لقد أحدثت قنافذ البحر ثورة في فهم علماء الأحياء لتطور الدماغ

العلماء من متحف برلين للتاريخ الطبيعي نشرت مقالا في تقدم العلوممما يدل على أن قنافذ البحر لديها نظام عصبي أكثر تعقيدا مما كان يعتقد سابقا. اكتشف الباحثون أن أجسامهم تعمل كمركز عصبي واحد، مع شبكات عصبية واسعة النطاق وخلايا حساسة للضوء، تشبه هياكل العين البشرية.

وقال المؤلف الرئيسي للدراسة جاك أولريش لوثر: “تُظهر بياناتنا أن الحيوانات التي ليس لديها دماغ كلاسيكي لا تزال قادرة على تطوير نظام عصبي منظم مشابه للدماغ. وهذا يغير بشكل جذري الأفكار حول كيفية تطور الجهاز العصبي المعقد”.

الرأس في جميع أنحاء الجسم

يبدو أن قنفذ البحر، للوهلة الأولى، ساكن شوكي بسيط في قاع البحر “الدماغ لكل الجسم”. تغطي شبكة عصبية واسعة النطاق جميع أجزاء الجسم، وتسمح المستقبلات الضوئية المتخصصة الموجودة على السطح للمخلوق بإدراك الضوء. هذا الهيكل يجعل قنافذ البحر مثالا غير عادي للحيوانات التي تتوزع فيها وظائف المخ في جميع أنحاء الجسم بدلا من تركيزها في منطقة مركزية واحدة.

باستخدام الأساليب الحديثة لتحليل الخلايا الفردية ودراسة نشاط الجينات، وجد العلماء أن جسم قنفذ البحر البالغ منظم بشكل غير عادي. يعمل الجسم بأكمله تقريبًا بمثابة “رأس”: الجينات التي تشكل الجسم في الحيوانات الأخرى تنشط في قنافذ البحر فقط في الأعضاء الداخلية، مثل الأمعاء ونظام الأوعية الدموية المائية. ليس لديهم جزء حقيقي من الجسم – الجسم بأكمله مغطى بشبكة عصبية متفرعة وخلايا حساسة للضوء.

ويؤكد الباحثون أن الشبكة العصبية لقنفذ البحر ليست فوضوية. إنه هيكل منظم للغاية يحتوي على مجموعة متنوعة من الخلايا العصبية والببتيدات العصبية القادرة على أداء وظائف الإشارات المعقدة.

إعادة هيكلة جذرية للجسم

خصوصية قنافذ البحر وأقاربهم، مثل نجم البحر، هو التغيير في التماثل أثناء التطور. في البداية، تتمتع هذه الحيوانات بتناظر ثنائي، ولكن عندما تنضج، فإنها تخضع لـ “تحول جذري”، وتشكل بنية خماسية الأشعة.

أصبح الباحثون مهتمين بالكيفية التي يمكن بها لجينوم واحد أن يدعم خطتين مختلفتين تمامًا للجسم. وللقيام بذلك، قاموا بدراسة قنافذ البحر مباشرة بعد التحول، وتحديد الخلايا والجينات التي تسببت في مثل هذه التغييرات الهامة. اتضح أن شبكة الخلايا العصبية المتفرعة تلعب دورًا رئيسيًا.

الضوء والشعور بالسلام

تظهر المستقبلات الضوئية الموجودة على سطح قنافذ البحر أن الحيوانات قادرة على إدراك الضوء، وأن مجموعاتها العصبية تعمل مثل الدماغ الموزع. يمكن لهذه الخلايا أن تجمع بين بروتينات مختلفة لاستشعار الإشارات الضوئية ومعالجتها.

ويضيف أولريش لوثر: “تسمح لنا هذه النتائج بإعادة النظر في فكرة “بساطة” قنافذ البحر. فجهازهم العصبي أكثر تعقيدا بكثير مما كان يعتقد سابقا، وقدرتهم على إدراك العالم أوسع”.

فهم جديد للتطور

ويوضح عمل الباحثين ذلك تطور الجهاز العصبي يمكن أن يتخذ مسارات مختلفة. تظهر قنافذ البحر أن الوظائف المعرفية المعقدة ومعالجة المعلومات يمكن أن توجد بدون دماغ مركزي. توفر شبكة من الخلايا العصبية الموزعة ووجود مستقبلات ضوئية تنسيقًا للحركة، والاستجابة للضوء، وربما إدراكًا أكثر تعقيدًا للبيئة من المتوقع.

ويشير العلماء إلى أن اكتشافهم هو مجرد البداية. لا يزال الكثير عن القدرات الحسية والمعرفية لقنافذ البحر غير معروف للعلم.

ويخلص أولريش لوثر إلى القول: “من المرجح أننا لا نرى سوى قمة جبل الجليد”.