علم البيلوجيا
 
 
2015/08/06

  الحلزون البحري يندمج مع جينات طحالب


Elysia chlorotica
Elysia chlorotica
بعد عقود من البحث، وجد العلماء أخيراً دليلاً مباشراً يوضح أن البزاقة البحرية الخضراء الزمردية “emerald green sea slug” الاسم العلمي Elysia chlorotica تحصل على الجينات من الطحالب التي تأكلها لأداء عملية التمثيل الضوئي، تماماً مثل النبات. وهذا يعني أنه بإمكانها الحصول على كل الطاقة التي تحتاج إليها من أشعة الشمس، والسماح لها بالبقاء على قيد الحياة من دون طعام لمدة شهور.

أحد أعضاء فريق البحث سيدني بييرس Sidney K. Pierce من جامعة جنوب فلوريدا في الولايات المتحدة يقول “من الإستحالة بما كان أن الجينات من الطحلب يمكنها العمل داخل الخلية الحيوانية ،و على الرغم من ذلك فإنها تعمل. هذه الجينات تسمح للحيوان بأن يقوم بالإعتماد على أشعة الشمس في التغذية. ولذلك فإنه في حالة حدوث شيء ما لمصدر طعامهم، لديهم طريقةً لكي لا يتضوروا جوعاً حتى الموت ريثما العثور على المزيد من الطحالب لتناولها”.

هذا و قد سبق و أن تمكن العلماء منذ أكثر من 40 عاماً من معرفة أن البزاقة البحرية الخضراء الزمردية تحصل على البلاستيدات الخضراء من الطحالب الصفراء والخضراء التي تأكلها و تدعى ب Vaucheria litorea. تلك العملية والتي يشار إليها ب “kleptoplasty” تسمح للبلاستيدات الخضراء على الإستمرار في عملية التمثيل الضوئي في موطنها الجديد البزاقة البحرية لمدة قد تصل إلى تسعة أشهر بعد انتقالها من الطحالب. خلال عملية التمثيل الضوئي، تقوم البزاقة البحرية بإنتاج الدهون حين يتم الجمع بين الطاقة من أشعة الشمس مع الماء و ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يعطيها كل التغذية التي تحتاج إليها، ومن دون الحاجة للمزيد من الطعام.

ولكن الطريقة التي من خلالها تستطيع البزاقة البحرية الخضراء الزمردية الحفاظ على هذه العضيات في العمل لفترة طويلة اثبتت أنه لغز معقد و صعب. أحد تلك التجارب والتي لم يكن اختبارها سهلاً وأنجزت من قبل باحثين في جامعة دوسلدورف في ألمانيا في عام 2013. فيها قدم فريق الباحثين للبزاقة البحرية الخضراء الزمردية دواء والهدف منه كان الإيقاف التام لأي نشاط متعلق بعملية التمثيل الضوئي داخل خلاياهم، ولكن البزاقات تمكنت من البقاء على قيد الحياة لمدة 55 يوماً من دون أي طعام. ماريسا فيسسيندين (Marissa Fessenden) تشرح في موقع smithsonian ، أنه انتهى بها المطاف بأن اصبح حجمها أصغر قليلاً و لونها شاحب، وبالتالي فإن عرضت عليها الطعام فإنه لن يذهب مضيعة، وهذا يمثل دليلاً على أن تلك العضيات التي “تحصلت عليها” في أخر وجبة من الطحالب كانت بطريقة ما لا تزال تعمل.

تلك الظاهرة الغريبة جداً، كما يشرح Ferris Jabr لمجلة Scientific American من أجل عملية التمثيل الضوئي، فإن البلاستيدات الخضراء داخل الطحلب يعتمد على العديد من الجينات المتواجدة في نواة الطحلب الخاصة والبروتينات التي تَنتُج من خلالها. تمزيق البلاستيدات الخضراء في خلايا الطحالب والطلب منها إنتاج المواد الغذائية داخل أمعاء البزاقة هو كأن تتوقع قِيام النصف السفلي من الخلاط بهرس بعض الجزر بِلا شفرة و جرة زجاج”.

Elysia chlorotica sycel
دورة حياة الحلزون البحري

فأين إذن هذه الجينات التي تعتمد عليها البلاستيدات الخضراء؟ سيدني بييرس ، و زملائها علماء الأحياء جولي شوارتز و نيكولاس كورتس ، قرروا البحث في وجودها من عدمه. البحث الذي نشر في The Biological Bulletin ، و استخدم فيه الفريق مواد فلورية للتدليل على الحمض النووي Fluorescent DNA Markers لتعقب هذه الجينات من الطحالب وهي تشق طريقها إلى المادة الوراثية في كل من الأحداث و البالغين للبزاقة البحرية الزمردة الخضراء. وللمرة الأولى، شاهدوا هذه الجينات وهي تُنتِج الأنزيم الحساس لوظيفة التمثيل الضوئي السليمة في البلاستيدات الخضراء.
“هذا البحث يؤكد وجود واحد من عدة جينات في الطحالب والتي كانت ضرورية لإصلاح الضرر الذي لحق بالبلاستيدات الخضراء، وابقائها تعمل، وهي موجودة على كروموسوم البزاقة ،” سيدني بييرس في تصريح لمدونة Marine Biological Laboratory. “أن هذا الجين يندمج في كروموسوم البزاقة و منه ينتقل إلى الجيل التالي من البزاقات”.

وهكذا عندما تكون صغار البزاقة البحرية الخضراء الزمردية لا تزال بحاجة للتغذي على الطحالب للحصول على إحتياجتها من البلاستيدات الخضراء، فإن الجينات التي تحتاجها لتحويل هذه البلاستيدات الخضراء لآلات صغيرة تقوم بعملية التمثيل الضوئي قد تم بالفعل إكتسابها من الأباء.
“المهم من هذا، انه يمثل واحد من الامثلة المعروفة فقط في نقل الجينات الوظيفية من الأنواع متعددة الخلايا إلى أخرى، وهو الهدف من العلاج الجيني لتصحيح الأمراض التي منشأها وراثياً في البشر”.
لسوء الحظ، فإن هذه البزاقات البحرية ليست بالضبط أفضل النماذج البيولوجية لإستخدامها في تطوير علاجات طبية جديدة بالنسبة للبشر ، البشر والرخويات ليسوا متماثلين تماماً. و لكن المثير للدهشة أن هذه الآلية الفعالة في نقل الجينات والتي يتم استخدامها من قِبَل البزاقة البحرية الخضراء الزمردية يمكن أن تكون مفيدة بشكل لا يصدق في البحوث الطبية.

مصطلحات:
Kleptoplasty: ظاهرة تكافلية حيث ان البلاستيدات، (لا سيما البلاستيدات الخضراء) ، من الطحالب يتم إحتجازها من قبل الكائنات المضيفة.
Chloroplasts: هي العضيات، مفارز متخصصة في الخلايا النباتية والطحالب ودورها الرئيسي هو إجراء عملية التمثيل الضوئي.
Vaucheria litorea: هو نوع من الطحالب الصفراء والخضراء وهي تنمو بالطريقة الخيطية (تشكيل خلايا أنبوبية طويلة مرتبطة بدايتها بنهايتها).
العلاج الجيني Gene therapy : هو استخدام بوليمرات الحمض النووي كدواء لعلاج المرض عن طريق توصيل العلاج إلى خلايا المريض.<

المصدر