نعلم أخيرًا كيف يمكن للحيوانات أن تنجو من أكل الفراشات المليئة بالسموم السامة

يبدو أن السموم السامة لنباتات الصقلاب تسببت في سلسلة تطورية من خلال طبقات متعددة في الشبكة الغذائية ، مما تسبب في نفس الطفرات الجينية في الحشرات والديدان والفئران والطيور.

كانت فراشات مونراش من أوائل الحشرات التي تم العثور عليها مع هذا التطور الجيني الخاص ، والذي يسمح لها بالتغذي على الجليكوسيدات القلبية السامة التي تنتجها عشب الصقلاب (Apocynaceae) دون أن تموت. بدلاً من ذلك ، يتم عزل هذه السموم في أجزاء معينة من جسم الفراشة ، مما يوفر دفاعًا ضد الحيوانات المفترسة.

منقار أسود الرأس (Pheucticus melanocephalus) هو أحد هذه الحيوانات المفترسة ، والمعروف أنه يهاجر إلى المكسيك خلال فصل الشتاء ، حيث يعامل نفسه بمنقار مليء بالفراشات الملكية.

لطالما اشتبه العلماء في أن هناك شيئًا ما حول هذا الطائر يسمح له بأكل مثل هذه الحشرة السامة دون أن يموت ، والآن ، يبدو أن هذا الحيوان قد طور بعض آليات الحماية مثل وجبته.

عندما نُشر جينوم منقار الغراب ذي الرأس الأسود العام الماضي ، بدأ الباحثون في البحث عن نفس الطفرات التي شوهدت في الفراشات الملكية.

في النهاية ، تمكنوا من العثور على اثنين من جميع المراوغات الجينية الثلاثة الموجودة في جينات مضخة الصوديوم بالفراشة داخل هذا المفترس.

جينات المضخة هذه مسؤولة عن نقل الصوديوم إلى خلايا الجسم والبوتاسيوم خارجها ، لكن سموم عشب اللبن يمكن أن تمنع هذه المضخة وتسبب الفوضى داخل الجسم.

يمكن للحيوانات ذات القلوب ، مثل الطيور والبشر ، أن تموت في الواقع بسبب قصور القلب إذا تم تناول كمية كافية من السم.

لذلك قد تكون الطفرات في جينات المضخة ضرورية للبقاء على قيد الحياة إذا كانت وجبتك الرئيسية تتكون من سموم الصقلاب.

يوضح عالم الأحياء التطوري نوح: “إنه يحل هذا اللغز منذ 40 عامًا حيث كانت البيولوجيا تعمل بشكل جيد ، لكننا لم نتمكن من النزول إلى أدنى مستوى ممكن من التنظيم ، الجينوم ، لنرى كيف تقوم grosbeaks بعمل ذلك”. وايتمان من جامعة كاليفورنيا بيركلي.

“يبدو ، بشكل مثير للدهشة ، أنهم يطورون مقاومة باستخدام نفس النوع من الآلات في نفس الأماكن في الشفرة الوراثية مثل الملك والمن ، والبق والخنافس ، التي تتغذى على الصقلاب أيضًا.”

الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو حقيقة أن الباحثين تمكنوا من تحديد موقع هذه الطفرات الجينية في طبقات متعددة من السلسلة الغذائية.

على سبيل المثال ، الدبور الطفيلي ، Trichogramma premiosumالتي تتغذى على بيض الملك ، لديها أيضًا طفرتان في نفس الجزء من جين مضخة الصوديوم مثل الفراشات.

وفي الوقت نفسه ، فئران الغزلان (Peromyscus maniculatus) ، التي تتغذى على فراشات الملك ، لديها جميع الطفرات الثلاث ، كما تفعل الديدان الخيطية ، Steinernema carpocapsae، التي تعيش في التربة حول نباتات الصقلاب.

تشير النتائج معًا إلى أن هناك حاجة إلى استبداليين على الأقل في جينات المضخة للسماح للحيوانات بافتراس فراشات الملك ، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من التجارب الجينية لتأكيد هذه الفرضية.

يقول عالم بيولوجيا الأنظمة التطورية Simon ‘Niels’ Groen من جامعة كاليفورنيا ريفرسايد: “من اللافت للنظر أن التطور المتقارب حدث على المستوى الجزيئي في كل هذه الحيوانات”.

“تسببت السموم النباتية في تغيرات تطورية عبر ثلاثة مستويات على الأقل من السلسلة الغذائية.”

تشير حقيقة أن جميع هذه الحيوانات الأربعة ذات الصلة البعيدة إلى أن معركة المفترس والفريسة لها جذور تطورية عميقة. بعبارة أخرى ، ربما تسببت السموم النباتية في تأثير الدومينو للطفرات عبر مستويات متعددة من شبكة الغذاء.

لا يستطيع المؤلفون التأكد مما إذا كانت هذه هي الطفرات الجينية الوحيدة المطلوبة لاستهلاك سموم الصقلاب ، لكنهم يأملون في الإجابة على هذا السؤال بمزيد من البحث الجينومي.

الصفصاف ذو الظهر الأسود (إكتيروس النحل) ، على سبيل المثال ، يستهلك ما يصل إلى مليون ملوك كل شتاء ، ومع ذلك فإنه يميل إلى انتقاء الأجزاء الأكثر سمية. من ناحية أخرى ، تأكل جروسبكس الفراشة بأكملها.

لم يتم بعد تسلسل جينوم الأوريول ، ولكن عندما تكون كذلك ، سيكون من المثير للاهتمام ملاحظة ما إذا كانت تحمل نفس الطفرات الجينية في جينات المضخة ، أو أنها تكيفت مع آلية مختلفة.

يقول جروين: “أعتقد أن هناك طفيليات أخرى ، وحيوانات مفترسة طورت أيضًا طفرات مقاومة تتفاعل مع الملوك ، وهي مجرد مسألة وقت قبل أن يتم اكتشافها”.

“نحن نعلم أن هذه ليست الطريقة الوحيدة لتطوير مقاومة الجليكوسيدات القلبية ، ولكن يبدو أنها الطريقة السائدة – استهداف هذه المضخة تحديدًا.”

تم نشر الدراسة في علم الأحياء الحالي.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *