اكتشف الباحثون كيف تستخدم أسماك روبن البحر أرجلها الحساسة لاكتشاف الفريسة في قاع المحيط! تعرف على هذه الكائنات الغريبة وقدرتها الفريدة على المشي والحفر. اقرأ المزيد في خَبَرْيْن.
يستخدم بعض أنواع سمك روبن البحر، وهو نوع غريب من أسماك المحيط التي تعيش في قاع البحر، أرجل مغطاة بحليمات التذوق لاستشعار الفريسة في قاع البحر والتقاطها، وفقًا لبحث جديد.
قال مؤلفو دراستين جديدتين نشرتا يوم الخميس في مجلة Current Biology إن أسماك روبن البحر بارعة جدًا في اقتناص الفرائس أثناء سيرها على طول قاع المحيط على زوائدها الستة الشبيهة بأرجلها لدرجة أن الأسماك الأخرى تتبعها على أمل أن تصطاد هي نفسها بعض الفرائس التي تم اكتشافها حديثًا.
وقد اكتشف ديفيد كينغسلي، المؤلف المشارك في الدراستين، هذه الأسماك لأول مرة في صيف عام 2016 بعد أن ألقى ندوة في المختبر البيولوجي البحري في وودز هول بولاية ماساتشوستس. يشغل كينغسلي منصب أستاذ رودي ج. ودافني دونوهيو مونزر في قسم البيولوجيا التطورية في كلية الطب بجامعة ستانفورد.
قبل مغادرته للحاق برحلته، توقف كينغسلي في حوض أسماك عام صغير، حيث شاهد طائر روبن البحر وزعانفه الرقيقة التي تشبه أجنحة الطيور الريشية بالإضافة إلى زوائد تشبه الأرجل.
قال كينغسلي في رسالة بالبريد الإلكتروني: "دارت في رأسي تماماً طيور روبن البحر المعروضة لأنها تمتلك جسم سمكة وأجنحة طائر وأرجل متعددة مثل السلطعون".
"لم يسبق لي أن رأيت سمكة تبدو وكأنها مصنوعة من أجزاء جسم من أنواع مختلفة من الحيوانات."
قرر كينغسلي وزملاؤه دراسة طائر روبن البحر في بيئة مختبرية، واكتشفوا ثروة من المفاجآت، بما في ذلك الاختلافات بين أنواع روبن البحر والوراثة المسؤولة عن صفاتها غير العادية، مثل الزعانف الشبيهة بالأرجل التي تطورت بحيث تعمل إلى حد كبير كأعضاء حسية.
وتظهر نتائج البحث الجديد الذي أجراه فريق الدراسة كيف أن التطور يؤدي إلى تكيفات معقدة في بيئات معينة، مثل قدرة طائر روبن البحر على "تذوق" الفريسة باستخدام زوائدها السريعة الانطلاق وشديدة الحساسية.
وقالت إيمي هربرت، الباحثة المشاركة في الدراسة والباحثة في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبر كينغسلي في جامعة ستانفورد، إن الأطراف المميزة لسمك روبن البحر هي في الواقع امتدادات لزعانفها الصدرية.
وقالت هربرت في رسالة بالبريد الإلكتروني: "لقد استقرينا على مصطلح "الأرجل" بسبب وظيفة المشي المذهلة لهذه الزوائد. "ومع ذلك، فهي لا تملك نفس بنية 'الأرجل' البشرية ولا هي في نفس الوضع."
وقال هربرت إن الأنواع الأخرى من الأسماك لديها تعديلات على زعانفها الصدرية أو الحوضية تسمح لها بالمشي أو الجثم، لكن سمك روبن البحر يمكنه تحريك أرجله بشكل فردي، مما يجعله أكثر مهارة في المشي والحفر.
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة كوري ألارد في بيان له: "تعد طيور روبن البحر مثالاً على الأنواع التي تتمتع بخاصية غير عادية وجديدة للغاية". "أردنا أن نستخدمها كنموذج لطرح السؤال التالي: "كيف تصنع عضوًا جديدًا؟ ألارد هو زميل ما بعد الدكتوراه في قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية في جامعة هارفارد، حيث يعمل في مختبر المؤلف المشارك في الدراسة نيك بيلونو، الأستاذ في جامعة هارفارد.
وقد أحضر الباحثون بعض أسماك روبن البحر إلى مختبر بيلونو لدراستها ومعرفة ما إذا كان بإمكانها الكشف عن الفرائس المدفونة. لاحظ الفريق تناوب الأسماك بين نوبات قصيرة من السباحة والمشي. كما شوهدت الأسماك وهي تخدش السطح الرملي الذي يغطي قيعان الأحواض دون أي إشارات بصرية لإعلامها بمكان دفن الفريسة.
وقال بيلونو: "لدهشتنا، كانت الأسماك بارعة جدًا في ذلك، بل إنها تمكنت من الكشف عن مستخلص بلح البحر المطحون والمصفى والأحماض الأمينية المفردة".
ولمواصلة أبحاثهم، قام مؤلفو الدراسة بشحن المزيد من روبن البحر إلى المختبر ليكتشفوا أنها تمثل أنواعًا مختلفة تمامًا مع اختلاف صفاتها.
