الدرع السري للفئران الشوكية الأفريقية

على عكس التماسيح والسلاحف والسحالي والديناصورات والأسماك التي تمتلك ألواحًا وقشورًا عظمية ، فقد استبدلت الثدييات منذ فترة طويلة درع أسلافها بطبقة عازلة من الشعر.

يُعتقد أن أرماديلوس ، الذي يتميز بقذيفة دفاعية ونضرة من العظام المتداخلة ، هو الشذوذ الحي الوحيد. ومع ذلك ، نشرت دراسة جديدة في المجلة iScience يظهر بشكل غير متوقع أن الفئران الشوكية الأفريقية تولد هياكل مماثلة تحت جلد ذيلها ، والتي لم يتم اكتشافها إلى حد كبير حتى الآن.

تم الاكتشاف أثناء الفحص الروتيني بالأشعة المقطعية لعينات المتاحف لبرنامج OpenVertebrate ، وهي مبادرة لتقديم نماذج ثلاثية الأبعاد لكائنات الفقاريات للباحثين والمعلمين والفنانين.

قال المؤلف المشارك إدوارد ستانلي ، مدير مختبر التصوير الرقمي في متحف فلوريدا للتاريخ الطبيعي: “كنت أقوم بمسح عينة فأر من متحف ييل بيبودي ، وبدت ذيولها مظلمة بشكل غير طبيعي”.

افترض في البداية أن اللون ناتج عن عيب تم إدخاله أثناء حفظ العينة. ولكن عندما قام بتحليل الأشعة السينية بعد عدة أيام ، لاحظ ستانلي ميزة لا لبس فيها كان على دراية بها.

“ركزت درجة الدكتوراه بأكملها على تطور الأديم العظمي في السحالي. بمجرد أن تتم معالجة مسح العينات ، كان الذيل مغطى بوضوح بجلد عظمي “.

تمت ملاحظة الفئران الشوكية العظمي مرة واحدة على الأقل من قبل ولاحظها عالم الأحياء الألماني يوخن نيتهامر ، الذي قارن هندستها المعمارية بالأعمال الحجرية في العصور الوسطى في مقال. نُشر عام 1975. فسر نيتهامر الصفائح بشكل صحيح على أنها نوع من العظام لكنه لم يتابع أبدًا ملاحظاته الأولية ، وقد تم تجاهل المجموعة إلى حد كبير لعدة عقود – حتى اكتشف العلماء خصوصية أخرى غير مرتبطة على ما يبدو بالفئران الشوكية.

أ دراسة من عام 2012 يمكن للفئران الشوكية التي أثبتت جدواها أن تجدد الأنسجة المصابة تمامًا دون تندب ، وهي قدرة شائعة في الزواحف و اللافقاريات لكنها لم تكن معروفة من قبل في الثدييات. كما أن جلدهم هش بشكل خاص ، حيث يمزق ما يقرب من ربع القوة المطلوبة لإصابة جلد الفأر العادي. لكن الفئران الشوكية يمكن أن تلتئم أسرع مرتين من أقاربها.

بدأ الباحثون ، الذين يأملون في العثور على نموذج لتجديد الأنسجة البشرية ، في رسم خرائط للمسارات الجينية التي تمنح الفئران الشوكية قدراتها الاستثنائية على الشفاء. صادف أن أحد هؤلاء الباحثين ، مالكولم مادن ، كان لديه مختبر في المبنى المقابل لمكتب ستانلي.

قال مادن ، أستاذ علم الأحياء في جامعة كاليفورنيا ، “يمكن للفئران الشوكية تجديد الجلد والعضلات والأعصاب والحبل الشوكي وربما حتى أنسجة القلب ، لذلك نحتفظ بمستعمرة من هذه المخلوقات النادرة للبحث”. جامعة فلوريدا والمؤلف الرئيسي في الدراسة.

