איך השפיעה התפרצות הר געש מלפני 74 אלף שנה על הגנטיקה שלנו? מחקר חדש הצית ויכוח ותיק

"הלילה זה יקרה", אמר כנראה פעם, מזמן, אדם אחד לרעהו, "הר הגעש יתפרץ ויקבור את כולנו". "לא נראה לי", ענה חברו בשפה קדמונית, "הוא סתם מעלה עשן כמו שהוא עושה כבר שבועות". כעת, לא רק ששניהם כבר אינם איתנו, ייתכן שגם צאצאיהם אינם מתהלכים על האדמה. אם תיאוריית "התפרצות הר הגעש טובה" נכונה, אנחנו כנראה צאצאים של חלק קטן מבני האדם שחיו כאן לפני עשרות אלפי שנים.

● בלי בוץ ועם כדורגל: חוות החזירים להשתלה של ענקית הביוטק נחשפת לראשונה 
● מנכ"ל חברת קר מסביר למה הוא רוצה לרכוש את אמריקן לייזר 

התיאוריה שלפיה התפרצות הר הגעש טובה הובילה לצוואר בקבוק גנטי בהיסטוריה האנושית הוצעה לראשונה בשנות ה־90 של המאה ה־20 על ידי פרופ' מייקל רמפינו מאוניברסיטת ניו יורק וד"ר סטנלי ה. אמברוז מאוניברסיטת אורבנה שמפיין שבאילינוי. מאז ניטש ויכוח עז בקהילה המדעית לגבי נכונותה.

באפריל השנה התפרסם מחקר חדש שביקש לומר את המילה האחרונה - נגד התיאוריה, אך תומכיה לא נותרו ללא מענה, והוויכוח טרם הוכרע.

הפיח הגיע עד אפריקה

הנה מה שאנחנו יודעים ברמה גבוהה של ביטחון: התפרצות טובה התרחשה לפני 73,5000 שנה והיא הייתה ההתפרצות הגדולה ביותר של הר געש במאות אלפי השנים האחרונות, אולי אפילו ב־2 מיליון השנים האחרונות.

היא התרחשה כנראה בתקופת הקיץ בחצי הכדור הצפוני. אנחנו יודעים זאת כי פיח מהר הגעש התגלה גם בים דרום סין, ורק מונסון קיצי היה יכול להביא אותו לשם. ההתפרצות עצמה ארכה ככל הנראה 9־14 ימים, אלפי קילומטרים מעוקבים של חומר געשי נורו החוצה מההר. אזורים מסוימים באינדונזיה, בהודו ובים ההודי כוסו בכ־15 ס"מ של פליטה געשית ושברי אבנים, אבל לא רק הם. שברי זכוכית מיקרוסקופיים שנותרו באפריקה מעידים שהפיח הגיע עד לשם.

החוקרים מעריכים שהשמש הייתה מעומעמת לאורך תקופה, הגשמים לא הגיעו במועדם, הנחלים זוהמו בפיח, והוא כיסה גם את הצמחייה שעליה התבססו בני האדם למזון. אזורי חורש ויער נפגעו ושדות דלילים החליפו אותם. גם החיות סבלו ממחסור במזון, וזה אומר שבני האדם סבלו ממחסור גם בבשר.

ייתכן - וזו כבר הנחה שנויה במחלוקת - שההתקררות הייתה חמורה אפילו יותר, כאשר קרני השמש בדרך לכדור הארץ פגעו באבק באטמוספרה והוסטו חזרה לחלל. החוקרים התומכים בהנחה הזאת מציגים עדויות לכך שבמקומות מסוימים על פני כדור הארץ ירדה הטמפרטורה אפילו ב־20 מעלות. אם זה אכן קרה, ייתכן שבמקומות רבים בעולם היה קשה למצוא מזון אפילו מאות שנים אחרי ההתפרצות.

עצם ההתקררות של כדור הארץ באותה תקופה היא דבר ידוע. ישנם עדויות לירידה בטמפרטורת הים, להתרחבות הקרחונים ולאקלים שנעשה יבש יותר מבעבר, אך יכולים להיות לכך הסברים הקשורים במחזוריות תקופות הקור בכדור הארץ. האם להתפרצות הייתה תרומה נוספת למזג האוויר הקר והיבש באזורים מסוימים? ועד כמה השפיע מזג האוויר על אפריקה, שבו התרכזו אז רבים מבני האדם? זה לא ידוע.

