هل كانت الحيوانات الأولى مفترسة أو تتغذى بالترشيح مثل الإسفنج الذي يعيش في المحيط اليوم؟ ما هو الدور الذي يلعبه التكافل مع الطحالب، مثل الشعاب المرجانية التي تبني الشعاب المرجانية؟ قام فريق بحث بقيادة البروفيسور توماس دبليو هولشتاين من جامعة هايدلبرغ بدراسة تطور شقائق النعمان البحرية. وأظهرت النتائج المدهشة التي توصلوا إليها أن أسلوب الحياة المفترس شكل تطور شقائق النعمان البحرية وكان له تأثير كبير على أصل أنظمتها العصبية.


تُظهر الصورة مرحلة اليرقات المستوية المبكرة لشقائق النعمان البحرية أيبتاسيا (النواة السماوية والخلايا اللاذعة الخضراء) التي تفترس يرقات القشريات (الخضراء) لمجدافيات الأرجل تيسبيسب. حقوق الصورة: إيرا ماجيلي وأولريك إنجل

تمكن الباحثون من إثبات أن مراحل الحياة الصغيرة (يرقات) شقائق النعمان البحرية الصغيرة أيبتاسيا تصطاد بنشاط الفريسة الحية دون الاعتماد على الطحالب. للقبض على الفريسة، تستخدم يرقات شقائق النعمان البحرية خلايا لاذعة متخصصة وشبكة بسيطة من الخلايا العصبية.

يلعب تكوين المعدة دورًا رئيسيًا أثناء التطور الجنيني المبكر للكائنات متعددة الخلايا. يوضح البروفيسور هولشتاين، عالم الأحياء التطوري في مركز روبرتو كارولا للأبحاث البيولوجية (COS): "يتطور أبسط أنبوب معدي من كرة مجوفة من الخلايا - الكيسة الأريمية - التي تشكل مرحلة يرقية مع الأمعاء والفم؛ تخيل دفع الكرة إلى الداخل من جانب واحد. تمر جميع الحيوانات بمرحلة العضو المعدي هذه، وربما كانت هذه المرحلة موجودة أيضًا في بداية تطور الحيوان".

تُظهر الصورة يرقات شقائق النعمان البحرية الصغيرة أيبتاسيا (اللب السماوي) ويرقات القشريات المبتلعة (الخضراء) من مجدافيات الأرجل تيسبيسب. حقوق الصورة: إيرا ماجيلي وأولريك إنجل

نجح إيرا ماجيلي (عضو في مجموعته البحثية) في إثبات أنه في وقت مبكر من مرحلة المعدة المتأخرة، تكون يرقات شقائق النعمان البحرية قادرة على التقاط فريسة ذات حجم مناسب بخلايا لاذعة، وابتلاعها بأفواهها، وهضمها في أمعائها البدائية.

شقائق النعمان البحرية أيبتاسيا هي نظام نموذجي لدراسة التعايش الداخلي في الشعاب المرجانية وغيرها من اللاسعات.

يقول توماس هولشتاين: "تعيش الشعاب المرجانية في مياه فقيرة بالمغذيات، وتتناول اليرقات، أو البوليبات الصغيرة، خلايا Symbiodinium". "ومع ذلك، فإن هذه العملية، التي تعتبر مهمة بالنسبة للبالغين، لا تؤدي إلى نمو واستقرار اليرقات، مما يشير إلى أن التغذية هي خطوة حاسمة نحو نهاية دورة الحياة".

أظهرت الدراسات المعملية للظروف الغذائية أن طعام يرقات الرنجة الصغيرة يجب أن يكون صغيرًا بدرجة كافية ويجب أن يكون على قيد الحياة. يبلغ حجم يرقات مجدافيات الأرجل Tisbe 50 إلى 80 ميكرون أصغر حجمًا وتشبه في الحجم يرقات Aiptasia، مما يجعلها غذاءً مثاليًا.

تستمر اليرقات في النمو بسرعة قبل أن تستقر على الركيزة وتتحول إلى سلائل أولية. "بهذه الطريقة، تمكنا من تنمية سلائل مرجانية ناضجة ونسلها لأول مرة"، يوضح إيرا ماجيلي.

تؤكد الدكتورة إليزابيث هامبتون، الباحثة المشاركة من جامعة فيينا في النمسا: "من خلال إغلاق دورة حياة أيبتاسيا، سيكون من الممكن أخيرًا إجراء التجارب الجينية الجزيئية المطلوبة للدراسات الوظيفية لهذا الكائن الحي النموذجي التعايشي الداخلي المهم".

البروفيسور الدكتور أنيكا جوس من جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونيخ هو أيضًا أحد المؤلفين المشاركين في هذه الدراسة. وتعتقد أن هذه الطريقة التجريبية تمثل طفرة في البحث في هذا النظام النموذجي.

وكما يؤكد البروفيسور هولشتاين، فإن البيانات التي تم الحصول عليها ترسم صورة جديدة يكون فيها نمط الحياة المفترس هو السمة الرئيسية لجهاز المعدة اللاسعات. اقترح المنظر التطوري إرنست هيجل (1834-1919) لأول مرة "فرضية عضو المعدة".

"لكن عضو المعدة الافتراضي لدى هيكل كان عبارة عن شكل من أشكال الحياة يقوم بتصفية الجزيئات، مثل الإسفنج. وعلى النقيض من ذلك، فإن أنابيب المعدة المفترسة لدى أيبتاسيا وغيرها من اللاسعات لديها خلايا لاذعة متخصصة في اصطياد الفرائس."

ويضيف عالم الأحياء في هايدلبرغ أن نمط الحياة المفترس المشابه لنمط حياة ديدان المعدة، مع وجود عضيات خارجية تفرز السموم ويوجد أيضًا في الكائنات وحيدة الخلية والديدان البسيطة، ربما كان محركًا رئيسيًا للتطور المبكر للكائنات متعددة الخلايا وتطور أجهزة عصبية معقدة ومنظمة.