كانت المياه آمنة نسبيًا منذ 500 مليون سنة. هذا لأن كائنات الأعماق لم تكن قد طورت الفكين بَعدْ. في دراسات ثنائية جديدة فيeLife و Development، كشف العلماء عن أدلة حول أصل هذا الاستحداث التطوري المثير لدى الفقاريات.
في الدراسات، رأى ماثي ثيروباثي من مختبر Gage Crump في جامعة جنوب كاليفورنيا، والمتعاون أندرو غيليس من جامعة كامبريدج والمختبر البيولوجي البحري، رأيا في النماء الجنيني وسيلةً لفهم متعمق للتطور – وهو نهج يعرف باسم علم الأحياء النمائي التطوري «evo-devo».
يشترك الفكان لدى الأسماك بأصل نمائي مشترك مع الخياشيم. أثناء النماء، ينشأ كل من الفكين والخياشيم من بنى جنينية تسمى «الأقواس البلعومية». يُطلق على أولى هذه الأقواس اسم قوس الفك السفلي لأنه يعطي الفكين، بينما تتطور الأقواس الإضافية إلى خياشيم. ثمة أيضًا أوجه تشابه تشريحية: الخياشيم مدعومة بعظام علوية وسفلية يمكن موازاتها مع الفكين العلوي والسفلي.
قال ثيروباثي، المؤلف الأول لدراسة eLife وطالب الدكتوراة في مختبر Crump Lab«أفضت هذه الملاحظات النمائية والتشريحية إلى النظرية القائلة بأن الفك تطور عبر تعديل في أحد الخياشيم السلفية. ورغم وجود هذه النظرية منذ أواخر القرن التاسع عشر، إلا أنها تبقى مثار جدل حتى يومنا هذا».
في غياب أدلة أحفورية واضحة، يقدم منشور eLife دليلًا «حيًا» يدعم النظرية القائلة بأن الفكين نشأا من الخياشيم. تمتلك جميع الأسماك تقريبًا بنية تشريحية صغيرة تسمى «خيشوم زائف»، والتي تمثل خيشوم زائد غير وظيفي. ومع ذلك، فإن الأصل الجنيني لهذه البنية كان مبهمًا.
باستخدام تقنيات التصوير الحديثة وتتبع الخلايا في سمك الدانيو المخطط، أظهر ثيروباثي وزملاؤه بشكل قاطع أن الخيشوم الزائف ينشأ من قوس الفك السفلي الذي يعطي الفكين. أظهر العلماء بعد ذلك أن نماء الخياشيم والخياشيم الزائفة مدفوع بالعديد من الجينات والآليات التنظيمية ذاتها.
في دراسة ذات صلة نُشرت في مجلة Development، أظهر غيليس وزميلته في كامبريدج، كريستين هيرشبيرغر، أن الورنكيات تمتلك أيضًا خيشوم زائف مشتق من الفك السفلي مع تشابه وراثي ونمائي مع الخياشيم. ورغم أن الدانيو المخطط يعتبر سمك عظمي، فإن الورنكيات تمثل فئة تطورية مختلفة تمامًا من الفقاريات الفكية: وهي الأسماك الغضروفية.
قال كرومب، أستاذ بيولوجيا الخلايا الجذعية والطب التجديدي في مركز Eli and Edythe للطب التجديدي، وأبحاث الخلايا الجذعية في كلية كيك للطب في جامعة جنوب كاليفورنيا «تظهر دراساتنا أن قوس الفك السفلي يحتوي على الآلية الأساسية لتصنيع بنية شبيهة بالخياشيم، هذا يعني أن البنى الناشئة عن قوس الفك السفلي – الخيشوم الزائف والفك – ربما تكون قد بدأت كخياشيم طرأ عليها تعديلات على مدار الزمن التطوري».
وأضاف غيليس، المؤلف المقابل لدراسة Development والمؤلف المشارك في دراسة eLife«تشير هاتان الدراستان معًا إلى وجود خيشوم زائف في آخر سلف مشترك لجميع الفقاريات الفكية. تقدم هذه الدراسات دليلًا محيرًا جديدًا على النظرية الكلاسيكية القائلة بأن فك الفقاريات تطور من بنية شبيهة بالخياشيم».
ترجمة: حاتم زيداني
المصدر: sciencedaily
