انتشار این مقاله


نیای مشترک واحد را فراموش کنید! مفهوم تکامل سیستم عصبی به مرحله‌ی جدیدی وارد شده است

سیستم عصبی مرکزی، نه فقط یک بار (طبق باور سابق)، بلکه چندین بار به طور مستقل تکامل یافته است.

مطالعه‌ای روی پنهان‌ترین اشکال حیات در اعماق دریاها پیشنهاد می‌کند که سیستم عصبی مرکزی، نه فقط یک بار (طبق باور سابق)، بلکه چندین بار به طور مستقل تکامل یافته است.

این طور در نظر گرفته می‌شود که بی‌مهرگان متعلق به خانواده‌هایی هستند که در سراسر شجره‌ی تکاملی جانوران گسترش یافته‌اند. این موجودات همچنین تنوعی از معماری طناب نخاعی را به نمایش گذاشته‌اند. ژن‌های دخیل در تکامل سیستم عصبی در این جانوران با بقیه‌ی جانوران آزمایشگاهی مشابه است ولی اغلب در مسیرهای غیرعصبی به انجام می‌رسد. محققان گزارش این مطالعات را سیزدهم دسامبر، در ژورنال Nature منتشر کردند.

Greg Wray، زیست‌شناس تکوین تکاملی در دانشگاه دوک در دورهامِ کارولینای شمالی این گونه توضیح می‌دهد:

این یافته‌ها ایده‌ی وجود یک نیا با طناب عصبی مرکزی را به چالش می‌کشد. این موضوع سؤالات زیادی به وجود می‌آورد که جوابی برای آن‌ها نداریم؛ از جمله این که اگر طناب‌های عصبی مرکزی در رده‌های گوناگون به طور مستقل تکامل یافته‌اند، پس چرا اینقدر به هم شباهت دارند؟

در سال ۱۸۷۵، جانورشناس آلمانی، Anton Dohrn، به این نکته اشاره کرد که شباهت‌هایی آناتومیکی بین طناب عصبی مرکزی در بدن کرم‎‌های حلقوی و نخاع مهره‌داران وجود دارد. او پیشنهاد کرد که نیای مشترک و باستانی این گروه‌ها، طنابی نخاعی داشته‌ است که مثل طناب عصبی کرم‌های حلقوی در سطح شکمی قرار می‌گرفت. او همچنین این ایده را مطرح کرد که طناب نخاعی در جانوران جدیدتر به سطح پشتی بدن منتقل شده است.

بیش از یک قرن بعد، زیست‌شناسان تکوین تکاملی، وقتی کشف کردند ژن‌های دخیل در تکوین طناب عصبی مرکزی در مهره‌داران، مگس سرکه و یک نوع کرم حلقوی دریایی (Platynereis dumerilii) یکسان هستند، دوباره نظریه‌ی Dohrn را پیش روی خود دیدند. بیان ژن‌های مشابه این مفهوم را می‌رساند که شاید رد طناب‌های عصبی را بتوان در یک نیای مشترک پیدا کرد.

میکروگراف SEM از یک بازوپای اولیه. Jürgen Berger and Andreas Hejnol©
میکروگراف SEM از یک بازوپای اولیه. Jürgen Berger and Andreas Hejnol©

مباحثه‌ای از نوع تکوین

با این حال محققان بار دیگر این نظریه را در سال ۲۰۰۶ مورد سؤال قرار دادند. این بازنگری پس از مشاهده‌ی بیان یک دسته از ژن‌ها (شامل ژن bmp یا پروتئین مورفوژنیک استخوانی) در کرم بلوط اتفاق افتاد. محققان متوجه شدند که ژن bmp در این جانوران در مراحل اولیه‌ی تکوین فعال می‌گردد؛ یعنی قبل از این که طناب‌های عصبی در دو طرف بدن تشکیل شوند. دانشمندانی که این مشاهدات را انجام داده بودند، همچنین پیشنهاد کردند که bmp به هماهنگی سلول‌ها در تکوین رویان کمک می‌کند. با این حال به جای اعمال تغییر در نظریه، کرم بلوط در استفاده از این ژن استثنا در نظر گرفته شد؛ هر چه باشد، آن‌ها دو طناب عصبی دارند.

Andreas Hejnol، بیولوژیست تکوین تکاملی در مرکز بین‌المللی سارس برای بیولوژی مولکولی موجودات دریایی در نروژ و نویسنده‌ی ارشد مقاله‌ی منتشر شده در Nature، از این یافته‌ها هیجان‌زده است.

