بالنسبة لمخلوق مكون من خلية واحدة فقط ، فإن الدعامات عملاق. يعد هذا الكائن الحي على شكل البوق من بين أكبر الكائنات الحية أحادية الخلية ، ويمتد طالما طرف قلم رصاص شحذ. ولكن في بعض الأحيان يكون لديه وقت عصيب في تفريغ البكتيريا السباحة والطحالب المجهرية التي تأكلها للبقاء على قيد الحياة.
تكشف أبحاث جديدة أن الدعامات ، التي هي جزء من مجموعة تسمى Protists ، قد تعالج هذا التحدي من خلال تناول “أسلوب الأسرة”. في ورقة نشرت يوم الاثنين في مجلة Nature Physics ، شارك العلماء اكتشاف أن مستعمرات الدعامات يمكن أن تجعل تدفق المياه بسرعة أكبر من حولهم ، مما يساعدهم على امتصاص المزيد من الفريسة.
تشير النتائج الجديدة إلى أنه على الرغم من أنها تفتقر إلى الخلايا العصبية أو العقول ، إلا أن الدعامات يمكن أن تتعاون مع بعضها البعض.
وقال شاشانك شيخار ، عالم الفيزياء الحيوية بجامعة إيموري في أتلانتا وهو المؤلف الرئيسي للورقة الجديدة: “يمكن لهذه الكائنات الحية الواحدة أن تفعل أشياء نفترض أنها تقتصر على الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا”. “إنها تشكل بنية الترتيب العالي هذا ، مثل ما نفعله كبشر.”
يعتقد العلماء أن قدرة المخلوقات ذات الخلية الواحدة على تشكيل مجموعات كانت خطوة أساسية أدت إلى التطور النهائي للحياة متعددة الخلايا على الأرض. والنتائج الجديدة تسليط الضوء على الدور الذي تلعبه الظروف المادية – والتفاعل بين الحيوانات المفترسة والفريسة – في هذه التعاون الخلوي.
في البرية ، تم العثور على الدعامات بالقرب من سطح الأحواض. الطرف الأوسع لأجسادهم مهزنة بأهداب شبيهة بالقلق. يمكن أن تتقلب هذه الأهداب في نمط موجة لتوليد التيارات المائية التي تجتاح الفريسة.
لتصور هذه التيارات في المختبر ، وضع الدكتور شيخار قطرات من الحليب بجانب الدعامات في طبق بتري ثم شاهد كيف طار السائل تحت المجهر. وقال “تراهم يخلقون هذه الدوامات حول أفواههم جميلة”. وقارن الحركات مع الكون الدوران من “ليلة النجوم” لفان جوخ.
عندما يكون الطعام نادرًا ، عادة ما يعيش الدعامات بمفردهم. ولكن عندما يكون الطعام وفيرة ، فإنهم في كثير من الأحيان يتجمعون في مجموعات التجويف. لم يتم القيام بالقليل من العمل لاستكشاف سبب تشكيل هذه المستعمرات.
فحص الدكتور شيخار وزملاؤه التفاعل بين أزواج الدعامات. باستخدام لقطات فيديو المجهر ، قاموا بقياس ديناميات السوائل حيث تمتص اثنان من الدعتين في جزيئات الطعام في طبق بتري.
كشفت مقاطع الفيديو عن نمط غريب: ستنجرف الدعامات نحو بعضها البعض قبل الابتعاد ، كما لو كان صيدًا بواسطة مغناطيس. قال الدكتور شيخار: “إنهم يدورون باستمرار بين” أحبك ، أنا أحبك “.
ثم أظهر مزيد من التحليل أن أزواج الدعامات كانت في كثير من الأحيان في اتحاد غير متكافئ ، حيث يولد أحد البروتين تدفقًا أقوى من جاره. عندما اجتمعوا ، كان التدفق الناتج هو القوة المشتركة لكلا المخلوقات. هذا يعني أن الدعامات الأضعف استفاد من أقوى.
مثل هذه الديناميات بين الدعامات تلهم ما يسميه الدكتور شيخار “السلوك المختلط”. عندما يجتمعون في المستعمرات ، يربط الدعامات باستمرار مع بعضهم البعض للعثور على شركاء أقوى وزيادة قدرات التغذية الخاصة بهم. يزيد هذا السلوك من سرعة التدفق الكلية للمستعمرة ، مما يسمح للدعامات بالسير في فريسة أكبر وسريعة الحركة من أبعد ، وزيادة العناصر الغذائية التي يستهلكها أعضاء المجموعة.
يُنظر إلى تشكيل المجموعات من قبل الكائنات الحية ذات الخلية الواحدة لتحسين البقاء على قيد الحياة كخطوة مبكرة مهمة في تطور التعددية. وفقًا لويليام راتكليف ، عالم الأحياء التطوري في معهد جورجيا للتكنولوجيا والذي لم يشارك في الورقة الجديدة ، كانت مجموعات من الحيوانات المفترسة مثل الدعامات التي تشكلت ، فريسة خلية واحدة أكثر عرضة. للبقاء على قيد الحياة ، غالبا ما تعاونت الفريسة نفسها.
وقال الدكتور راتكليف: “تختار كفاءة التغذية المحسنة من قبل الحيوانات المفترسة الجماعية مثل Stentors للاختيار متعددة الخلايا في فرائسها”. “إذا كنت خلية واحدة ، فأنت عشاء. ولكن إذا كنت تستطيع تشكيل مجموعات كبيرة من الخلايا ، فأنت الآن أكبر من أن تتناول الطعام.”
تبرز النتائج الجديدة كيف تؤثر القوى المادية على التطور البيولوجي.
وقال الدكتور شيخار: “إننا نفكر دائمًا في الجينات والمواد الكيميائية ، ولكن هناك أيضًا تربية قوية للفيزياء في تطوير حياة متعددة الخلايا”. “حتى شيء مثل تدفق الماء يمكن أن يؤثر على التطور.”
