דף הבית » כתבות » הצד השטוח של האבולוציה

הצד השטוח של האבולוציה

מחקר בטכניון מראה כי גם כאשר הכשירות האבולוציונית של נתיבי התפתחות שונים זהה – הבחירה ביניהם אינה אקראית

27.08.2026

תגלית מפתיעה של חוקרי הטכניון באשר לדינמיקה של האבולוציה התפרסמה בכתב העת PNAS. בתמצית: כאשר עומדים בפני האורגניזם כמה נתיבי התפתחות אפשריים שלכולם כשירות אבולוציונית זהה – הבחירה ביניהם לא תהיה בהכרח אקראית.

את המחקר הובילו חוקרי המעבדה לרשתות ביולוגיות ראזי פח’ר א-דין מהתוכנית הבין-יחידתית למתמטיקה שימושית ופרופ’ נעמה ברנר מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון. לדברי פרופ’ ברנר, “נהוג לתאר את האבולוציה כתהליך של טיפוס אל פסגות של כשירות – התאמה לסביבה – שמקנה להם כושר הישרדות המותאם לנסיבות. עם זאת, לעתים עומדים בפני האורגניזם כמה נתיבי התפתחות המקנים לו אותה רמה של כשירות אבולוציונית, ואז השאלה כיצד האבולוציה בוחרת בין אותם נתיבים.”

The Flat Side of Evolution: Even When Multiple Evolutionary Paths Are Equally Advantageous, the Choice Among Them Is Not Random

A surprising discovery by Technion researchers sheds new light on the dynamics of evolution. Published in the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), the study shows that when an organism has several evolutionary paths available with equal fitness, the path it follows is not necessarily chosen at random.

The research was led by Razi Fachar Eldeen of the Faculty of Mathematics and Prof. Naama Brenner of the Wolfson Faculty of Chemical Engineering, both of whom are members of the Technion's Network Biology Research Laboratory.

According to Prof. Brenner, "Evolution is commonly described as a process of climbing fitness peaks, in which organisms become better adapted to their environment and thus improve their chances of survival. However, organisms sometimes face multiple evolutionary trajectories that all yield the same level of fitness. This raises the question of how evolution selects among these paths of equivalent fitness."

The Technion researchers found that the choice is not random. Rather than wandering aimlessly, populations deterministically drift toward flatter regions of the evolutionary landscape, where an organism's traits are more robust to mutations and other perturbations. In other words, when fitness is equal, evolution tends to favor directions that confer greater robustness and tolerance to change, properties that themselves provide a survival advantage.

The findings suggest that biological robustness and resilience to disruption can emerge spontaneously through evolutionary dynamics, even in the absence of direct selection favoring these traits.

The study may have broad implications for understanding the evolution of complex biological systems. It could help explain patterns of biological variation observed in nature, deepen our understanding of the origins of robustness in living systems, and build conceptual bridges between evolutionary biology and fields such as deep learning, where neural networks likewise tend to converge on flat minima that promote better generalization.

The research was supported in part by the U.S.-Israel Binational Science Foundation (BSF).

Photos:
Prof. Naama Brenner
Razi Fachar Eldeen

Figure caption:
The study examines situations in which multiple evolutionary trajectories lead to similar levels of fitness (the lighter-colored regions).

Left: One might expect evolution in such cases to proceed as an undirected random walk.

Right: The new study shows that differences in landscape curvature instead drive organisms deterministically toward flatter regions, where they gain greater robustness and tolerance to change. — Razi Fachar Eldeen

חוקרי הטכניון גילו כאמור כי הבחירה במקרים אלה אינה אקראית; האוכלוסיות אינן משוטטות באקראי אלא נוטות להיסחף באופן עקבי לעבר אזורים שטוחים יותר בנוף האבולוציוני, שבהם תכונות האורגניזם עמידות יותר לשינויים ולהפרעות. במילים אחרות, בהינתן כשירות זהה, האורגניזם מתפתח בכיוון שיעניק לו עמידות וסלחנות לשינויים, שגם בהן יש כמובן יתרון הישרדותי. המשמעות היא שתכונות כמו חוסן ביולוגי ועמידות לשיבושים עשויות להתפתח באופן ספונטני בדינמיקה אבולוציונית, גם ללא לחץ ברירה ישיר המעדיף אותן.

Figure caption: The study examines situations in which multiple evolutionary trajectories lead to similar levels of fitness (the lighter-colored regions). Left: One might expect evolution in such cases to proceed as an undirected random walk. Right: The new study shows that differences in landscape curvature instead drive organisms deterministically toward flatter regions, where they gain greater robustness and tolerance to change. — *בתרשים: המאמר מתייחס למצבים שבהם אפיקי ההתפתחות מובילים לרמות כשירות דומות – האזורים הבהירים.

לממצאים עשויות להיות השלכות רחבות על הבנת התפתחותן של מערכות ביולוגיות מורכבות. הם עשויים לסייע בפירוש דפוסי שונות ביולוגית שנצפים בטבע, בהבנת מקורות החוסן של מערכות חיות ואף ביצירת גשרים רעיוניים בין ביולוגיה אבולוציונית לבין תחומי מחקר כגון למידה עמוקה, שם רשתות עצביות נסחפות לעבר מינימום שטוח ויציב המאפשר הכללה.

המחקר נתמך בחלקו על ידי הקרן הדו-לאומית ארצות הברית-ישראל למדע (US-Israel Binational Science Foundation, BSF).

למאמר בכתב העת PNAS לחצו כאן

הסבר על התרשים: משמאל: ניתן היה לצפות כי במקרים כאלה, האבולוציה תתקדם כמהלך אקראי בלתי מכוון. מימין: עם זאת, המחקר הנוכחי מראה כי פערים בעקמומיות יובילו את האורגניזם בתנועה דטרמיניסטית לעבר אזורים שטוחים יותר, שיעניקו לו סלחנות לשינויים ועמידות רבה יותר.

חדשות נוספות

למה כדאי ללמוד בחיפה? העיר שנותנת לסטודנטים הרבה יותר מתואר 23.08.2026

ממעבדות האקדמיה לספרי הלימוד בחטיבת הביניים 17.08.2026

טכנולוגיות לרפואת העתיד 12.08.2026