אמברוז ורמפינו מציינים שהתפרצות טובה הייתה עוצמתית יותר מכל התפרצות מודרנית של הר געש שאנחנו מכירים מימינו. גדולה יותר מהתפרצות הר הגעש טמבורה ב־1816, שהובילה ל"שנה ללא קיץ" בחצי הכדור הצפוני. האירוע הזה תועד היטב. הוא אופיין בירידה ממוצעת של 0.4־0.7 מעלות צלזיוס בטמפרטורת הקיץ, כאשר במדינות מסוימות ההתקררות הייתה עזה יותר, החקלאות כשלה ונוצר מחסור משמעותי של מזון. זה מה שקרה לדוגמה באנגליה, באירלנד ובצרפת. בארה"ב, באזור ניו אנגלנד, נוסף להתקררות מעין ערפל יבש שעמעם את אור השמש.

התפרצות טובה הייתה עוצמתית יותר מהתפרצות טמבורה בשני סדרי גודל. על כך מסכימים רוב החוקרים.

צוואר בקבוק גנטי

מי ששרדו באירוע, לפי התיאוריה, הם כמה אלפי בני אדם, מקסימום עשרות אלפים, שהתרכזו בחלקים חמימים יותר של אפריקה שלא נפגעו.

למעשה, המחקר של התפרצות טובה והשפעתה על האנושות החל מהכיוון הגנטי ולא הגעשי דווקא. כבר ב־1972 מצאו חוקרים שביצעו אנליזה של הגנטיקה האנושית, שבני האדם יחסית דומים גנטית זה לזה, בהשוואה לחלק מהמינים הקרובים למשפחת האדם. לפי אותה אנליזה, נראה שעד לא מזמן, במונחים היסטוריים, אפילו כמה עשרות אלפי שנים, מנתה אוכלוסיית בני האדם רק כמה אלפים או עשרות אלפים. רק לפני 35,000־65,000 שנה החלה צמיחה משמעותית באוכלוסיה, במקביל לנדידה מאסיבית של בני האדם מאפריקה.

האם אכן היו בני האדם מעטים כל כך ורק התפתחות חברתית או טכנולוגית גרמה לאוכלוסייה שלנו להתפוצץ במפתיע על פני כל הכדור? או שאולי פעם היו יותר מאיתנו, כמעט נכחדנו והתרבינו מחדש ברגע שהאקלים אפשר זאת? זוהי שאלת צוואר הבקבוק הגנטי.

מחקר גנטי מראה שכל בני האדם הם צאצאים של תושבי אפריקה, אבל הדבר המעניין הוא שהגיוון הגנטי בקרב תושבי היבשת כיום הוא גבוה יותר מאשר בקרב תושבי כל שאר העולם. כלומר, מי שמוצאו אינו מאפריקה הוא צאצא רק של קבוצה קטנה מבין תושבי אפריקה הקדמונים.

הממצאים הללו הובילו להערכה המקובלת שבני האדם התפתחו באפריקה וחלק קטן מהם היגר החוצה, לפני 50־60 אלף שנה, והם אבותיהם של כל בני האדם שחיים מחוץ לאפריקה היום. זוהי דוגמה ל־Founder Effect ("אפקט המייסד"), שלפיו קבוצה קטנה של פרטים שמתנתקת מקבוצה גדולה יותר יכולה לייסד קהילה חדשה, ואז השונות הגנטית בתוך הקהילה החדשה הזו היא נמוכה.

עם זאת, ישנם סימנים, למשל בלאוס, במלזיה, בהודו וגם במזרח התיכון, המשאירים פתח לאפשרות שבני אדם מסוג הומו ספיינס כבר ביקרו שם לפני כן, והשאירו מאחור כלים שהשתמשו בהם. גם אלה מחקרים שעדיין אינם חד־משמעיים. ייתכן שמי שביקרו מחוץ לאפריקה בתקופות קדומות יותר היו צאצאים קדומים של משפחת האדם, ולא הומו ספיינס.

