تشتهر الخياشيم بمساعدة معظم أنواع الأسماك على التنفس تحت الماء. لكن هناك معلومة عنها أقل شهرة هي أن الخياشيم تنظم توازن الملح ودرجة الحموضة في دم الأسماك، وهو دور حيوي تلعبه الكلى في الحيوانات الأخرى. يُعرف ذلك ككل باسم تنظيم الأيونات، ويُعتقد تقليديًا أن هذه الوظيفة الأقل شهرة تطورت جنبًا إلى جنب مع التنفس.
لكن يضيف البحث الجديد المدهش الذي نُشر في Nature فصلاً جديدًا مبكرًا إلى القصة التطورية للخياشيم.
يقول الدكتور مايكل ساكفيل، عالم الحيوان الذي قاد الدراسة أثناء عمله في جامعة كولومبيا البريطانية (UBC):«يشير عملنا إلى أن الخياشيم المبكرة والمبسطة لأسلافنا الشبيهة بالديدان لعبت دورًا مهمًا في تنظيم الأيونات. وربما نشأ هذا الدور في وقت مبكر منذ بداية ظهور الخياشيم، قبل أن تلعب أي دور في التنفس».
«يغير هذا من فهمنا لكيفية تطور الخياشيم ووظيفتها بالكامل».
لقد أذهل تطور الخياشيم والرئتين علماء الأحياء، بمن فيهم داروين، لأكثر من 100 عام. قبل هذه الدراسة، كان يُعتقد أن الخياشيم استُخدمت لأول مرة للتنفس وتنظيم الأيونات بالقرب من بداية حياة الفقاريات. في هذا الجدول الزمني التقليدي، تحولت هاتان الوظيفتان من الجلد إلى الخياشيم جنبًا إلى جنب، مما ساعد الفقاريات على الانتقال من الكائنات الصغيرة الشبيهة بالديدان إلى الأسماك الكبيرة النشطة. يعد هذا الانتقال من «صغير ودودة» إلى «كبير ومريب» حدثًا مبدعًا في تطور الفقاريات.
تتبعت الدراسة الرحلة التطورية للخياشيم من خلال مقارنة ثلاثة حيوانات لا تزال على قيد الحياة اليوم، ولكنها تنتمي إلى سلالات مختلفة: الجلكى، وهي من الفقاريات، والدودة السماوية وديدان البلوط، وهي أقرباء للفقاريات. افترض الباحثون أن أي وظائف خيشومية مشتركة بين الحيوانات موروثة من سلف مشترك، والذي يُعتقد أنه عاش عندما ظهرت الخياشيم البسيطة لأول مرة منذ أكثر من 500 مليون سنة.
يقول الدكتور كولين براونر، عالم الحيوان في جامعة كولومبيا البريطانية وكبير مؤلفي الورقة البحثية: «وجدنا أن الخياشيم كانت تستخدم للتنفس عند الفقاريات فقط، وفقط مع زيادة حجم الجسم ونشاطه».
«لكننا وجدنا الخلايا المنظمة للأيونات في خياشيم حيواناتنا الثلاثة. وقد سمح لنا ذلك بتتبع أصل تنظيم الأيونات في الخياشيم وصولًا إلى حيوانات الديوتروستوم المبكرة، عندما كان يُعتقد أن الهياكل الخيشومية البسيطة جدًا قد تطورت أولًا. تدعم النتائج القصة الكلاسيكية التي تقول إن الخياشيم كانت تستخدم لأول مرة للتنفس في الفقاريات المبكرة، لكنها تضيف فصلاً جديدًا مثيرًا، سابقًا للقصة، ومن الواضح أنه يستحق مزيدًا من الدراسة».
أجريت الدراسة بالتعاون مع باحثين في جامعة مونتريال وجامعة كامبريدج، وبتمويل من مجلس العلوم الطبيعية والهندسة الكندي والجمعية الملكية.
ترجمة: ولاء سليمان
المصدر: sciencedaily
