دراسة جينية حول اتجاه دوران قشرة الحلزون الياباني تكشف عن آلية التطور المتماثل واللامتماثل

يمكن أن تؤدي اختلافات جينية صغيرة إلى تحويل حلزون إلى صورة معكوسة لحلزون آخر. الآن، أكد الباحثون الذين يدرسون الحلزون الياباني الأرضي وجود جين يساعد في تحديد ما إذا كانت قشورهم تدور في اتجاه عقارب الساعة أو عكسها، مما يوفر أدلة جديدة حول كيفية تطور الحيوانات بشكل متماثل ولامتماثل. قاد هذه الدراسة باحثون من جامعة نوتنغهام وجامعة توهوكو اليابانية، حيث درسوا الحلزون البري Euhadra لفهم الآلية البيولوجية لهذا الظاهرة، والتي تُعرف باسم اليدوية. أظهرت النتائج أن التغيرات الدقيقة في الجين المسؤول عن إنتاج بروتين يُعرف باسم الميوسين يمكن أن تؤدي إلى وجود هياكل جسمية معاكسة لدى الحلزونات الصحية.

التغيرات الجينية وعدم التماثل البيولوجي

يمكن أن تساعد هذه الاكتشافات العلماء في استكشاف مشكلة بيولوجية أوسع: كيف يمكن لنفس الآلية الخلوية الأساسية أن تنتج عدم تماثل متسق في معظم الحيوانات، بينما تسمح لبعض الأنواع بالتطور إلى صور معكوسة.

نُشرت الدراسة في مجلة Current Biology، بعنوان "تغير قديم في الميوسين I a/b يحدد تنوع اليدوية في الحلزون الياباني Euhadra"، مؤكدة أن التغيرات الجينية الطبيعية في الميوسين هي الأساس وراء هذا الاختلاف. يساعد بروتين الميوسين الخلايا على الحركة وتغيير الشكل، ويتفاعل مع الهياكل الداخلية التي تدعمها. يعتقد الباحثون أن التغيرات الصغيرة في البروتين تؤثر على كيفية التواء الخلايا في مراحل مبكرة من التطور الجنيني. تلك الحركة الأولية تحدد اتجاه دوران قشرة الحلزون وتطور تشريحه الداخلي.

تدور قشور معظم الحلزونات في الاتجاه الأيمن، وتُعرف بالحلزونات اليمنى؛ بينما تُوصف الحلزونات اليسارية بأنها تدور في الاتجاه الأيسر. على الرغم من أن هذين الشكلين يبدو أنهما صور معكوسة، إلا أن هذا الاختلاف ليس مجرد مسألة مظهر: قد تكون أعضاؤهم الداخلية وتشريحهم التناسلي مرتبة أيضًا على جوانب متعاكسة.

تحديات التزاوج وتبادل الجينات

وجد فريق البحث أن الشكلين من الحلزون الياباني Euhadra يتطوران بشكل طبيعي، دون ظهور أي شذوذ مرتبط بعدم التماثل الجسدي في الأنواع الأخرى. كما أن هذين التغيرين الجينيين قديمين، مما يدل على أن هذا الاختلاف قد استمر عبر الزمن التطوري. اكتشف الباحثون أيضًا أن الانتقاء الطبيعي أثر على الشكل اليساري. كان أحد التحديات في الدراسة هو أن الحلزونات المعكوسة قد تواجه صعوبات في التزاوج. نظرًا لأن أعضائها التناسلية قد تكون موجودة على جوانب متعاكسة، يصبح التزاوج صعبًا. اكتشف الباحثون مجموعة في وادٍ في اليابان حيث يمكن للحلزونات اليسارية واليمنية التزاوج وتبادل الجينات.

هذا أتاح لفريق البحث فرصة للتحقيق في كيفية استمرار هذين الشكلين في نفس المجموعة، بدلاً من دراستهما كمجموعات معزولة.

تختلف هذه الاكتشافات عن ما لوحظ في الحلزونات البرك. في تلك الحيوانات، يمكن أن تؤدي طفرات جينية أخرى إلى إنتاج أفراد يسرى، لكن هذا مرتبط أيضًا بشذوذ في التطور. في الحلزون الياباني Euhadra، تؤدي التغيرات في الميوسين إلى أشكال معاكسة دون مشاكل تطورية واضحة. تقدم هذه الدراسة وسيلة مفيدة لاستكشاف مشكلة طويلة الأمد في البيولوجيا: كيف تنشئ الكائنات الحية ترتيبًا جسديًا متسقًا. على سبيل المثال، عادةً ما يكون قلب الإنسان في الجانب الأيسر، بينما تشغل الأعضاء الداخلية الأخرى مواقع محددة. على الرغم من أنه يمكن أن تحدث عكس، فإن حدوث هذه الحالات أقل بكثير من التنوع الطبيعي في هذه الحلزونات، وبعض الحالات مرتبطة بمضاعفات تطورية.

يمكن أن يساعد فهم كيفية إنتاج التغيرات في الميوسين لحلزون معكوس صحي العلماء في تحديد العمليات الخلوية التي تؤسس عدم تماثل الجسم في الحيوانات المختلفة.

ومع ذلك، لا تعني هذه الاكتشافات أن نفس التغيرات الجينية تحدد مواقع الأعضاء في البشر. يشير الباحثون إلى أن هناك سؤالًا مهمًا لا يزال قائمًا: كيف يمكن للخلايا، تحت نفس اليدوية الجزيئية الأساسية، أن تنتج أجسامًا يمكن أن تتطور في اتجاهات متعاكسة. يوفر الحلزون الياباني Euhadra فرصة نادرة لدراسة هذه المشكلة.

الدلالة الجينية لاتجاه دوران قشرة الحلزون

تكشف هذه الدراسة كيف تؤثر التغيرات الجينية على اتجاه دوران قشرة الحلزون، وتوفر رؤى عميقة حول تطور عدم التماثل في الكائنات الحية. من خلال دراسة الحلزون الياباني Euhadra، اكتشف الباحثون أن التغيرات الدقيقة في الميوسين يمكن أن تؤدي إلى هياكل معكوسة صحية للحلزون، مما يحمل أهمية كبيرة في علم الأحياء. لا يساعد ذلك فقط في فهم عمليات التطور الحيوانية، بل قد يوفر أيضًا أدلة حول الشذوذ التطوري في أنواع أخرى. والأهم من ذلك، أن هذه الدراسة تفتح المجال لاستكشاف كيفية إنتاج الخلايا اتجاهات تطورية مختلفة على نفس الأساس الجزيئي، مما يؤثر بشكل عميق على الأبحاث البيولوجية.