بدت مجموعتا العينة من سمك روبن البحر متشابهتين، لكن الأسماك التي تم تسليمها حديثًا لم تحفر أو تعثر على فريسة مدفونة.
وقال بيلونو عبر البريد الإلكتروني: "هذه المرة، لم تعثر أسماك روبن البحر الجديدة على أي شيء، على الرغم من أنها كانت تأكل الفرائس على السطح بسهولة". "اعتقدنا أننا ربما كنا نفعل شيئًا خاطئًا، لكن اتضح أننا حصلنا عن طريق الخطأ على نوع مختلف."
أتاح هذا الخلط بعض الاكتشافات الصدفة للباحثين. تنتمي السمكة شديدة الحساسية التي درسوها في البداية إلى النوع المعروف باسم روبن البحر الشمالي، أو بريونوتوس كارولينوس. وكانت الأسماك التي تفتقر إلى القدرات الحسية وتستخدم أرجلها بشكل أساسي للمشي هي أسماك روبن البحر المخطط أو بريونوتوس إيفولانز.
كان لسمك روبن البحر الحفار أرجل على شكل مجرفة مغطاة بنتوءات تسمى الحليمات، والتي تشبه براعم التذوق الموجودة على ألسنتنا. وفي الوقت نفسه، كان لطيور روبن البحر غير الحفارة أرجل على شكل قضيب بدون أي حليمات.
ومع دراسة العلماء للأسماك على المستوى الجيني ومقارنة كيفية تطور أرجلها على مر الزمن، أدركوا أن الأنواع التي تحفر لا توجد إلا في مواقع قليلة مثل المياه الرملية الضحلة في نيو إنجلاند والساحل الشرقي العلوي للمحيط الأطلسي، مما يشير إلى أن الأسماك لم تتطور هذه الصفة إلا مؤخراً.
قال ألارد: "نعتقد أن الأنواع التي تحفر والأنواع التي لا تحفر تفصل بينها حوالي 10 (ملايين) إلى 20 مليون سنة، مما يعني أن الحليمات كان يجب أن تظهر في وقت ما بعد ذلك".
وقال كينغسلي إنه على الرغم من أن جميع أنواع روبن البحر لديها زوائد شبيهة بالأرجل، إلا أن بعضها فقط يمتلك الأعضاء الحسية العيانية التي تسمح لها بتذوق البيئة.
وقد كشفت أبحاث مؤلفي الدراسة أن طائر روبن البحر الحفار يعتمد على جين تنظيمي يسمى tbx3a ليس فقط لتطوير تكيفات الزعانف المتخصصة الخاصة به ولكن أيضًا لتشكيل الحليمات التي تجعله يحفر. كما يلعب Tbx3 أيضًا دورًا في تطور الأطراف لدى البشر والفئران والدجاج وأنواع أخرى من الأسماك، وفقًا لمؤلفي الدراسة.
قال بيلونو: "هذه سمكة نمت لها أرجل باستخدام نفس الجينات التي تساهم في تطور أطرافنا ثم أعادت توظيف هذه الأرجل للعثور على الفريسة باستخدام نفس الجينات التي تستخدمها ألسنتنا لتذوق الطعام وهو أمر جامح للغاية".
ولكن لماذا طورت بعض طيور روبن البحر فقط هذه القدرة الحسية؟ لدى الباحثين بعض الفرضيات.
قال هربرت: "إحداهما أن استخدام الأرجل للكشف عن الفريسة المدفونة" يتيح لها طريقة جديدة للبحث عن الطعام أكثر مما كانت عليه من قبل. "والفرضية الأخرى هي أن المشي بدلاً من السباحة في بعض البيئات قد يكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بالنسبة لطيور روبن البحر."
قال جيسون رامزي، الأستاذ المساعد في قسم الأحياء في كلية رود آيلاند، إن أسماك روبن البحر تتميز عن غيرها من الأسماك التي تمشي لأن زعانفها الصدرية، التي تسمى أيضًا أسماك روبن البحر، مفصلية للغاية كما أن تشريح الهيكل العظمي والعضلي لديها يعرض تعديلات فريدة من نوعها تمكنها من المشي. وأضاف رامزي أن هذه الأسماك لديها أيضًا تعديلات في جهازها العصبي مرتبطة بأرجلها، مما يشير إلى وظيفتها الحسية. ولم يشارك في الدراسات الجديدة.
"وقال رامزي في رسالة بالبريد الإلكتروني: "السؤال الشائع هو، هل تطورت أسماك الشفنين التي تمشي بسبب ضغوط (تكيف) انتقائية تدعم وظيفة المشي أو الوظيفة الحسية أو مزيج من الاثنين معاً؟ "تقدم هذه الدراسات الجديدة المزيد من الأدلة التي تشير إلى أنه كان السيناريو الأخير على الأرجح."
يبدأ ألارد مختبره الخاص في جامعة هارفارد، بينما يبدأ هيربرت مختبرًا في جامعة شيكاغو. قال الباحثان إنهما حريصان على الكشف عن الآليات الدقيقة وراء تطور الزوائد الحسية لسمك أبو الحناء البحري.
