بروتين واحد في أدمغة الديدان الذكرية يدفعهم للمخاطرة بحياتهم من أجل الجنس!
ذكرت دراسة جديدة أن الديدان المستديرة الذكور أسوأ في التعلم من التجربة مقارنةً بنظرائهم الإناث، وغالبًا ما يصل الأمر إلى حد قبول مخاطر تهدد حياتهم. ومن المثير للاهتمام أن هذا النقص في الحكم الجيد يبدو أنه يتلاشى بمجرد أن يمارسوا الجنس، مما يشير إلى أن الرغبة في التكاثر تهيمن على دماغ الدودة الذكرية على خطر الأذى.
يربط الباحثون هذه الظاهرة ببروتين محدد في أدمغة الديدان – وهو بروتين مرتبط ارتباطًا وثيقًا ببروتين موجود في حيوانات أخرى. يُطلق على هذا البروتين في الديدان المستديرة اسم مستقبل الببتيد العصبي NPR-5، وهو يشارك في البحث عن الطعام واستجابات الهروب، ويبدو أنه ينظم تعلم الذكور من خلال تعديل نشاط الدماغ.
يمتلك الثدييات بما فيها البشر نظيرًا لهذا المستقبل. يتم تنشيط مستقبلنا بواسطة ببتيد عصبي يسمى NPY، وهو منظم رئيسي لسلوكيات متنوعة تشمل التعلم والذاكرة. “في الدراسات السابقة، اكتشف العلماء أن إناث الفئران لديها مستويات أقل من NPY مقارنة بالذكور، ويفترضون أن هذا هو السبب وراء كونهن أكثر حساسية للتوتر استجابةً للخطر”، كما تشرح ميتال أورين-سويصا التي تقود مختبر أورين بقسم علوم الدماغ بمعهد وايزمان.
“على الرغم من أن سلوك الإنسان أكثر تعقيدًا بكثير، فإن دراستنا تمهد الطريق لفهم الاختلافات بين الجنسين في الكائنات الأكثر تعقيدًا”.
تتناول الدراسة نوعاً يُعرف باسم Caenorhabditis elegans (C. elegans)، وهو نوع يستخدم بشكل واسع كنموذج للكائنات الحية. تتمتع C. elegans بجهاز عصبي بسيط يتكون من بضع مئات من خلايا الأعصاب، وهي النوع الوحيد الذي تم رسم خرائط اتصالاته العصبية بالكامل لدى كلا الجنسين. تكون تلك الاتصالات متطابقة عند الولادة وتختلف حسب الجنس فقط عندما تنضج الديدان.
هذا النوع مثالي لتسليط الضوء على الفروق الجينية بين جنسَي النيماتودا؛ حيث يتم تحديد جنس كل دودة بشكل أساسي بواسطة الجينات دون عوامل معقدة مثل الهرمونات.
على عكس الثدييات، تمتلك الديدان المستديرة جنسين: ذكور وهيرمافريدت (خنثى)، والتي يمكن اعتبارها إناث “خصبة ذاتيًا” قادرة على إنتاج حيواناتها المنوية والتكاثر مع نفسها.
اختبرت الدراسة قدرة كلا الجنسين على التعلم من التجربة باستخدام بكتيريا ضارة ذات رائحة جذابة لـ C. elegans؛ حيث تعرض كل جنس أولاً لسم عطري. بعد اكتساب الخبرة مع هذه السموم، كان بإمكان الديدان اختيار بين البكتيريا السامة أو خيار أقل جاذبية ولكنه غير ضار. وجدت الدراسة أن الهيرمافريدت المعرضة كانت سريعة الانتقال إلى الغذاء الأقل ضررًا بينما ظل معظم الذكور المعرضين ملتزمين بالبكتيريا ذات الرائحة الأفضل حتى وإن أصابتهم بالمرض؛ ولم يبدأ الذكور بتجنب الغذاء السام إلا بعد فترات تدريب أطول بكثير.
في ديدان الهيرمافريدت المعرضة للسموم ، أصبحت الخلايا العصبية المرتبطة بالنفور الشمي أكثر نشاطاً عندما واجهوا الطعام السام مرة أخرى ، لكن لم يحدث تأثير مشابه لدى الذكور المعرضين للسموم.
للبحث عن سبب ذلك ، قام الباحثون بإجراء بعض التعديلات الهندسية الوراثية لدغات هيرمافريدت بأنظمة عصبية ذكورية؛ وكان هذا “التبديل الدماغي” كافيًا للتسبب بانخفاض واضح في قدرة الدودة على التعلم.
من الجدير بالذكر أنه لجعل ذكور الديدان تربط المرض برائحة البكتيريا السامة تطلب الأمر شيئاً أكثر من مجرد تعديل نظامها العصبي؛ بل كان هناك حاجة أيضًا لتغيير جنس تشريحها الهضمي.
“هذه النتائج وغيرها دفعتنا للاعتقاد بأن الأنظمة الهضمية والعصبية تتواصل مع بعضها البعض – ربما باستخدام الببتيدات العصبية – وأن هذه التواصل يقمع قدرة الديدان على التعلم”، كما يقول المؤلف الرئيسي وعالم الأعصاب سونو بييديكايل-كوريان طالب الدكتوراه بمعهد وايزمان للعلوم.
عندما تعرض الذكور للبكتيريا السامة ، لاحظ الباحثون انخفاض التعبير عن مستقبل NPR-5 في الدماغ ؛ لذا قاموا بإنشاء ذكور تفتقر تماماً لهذا المستقبل مما عزز قدرتهم التعليمية خلال العملية.
اختفى ذلك التفوق الإدراكي عندما أعاد الباحثون التعبير عن NPR-5 ، مما جعلهم يشتبهون بأن هذا المستقبل يقمع التعلم لدى الذكور.
بينما يعتبر تعلم تجنب الخطر عادةً تكيفيًا ، تواجه الذكور أيضًا ضغط تطوري لإعطاء الأولوية للتكاثر كما توضح أورين-سويصا التي تقود مختبر أورين بقسم علوم الدماغ بمعهد وايزمان.
“نقطة مهمة اكتشفناها ضمن هذا السياق هي أنه عندما سمحنا لذكور الديدان بالتزاوج مع إناث أثناء فترة [التعرض] رأينا تحسن قدرتهم على التعلم من التجربة”، تقول أورين-سويصا.
“في الواقع يمكنك القول إن المستقبل الذي حددناه مسؤول عن حقيقة أن الرجال سيعطون الأولوية للتكاثر بدلاً من التعلم كجزءٍ من عملية اتخاذ القرار الخاصة بهم”، تضيف هي أيضاً.
“نعرف أن ذكور الديدان ستترك الطعام بحثاً عن رفيقة لذلك فمن الممكن أنهم يشعرون برغبة أكبر للتكاثر تتجاوز الضغوط التطورية الأخرى مثل الحاجة لتجنب الخطر”.
تم نشر الدراسة في Nature Communications.
