أسماك أعماق البحار تكسر القوالب النمطية بنظام بصري جديد
اكتشف العلماء نوعاً جديداً من الخلايا البصرية في أسماك أعماق البحار، يجمع بين شكل وبنية الخلايا العصوية والآليات الجزيئية والجينات الخاصة بالخلايا المخروطية، وقد وُجد هذا النوع الهجين من الخلايا، المُتكيف للرؤية في ظروف الإضاءة الخافتة، في يرقات ثلاثة أنواع من أسماك أعماق البحار في البحر الأحمر.
أنواع الأسماك المدروسة
وفقا لموقع "dawn"، شملت الأنواع المدروسة: سمكة الفأس، واسمها العلمي Maurolicus mucronatus، وسمكة الضوء، واسمها Vinciguerria mabahiss، وسمكة الفانوس، واسمها Benthosema pterotum، احتفظت سمكة الفأس بالخلايا الهجينة طوال حياتها، أما النوعان الآخران، فقد تحولا إلى الانقسام المعتاد للخلايا العصوية والمخروطية في مرحلة البلوغ.
جميعها صغيرة الحجم، إذ يبلغ طول البالغين منها حوالي 3-7 سم، أما اليرقات فأصغر بكثير، وتعيش هذه الكائنات في بيئة بحرية ذات ظروف شفقية، حيث يكافح ضوء الشمس للوصول إلى أعماق المياه.
تحتوي شبكية العين لدى الفقاريات، وهي غشاء حسي في الجزء الخلفي من العين يستشعر الضوء ويحوله إلى إشارات إلى الدماغ، على نوعين رئيسيين من الخلايا البصرية الحساسة للضوء، تسمى المستقبلات الضوئية، وقد سميت بهذا الاسم نسبةً إلى شكلها: العصي والمخاريط.
استغراق وقت للتكيف
"تتغير مواقع العصي والمخاريط ببطء داخل الشبكية عند الانتقال بين ظروف الإضاءة الخافتة والساطعة، وهذا هو السبب في أن أعيننا تستغرق وقتًا للتكيف عندما نضغط على مفتاح الإضاءة في طريقنا إلى الحمام ليلًا"، كما قالت ليلي فوج، الباحثة ما بعد الدكتوراه في علم الأحياء البحرية بجامعة هلسنكي في فنلندا والمؤلفة الرئيسية للبحث المنشور في مجلة Science Advances.
لعقود من الزمن، اعتقد العلماء أن نمو شبكية العين لدى الفقاريات يتبع نمطاً يمكن التنبؤ به: تتشكل المخاريط أولاً، ثم العصي، لكن أسماك أعماق البحار التي درست لا تتبع هذه القاعدة.
وجد أن اليرقات تستخدم في الغالب نوعًا هجينًا من المستقبلات الضوئية، تبدو الخلايا التي تستخدمها في المراحل المبكرة مثل العصي، لكنها تستخدم الآلية الجزيئية للمخاريط، مما يجعلها مخاريط شبيهة بالعصي.
في بعض الأنواع التي درست، كانت هذه الخلايا الهجينة حلاً مؤقتاً، حيث تم استبدالها بقضبان "عادية" مع نمو الأسماك وهجرتها إلى مياه أعمق وأكثر ظلمة.
ومع ذلك، في سمكة الفأس، التي تقضي حياتها كلها في الشفق، يحتفظ البالغون بخلاياهم المخروطية الشبيهة بالعصي طوال حياتهم، ويبنون نظامهم البصري بالكامل حول هذا النوع الإضافي من الخلايا.
مسارا تطوريا مختلفا
تُظهر الأبحاث أن هذا ليس تعديلاً بسيطاً على النظام، بل إنه يمثل مساراً تطورياً مختلفاً بشكل جذري لرؤية الفقاريات،
يبدو أن التغلب على القيود البصرية في منطقة الشفق يوفر أفضل ما في العالمين: قدرة العصي على امتصاص الضوء، بالإضافة إلى خصائص المخاريط الأسرع والأقل حساسية للضوء الساطع، بالنسبة لسمكة صغيرة تحاول البقاء على قيد الحياة في المياه العكرة، قد يعني هذا الفرق بين العثور على فريستها أو أن تصبح هي الفريسة.
لأكثر من قرن، دأبت كتب علم الأحياء على تدريس أن رؤية الفقاريات تتكون من نوعين محددين بوضوح من الخلايا، لكن نتائجنا تُظهر أن هذه التصنيفات الواضحة أكثر ضبابية بكثير.
تجمع يرقات أسماك أعماق البحار بين خصائص الخلايا العصوية والمخروطية في خلية واحدة متخصصة للغاية، مُهيأة للحياة في بيئة بين الضوء والظلام، في أعماق المحيط المظلمة، أعادت يرقات أسماك أعماق البحار، بهدوء، صياغة قواعد تكوين العيون، وبذلك تُذكرنا بأن علم الأحياء نادرًا ما يتقيد بقوالب جامدة.