ديدان الشعر الطفيلية الغريبة “التي تتحكم في العقل” تفتقد إلى الجينات الموجودة في كل حيوان آخر

شخصان يعيشان متشابكين من دودة شعر المياه العذبة Gordionus violaceus من ألمانيا. الائتمان: غونزالو جيريبت

تفتقد ديدان الشعر “الشعيرات” الدقيقة المسؤولة عن حركة الخلايا والترشيح والاستشعار التي يمتلكها كل حيوان آخر معروف.

في عالم يعج بالحيوانات الغريبة ، يمكن القول إن ديدان الشعر تعد من بين أغرب الحيوانات. هذه ديدان طفيلية معروفة بالتلاعب بسلوك مضيفيها ، وهي ظاهرة تسمى أحيانًا “التحكم بالعقل”.

في تطور مثير للاهتمام ، دراسة جديدة في المجلة علم الأحياء الحالي لقد كشفت أن دودة الشعر صِنف تشترك في سمة غريبة: فهي تفتقر إلى ما يقرب من 30٪ من الجينات التي توقع الباحثون اكتشافها. والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن الجينات المفقودة مرتبطة بتطور الأهداب ، وهي الهياكل الشبيهة بالشعر الموجودة في خلايا جميع أنواع الحيوانات المعروفة تقريبًا.

دودة شعر حية في المياه العذبة في يد برونو دي ميديروس في نصب موير وودز التذكاري الوطني في كاليفورنيا. الائتمان: برونو دي ميديروس

يمكن العثور على ديدان الشعر ، التي تشبه خيوط رفيعة من السباغيتي ويبلغ طولها بضع بوصات ، في جميع أنحاء العالم. يشير هيكل أجسامهم الأساسي إلى طبيعتهم الطفيلية حيث يفتقرون إلى أنظمة الإخراج أو الجهاز التنفسي أو الدورة الدموية ويعيشون بالكامل تقريبًا داخل كائنات أخرى. تشير تاوانا كونها ، باحثة ما بعد الدكتوراه في متحف فيلد في شيكاغو والمؤلفة الرئيسية للدراسة ، إلى أن “أحد أروع الأشياء ، وربما أكثر ما اشتهروا به ، هو أنها يمكن أن تؤثر على سلوك مضيفيهم وتجعلهم يفعلون أشياء لا يفعلونها بخلاف ذلك.”

دورة حياة دودة الشعر والتلاعب بالمضيف

توجد المئات من أنواع دودة الشعر في المياه العذبة. تبدأ دورة الحياة عندما يفقس بيضها في الماء ، وتستهلك اليرقات من قبل الحيوانات المفترسة المائية الصغيرة مثل يرقات ذبابة مايو. هذه ، بدورها ، يتم افتراسها بواسطة مفترسات أرضية أكبر مثل الصراصير. بعد النضج داخل مضيفهم ، تتلاعب ديدان الشعر بسلوك المضيف ، مما يدفعهم إلى القفز في الماء. بمجرد الوصول إلى هناك ، تتلوى الديدان من مضيفيها وتبدأ في البحث عن رفقاء ، وبالتالي تكرر الدورة.

في حين أن هناك أيضًا خمسة أنواع من دودة الشعر البحرية تتطفل على الكائنات المائية مثل الكركند ، فإن قدرتها على التلاعب بالعوائل غير واضحة بسبب عدم الحاجة إلى العودة إلى الماء.

https://www.youtube.com/watch؟v=o-nVNrOr_vc
تعيش ديدان شعر المياه العذبة في البيئة ، في نصب موير وودز التذكاري الوطني في كاليفورنيا. الائتمان: برونو دي ميديروس

البحوث الجينية على ديدان الشعر

على الرغم من غرابة سلوك ديدان الشعر ، فإن اهتمام كونها البحثي بالحيوانات له علاقة أكبر بها الحمض النووي. تقول عن الدراسة التي أجريت مع مؤلفيها المشاركين برونو دي ميديروس وأريانا لورد ومارتن سورنسن وجونزالو جيريبت: “شرعنا في ترتيب تسلسل الجينومات الخاصة بهم ، لأنه لم يتم ترتيب تسلسل مثلها من قبل على هذا المستوى من قبل”. “كان الهدف هو إنتاج تلك الجينومات واستخدامها في النهاية لفهم العلاقات التطورية بين ديدان الشعر وأنواع أخرى من الحيوانات.”

بعد الحصول على عينات من الحمض النووي من نوعين من دودة الشعر – أحدهما مياه عذبة والآخر بحري – وتسلسلهما ، توصل الفريق إلى اكتشاف مذهل عند مقارنة الشفرات الجينية لديدان الشعر مع تلك الخاصة بالمخلوقات الأخرى.

صور منظمة لمضيفة سرطان البحر القرفصاء (الميت) مونيدا س. ، من النرويج ، مصابة بدودة شعر بحرية. تم التقاط الصورة الآن كتمثيل للسيناريو الحقيقي لكيفية جمع الدودة منذ سنوات ، والتي تم استخدامها لتسلسل الجينوم. الائتمان: مارتن سورينسن

اكتشاف الجينات المفقودة

يقول كونا: “ما وجدناه ، والذي كان مفاجئًا للغاية ، هو أن جينومات دودة الشعر كانت تفتقد حوالي 30٪ من مجموعة الجينات التي من المتوقع أن تكون موجودة في جميع مجموعات الحيوانات بشكل أساسي”.

عادة ما تدفع مثل هذه النتائج العلماء إلى التساؤل عما إذا كانوا قد ارتكبوا خطأ. ومع ذلك ، يوجد ارتباط بين الجينات الغائبة في كلا النوعين من الديدان. كانت الغالبية العظمى من الجينات المفقودة هي نفسها تمامًا بين النوعين. كان هذا غير قابل للتصديق بالصدفة ، “يقول كونها.

اكتشفت كونها وزملاؤها أن هذه الجينات المفقودة في الحيوانات الأخرى مسؤولة عن إنتاج الأهداب.

“الأهداب هي عضيات ، هياكل صغيرة على المستوى الخلوي ، موجودة أساسًا في جميع الحيوانات وحتى على نطاق أوسع ، في الطلائعيات وبعض النباتات والفطريات. لذا فهم موجودون عبر مجموعة كبيرة ومتنوعة من الحياة على الأرض ، “يقول كونها. إنها موجودة في العديد من الخلايا في جسم الإنسان: على سبيل المثال ، ذيول خلايا الحيوانات المنوية هي أهداب ، والخلايا في شبكية العين لديها أهداب أيضًا.

صورة تم عرضها لمضيفة سرطان البحر القرفصاء (الميت) مونيدا س. ، من النرويج ، مصابة بدودة شعر بحرية. تم فتح درع الكركند لإظهار المكان الذي تم العثور فيه على الدودة. تم التقاط الصورة الآن كتمثيل للسيناريو الحقيقي لكيفية جمع الدودة منذ سنوات ، والتي تم استخدامها لتسلسل الجينوم. الائتمان: مارتن سورينسن

الآثار المترتبة على فقدان الأهداب

في دراسات سابقة ، وجد العلماء أن ديدان الشعر بدت خالية من الأهداب حيث يمكن ملاحظتها عادةً. الحيوانات المنوية لدودة الشعر ، على سبيل المثال ، تفتقر إلى ذيول. ومع ذلك ، فإن عدم وجود دليل مرئي على الأهداب في ديدان الشعر لم يعتبر دليلاً قاطعًا على عدم وجودها. يقول برونو دي ميديروس ، أمين قسم الحشرات الملقحة في المتحف الميداني والمؤلف المشارك للورقة ، “بدون الجينومات ، سيتطلب هذا النظر في جميع الخلايا في جميع مراحل الحياة في جميع الأنواع.”

تقول Cunha: “بناءً على الملاحظات السابقة ، لا يبدو أن ديدان الشعر لديها أي أهداب ، لكننا لم نكن نعرف حقًا على وجه اليقين”. “الآن مع الجينوم ، رأينا أنهم في الواقع يفتقرون إلى الجينات التي تنتج الأهداب في الحيوانات الأخرى – ليس لديهم آلية لصنع الأهداب في المقام الأول.”

https://www.youtube.com/watch؟v=dbT5n1H1eE4
دودة شعر حية في المياه العذبة في يد برونو دي ميديروس في نصب موير وودز التذكاري الوطني في كاليفورنيا. الائتمان: برونو دي ميديروس

فهم الأنماط التطورية والتوجهات المستقبلية

علاوة على ذلك ، فإن حقيقة أن كلاً من أنواع دودة الشعر في المياه العذبة والبحرية قد فقدت جينات الأهداب تشير إلى أن هذا التغيير التطوري حدث على الأرجح في الماضي العميق لأسلافهم المشتركين. يقول كونا: “من المحتمل أن تكون الخسارة قد حدثت في وقت مبكر من تطور المجموعة ، وكانوا يواصلون الأمر على هذا النحو”.

هذا الوحي يمهد الطريق للعديد من الاستفسارات الجديدة. من غير الواضح كيف يؤثر غياب الأهداب على ديدان الشعر أو ما إذا كان السلوك الطفيلي لديدان الشعر مرتبطًا بالأهداب المفقودة. يقول كونا: “هناك الكثير من الكائنات الطفيلية الأخرى التي لا تفتقد هذه الجينات المحددة ، لذلك لا يمكننا القول أن الجينات مفقودة بسبب نمط حياتها الطفيلية”. لكن الكائنات الطفيلية بشكل عام غالبًا ما تفتقد الكثير من الجينات. من المفترض أنه نظرًا لأن الطفيليات لا تستخدم هياكل معينة وتعتمد بدلاً من ذلك على مضيفيها ، ينتهي بهم الأمر بفقدان تلك الهياكل “.

الآثار المترتبة على البحث المستقبلي

الديدان الشعر ليست الطفيليات الوحيدة التي تظهر سمات “التحكم بالعقل”. يُلاحظ سلوك مماثل في الأوالي المسؤولة عن داء المقوسات ، مما يقلل من خوف القوارض من القطط ، وفي الفطريات أوفيوكورديسيبس، التي اشتهرت من خلال لعبة الفيديو والبرنامج التلفزيوني The Last of Us ، الذي يتلاعب بالنمل في تشتيت جراثيم الفطريات.

في حين أن هذه الكائنات الحية مرتبطة بشكل بعيد بديدان الشعر ، يعتقد كونها أن الدراسة الجديدة يمكن أن تساعد العلماء في تحديد الأنماط الشائعة لكيفية عمل هذا السلوك. من خلال إجراء هذا التحليل المقارن عبر الكائنات الحية في المستقبل ، قد نكون قادرين على البحث عن أوجه التشابه. أو ربما طورت هذه الكائنات سلوكيات متشابهة بطرق مختلفة تمامًا عن بعضها البعض.

المرجع: “الفقدان المتفشي للجينات metazoan العالمية التي تم الكشف عنها بواسطة مجموعة جينوم على مستوى الكروموسوم من Nematomorpha الطفيلية” بقلم Tauana J.Cunha و Bruno AS de Medeiros و Arianna Lord و Martin V. Sørensen و Gonzalo Giribet ، 18 يوليو 2023 ، علم الأحياء الحالي.
DOI: 10.1016 / j.cub.2023.07.003