اكتشف الباحثون كيف تستخدمها الأسماك ذات الأرجل للعثور على الطعام

بعد إلقاء محاضرة عن أسماك أبو شوكة، لفتت سمكة غير مألوفة انتباه الباحث في جامعة ستانفورد ديفيد كينجسلي. عندما كان يسير بجوار حوض السمك في مختبر وودز هول للأحياء البحرية، أوقفه مخلوق مائي غريب في مساراته.

يقول كينجسلي: “لقد قمت بهذا العمل المزدوج الضخم لأنني نظرت في هذا الخزان، وكان هناك واحدة من أغرب الأسماك التي رأيتها على الإطلاق”. “كان له جسد سمكة، وأجنحة طائر، وكان يسير على طول قاع الخزان على ستة أرجل. لقد بدا وكأنه قنطور أو شيء من هذا القبيل.

سلسلة الصدفة

كانت تلك هي اللحظة الأولى من بين ثلاث لحظات مصادفة قادت فريقًا من علماء الأحياء إلى فهم كيفية استخدام السمكة، التي تسمى أبو الحناء البحري، لساقيها للعثور على الطعام. لا تتمتع الأرجل بحاسة لمس حادة فحسب، بل إنها أيضًا “ترتدي” المعادل السمكي لبراعم التذوق على أقدامها. أبلغ العلماء عن الأسباب الوراثية لوجود هذه السمات الغريبة في أ علم الأحياء الحالي تقرير.

قبل التوجه إلى منزله في كاليفورنيا، قام كينجسلي بملء هاتفه الذكي بأوراق حول أبو الحناء البحري. بحلول الوقت الذي عاد فيه إلى جامعة ستانفورد، قرر التحقيق في كيفية إنتاج الطبيعة لهذه السمات الغريبة.

المفارقة هي أنه عندما يتحدث كينجسلي عن المخلوق الرئيسي الذي يدرسه – السمكة الشائكة الظهر – فإنه يميل إلى التركيز على كيفية فقدان الكائنات الحية لوظائفها بمرور الوقت. لكن سُئل مرارًا وتكرارًا عن كيفية تقديم الطبيعة لسمات جديدة. قدم روبن البحر فرصة مثالية لاستكشاف هذه الفكرة. لذلك بدأ هو ومختبره بدراسة الجينوم الخاص بطائر أبو الحناء البحري.

وفي هذه الأثناء، وبالعودة إلى الساحل الشرقي، قامت مجموعة من جامعة هارفارد بذلك أيضًا تصبح مفتونا روبن البحر. ركز اهتمامهم الأساسي على كيفية اصطياد هذا المخلوق الغريب بحثًا عن الطعام في قاع المحيط. وقد سمعت تلك المجموعة من صياد ماساتشوستس أن أبو الحناء البحري كان جيدًا جدًا في العثور على الطعام المدفون، لدرجة أن الأسماك الأخرى تتبعه بالفعل.

مغذيات القاع

أرادت مجموعة هارفارد أن ترى مدى جودة روبيان البحر في اكتشاف العشاء. “لقد وضعناهم في خزان، ووضعنا الرمل في القاع. ذهبنا إلى محل البقالة. لقد حصلنا على بعض بلح البحر. لقد دفناهم. يقول نيكولاس بيلونو من جامعة هارفارد: «لقد عثرت عليهم روبيان البحر على الفور». كان أداء السمكة جيدًا أيضًا في اكتشاف الكبسولات التي تحتوي على روائح مختلفة.

ثم بدأ الباحثون في جامعة هارفارد يسألون أنفسهم عن البيولوجيا الجزيئية وراء هذه القدرة. ولسوء الحظ، لم يكن العلماء ماهرين في تحديد الجزيئات الرئيسية كما كان أبو الحناء البحري في تحديد مكان الطعام. يقول بيلونو: “لقد كنا نفشل تمامًا”. “لم نتمكن من العثور على أي شيء لأننا لم نعرف حقًا أين نبحث.”

الحظ يفضل العقل المستعد

ثم ضربت الصدفة مرة أخرى. نفدت الأسماك من المجموعة، لذلك بحثوا عن دفعة أخرى من وودز هول. عندما اختبروا قدرة تلك المجموعة من الأسماك على العثور على الطعام، ظلت المدرسة الجديدة فارغة. يقول بيلونو: “في البداية، اعتقدت أننا أخطأنا، ربما فعلنا شيئًا خاطئًا في الإعداد التجريبي”.

وسرعان ما اكتشفوا أنهم كانوا ينظرون إلى نوعين منفصلين من روبيان البحر. “وهذا يعني أنه كان هناك كل [other] “شيء يجب دراسته، وهو ليس فقط ما يجعل روبيان البحر مختلفًا عن الأسماك الأخرى، ولكن ما الذي يجعل بعض روبيان البحر مختلفة عن غيره من روبيان البحر”، كما يقول بيلونو.

ثم جاءت اللحظة المصادفة رقم ثلاثة. حصلت مجموعة هارفارد على معلومات مفادها أن أحد باحثي ما بعد الدكتوراه من مختبر ستانفورد كان يزور MBL كل صيف للعمل مع روبيان البحر. يقول بيلونو: “لقد اعتقدنا أنه إذا كان هناك شخص آخر في العالم يهتم بهذه الأسماك الغريبة، فمن المحتمل أن نعمل معهم”. كان الفريقان يكملان بعضهما البعض لأن مجموعة ستانفورد كانت لديها خبرة في علم الوراثة وعلم الجينوم، بينما تفوق فريق هارفارد في الوظائف الحسية، والسلوك، والبيولوجيا الجزيئية.

عندما قارنوا جينومات النوعين المختلفين من أبو الحناء البحري، ظهرت اختلافات واضحة. الأنواع التي برعت في العثور على الطعام كانت لديها جينات تنتج مستقبلات التذوق على أقدامها. الآخر لم يفعل ذلك.

وكشفت التحليلات الإضافية عن الآليات الوراثية التي أنتجت حاسة اللمس والتذوق لدى صيادي الطعام الناجحين في أرجلهم. تعد هذه التجربة بمثابة تذكير بأهمية البحث الأساسي. يقول بيلونو: “آمل أن يكون هذا بمثابة مصدر إلهام للناس لكي يشعروا بالفضول تجاه العالم من حولهم ويحاولوا فهم كيفية عمله”.

كما يؤكد أيضًا لماذا يمكن أن يكون العلم ممتعًا ومثيرًا. أعطت التجربة كينغسلي شعوراً بأنه “طفل في متجر الحلوى”. يقول كينجسلي: «بالنسبة لعالم الأحياء، قد يكون الطفل الموجود في متجر الحلوى عالمًا وراثة في حوض للأحياء المائية».