هذا هو أول حيوان تم العثور عليه على الإطلاق لا يحتاج الأكسجين
مصر:إيهاب محمد زايد
ولا يحتاج إلى الأكسجين للبقاء على قيد الحياة
بعض الحقائق عن الكون وتجربتنا فيه تبدو ثابتة. السماء مرتفعة. الجاذبية تمتص. لا شيء يستطيع السفر أسرع من الضوء. تحتاج الحياة متعددة الخلايا إلى الأكسجين لتعيش. إلا أننا قد نحتاج إلى إعادة التفكير في هذا الأخير.
في عام 2020، اكتشف العلماء طفيلًا يشبه قنديل البحر لا يحتوي على جينوم الميتوكوندريا، وهو أول كائن متعدد الخلايا يُكتشف على الإطلاق بمثل هذا الغياب. وهذا يعني أنه لا يتنفس. في الواقع، فهو يعيش حياته خالية تمامًا من الاعتماد على الأكسجين.
لا يغير هذا الاكتشاف فهمنا لكيفية عمل الحياة هنا على الأرض فحسب، بل قد يكون له أيضًا آثار على البحث عن حياة خارج كوكب الأرض.
بدأت الحياة في تطوير القدرة على استقلاب الأكسجين – أي التنفس – في وقت ما منذ أكثر من 1.45 مليار سنة. ابتلع كائن قديم أكبر بكتيريا أصغر، وبطريقة أو بأخرى كان الموطن الجديد للبكتيريا مفيدًا لكلا الطرفين، وبقي الاثنان معًا.
أدت هذه العلاقة التكافلية إلى تطور الكائنين معًا، وفي النهاية أصبحت تلك البكتيريا المختبئة داخلها عضيات تسمى الميتوكوندريا. تحتوي كل خلية في جسمك، باستثناء خلايا الدم الحمراء، على أعداد كبيرة من الميتوكوندريا، وهي ضرورية لعملية التنفس.
إنها تقوم بتكسير الأكسجين لإنتاج جزيء يسمى أدينوسين ثلاثي الفوسفات، والذي تستخدمه الكائنات متعددة الخلايا لتشغيل العمليات الخلوية.
نحن نعلم أن هناك تكيفات تسمح لبعض الكائنات الحية بالازدهار في ظروف انخفاض الأكسجين أو نقص الأكسجين. طورت بعض الكائنات وحيدة الخلية عضيات مرتبطة بالميتوكوندريا من أجل عملية التمثيل الغذائي اللاهوائي؛ لكن إمكانية وجود كائنات لاهوائية متعددة الخلايا على وجه الحصر كانت موضوعًا لبعض النقاشات العلمية.
كان ذلك إلى أن قرر فريق من الباحثين بقيادة ديانا ياهالومي من جامعة تل أبيب في إسرائيل إلقاء نظرة أخرى على طفيل السلمون الشائع المسمى Henneguya Salminicola.
إنها كائنات لاسعة، تنتمي إلى نفس شعبة المرجان وقنديل البحر وشقائق النعمان. على الرغم من أن الخراجات التي تخلقها في لحم السمكة قبيحة المظهر، إلا أن الطفيليات ليست ضارة، وسوف تعيش مع السلمون طوال دورة حياته.
يمكن للكائنات المجوفة الصغيرة، المدسوسة بعيدًا داخل مضيفها، أن تنجو من ظروف نقص الأكسجين تمامًا. ولكن من الصعب معرفة كيفية القيام بذلك دون النظر إلى الحمض النووي للمخلوق، وهذا ما فعله الباحثون.
واستخدموا التسلسل العميق والمجهر الفلوري لإجراء دراسة قريبة على H. Salminicola، ووجدوا أنه فقد جينوم الميتوكوندريا الخاص به. بالإضافة إلى ذلك، فقد أيضًا القدرة على التنفس الهوائي، وتقريبًا جميع الجينات النووية المشاركة في نسخ وتكرار الميتوكوندريا.
مثل الكائنات وحيدة الخلية، فقد تطورت عضيات مرتبطة بالميتوكوندريا، ولكنها غير عادية أيضًا – فهي تحتوي على طيات في الغشاء الداخلي لا تُرى عادةً.
تم استخدام نفس التسلسل والأساليب المجهرية في طفيل الأسماك اللاسعات المرتبط ارتباطًا وثيقًا، Myxobolus squamalis، كعنصر تحكم، وأظهرت بوضوح جينوم الميتوكوندريا.
أظهرت هذه النتائج أنه، أخيرًا، كان هناك كائن متعدد الخلايا لا يحتاج إلى الأكسجين للبقاء على قيد الحياة.
في حين أن H. salminicola لا يزال غامضًا، فإن فقدانه يتوافق إلى حد كبير مع الاتجاه العام في هذه المخلوقات – وهو اتجاه التبسيط الجيني. على مدى سنوات عديدة، تطورت بشكل أساسي من سلف قنديل البحر الذي يعيش بحرية إلى الطفيلي الأكثر بساطة الذي نراه اليوم.
لقد فقدوا معظم جينوم قنديل البحر الأصلي، لكنهم احتفظوا – بشكل غريب – ببنية معقدة تشبه خلايا قنديل البحر اللاذعة. إنهم لا يستخدمونها للسع، بل للتشبث بمضيفيهم: تكيف تطوري من احتياجات قناديل البحر التي تعيش بحرية إلى احتياجات الطفيليات. يمكنك رؤيتها في الصورة أعلاه – إنها الأشياء التي تشبه العيون.
يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف مصايد الأسماك على تكييف استراتيجياتها للتعامل مع الطفيلي؛ على الرغم من أنها غير ضارة للبشر، لا أحد يرغب في شراء سمك السلمون المليء بقناديل البحر الصغيرة الغريبة.
ولكنه أيضًا اكتشاف رائع لمساعدتنا على فهم كيفية سير الحياة.
وأوضح الباحثون في ورقتهم البحثية التي نُشرت في فبراير 2020: “يؤكد اكتشافنا أن التكيف مع البيئة اللاهوائية لا يقتصر على حقيقيات النوى أحادية الخلية، ولكنه تطور أيضًا في حيوان طفيلي متعدد الخلايا”.
“وبالتالي، يوفر H. salminicola فرصة لفهم التحول التطوري من التمثيل الغذائي الهوائي إلى التمثيل الغذائي اللاهوائي الحصري.”
تم نشر البحث في PNAS.
