الاقتراب من تحديد أول حيوان في العالم حقا!

Views: 4

لابد أن تبدأ شجرة الحياة الحيوانية في مكان ما، ومع ذلك، فإن العثور على الفرع الأصلي وسط هذه المظلة المتشابكة أصعب مما يبدو عليه الأمر.

وكشف تحليل جديد للبيانات الجينومية أن إحدى الشُعب المتنافسة على أقدم فرع، كانت تخدعنا طوال الوقت.

ومنذ القرن التاسع عشر، قدم العديد من العلماء الإسفنج – أحد أبسط الكائنات الموجودة – باعتباره أول حيوان في العالم.

ومع ذلك، فقد حرضت الدراسات الجينومية الحديثة هذه النقطة التي تفتقر إلى العضلات والأعصاب والأعضاء، ضد مخلوق أكثر تعقيدا.

ويتكون الهلام المشط من شعبة صغيرة تُعرف باسم Ctenophora، ولكن على عكس Porifera، تُظهر هذه المخلوقات الشبيهة بالجرم السماوي سمات أكثر تقدما، بما في ذلك الخلايا العصبية وخلايا العضلات لاكتشاف الفريسة وأكلها، بالإضافة إلى القناة الهضمية للهضم.

وإذا جاء هذا الكائن الهلامي بالفعل أولا، فهذا يعني أن العديد من سماته فقدت فيما بعد بين Porifera، ليتطور مرة أخرى لاحقا. وفي حين أن هذا قد يبدو غير منطقي تماما، إلا أنه ليس مستبعدا تماما، على الرغم من أنه يهدد بتغيير فهمنا لتطور الحيوانات في وقت مبكر وتطور الجهاز العصبي نفسه.

ويوضح عالم الوراثة أنتوني ريدموند، من كلية ترينيتي في دبلن في إيرلندا: “قد يبدو من غير المحتمل جدا أن تتطور مثل هذه السمات المعقدة مرتين، بشكل مستقل، لكن التطور لا يتبع دائما مسارا بسيطا. على سبيل المثال، ترتبط الطيور والخفافيش بعلاقة بعيدة ولكنها طورتا بشكل مستقل أجنحة للطيران”.

وفي السنوات الأخيرة، وجدت بعض النماذج التي قسمت الجينات إلى مجموعات أصغر للمقارنة، أن الهلام يحتوي على إشارة نسبية أكبر من الإسفنج، ما يشير إلى أن هذه الحيوانات تطورت ووجدت أولا.

وباستخدام البيانات نفسها، كشفت النماذج الأخرى التي لا تقوم بتقسيم الجينات ولكنها تعتمد على مصفوفة فائقة أكبر، عن الجدول الزمني المعاكس تماما، مع وصول الإسفنج إلى المشهد قبل ظهور الهلام المشط.

وكلا النهجين لهما حدود، لكن فحصهما معا يساعد في التخفيف من بعض الأخطاء والتحيزات السابقة عند النظر إلى البيانات.

ويقول ريدموند: “نهجنا يسد الفجوة بين منهجيتين مختلفتين، ويقدم دليلا قويا على أن الإسفنج، وليس الهلام الممشط، هو أقرب الحيوانات البعيدة لدينا. هذا يعني أن السلف الحيواني المشترك الأخير كان بسيطا من الناحية الشكلية ويقترح أن التطور المتكرر و/أو فقدان السمات المعقدة مثل الجهاز العصبي، يكون أقل احتمالا مما لو كان الهلام المشط أقرب الحيوانات البعيدة لدينا”.

وفي التطور، يميل الانتقاء الطبيعي إلى الحفاظ على وظيفة وشكل بعض البروتينات عن طريق استبدال أحماض أمينية معينة بأخرى لها خصائص كيميائية حيوية مماثلة. ومع ذلك، يمكن أن تختلف هذه الخصائص من موقع إلى آخر، داخل الجينات وفيما بينها.

والنماذج المقسمة، حيث يتم تقسيم الجينات ومقارنة أنماط الاستبدال بين المواقع في مجموعات، غالبا لا تأخذ في الحسبان هذا التنوع، ما يعني أنها قد تفتقد العديد من البدائل “المخفية”، خاصة في الأنواع التي تم فيها اختيار الأحماض الأمينية الجديدة بسرعة نسبيا.

وعلى هذا النحو، تشير معظم النماذج المقسمة إلى الهلام المشط باعتباره السلف الأصلي للحيوانات الأخرى. ولكن عندما يتم دمج النماذج التي تراعي اختلافات الموقع، وجد الباحثون أن الإسفنج بدلا من ذلك يقوم بهذا الدور.

ويتماشى هذا مع الدراسات السابقة التي وجدت أن النماذج المقسمة وغير المقسمة يمكن أن تؤثر على أطوال الفروع وعقد التغيير في شجرة الحياة، “بشكل كبير في بعض الأحيان”.

وبعبارة أخرى، يجادل الباحثون بأن نماذجنا “غير الملائمة” و”المفرطة في التبسيط” هي التي تقمع بعض التغييرات التطورية على الفرع الطويل من الهلام المشط. وهذا يجعل شعبة Ctenophora تبدو وكأنها تطورت قبل الإسفنج، وربما انفصل هذه الهلام عن Porifera في وقت مبكر جدا ثم تطور بسرعة مذهلة.

وتدعم النتائج دراسة سابقة في عام 2020 وجدت أن التطور السريع للهلام المشط، يقدم تحيزا في نماذجنا يخدعنا في التفكير في أنه جاء أولا.

Telford and Kapli/The Conversation

وكل من شعبتي Porifera وCtenophora لهما فروع طويلة، ولكن عندما نقارن بينهما باستخدام نماذج استبدال الأحماض الأمينية المتشابهة، تبدو الهلاميات كما لو أنها يجب أن تكون أكبر سنا بسبب تطورها السريع. وفي الواقع، فإن التسلسل الجيني للهلام المشط حدث في فترة زمنية أضيق بكثير، ما يجعله يبدو أكثر ارتباطا بالإسفنج مما هو عليه في الواقع.

ويجب أن تأخذ النماذج المستقبلية في الاعتبار هذا التحيز، المعروف باسم “جاذبية الفروع الطويلة”، كما يقول الباحثون، وإلا فإن هذه التناقضات ستستمر في الظهور مرارا وتكرارا.

وقال عالم الأحياء التطورية ديتليف أرندت، لمجلة كوانتا في عام 2015: “غالبا ما يكون من الصعب تحديد مكان مجموعات الحيوانات ذات الفروع الطويلة”.

وحتى الآن، فإن بيانات علم الوراثة ليست قاطعة حقا بشأن المكان الذي ينتمي إليه “الهلام المشط”.

ونظرا لمدى احتدام هذا النقاش، فمن غير المرجح أن تنهي هذه الدراسة الجديدة المحادثة إلى الأبد. ومع ذلك، فإن نتائج هذا النموذج المحدث تنضم إلى التطورات الحديثة الأخرى في الأبحاث الجينية.