عيون لا تتوقف عن النمو

تساعد حلقة من الخلايا الجذعية المستجيبة للضوء الديدان الشعيرية على توسيع أعينها باستمرار، مما يوفر توازيًا غير متوقع لنمو عيون الفقاريات.

تكشف النتائج عن حلول تطورية مشتركة لبناء الرؤية وتشير إلى روابط أعمق بين الضوء والتطور العصبي.

ديدان البحر ذات عيون متقدمة بشكل مدهش

عندما يتصور الناس حيوانات ذات عيون متطورة، فإنهم عادة ما يفكرون في الثدييات أو الطيور أو الأخطبوطات. ومع ذلك، فإن بعض الديدان الحلقية البحرية، بما في ذلك الدودة الخشنة بلاتينيري دوميريلي، تمتلك أيضًا عيونًا مبنية بأسلوب يشبه الكاميرا مشابهًا لتلك الموجودة في الفقاريات و رأسيات الأرجل. ويمكن لهذه الديدان أن تحقق رؤية حادة بشكل غير متوقع.

بقي سؤال رئيسي مفتوحًا: كيف تستمر عيون اللافقاريات هذه في النمو بعد أن تصل الدودة إلى مرحلة البلوغ؟ وقد شرع فريق بحث دولي من جامعة فيينا، ومعهد ألفريد فيجنر في بريمرهافن، وجامعة أولدنبورغ في التحقيق في هذا الأمر وكشفوا عن نتائج جديدة مقنعة.

التطور الموازي وتطور العين المستمر

تعتبر عيون الكاميرا في الديدان والفقاريات أمثلة كلاسيكية للتطور الموازي. ويبدو أنها نشأت بشكل مستقل كحلول قابلة للمقارنة لتحديات بيولوجية مماثلة. ولفهم كيفية استمرار تطور هذه العيون بعد النضج، قام الباحثون بفحص عيون البالغين بلاتينيريس، نموذج قديم لدراسة المستقبلات الضوئية وتطور الدماغ المبكر.

باستخدام خلية واحدة الحمض النووي الريبي لتحديد التسلسل، حددت المؤلفة الأولى ناديا ميليفويف من قسم علوم الأعصاب وعلم الأحياء التنموي بجامعة فيينا، التوقيعات الجزيئية للخلايا الجذعية ورسمت موقعها ونشاطها داخل شبكية العين الدودية. وكشف عملها عن منطقة محددة بوضوح عند الحافة الخارجية لشبكية العين، حيث تتجمع الخلايا الجذعية العصبية بإحكام وتنقسم خلال مراحل نمو العين.

يقول ميليفويف: “كان من الرائع العثور على خلايا منقسمة على حافة شبكية عين الدودة – وهو نفس المكان الذي تحتفظ فيه بعض مجموعات الفقاريات بالخلايا الجذعية لشبكية العين من أجل نمو العين مدى الحياة”.

ويعتقد أن هذه المنطقة، المعروفة باسم “المنطقة الهامشية الهدبية”، تدعم التوسع المستمر للعين. يوضح المؤلف البارز فلوريان رايبل، من جامعة فيينا، أنه في الفقاريات مثل الأسماك والبرمائيات، تنتج هذه المنطقة خلايا عصبية شبكية جديدة مع تطور الحيوان.

ويشير إلى أن “من اللافت للنظر أن عمل ناديا أظهر أن عيون الدودة الشعرية يمكنها أيضًا إضافة خلايا مستقبلة للضوء جديدة وتوسيع حجمها – وهي سمة لم تتم دراستها جيدًا خارج سلالة الفقاريات”.

الخلايا الجذعية المستجيبة للضوء في عيون الدودة البالغة

وكشفت الدراسة عن طبقة أخرى مفاجئة لنمو العين في هذه الديدان. اكتشف الباحثون أن الضوء البيئي يؤثر على نشاط العين البالغة. وأظهرت تحليلاتهم الجينية والجزيئية أن هذا التأثير يتوسطه ج-أوبسين، وهو جزيء حساس للضوء موجود أيضًا في الخلايا العصوية والمخروطية للفقاريات.

