کشف راز کرم دریایی با صدها بدن: یک سر، صدها شاخه

1

اقیانوس مملو از موجودات عجیب است، اما کرم دریایی تازه‌مطالعه‌شده‌ای که Ramisyllis kingghidorahi نام دارد، از بسیاری از آن‌ها عجیب‌تر است. این کرم در فضاهای پنهان درون برخی اسفنج‌های دریایی زندگی می‌کند و ساختاری منحصر‌به‌فرد دارد: یک سر و صدها شاخه بدنی منشعب.

نقشه‌برداری ژنتیکی بی‌سابقه

تیمی بین‌المللی از پژوهشگران به رهبری دکتر گیلرمو پونز-سگرلس از مؤسسه IES El Burgo-Ignacio-Echeverría مادرید و دانشگاه گوتینگن آلمان، نخستین نقشه دقیق فعالیت‌های ژنتیکی این کرم را تهیه کرده‌اند. این پژوهش به درک بهتر از عملکرد بدن و سیستم تولید مثل این موجود کمک کرده است.

ساختار بدنی عجیب Ramisyllis kingghidorahi

بدن منشعب با اعضای مستقل

این کرم دارای تنها یک ناحیه قدامی (سر) است، اما می‌تواند شاخه‌های متعددی را درون اسفنج میزبان گسترش دهد. هر شاخه شامل مجموعه‌ای کامل از اندام‌ها است، اما همگی به یک سر واحد متصل می‌شوند. این ساختار، صدها مکان بالقوه برای تولید مثل فراهم می‌کند.

کنترل ژن‌ها در بخش‌های مختلف بدن

تنوع ژنتیکی بیشتر در مکان‌های بدنی نسبت به تفاوت‌های جنسی

مطالعه انجام‌شده نشان داد که ژن‌های مختلف در بخش‌های متفاوت بدن فعال می‌شوند. تفاوت‌های ژنتیکی میان سر، بخش میانی، و نواحی تولیدمثلی بیشتر از تفاوت بین نمونه‌های نر و ماده بود. این یافته نشان می‌دهد که موقعیت بدنی، نقش مهم‌تری در کنترل ژن‌ها نسبت به جنسیت ایفا می‌کند.

فعالیت ژنتیکی کم در بخش میانی بدن

بر خلاف سر و بخش‌های تولیدمثلی، بخش میانی بدن کرم فعالیت ژنتیکی خاصی نشان نداد. این ناحیه ژن‌های بسیار کمتری را فعال کرده و احتمالاً بیشتر به عنوان مجرایی برای اتصال بخش‌های فعال عمل می‌کند. نکته جالب اینکه، حتی در کرم‌های ماده، این بخش الگوهای بیان ژنی متفاوتی نسبت به نمونه‌های نر و غیرتولیدمثلی نشان داد.

واحدهای تولیدمثل مستقل (استولون‌ها)

تولید چشم برای یافتن جفت

در انتهای شاخه‌های بدن، واحدهایی مستقل به نام استولون رشد می‌کنند که مسئول تولید مثل هستند. هر استولون، چشمانی موقتی تولید می‌کند که به آن اجازه می‌دهد از بدن جدا شود و در آب شناور شود تا جفتی از جنس مخالف پیدا کند.

فعال‌سازی ژن‌های مربوط به بینایی

مطالعات نشان دادند که در این استولون‌ها، ژن‌های مربوط به بینایی به‌صورت متمرکز فعال می‌شوند. طول هر استولون تقریباً ۱٫۵ میلی‌متر است.

بیشترین فعالیت ژنی در کرم‌های ماده

برتری کرم‌های ماده در بیان ژن‌ها

در تمام بخش‌های بدن، کرم‌های ماده الگوهای بیان ژنی متفاوت‌تری داشتند. در بخش‌های تولیدمثلی، بخش میانی و حتی سر، کرم‌های ماده ژن‌های منحصربه‌فرد بیشتری را فعال کردند. این یافته می‌تواند به پیچیدگی بیشتر در فرآیند تولید استولون ماده یا شروع زودتر فعالیت‌های تولیدمثلی اشاره داشته باشد، هرچند علت دقیق این تفاوت هنوز مشخص نیست.

هورمون‌های تولیدمثل و غیبت غیرمنتظره آن‌ها

عدم مشاهده سیگنال‌های ژنی برای هورمون‌های رایج

پژوهشگران انتظار داشتند که ژن‌های مربوط به هورمون‌های تولیدمثل مانند متیل فارنسوات، دوپامین و سروتونین به‌صورت قوی فعال شوند، اما برخلاف انتظار، این سیگنال‌ها بسیار ضعیف یا تقریباً غایب بودند. یکی از توضیحات احتمالی این است که این هورمون‌ها در مراحل ابتدایی رشد کرم فعال می‌شوند، قبل از زمانی که نمونه‌ها جمع‌آوری شده‌اند.

احتمال تکثیر ژنومی در گذشته تکاملی

دلیل پیچیدگی ساختار بدن کرم

برخی الگوهای ژنتیکی نشان می‌دهند که Ramisyllis kingghidorahi ممکن است در گذشته تکثیر نسبی ژنوم را تجربه کرده باشد. این موضوع می‌تواند دلیل تعداد بالای ژن‌های فعال در بخش‌های مختلف بدن باشد. اگر این فرضیه تأیید شود، می‌توان آن را نقطه عطفی در درک تکامل ساختار پیچیده تولیدمثل در مقایسه با خویشاوندان ساده‌تر این گونه دانست.

توانایی‌های حسی منحصر‌به‌فرد

چشمان موقتی برای جهت‌یابی

هر استولون برای یافتن جفت، چشم‌هایی موقتی ایجاد می‌کند. این چشمان نشان از سازگاری فوق‌العاده این کرم با محیط دارند و توانایی بالای آن در حس‌کردن محیط را نمایش می‌دهند. پژوهشگران امیدوارند در مطالعات آینده، روند دقیق رشد این چشمان را کشف کنند.

چه کسی تصمیم می‌گیرد که تولیدمثل آغاز شود؟

سؤالی بی‌پاسخ در زیست‌شناسی این گونه

یکی از اسرار بزرگ در مورد این کرم، این است که چگونه تنها یک سر می‌تواند صدها واحد تولیدمثلی را کنترل کند. به‌خصوص که همه شاخه‌ها هم‌زمان استولون تولید نمی‌کنند. احتمالاً هر شاخه سیگنال‌های متفاوتی دریافت می‌کند یا در زمان‌های مختلف واکنش نشان می‌دهد، اما محرک اصلی هنوز ناشناخته باقی مانده است.

سخن پایانی پژوهشگران

دکتر پونز-سگرلس بیان کرد: «ما انتظار داشتیم تفاوت‌های جنسیتی بزرگی در بخش سر کرم ببینیم، اما سر کرم تفاوت چشم‌گیری میان نر و ماده نشان نداد.»

با هر کشف جدید، معمای چگونگی تنظیم این ساختار بدنی عجیب پیچیده‌تر می‌شود. دانشمندان بر این باورند که استفاده از روش‌های پیشرفته‌تر ژنومی در آینده می‌تواند به رمزگشایی بهتر از این نوع زیست‌بوم‌های همزیستی پیچیده در بی‌مهرگان دریایی کمک کند.