استطلاع حول المناخ المتطرف
أخبار العلوم تجمع أسئلة القراء حول كيفية التكيف مع تغير المناخ على كوكبنا.
ماذا تريد أن تعرف عن الحرارة الشديدة وكيف يمكن أن تؤدي إلى أحداث جوية متطرفة؟
“الأشياء الجديدة جاءت من أجزاء قديمة”، يقول ديفيد كينغسلي، عالم الأحياء التطورية في جامعة ستانفورد. قد يبدو السمكة السائرة التي تمتلك أعضاء تذوق على أطرافها “جديدة ورائعة ومختلفة حقًا، ولكن عندما تتعمق في الأمر… فإن الأشياء الجديدة جاءت من خلال أخذ مجموعة أدوات من الجينات الموجودة مسبقًا واستخدامها بطرق جديدة”.
تعتبر سمكة البحر الشمالية (Prionotus carolinus) ماهرة في العثور على السرطانات أو الروبيان المدفون للحصول على وجبة. فهي ماهرة جدًا لدرجة أن أسماكًا أخرى تبدو وكأنها تتبعها للاستفادة من أي غنائم. أشارت الدراسات السابقة إلى أن أرجل سمكة البحر الشمالية يمكن أن تلتقط إشارات كيميائية، لكن لم يكن واضحًا ما إذا كانت الأطراف تستطيع استشعار أي شيء أثناء حفرها في قاع البحر.
تمتلك الأسماك براعم تذوق في أفواهها، وبعض الأسماك لديها حتى براعم تذوق خارج أجسامها، كما يقول بيهوا جيانغ، عالم الأعصاب في مركز مونييل للحواس الكيميائية في فيلادلفيا والذي لم يشارك في هذا العمل. لذا بينما لا يفاجئه أن سمكة البحر الشمالية لديها إحساس خارجي بالتذوق، إلا أنه يعتبر ذلك “مدهشًا للغاية” لأن أرجلهم أصبحت أعضاء حسية. “هذه ميزة جديدة تمامًا [للأسماك]، وليست ما نراه عادةً لكيفية اكتشاف أو معالجة معلومات التذوق”.
من الصعب تحديد ما هو الطعم بالنسبة للعديد من الكائنات الحية المائية جزئيًا لأن بعض المواد الكيميائية تنتشر بسهولة في الماء، لكن هناك حيوانات مائية أخرى تستخدم أيضًا الأطراف لاستشعار الطعام، كما يقول نيكولاس بيلونو، عالم الفسيولوجيا بجامعة هارفارد. تستخدم الأخطبوطات مثلاً أذرعها لاكتشاف الجزيئات الدهنية العالقة بقواقع فرائسها.
في كلا الدراستين ، استخدم كينغسلي وبيلونو وزملاؤهم مجموعة متنوعة من التجارب لاستكشاف كيفية حفر سمكة البحر الشمالية للطعام. أظهرت الاختبارات السلوكية أن الأسماك التي تسبح داخل خزانات تستهدف مستخلصات بلح البحر المشتراة من المتاجر بينما تقوم بتنقية الرمال بأرجل تنتهي بهيكل يشبه المجرفة. كشفت الصور القريبة عن نتوءات حسية صغيرة تُسمى الحليمات تغطي الأرجل مثل براعم التذوق التي تغطي اللسان.
في البداية ، لم يكن الفريق متأكدًا مما إذا كانت الحليمات قد تكون تستشعر المواد الكيميائية بطريقة مشابهة للشعور بالرائحة أو الطعم ، أو ما إذا كانت الأسماك تفعل شيئاً جديداً ، كما يقول كوري ألارد ، عالم الأحياء بجامعة هارفارد. “وجدنا أنها مزيج.” [تستخدم ساق السمكة] الكثير من نفس المستقبلات التي يستخدمها الطعم ولكن تم إعادة توظيف وترتيب بطريقة مختلفة تماماً” عن براعم التذوق الموجودة بالفم.
وجدت تجارب جينية وفسيولوجية إضافية أن الحليمات تحتوي على خلايا عصبية حساسة للمس ومستقبلات طعام تساعد هذه السمكات البحرية على معرفة أين تحفر. اكتشف الباحثون مستويات عالية من النشاط لجين يُدعى t1r3 – الذي يوفر التعليمات لصنع مستقبل موجود ببراعم التذوق لدى الثدييات – عند أطراف كل ساق. وما هو أكثر أهمية ، كان جين قديم يُدعى tbx3a الذي يقود تطوير الأطراف لدى العديد من الحيوانات بما فيها البشر والدجاج ضروري ليس فقط لتشكيل أرجل سمكة البحر ولكن أيضًا لتشكيل الحليمات ودفع سلوك الحفر.
اكتشف الفريق أنه معظم أسماك البحر الشمالية بما فيها نوع غير حفار يُدعى السمكة البحرية المخططة (P.evolans) لديها أرجل ناعمة تشبه القضبان والتي ربما لا تستطيع التذوق . تشير هذه الاختلاف إلى أن أسماك البحر الشمالية وأحد أقربائها المحفور الآخر وهو السمكة البحرية النمر (P.scitulus) هي بين عدد قليل من الأنواع المستفيدة من “ابتكار تطوري” كما تقول آمي هيربرت عالمة الأحياء التطورية بجامعة ستانفورد.
على الرغم مما سبق فإن الأرجل ليست تقنيّاً أرجلٌ بحسب هيربرت . بينما تستخدم الأسماك هذه الأطراف للتحرك — وهو ما دفع الفريق لتسميتها بالأرجل — فإن موقع تلك الأرجل بجسم السمكة البحرية يشبه أكثر استخدام الأذرع للمشي .
سواء كانت أذرع أم أرجل ، يتساءل جيانغ عما إذا كانت حليماتها يمكن أن تستشعر المركبات المريرة التي لا تشير إلى الطعام بل تخبر أسماك البحار عندما تجد شيئاً ترغب بتجنبه . ويريد أيضاً معرفة ما إذا كانت براعم الذوق بفم سمكات البحار تكشف نفس النكهة التي تكشف عنها أرجلهم . “بمجرد العثور فعلاً على الطعام, ماذا ستكون الخطوة التالية؟”