כיום חוקרים חושבים שהיו כמה גלי הגירה מתוך אפריקה, אך רק הגל שהתרחש לפני 50,000־80,000 שנה הצליח להתבסס. המהגרים המוקדמים יותר למקומות כמו אגן הים התיכון, המזרח התיכון, ואולי אפילו אירופה והודו, נעלמו מסיבה כלשהי ולא השאירו סימן בגנטיקה של התושבים הנוכחיים של האזורים הללו. אולי הם פשוט לא החזיקו מעמד בתנאי השטח הללו. אולי בני האדם מגלי ההגירה המאוחרים יותר הרגו אותם.

כמה קר באמת היה?

ואולי התפרצות טובה גרמה להיעלמותם? מבחינת הזמנים, זה מסתדר.

לפי גישתו של אמברוז וחוקרים נוספים, כשבני אדם נותרו באפריקה בקבוצות קטנות מול משימה הישרדותית מאתגרת, הם נאלצו ללמוד לשתף פעולה, ואלה היו הניצנים של הגרסה הנוכחית של החברה האנושית, שבסופו של דבר יצאה לכבוש את העולם, כשמזג האוויר איפשר זאת. מאז אנחנו מתרבים וממשיכים להתפשט ללא הפסקה. האדם הניאנדרטלי, טוען אמברוז במאמריו, לא למד את השיעור הזה, ולא המשיך איתנו עד היום.

אבל לתיאוריה המעניינת הזאת יש מתנגדים. אחת הטענות היא שפשוט לא היה כל כך קר. חוקרים כמו פרופ' האנס גרף מאוניברסיטת קיימברידג', שניתחו את הרכב החומרים שנפלטו בהתפרצות טובה, טענו כי אלה חומרים שאינם יוצרים חורף געשי חמור כל כך.

כמו אמברוז ורמפינו, גרף ניסה למדל את כל החומרים שהיו קיימים אז על פני כדור הארץ ואת כל הכוחות האקלימיים שפעלו עליהם במקביל - משימה מורכבת לכל הדעות - אך הוא הגיע למסקנה שההתקררות הייתה של כמה מעלות בלבד ולאורך כעשור, ולא של כ־20 מעלות לאורך מאות שנים.

חוקרים אחרים הביאו ממצאים מימת מלאווי באפריקה, אשר אינם מראים שינויים יוצאי דופן בהרבה החומרים בשכבות האגם שבהן נמצאו שאריות שיוחסו לפעילות הגעשית.

קבוצת חוקרים בהובלת ד"ר פיטר ד'יצפילד מאוניברסיטת אוקספורד, מצאו ששטחי היערות באזורים שהושפעו מההתפרצות הצטמצמו אך לא נעלמו. כלומר, בני אדם, אם חיו באזור, אכן נתקלו בתנאים קשים יותר, אך לא באופן דרמטי כמו זה שמתארים תומכי תיאוריית צוואר הבקבוק.

עדויות חדשות מאתיופיה

ד"ר מייקל פטרליה, ראש המרכז האוסטרלי לחקר האבולוציה האנושית באוניברסיטת גריפית', מצא בהודו אתר ובו כלים שכנראה נוצרו על ידי סוג כלשהו של אדם לפני התפרצות טובה. האם הכלים הללו נוצרו על ידי הומו ספיינס שהגיעו להודו מאפריקה לפני ההתפרצות הגעשית או שהם שייכים לסוג אדם קדום שלא שרד? השאלה הזאת לא פתורה לגמרי, אך חוקרים רבים סבורים שהם כן שייכים לבני האדם, ורואים בהם סימן לכך שהתפרצות טובה לא חיסלה את בני האדם במקום.

אם זה נכון, ייתכן שגל ההגירה מאפריקה, שכולנו צאצאיו, פשוט התרחש קצת לפני ההתפרצות ולא קצת אחריה כפי שחשבנו, ובני האדם חיים שם מאז ועד היום, ללא אירוע של הכחדה המונית.

 אתר החפירות באתיופיה. עדויות לחיים מתקופת התפרצות הטובה / צילום: John Kappelman and Marsha Miller

הממצא האחרון ברוח הזאת הוא של קבוצה בראשות פרופ' ג'ון קפלמן מאוניברסיטת טקסס. מאמר בהובלתו, שעליו חתומים עוד כ-30 חוקרים, פורסם באפריל האחרון בכתב העת המדעי Nature.

