كيف تبدو الحيوانات في البداية ؟

لقطة مقرّبة لقنديل البحر المشط المعروف باسم عنب الثعلب البحري

يعتبر عنب الثعلب البحري من قنديل البحر المشط الأكثر شيوعًا.

توصل الباحثون للتو إلى إجابة قوية للغز الذي استمر قرونًا حول وجود حيوان متعدد الخلايا لأول مرة على الأرض.

لطالما كان الإسفنج ( بوريفيرا ) منافسًا رئيسيًا للحصول على لقب “الأول” نظرًا لبساطته التشريحية – مثل افتقارها إلى الجهاز العصبي – ولكن عندما تعمقنا في التاريخ الجيني ، ظهر منافس.

تشير البيانات الجديدة الآن إلى أن قنديل البحر المشط ( ctenophores ) ، والذي ، على عكس ما يبدو ، مرتبط بشكل بعيد بقنديل البحر الحقيقي ، يفوز “أولاً” ، على الرغم من أن قنديل البحر المشط يمتلك نظامًا عصبيًا متمايزًا أكثر تعقيدًا. إنها مثال رائع على كيف أن التطور ليس مسيرة مباشرة نحو تعقيد أكبر.

“ربما عاش أحدث سلف مشترك لجميع الحيوانات قبل 600 أو 700 مليون سنة. من الصعب معرفة شكلها لأنها كانت حيوانات رخوة الجسم ولم تترك سجلًا أحفوريًا مباشرًا. ولكن يمكننا استخدام المقارنات عبر الكائنات الحية الحيوانات للتعرف على أسلافنا المشتركين ، ” يشرح دانييل روكسار ، عالم الأحياء الجزيئية ومؤلف الدراسة بجامعة كاليفورنيا.

أسفر التحليل السابق الذي ركز على التسلسل الجيني وحده عن نتائج متناقضة ، مع بعض التسلسلات التي تشير إلى أن الإسفنج قد وصل أولاً ، بينما أشار البعض الآخر إلى أنه كان عبارة عن جيلي مشط .

من الناحية التشريحية ، تشبه بعض الخلايا الإسفنجية إلى حد كبير تلك الموجودة في الميكروبات وحيدة الخلية التي تسمى السوطيات القمعية.

من خلال مقارنة ترتيبات تسلسل الجينات المحفوظة للغاية على جزيئاتها الجينية (الكروموسومات) ، وجد عالم المعلومات الحيوية بجامعة فيينا دارين شولتز وزملاؤه أنماطًا تشير بوضوح إلى ترتيب الأحداث التطورية بين الكائنات الحية.

قارن الباحثون جينوماتهم المتسلسلة حديثًا لقنديل البحر المشط ، واثنين من الإسفنج البحري ، واثنين من الحيوانات أحادية الخلية ( السوطيات والأميبا) ، وطفيلي الأسماك الميكروبية المرتبط بكل من الحيوانات والفطريات ( الإكثيوسبوريا ) مع حيوانات أخرى أكثر حداثة.

كشف الارتباط بين متواليات الجينات المحفوظة للغاية الموجودة داخل نفس الكروموسوم عبر جميع الحيوانات عن نمط واضح. تشترك كل من الإسفنج والحيوانات الحديثة في نفس السمات من نوع نادر من اندماج الكروموسومات وحدث إعادة الترتيب. لكن هذا لم يكن موجودًا في قنديل البحر المشط ، الذي يتم ترتيب جينوماته مثل الحيوانات وحيدة الخلية الأخرى.

تصرخ روخسار قائلة : “كان هذا هو المسدس الدخاني” . “وجدنا عددًا قليلاً من عمليات إعادة الترتيب المشتركة بين الإسفنج والحيوانات غير الحاملة للجنين. في المقابل ، كانت ctenophores تشبه غير الحيوانات. أبسط تفسير هو أن ctenophores تشعبت قبل حدوث إعادة الترتيب.”

على الأرجح ، تطورت الجيلي المشط أولاً ، تليها الإسفنج. ثم قامت هذه الإسفنج بنقل ترتيب الكروموسومات المختلط الجديد إلى الحيوانات السليلة.

تمشيط قنديل البحر الشفاف مع إبرازات قزحية ملونة

مثل كل أنواع الهلام المشط ، يحتوي عنب الثعلب البحري في كاليفورنيا على ثماني مجموعات من الأهداب تتدلى على جوانبها والتي يستخدمونها للسباحة بحثًا عن الطعام. (دارين شولتز / معهد أبحاث الأحياء المائية بخليج مونتيري)

يقول روخسار: “لقد تطلب الأمر بعض الأعمال الاستقصائية الإحصائية لإقناع أنفسنا بأن هذه إشارة واضحة وليست مجرد ضوضاء عشوائية” . “لأننا نتعامل مع مجموعات صغيرة نسبيًا من الجينات وربما مليار سنة من التباعد بين الحيوانات وغير الحيوانات.

“ولكن الإشارة موجودة وتدعم بقوة سيناريو” ctenophore-Branched-first “. الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تكون بها الفرضية البديلة للإسفنجة أولاً هي إذا حدثت عمليات إعادة ترتيب متقاربة متعددة في كل من الإسفنج والحيوانات غير الحاملة للكتين ، وهو أمر شديد الأهمية من غير المرجح.”

ستسمح التقنيات الجديدة التي طورها الفريق لتحقيق هذا الاكتشاف باستكشاف ألغاز تطورية أخرى بشكل أكثر دقة عبر الزمن السحيق.

يقول شولتز: “لا تزال بصمات هذا الحدث التطوري القديم موجودة في جينومات الحيوانات بعد مئات الملايين من السنين” .

“يمنحنا هذا البحث سياقًا لفهم ما الذي يجعل الحيوانات حيوانات. سيساعدنا هذا العمل على فهم الوظائف الأساسية التي نتشاركها جميعًا ، مثل كيف يشعرون بمحيطهم ، وكيف يأكلون ، وكيف يتحركون.”

نُشر هذا البحث في مجلة Nature .