جميع الكائنات متعددة الخلايا تنحدر من الكائنات وحيدة الخلية، الانتقال من وحيدة الخلية لمتعددة الخلايا ممكناً فقط إذا كانت الخلايا الفردية متعاونة أصلاً. ما يسمى بالخلايا الغشاشة التي تستغل تعاون الخلايا الأخرى تعتبر عقبة رئيسية.
قام العلماء في معهد ماكس بلانك للأحياء التطورية في بولن،ألمانيا بالتعاون مع باحثين من نيوزلندا و الولايات المتحدة الأمريكية بمراقبة مجموعات من الخلايا البسيطة المتكاثرة ذاتياً و التي كانت في السابق خلايا فردية.
الكائنات الوليدة تتألف من نسيج فردي موظف للحصول على الأوكسجين،لكن هذا النسيج ينتج أيضا خلايا تكون هي البذور للأجيال المستقبلية.
المثير للفضول أن الخلايا التي تعمل كبذور هي أصلاً منحدرة من “خلايا غشاشة” ذات تأثيرات هدّامة،ألفت الإندماج في دورة الحياة التي سمحت للمجموعات بالتكاثر.
دورة الحياة أتضح إنها هدية عظيمة للتطور. بدلاً من العمل مباشرة على الخلايا،التطور كان قادراً على العمل من خلال برنامج تنموي الذي أفضى أخيراً إلى دمج الخلايا في كائن واحد.
عندما حدث هذا،بدأت المجموعات تتكاثر مع الخلايا التي كانت خلايا حية حرة ليصبح ذلك عملاً في صالح الجميع.
خلايا فردية من بكتيريا الزائفة المتألقة “Pseudomonas fluorescens” في العادة تعيش تلك البكتيريا في استقلال عن بعضها البعض.
لكن بعض الطفرات سمحت لبعض الخلايا بإنتاج مواد لاصقة تجعل الخلايا عالقة مع بعضها البعض بعد الانقسام تحت ظروف بيئية مناسبة،التجمعات الخلوية يمكن أن يتم تمييزها بالانتخاب الطبيعي،بغض النظر عن التكلفة بالنسبة للخلايا الفردية التي تنتج المواد اللاصقة.
عندما تنمو “الزائفة المتألقة” في أنابيب اختبار ثابتة،تقوم التجمعات الخلوية بالتكاثر و ذلك لأنها تشكل حصائر من البكتيريا على سطح السوائل فيصبح بإمكانها الحصول على الأوكسجين الذي يلزمها و غير الموجود داخل السوائل.
بمعرفة كلاً من التكاليف المتعلقة بإنتاج المواد اللاصقة و المزايا التي تعود على المجموعة، من المتوقع أن يقوم الانتخاب الطبيعي بتمييز تلك المجموعات التي لم تعد تنتج المواد اللاصقة ذات التكلفة العالية،و الذين يقومون بأخذ ميزة من الحصيرة ليدعموا نموهم الخاص السريع،مثل تلك الأنواع يشار إليها في الغالب “بالخلايا الغشاشة” لأنهم يحصلون على ميزة من جهد المجتمع ولا يشاركون في التكاليف.
الغشاشون في تلك التجربة يزدادون في العدد و يجلبون الانهيار للحصائر.
تسقط الحصائر عندما يتكاثر الغشاشون: ذلك لأن الغشاشون يحصلون على وفرة من الأوكسجين ولا يساهمون في صنع المواد اللاصقة ليحافظوا على الحصائر من التفكك.
و أخيرا تنكسر الحصائر و تسقط إلى القاع حيث يموتوا جوعاً بسبب نقص الأوكسجين.
بول رايني،الذي قاد تلك الدراسة في المعهد النيوزلندي للدراسات المتقدمة و معهد ماكس بلانك لعلم الأحياء التطورية يشرح:
“المجموعات بسيطة التعاون_مثل الحصائر التي تهمنا_يقفون كاحتمال أصل لحياة متعددة الخلايا،لكن ما أن ينهضوا حتى يسقطوا: نفس العملية التي ضمنت نجاحهم_الانتخاب الطبيعي_هي التي تضمن زوالهم”
ولكن الأكثر إشكالية أن تلك المجموعات ما أن توجد يجب أن يتوفر لها وسيلة للتكاثر وإلا ستكون ذات قيمة تطورية ضئيلة.
تأمُل تلك المشكلة قاد “رايني” لحل مبتكر. ماذا لو الخلايا الغشاشة عملت كبذور_خط إنتاج_للمجموعات القادمة من الحصائر: بينما تدمر الخلايا الغشاشة الحصائر،ماذا عن احتمالية أن تقوم بدور المنقذ؟ “هي وجهة نظر” هكذا قال رايني معلقاً.
الفكرة جميلة ببساطة و لكنها ضد الحدس و على الرغم من ذلك فهي تعرض حلول ممكنة لمشاكل عميقة مثل : أصول التكاثر،تفرد الجسد/البذرة،حتى أصول النمو نفسها.
في تجاربهم قام الباحثون بمقارنة كيف لدورتين حياة مختلفتين أن يؤثروا على تطور المجموعات (الحصائر). في البداية،الحصائر كان مسموحاً لها أن تتكاثر من خلال دورة حياة على طورين:
الطور الأول، تعطي فيه الحصائر دفعة لسلالتها من خلال الخلايا الغشاشة التي تعمل كنوع من البذور.
في الطور الثاني الخلايا الغشاشة يتم تطهيرها و تعيد الحصائر استنساخ نفسها بالتجزيء.
و علقت كاترين هامرشميدت من معهد نيوزلندا للدراسات المتقدمة: “جدوى الحصائر البكتيرية الناتجة أن لياقتهم البيولوجية تحسنت تحت كلا السيناريوهين، بمعلومية أننا سمحنا للحصائر أن تتنافس مع بعضها البعض”.
لكن المُفاجئ هو أن الباحثين وجدوا أنه عندما تكون الخلايا الغشاشة جزءاً من دورة الحياة،فإن اللياقة البيولوجية للتجمعات الخلوية تنفصل عن اللياقة الخاصة بالخلايا الفردية: أي أن أكثر الحصائر لياقة تلك التي تتكون من خلايا فردية ذات لياقة أقل نسبياً.
و علق رايني: “الرغبات الأنانية للخلايا المنفردة في تلك التجمعات يبدو أنه تم غزوها من خلال الانتخاب الطبيعي لتعمل على مستوى الحصائر: الخلايا المنفردة انتهى بها الأمر لتعمل في صالح المجموع.الحصائر الناتجة كانت بتلك الطريقة أكثر من اتحاد عارض،بدلاً من ذلك تطورت لنوع جديد من الكينونة البيولوجية،كائن متعدد الخلايا ذو لياقة لا يمكن مقارنتها بالخلايا المنفردة المكونة له”.
و أضاف رايني: “أما الشئ المثير للدهشة أن دورات الحياة تتكون من طورين،تشبهان إلى حد كبير دورات الحياة لمعظم الكائنات متعددة الخلايا التي نعرفها اليوم. حتى انه من الممكن أن الخلايا التي تعمل كبذور مثل: خلايا البويضات و الحيوانات المنوية و من الممكن أن تكون ظهرت خلال التطور عن طريق الخلايا الأنانية الغشاشة”.
ترجمة : أكرم مشهور
المصدر: sciencedaily
اقرأ أيضًا: كيف تطورت الرئتان؟