בראיון אימייל ל"גלובס", אומר קפלמן: "אחד המודלים המקובלים היום, המתארים את ההגירה של בני האדם מאפריקה ליתר העולם, משרטט תנועה לאורך הנילוס, אך ישנם באתיופיה נחלים המזינים את הנילוס, שמעולם לא נחקרו ארכיאולוגית, וזו הייתה הזדמנות לבדוק את התיאוריה הזאת".

באזור שינפה־מטמה, בגבול שבין אתיופיה לסודן, התגלו במקרה שאריות כלים שנוצרו על ידי בני משפחת האדם, ולדברי קפלמן "התברר שמדובר באתר עשיר. התחלנו בחפירה שארכה שנים. באמצעות תארוך של קליפות ביצי יען, גילינו את גיל האתר, והתברר שהוא היה פעיל בתקופה המיוחסת להתפרצות טובה. בעקבות זאת חיפשנו ומצאנו חלקיקים זעירים, קטנים יותר משערה אנושית, שכל הסימנים מעידים שמקורם בהר הגעש. די מדהים לחשוב שההתפרצות ירתה את החלקיקים הללו למרחק של 7,000 ק"מ, כל הדרך מאינדונזיה לאתיופיה".

 פרופ' ג'ון קפלמן / צילום: אתר אוניברסיטת טקסס

עד כאן הכל מסתדר עם התיאוריה, אבל החוקרים מצאו, כמו בהודו, עדות לכך שבני האדם חיו במקום לפני, בזמן ואחרי ההתפרצות. "נראה כי אם ההשפעות של טובה היו כל כך משמעותיות, עד כדי כך שיכלו להביא את האנושות לסף הכחדה, לא היינו רואים רצף של התיישבות באתר יחי ד". לדברי קפלמן, רצף התיישבותי דומה לאורך התקופה אותר במקום נוסף: Pinnacle Point בדרום אפריקה.

קפלמן וצוותו כן זיהו באתר שינויים באופן שבו בני האדם התמודדו עם תנאי הסביבה, כלומר, ההתפרצות כן השפיעה על החיים וייתכן שהובילה לשינויים כלשהם במבנה החברה האנושית, אבל ההשפעה הייתה פחות דרמטית ונמשכה פחות זמן מכפי שטוענים תומכי תיאוריית התפרצות טובה המקורית.

"בזכות העושר של האתר הארכיאולוגי הזה באתיופיה, אנחנו רואים לראשונה איך בני האדם שרדו בתקופה הזאת של שינוי אקלימי", אומר קפלמן. "אנחנו רואים שהם שמו דגש רב יותר על דיג מאשר על ציד חיות יבשה, וכאשר ההשפעה חלפה, הם חזרו לצוד ולדוג גם יחד".

אך הוויכוח לא נגמר בזה. ד"ר אמברוז כבר העיר את הערותיו על המחקר שלכם, כדי לתמוך בתיאוריית ההתפרצות וצוואר הבקבוק.
"אמברוז טוען שההתיישבות באתר שחקרנו נמשכה זמן רב יותר מכפי שאנחנו טוענים וכי הכלים מעשה אדם, קליפות הביצים והשאריות מהר הגעש התערבבו בין שכבות האדמה לאורך השנים. במאמר שלנו, אנחנו בחנו את הפיזור של כל אחד מהממצאים לעומק השכבות, והפיזור של הממצאים שמעניינים אותנו היה סביב 3 סנטימטר לכל היותר, מה שאומר שלא הייתה תנועה ורטיקלית משמעותית של העצמים לאורך השנים. אולי אמברוז פספס את החלק הזה במאמר שלנו".

מה יכול להכריע בוויכוח?
"אנחנו מחפשים בקדחתנות אתרים נוספים מתקופת התפרצות טובה, לא רק באפריקה, אלא גם מאסיה".

מסקנת החוקרים מהממצאים הללו היא שאוכלוסיית בני האדם באפריקה לא קטנה משמעותית בתקופה הזאת, כלומר בני האדם לא היו על סף היכחדות. אבל נותרה גם בעיניהם השאלה היכן עוד בעולם היו אז בני אדם מסוג הומו ספיינס, אם בכלל, ואיך ההתפרצות השפיעה עליהם.

"נראה שאוכלוסיות שהיו קרובות יותר להתפרצות סבלו מהשפעות קשות יותר. יהיה מעניין לדעת מה קרה לבני משפחת האדם בתקופה הזאת במקומות אחרים", אומר קפלמן.