به نظر من نباید جانوری را عجیب توصیف کرد؛ به آن‌ها اجازه دهید تا به شما بگویند عجیب یعنی چه.

در جستجوی موجوداتی با سیستم عصبی متفاوت، تیم هجنول با قایق، وجب به وجب آبدره‌های نروژ و سوئد را درنوردیدند. آن‌ها گل‌ولای دریاها را غربال کردند تا در شکم خیارهای دریایی انگل‌های مدفون با آن‌ها را پیدا کنند. دانشمندان همچنین برای پیدا کردن نمونه، سواحل صخره‌ای واشنگتن را نیز جستجو کردند.

محققان در حال جمع‌آوری کرم‌های روبانی (nemerteans) در برگن نروژ. Eivind Senneset©
محققان در حال جمع‌آوری کرم‌های روبانی (nemerteans) در برگن نروژ. Eivind Senneset©

برخی از ریزترین کرم‌ها که دانشمندان جمع‌آوری کردند، به رده‌ای باستانی در شجره‌ی تکاملی جانوران متعلق بودند (Xenacoelomorpha). سیستم عصبی این جانوران خیلی قروقاطی است. برای مثال Xenoturbella bocki هیچ طناب عصبی مرکزی‌ای ندارد. به جای آن شبکه‌ای از اعصاب وجود دارد؛ مثل آنچه در عروس دریایی می‌بینیم. Isodiametra pulchra هشت طناب عصبی دارد؛ و Meara stichopi فقط یک طناب عصبی دارد که پشت بدنش قرار می‌گیرد، مثل مهره‌داران.

این تصویر زیبا متعلق به Xenoturbella bocki، گونه‌ی مورد علاقه‌ی جامعه‌ی علمی است. Ulf Jondelius©
این تصویر زیبا متعلق به Xenoturbella bocki، گونه‌ی مورد علاقه‌ی جامعه‌ی علمی است. Ulf Jondelius©

طناب نخاعی، از همه رقم!

مثل کرم بلوط، در این کرم‌های ریز هم، هنگام تکوین اولیه‌ی رویان، ژن bmp قبل از تشکیل طناب‌های عصبی فعال می‌شود. فراتر از این، محققان مسیر این پروتئین را بلوک کرده و مشاهده نمودند که تکوین طناب‌های عصبی بدون ارتباط با آن به پیش می‌رود. این نتایج پیشنهاد می‌کند که تکوین ساختار عصبی در این موجودات بسیار متفاوت از موش‌ها، مگس‌ها و دیگر مدل‌های جانوری است.

گروه تحقیقاتی دریافتند که در lampshellها (موجوداتی که به دلیل شکل‌شان به این اسم نامگذاری شده‌اند)، بقیه‌ی ژن‌هایی که قبلاً با طناب عصبی مرکزی مرتبط شناخته شده بودند، با تکوین جانور روشن می‌شوند؛ در حالی که این موجودات اصلاً طناب عصبی مرکزی ندارند. این تفاوت در چرخداران، nemerteans و بقیه‌ی جانوران عجیب و غریب نیز مشاهده شده است.

خاتمه‌ی بحث این که ژن‌های شناخته شده در تکوین طناب عصبی مرکزی مهره‌داران، مگس‌ها و برخی کرم‌های حلقوی، در نیاهای اولیه به شکل متفاوتی عمل می‌کنند، و در عوض در زمان‌های متفاوتی در رده‌های مختلف جانوران با سیستم عصبی پیوند داشته و طناب‌های عصبی مخصوص به آن‌ها را تکوین می‌بخشند.

با این حال، هستند متخصصانی که هنوز با این اظهار عقیده کنار نیامده‌اند. Linda Holland، بیولوژیست تکاملی در دانشگاه کالیفرنیا، می‌گوید که شاید جانوران مورد آزمایش هجنول، از موقعیت‌ نیایی مشتق شده باشند. شاید اصلاً شناخت آن نیا امکان‌پذیر نباشد؛ چون بیش از ۵۰۰ میلیون سال از جدا شدن این دودمان‌ها گذشته است. “شاید راحت نباشد، ولی انتخاب من همین است”.

Wray آماده است تا سناریوی منشأ واحد دوهرن را دور بیاندازد، ولی چون احتمالاً حقیقت کمی متفاوت‌تر از این باشد، تردید دارد. “احتمالاً برخی مؤلفه‌ها [مربوط به طناب عصبی مرکزی] وجود دارند که از زمان‌های باستانیِ تکامل باقی مانده‌ و برخی دیگر بعداً به آن‌ها اضافه شده‌اند”.

علی تقی‌زاده


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*

code