قام مادن وزملاؤه بتحليل تطور الجلد العظمي للفئران الشوكية ، مؤكدين أنها في الواقع مشابهة لتلك الموجودة في الأرماديلوس ولكنها على الأرجح تطورت بشكل مستقل. تختلف الجلد العظمي أيضًا عن حراشف البنغول أو ريش القنافذ والشيهم ، والتي تتكون من الكيراتين ، وهو نفس النسيج الذي يتكون منه الشعر والجلد والأظافر.

هناك أربعة أجناس من الفئران الشوكية ، والتي تنتمي جميعها إلى الفصيلة الفرعية Deomyinae. ومع ذلك ، وبصرف النظر عن أوجه التشابه في الحمض النووي وربما شكل أسنانهم ، لم يتمكن العلماء من العثور على ميزة واحدة مشتركة بينهم صِنف من هذه المجموعة التي تميزها عن القوارض الأخرى.

اشتبه ستانلي في أن اختلافاتهم قد تكون عميقة فقط ، وقام بمسح عينات متحف إضافية من جميع الأجناس الأربعة. في كل منها ، وجد أن ذيول الفئران الشوكية مغطاة بغلاف العظم نفسه. افتقر أقرب أقارب Deomyinae – الجربوع – إلى الجلد العظمي ، مما يعني أن السمة قد تطورت مرة واحدة فقط ، في سلف الفئران الشوكية المتباينة السابقة.

يشير وجود جلود العظام في كل مكان في المجموعة إلى أنها تؤدي وظيفة وقائية مهمة. لكن ما قد تكون هذه الوظيفة لم يكن واضحًا على الفور ، نظرًا لخاصية غريبة أخرى للفئران الشوكية: ذيولها قابلة للفصل بشكل غير معهود. يعد فقدان الذيل شائعًا جدًا في بعض أنواع الفئران الشوكية لدرجة أن ما يقرب من نصف الأفراد من مجموعة معينة يفتقرون إليها في البرية.

قال ستانلي: “كان هذا خدشًا حقيقيًا للرأس”. تشتهر الفئران الشوكية بأنها قادرة على إزالة ذيلها ، مما يعني أن الطبقة الخارجية من الجلد تنفصل ، تاركة وراءها العضلات والعظام. غالبًا ما يمضغ الأفراد ما تبقى من الذيل عندما يحدث ذلك “.

على الرغم من قدرتها على التجديد ، فإن ذيل الذيل خدعة لا يمكن للفئران الشوكية أن تؤديها إلا مرة واحدة. على عكس بعض السحالي ، لا يمكنهم إعادة نمو ذيولهم ، ولا ينفصل كل جزء من الذيل بسهولة.

لمعرفة السبب الذي يجعل القوارض التي تبدو متناقضة بشأن الاحتفاظ بذيولها تواجه مشكلة تغطيتها بالدروع ، لجأ المؤلفون إلى مجموعة من أبو بريص حكاية سمكية غريبة مماثلة من مدغشقر. تفتقر معظم الأبراص إلى الجلد العظمي ، ولكن كما يوحي اسمها ، فإن الأبراص ذات الحكايات السمكية مغطاة بألواح رفيعة ومتداخلة ، ومثلها مثل الفئران الشوكية ، لديها بشرة هشة بشكل لا يصدق تتساقط عند أدنى استفزاز.

وفقًا لستانلي ، من المحتمل أن تعمل الجلد العظمي في أبو بريص حكاية الأسماك والفئران الشوكية كنوع من آلية الهروب.

وقال: “إذا عض حيوان مفترس على ذيله ، فقد يمنع الدرع الأسنان من الغرق في الأنسجة الموجودة تحتها ، والتي لا تنفصل”. ينسحب الجلد الخارجي ومكملته من الطلاء العظمي بعيدًا عن الذيل عند مهاجمته ، مما يتيح للفأر هروبًا سريعًا.

المرجع: “العظام العظمية في حيوان ثديي الفأر الشوكي أكوميس والتطور المستقل للدرع الجلدي” بقلم مالكولم مادن وتري بولفادور وأرود بولانكو و دبليو براد باربازوك وإدوارد ستانلي ، 24 مايو 2023 ، iScience.
DOI: 10.1016 / j.isci.2023.106779