה זו.

בניגוד ליצורים המוזרים, הכמעט חייזריים, של תור האדיקר, מבנה הגוף של רבים מבעלי החיים הקמבריונים דומה מאוד למה שניתן לראות בים גם כיום. את חלקם אנחנו יכולים לזהות בקלות כתולעת קדומה או אב קדום של פרוקי רגליים.

עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי: שינה: מה נכון ומה רק נשמע נכון האם בינה מלאכותית פתרה את אחת הבעיות המפורסמות ביותר במתמטיקה? מה מחסל את המרבדים הירוקים באגם? הפריחה הפתאומית והמהירה של חיים מורכבים מכונה "הפיצוץ הקמבריוני". אך מה היו הגורמים שהובילו לפיצוץ?

ההשערות העיקריות מדברות על עלייה בריכוז החמצן, על שכבת האוזון שנוצרה כנראה בערך באותו זמן והגנה על בעלי החיים מקרינה, וגם על המסת קרחונים נרחבת שהייתה עשויה לספק נוטריינטים, חומרי הזנה, מהיבשה למי האוקיינוסים. כעת, שני חוקרים מציעים גורם נוסף שלדעתם היה חשוב בהנעה של הפיצוץ הקמבריוני: צואה.

משוב חיובי הרעיון שצואה מכילה חומרים חשובים לחיים אינו חדש, כמובן. חקלאים השתמשו במשך אלפי שנים בצואה כדי לדשן את אדמותיהם ולהוסיף להן נוטריינטים, וכך לעזור לצמחים לגדול. גם בעלי חיים שונים ניזונים מצואה, ולעתים זהו מזונם היחידי. במעמקי האוקיינוסים, הצואה ממשיכה גם היום להיות מקור חשוב לפחמן, ברזל, חנקן וזרחן.

אצות וחיידקים פוטוסינתטיים שחיים סמוך לפני המים משתמשים באנרגית השמש כדי לקבע פחמן וליצור סוכרים, שמשמשים מזון לבעלי החיים. אותם בעלי החיים מפרישים את הפחמן, ונוטריינטים נוספים, בצואה, וזו שוקעת ומביאה את חומרי המזון החשובים לעומק הים. זה מה שקרה, אומרים החוקרים, גם בזמן הפיצוץ הקמבריוני.

החוקרים התמקדו בשיטת מחקר פשוטה למדי: הם הסתכלו על גללי קקי מאובנים, שנקראים קופרולייטים, והסיקו מהם מסקנות לגבי מערכת העיכול של היצורים שהפרישו אותם. הקופרולייטים נאספו מ-36 מרבצי מאובנים, העתיק מבניהם מתוארך לכמעט 539 מיליון שנה לפני זמננו, תחילת תור הקמבריון.

אלו הם הקופרולייטים המוקדמים ביותר שיש בידינו – מתור האדיקר לא נמצאו קופרולייטים כלל. נראה, אומרים החוקרים, שלרוב בעלי החיים הפשוטים שחיו בתקופה זו לא הייתה מערכת עיכול של ממש.

מהקופרולייטים שכן נמצאו, החוקרים הסיקו שעם תחילת הפיצוץ הקמבריוני הופיעו יותר ויותר בעלי חיים עם צינור עיכול – מערכת פשוטה עם פה בצד אחד ופי טבעת בצד השני. אז נראים גם הקופרולייטים הראשונים, בגודל של כמה מילימטרים בלבד.

תוך כמה מיליוני שנים האוקיינוסים הקדומים התמלאו בעוד ועוד חיות, ובחיות גדולות ומורכבות יותר, שהחלו לצוד את מזונן במקום לסנן חיידקים מהמים. חיות אלו היו צריכות גם מערכות עיכול מתוחכמות יותר.

אפשר לראות זאת בקופרולייטים, שנהיים גדולים יותר וכוללים גם חלקי אורגנזימים ושברים של קונכיות מרוסקות, רמז לתפריט הקרניבורי של יוצריהם. הצואה של אותם יצורים ים קדומים עשתה מה שהיא עושה עד היום: שקעה למעמקי הים והביאה איתה פחמן ונוטריינטים חשובים לחיים.

בכך, טוענים החוקרים, היא הניעה מעגל של משוב חיובי: הצואה סייעה להתפתחות החיים, במיוחד במקומות רחוקים מפני הים שטופי השמש, והיצורים החיים ששגשגו שם ייצרו עוד צואה, שתמכה בהתפתחות של עוד חיים, וכן הלאה.

חיוני אבל מסריח החוקרים לא טוענים שהצואה הייתה הגורם היחיד, או אפילו המרכזי, שהניע את הפיצוץ הקמבריוני - אלא שלצד הגורמים האחרים, יש חשיבות גם לתוצרי המעיים הללו, שלרוב אינם מקבלים את הכבוד המגיע להם.

“צואה היא אחד הדברים הפחות מוערכים - ואולי היותר דוחים - בחיים, אבל ייתכן שהיא מילאה תפקיד חיוני לא רק בסיפוק חומרי מזון, אלא גם בכיבוש סביבות חדשות וכך בעצם בקידום האבולוציה”, אמר ג’וליאן קימיג (Kimmig), שהוביל את המחקר, בראיון לאתר Defector.

“פתאום עמדו לרשות היצורים החיים יותר חומרי מזון, והם יכלו להפוך למורכבים יותר. כך החלו החיים כפי שאנו מכירים אותם כיום”. ד"ר יונת אשחר, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע