إنه الربيع في إنجلترا. أزهار النرجس في إزهار كامل. ترى ملكة دبور الزنبور الأصفر (Vespula) من الدور العلوي الخاص بك متعطشة للرحيق، وقد بدأت في بناء عش من الورق لتربية الأسرة فيه. بالتأكيد ستشكل عائلة كبيرة. لكنها تعمل بمفردها في الوقت الحالي.
لم تُدرس الدبابير بشكل جيد مقارنة بالحشرات الاجتماعية الأخرى، مثل النحل والنمل. لكن مجتمعات الدبابير هي مثال رائع على حشرة اجتماعية (حشرة تعيش في مجموعة) لأن مجتمعاتها متنوعة للغاية. تساعد مقارنة تركيبها الجيني مع الحشرات الاجتماعية الأخرى في تعزيز فهمنا لكيفية تطور المجتمعات الحيوانية.
في دراستنا المنشورة في مجلة Nature Communications، نشر فريقي تسلسل للجينات المرتبطة بالسلوك الاجتماعي من تسعة أنواع من الدبابير لاستكشاف ما الذي يجعل الأنثى ملكة أو عاملة. يتحدى ما وجدناه وجهة النظر العلمية الشائعة حول الآلية الجزيئية التي تجعل مجتمعات الحشرات تكتسح.
التقسيم المشترك للعمل، في شكل طوائف الملكة والعمالة هو سر النجاح لجميع الحشرات الاجتماعية. تطورت الطبقات بشكل مستقل ثماني مرات على الأقل في غشائيات الأجنحة، وهي النحل والدبابير والنمل.
عندما تفقس أول حضنة لها، تصبح ملكة الزنبور الأصفر منتجًا مخصصًا للبيض. سيتولى نسلها العامل توسيع العش والبحث عن الفريسة لإطعام الأشقاء الصغار. لن تصبح العاملات ملكات أبدًا. مثل الأنسجة في جسمك، تقسم الملكة وعمالها الأعمال المنزلية في المجتمع بينهم: تعاون سلس بين الدبابير.
تأتي التنشئة الاجتماعية مع اللدغة
على النقيض من ذلك، في مجتمعات أخرى، مثل دبابير ميتابوليبيا في ترينيداد، يبحث العديد من الملكات والعاملين معًا عن مكان جديد للعش. يختار السرب جذع شجرة ويبدأ في بناء عش ورقي يشبه روث البقرة.
في الوقت الحالي، هناك العديد من الملكات والعديد من العمال، ولكن بعد أسابيع قليلة من نمو العش، تسود ملكة واحدة. لا يعرف العلماء كيف يحدث اختيار الملكة. العاملات الفتيات في نوع ميتابوليبيا «مكتملون» مما يعني أنهم يمكن أن يصبحوا ملكة إذا ماتت الملكة المقيمة. لكن تمر العاملات الأكبر سنًا بنوع من «سن اليأس» عند الحشرات ولا يمكنهم التكاثر.
مجتمعات الدبابير الأخرى أكثر بساطة، مثل دبور الورق الأوروبي Polistes الذي يعيش على طول ضفاف قناة بنما، حيث تتدلى أعشاشها مثل نعال الأحذية القديمة من الأشجار والجسور والمنازل. توجد العشرات من دبابير الكستناء في العش: تمتلك كل أنثى منهم القدرة الكاملة على أن تصبح ملكة، لكن حشرة واحدة فقط منها هي الملكة. عندما تموت الملكة، ينهار التسلسل الهرمي ويقاتلون بشراسة لاستبدالها.
بفضل التقدم في علم الأحياء الجزيئي، نعلم الآن أن الملكات والعاملين في مجتمعات الحشرات يشكلون تعبيرات مختلفة عن نفس الجينوم (المجموعة الكاملة من تعليمات الحمض النووي الموجودة داخل الخلية). الاختلافات الفسيولوجية والسلوكية التي تسمح للطبقات بأداء مهامها المتخصصة هي أن الجينات المشتركة في المستعمرة تتنشط بشكل مختلف. مئات الجينات تفصل الملكات عن العاملات في نحل العسل. تفصل بعض الجينات طوائف النمل الناري والنحل الطنان والدبابير الورقية. يوجد مجموعة أدوات اجتماعية مشتركة.
يعتقد العلماء ذلك على الأقل ذلك.
ما الذي تعلمناه
تتمثل إحدى المشكلات في أن مقارنة البيانات عبر الأنواع والأساليب والمختبرات المختلفة أمر صعب. أنت لا تقارن مثل بالمثل. يميل الباحثون إلى التركيز على عدد قليل من الأنواع الشائعة وقد تولد المعامل المختلفة نتائج بطرق مختلفة. من الصعب مقارنة مجموعات البيانات لأنه من السهل الوقوع في فخ انتقاء الجينات التي نتوقع رؤيتها في مجموعة أدوات اجتماعية لـ «المشتبه بهم المتوقعون».
ألقى فريقي نظرة على الصورة الأكبر. أجرينا دراسة لسلسلة الجينات النشطة في الأدمغة من تسعة أجناس (فئات بيولوجية) من الدبابير الاجتماعية من جميع أنحاء العالم، بما في ذلك بعض المجتمعات الأكثر بساطة والأكثر تعقيدًا المعروفة في مملكة الحيوان. ركزنا على الأدمغة لأن الاختلافات في تنشيط جينوم الدماغ تشكل سلوكًا مثل البحث عن الطعام والتزاوج وبناء العش، وعلم وظائف الأعضاء، مثل إنتاج البيض. استخدمنا أيضًا نفس تقنيات أخذ العينات والتسلسل عبر جميع أنواعنا.
استخدمنا الذكاء الاصطناعي (AI) لأن أجهزة الحاسوب أفضل في اكتشاف الأنماط من البشر لأنها تستطيع معالجة أنماط أكثر تعقيدًا بشكل أسرع. الحواسيب أيضًا أكثر موضوعية. دُرب الحاسوب على التعرف على الطبقات. ثم طلبنا منه تصنيف العينات على أنها ملكات أو عاملات، بناءً على أنماط تنشيط الجينات في العينة.
إذا كانت فرضية مجموعة الأدوات الاجتماعية صحيحة، سنرى مجموعات من ملفات تعريف التنشيط المشتركة للملكات والعاملين في جميع الأنواع.
وجدت أجهزة الحاسوب بعض الأدلة على ذلك. من بين أكثر من 5000 من الجينات المتعامدة (الجينات المشتركة بين جميع الأنواع)، حدد الحاسوب الملكات والعاملين بشكل صحيح لسبعة من الأنواع التسعة. ومن المثير للاهتمام أن النتائج أظهرت أن الملكات تتميز بجينات أكثر خمولًا مقارنة بالعاملين، ربما لأن العمال يؤدون مجموعة واسعة من المهام، بينما تتخصص الملكات في وضع البيض.
لكن تعقيد المجتمع مهم أيضًا. أظهرت أساليب الذكاء الاصطناعي لدينا أن مجموعة الأدوات الجزيئية المشتركة توفر الوصفة الأساسية الكافية للمجتمعات الأبسط. لكن هناك حاجة لعمليات جزيئية إضافية للمجتمعات الأكثر تعقيدًا. خاصة تلك الكائنات الحية الخارقة، مثل دبابير الزنبور الأصفر.
أظهرت نتائجنا أن مجموعة الأدوات الجزيئية للحياة الاجتماعية أكثر تعقيدًا مما كان يعتقد سابقًا. وجدت دراسة فريقي أن نوع المستعمرة يؤثر على الطريقة التي يتعامل بها التطور مع اللبنات الأساسية للحياة لإنشاء المجتمعات.
يزيد تاريخ الحياة من تعقيد هذا الأمر. سواء أكان نوعًا ما يبني أعشاشًا جديدة بمفرده (مثل الزنبور الأصفر) أو مع سرب من الملكات والعمال الآخرين يمكن أن يؤثر على مجموعة الأدوات الاجتماعية أيضًا.
لقد أدى نقص تركيزنا العلمي على العدد القليل من الأنواع الشعبية إلى رؤية ضيقة الأفق لتجربة التطور العظيمة: المجتمعات. قد يتطلب الانتقال من المجموعات البسيطة (مثل الدبابير الورقية) إلى الآلات شديدة التعقيد للكائنات الحية العملاقة (مثل الزنبور الأصفر) تحولًا أساسيًا في الآلية الجزيئية. مثل كل تحديات الحياة، الابتكار هو مفتاح النجاح.
ترجمة: ولاء سليمان
المصدر: phys.org
