توصل فريق بحثي دولي إلى أن أجسام حيوان نجم البحر وشوكيات الجلد الأخرى لا تعدو أن تكون رؤوسا من دون أجساد. وبحسب البيان الصحفي المنشور على موقع “يوريك ألرت” فإن البحث الذي نُشر في الأول من نوفمبر/ تشرين الثاني الجاري في دورية “نيتشر” يساعد في الإجابة عن لغز كيفية اكتساب تلك المخلوقات لجسمها المميز على شكل نجمة، والذي حير العلماء فترة طويلة.
مقارنة التعبير الجيني
شوكيات الجلد هي مجموعة من الحيوانات تشمل نجوم البحر وقنافذ البحر والدولارات الرملية، لديها بنية جسد فريدة من نوعها تجعل أجزاء جسمها مرتبة في 5 أقسام متساوية. وهذا يختلف تماما عن باقي الكائنات ثنائية الجانب التي لديها جانب أيمن وأيسر يعكسان بعضهما بعضا، كما هو الحال في البشر والعديد من الحيوانات الأخرى.
يقول الدكتور جيف طومسون المؤلف المشارك في الدراسة من جامعة ساوثهامبتون “إن كيفية ارتباط أجزاء الجسم المختلفة في شوكيات الجلد بتلك التي نراها في مجموعات الحيوانات الأخرى كانت لغزا للعلماء طوال فترة دراستهم، بينما في الكائنات الثنائية ينقسم الجسم إلى رأس وجذع وذيل”.
وفي الدراسة الجديدة -التي قادها لوران فورميري والبروفيسور كريس لوي في جامعة ستانفورد- قارن العلماء العلامات الجزيئية لنجم البحر مع ثنائيات الفم الأخرى، وهي مجموعة حيوانية أوسع تشمل شوكيات الجلد والحيوانات الثنائية، مثل الفقاريات.
تقنيات متطورة للدراسة
استخدم الباحثون مجموعة متنوعة من التقنيات الجزيئية والجينومية عالية التقنية لفهم مكان التعبير عن الجينات المختلفة أثناء تطور ونمو نجوم البحر، كما استخدم الفريق في ساوثهامبتون التصوير المقطعي المحوسب لفهم شكل وبنية الحيوان بتفاصيل غير مسبوقة.
وبعد ذلك استخدم الباحثون في جامعة ستانفورد -بالتعاون مع البروفيسور دان روخسار في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ومؤسسة “باسيفيك بيوساينسز”- “التصوير المقطعي للحمض النووي الريبوزي” لإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد للتعبير الجيني في نجم البحر ومعرفة مكان وجود جينات محددة.
وعلى وجه التحديد، رسم الباحثون خريطة للتعبير عن الجينات التي تتحكم في تطور الأديم الظاهر الذي يشمل الجهاز العصبي والجلد. ومن المعروف أن هذا يمثل النمط الأمامي الخلفي (من الأمام إلى الخلف) في أجسام ثنائيات الفم الأخرى.
ووجدوا أن هذا النمط كان مرتبطا بالمحور المتوسط إلى الجانبي لأذرع نجم البحر، إذ يمثل الخط الأوسط للذراع الجزء الأمامي، والأجزاء الجانبية القصوى أشبه بالظهر، أما في ثنائيات الفم فهناك مجموعة متميزة من الجينات المعبر عنها في الأديم الظاهر للجذع. لكن في نجم البحر لا يتم التعبير عن العديد من هذه الجينات في الأديم الظاهر على الإطلاق.
شوكيات الجلد.. رؤوس بلا أجساد
ويوضح الدكتور طومسون أنهم عندما قارنوا التعبير الجيني في نجم البحر بمجموعات أخرى من الحيوانات مثل الفقاريات، بدا لهم أن جزءا مهما من خطة الجسم مفقود، فالجينات التي تشارك عادة في تشكيل جذع الحيوان لم يتم التعبير عنها في الأديم الظاهر لنجم البحر، ويبدو أن خطة جسم شوكيات الجلد بأكملها تعادل تقريبا الرأس في مجموعات أخرى من الحيوانات.
ويشير هذا إلى أن نجوم البحر وشوكيات الجلد الأخرى ربما تكون قد طورت مخطط جسمها المكون من 5 أقسام من خلال فقدان منطقة الجذع الموجودة في الكائنات الثنائية، وهذا من شأنه أن يسمح لشوكيات الجلد بالتحرك والتغذية بشكل مختلف عن الحيوانات الثنائية.
يقول الدكتور طومسون “يخبرنا بحثنا أن خطة جسم شوكيات الجلد تطورت بطريقة أكثر تعقيدا مما كنا نعتقد سابقا، ولا يزال هناك كثير لنتعلمه عن هذه المخلوقات المثيرة للاهتمام”.