أشارت الأبحاث السابقة إلى أن عيون الدودة تعتمد على عائلة منفصلة من الأوبسينات، لذا فإن العثور على نوع c-opsin من النوع الفقاري كان غير متوقع. حدد ميليفويف وزملاؤه هذا الجزيء في السلائف المبكرة للخلايا المستقبلة للضوء في الدودة، مما يشير إلى أنه يعمل كمفتاح جزيئي يربط الضوء في البيئة بنشاط الخلايا الجذعية. تؤكد النتائج أن الأنظمة البصرية تقوم بما هو أكثر من مجرد اكتشاف الضوء؛ يمكن أن يتشكل تطورهم من خلال ذلك.

رؤى تطورية وأسئلة جديدة

تساعد هذه الاكتشافات في سد فجوة طويلة الأمد في فهم كيفية عمل العيون في كليهما اللافقاريات وتنمو الفقاريات وتحافظ على نفسها. إظهار ذلك بلاتينيريس إن اعتماد العيون على حلقة من الخلايا الجذعية العصبية يجعل الباحثين أقرب إلى تحديد القواعد العالمية التي توجه تطور الأعضاء الحسية. تثير النتائج أيضًا العديد من الأسئلة الجديدة. هل يمكن لمجموعات الخلايا الجذعية العصبية الأخرى في الجسم أن تستجيب للضوء البيئي أيضًا؟ وكيف يمكن أن تتداخل الإضاءة الاصطناعية مع العمليات البيولوجية الطبيعية؟ ويأمل الفريق أن تلقي التحقيقات المستقبلية في أنظمة الخلايا الجذعية للدودة الضوء على كيفية تكيف الأنسجة العصبية وتجددها.

وخلصت الكاتبة البارزة كريستين تيسمار رايبل (جامعة فيينا، معهد ألفريد فيجنر، جامعة أولدنبورغ) إلى أنه “من الواضح أن البحث الأساسي للكشف عن ما هو غير متوقع ضروري لفهم التعقيد البيولوجي للحياة والعواقب المحتملة للتأثيرات البشرية”.

ملخص

• قام فريق بحث من جامعة فيينا ومعهد ألفريد فيجنر بدراسة الديدان البحرية البالغة، وهو نموذج ذو قيمة متزايدة للكشف عن كيفية تطور العيون والأدمغة وكيف يؤثر الضوء على علم الأحياء خارج نطاق الرؤية.
• ووجد العلماء أن عيون بلاتينيري دوميريلي يستمر في النمو طوال حياة الدودة. يتم دعم هذا النمو مدى الحياة بواسطة حلقة من الخلايا الجذعية العصبية التي تشبه منطقة نمو مماثلة موجودة في بعض الفقاريات التي تستمر في توسيع أعينها عند البلوغ.
• تساعد النتائج التي توصلوا إليها في حل سؤال طويل الأمد حول كيفية زيادة حجم عيون الكاميرا في كل من اللافقاريات والفقاريات وبقائها وظيفية. يشير العمل إلى أنه حتى عبر الأنساب التطورية المختلفة جدًا، تعتمد العديد من الحيوانات على استراتيجيات خلوية مشتركة للنمو والقدرة على التكيف.
• بإظهار ذلك بلاتينيريس ونظرًا لاعتماد العيون على حلقة الخلايا الجذعية هذه، فإن الدراسة تقرب العلماء من تحديد المبادئ العالمية التي توجه تطور الأعضاء الحسية.

المرجع: “الخلايا الجذعية المعدلة بالضوء في العين من نوع الكاميرا لنموذج حلقي لمرونة دماغ البالغين” بقلم ناديا ميليفويف، وفيديريكو سكاراموزا، وبيدرو أوزوريو بروم، وكاميلا إل. فيلاستيغوي جامبوا، وغابرييلي أندرياتا، وفلوريان رايبل، وكريستين تيسمار-رايبل، 31 نوفمبر 2025، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-025-65631-0

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.