تشير عملية زرع الخلايا عبر شجرة الحياة إلى كيفية ظهور الحيوانات

منذ أكثر من قرن من الزمان، أجرت عالمة الأجنة هيلدا مانجولد تجربة غريبة أحدثت تحولًا في علم الأحياء.

عندما كانت طالبة دكتوراه في عشرينيات القرن الماضي، قامت بنقل كتلة من الخلايا من أجنة أحد أنواع السمندل المائي إلى نوع آخر. تسببت الخلايا المزروعة في تكوين “محور الجسم” الثانوي في الجنين المضيف، مكتملًا بجهاز عصبي ومقدمة للعمود الفقري. أظهر مانجولد أن معظم محور الجسم الثانوي تطور من أنسجة الجنين المتلقي.

يقول ستانيسلاف كريمنيوف، عالِم الأحياء التطورية بجامعة فريدريش شيلر جينا في ألمانيا، والذي يسير الآن على خطى مانجولد، إن اكتشاف «المنظم» الجنيني الذي ينسق تكوين محور الجسم «أنشأ مجالًا جديدًا تمامًا من علم الأحياء التطوري».

وفي دراسة نشرت في طبيعة في 17 يونيو¹أفاد كريمنيوف وزملاؤه عن اكتشاف منظم جنيني في الحيوانات المفترسة البحرية يُسمى الهلام المشط (Ctenophora)، وزرعها بنجاح في شقائق النعمان البحرية (Cnidaria) – التي تنتمي إلى شعبة مختلفة تمامًا – لتكوين أفواه وبلعوم إضافية.

يعتقد العديد من العلماء أن الهلام المشط ينتمي إلى أقدم فرع من شجرة عائلة الحيوانات. يجادل كريمنيوف وزملاؤه بأن ظهور المنظم ساعد في تحويل الكائنات وحيدة الخلية إلى حيوانات.

يقول أولريش تكناو، عالِم الأحياء التطورية التطورية بجامعة فيينا: “أنا متحمس حقًا لرؤية هذا”. لكن ليس كل العلماء مقتنعين بهذه المزاعم.

بناء الجسم الثاني

توفيت مانجولد بشكل مأساوي في عام 1924 في انفجار غاز بمنزلها، لكن هذا الاكتشاف منح مشرفها، هانز سبيمان، جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب عام 1935.

أصبح مختبر سبيمان مركزًا لعالم علم الأحياء التطوري، حيث اجتذب كبار العلماء لسبر أغوار المنظم والبحث عن قدرات مماثلة في الأنسجة النامية الأخرى.

قناديل البحر القديمة تجعل شجرة الحياة تتمايل

يقول كريمنيوف: «لقد فعلوا أشياءً جنونية»، حيث زرعوا أنسجة من القواقع وكلى الفئران في أجنة الضفادع، مما أظهر أن هذه أيضًا تمتلك نشاطًا تنظيميًا. وفي وقت لاحق، في الثمانينيات والتسعينيات، اكتشف العلماء الأساس الجزيئي للمنظمين: جزيئات الإشارة المعروفة باسم المورفوجينات.

يقول كريمنيوف إن الخلايا المنظمة والمورفوجينات التي تطلقها تعمل كرئيس عمال البناء في الجنين النامي، حيث تخبر “الخلايا بما يجب عليها فعله وما يجب عليها بنائه”.

تركزت الأبحاث حول المنظم في الغالب على الفقاريات. لكن في عام 2007، اكتشف فريق بقيادة تكناو مثل هذه الخلايا في أجنة شقائق النعمان البحرية النجمية (النيماتوستيلا vtensis)²والتي تنتمي إلى سلالة حيوانية تشعبت بعد سلالة الهلام المشطية. أثارت النتائج تساؤلات حول الأصول التطورية للمنظم.

يقول كريمنيوف: “حتى عملنا، لم يكن من المعروف متى ظهر”.

فمين

يحتفظ أندرياس هيجنول، المشرف على كريمنيوف والمؤلف المشارك في الدراسة، عالم الأحياء التنموي بجامعة فريدريش شيلر جينا، بمجموعة من اللافقاريات غير العادية – بما في ذلك شقائق النعمان البحرية، وديدان القضيب، والديدان المفلطحة – التي يسميها حديقة الحيوان الصغيرة. وعندما انضم إلى المختبر، أضاف كريمنيوف مشطًا هلاميًا (منيموبسيس ليدي).

ما هي الحيوانات الأولى؟ معركة الإسفنج والهلام الشرسة التي لن تنتهي

م. ليدي تكون شديدة الخصوبة وتضع أجنة شفافة يوميًا. أثناء الفحص م. ليديلاحظ كريمنيوف تكوين هياكل جنينية تسمى المسامات الأريمية، وهو موقع المنظم الجنيني في الحيوانات الأخرى. “لقد رأيت الثقب الانفجاري، وما أردت فعله هو زرعه فحسب.” تظهر الهياكل خلال عملية تسمى المعدة، والتي تحدث بعد ساعات من الإخصاب في الهلام المشط.