بحث: القواقع تستخدم الأنسولين لصيد الأسماك
عندما نفكر في المفترس والفريسة، أعتقد أن معظمنا يتخيل أسدًا يطارد حمارًا وحشيًا في السافانا الأفريقية. هذا يعني أننا ربما نشاهد العديد من أفلام الطبيعة، ولكن ربما لا يكون هناك تنوع كافٍ. إن العالم الطبيعي مليء بمجموعة كبيرة وغنية من الحيوانات المفترسة، التي طورت، بمساعدة الأم التطورية، تقنيات مختلفة للقبض على الفرائس. العديد منها - تكريمًا لملك الوحوش - أكثر تعقيدًا وإبهارًا من الركض أسرع من الفريسة وغرس أسنانك فيها. هناك حيوانات مفترسة تضع أفخاخًا لفرائسها، مثل يرقة الحريم التي تحبس النمل في حفرة ذات جوانب متفتتة، أو شبكات العنكبوت النحيلة التي تصطاد الحشرات أثناء الطيران. تمويه الحيوانات المفترسة مثل سمكة البون بشكل مثالي ولا تخرج من مخبأها بسرعة إلا عندما تمر الفريسة البريئة بالقرب منها. وقد طور آخرون عضوًا معينًا إلى حد الكمال، مثل لسان السحالي أو الضفادع الذي يتم سحبه بسرعة مذهلة لالتقاط حشرة أثناء الطيران. تتعاون بعض الحيوانات المفترسة في مجموعات، مما يتيح لها مهاجمة الحيوانات الأكبر حجمًا والأقوى منها بكثير، مثل الضباع أو الذئاب أو حتى أسماك الضاري المفترسة. وقد طورت حيوانات مفترسة أخرى استراتيجيات فريدة، مثل السمكة القناصة، التي تنفث دفقة دقيقة من الماء على الحشرات التي تجلس على أوراق الشجر خارج الماء، ثم تسقطها في الماء وتبتلعها. تصعق بعض الثعابين فرائسها بصدمة كهربائية، مما يسمح لها بالتهامها.
الحيوانات المفترسة المفضلة لدي - شخصيًا - هي تلك التي طورت طرقًا كيميائية خاصة للقبض على فرائسها: على سبيل المثال، العناكب أو الدبابير التي تحقن الفريسة بمادة مشلولة، ثم تفعل بها كما تشاء. لا تهتم الحيوانات المفترسة السامة الأخرى، مثل الثعابين أو العقارب، بشل حركة فرائسها، بل تقتلها ببساطة بجرعة من السم، ثم تأكلها. لا تقوم الحيوانات المفترسة الكيميائية الأخرى بحقن السم في فرائسها، ولكنها ببساطة تفرزه في الماء، على سبيل المثال، تقتل قناديل البحر المختلفة أو تشل الزريعة أو غيرها من الكائنات المؤسفة التي سقطت في بيئتها. أحد أكثر المخلوقات الرائعة في مجال استخدام السم هو الحلزون البحري ذو المظهر البريء الذي يستخدم الأدوات البيوكيميائية على نطاق واسع، وتكشف الأبحاث الجديدة عن تعقيده الكبير.
الحلزون مسكن للآلام
القواقع المخروطية (Conidae) هي فصيلة تضم حوالي 500 نوع مختلف من القواقع ذات الصدفة المخروطية الشكل. بعض الأنواع صغيرة جدًا، والبعض الآخر يصل حجمها إلى 10-15 سم. حوالي مائة نوع في العائلة هي أسماك مفترسة. على الرغم من بطئهم، إلا أنهم قادرون على سحب عضو ضخم يشبه اللسان، وإمساك الزريعة الصغيرة ولفها بها ووضعها في أفواههم. تنجح بعض أنواع القواقع في هذه العملية، لأنها تفرز مسبقًا سمًا مشلولًا في الماء، وعندما تتلامس مع الضحية، فإنها تحقنه بسم قاتل بشكل خاص.
أحد القواقع من هذه العائلة، Conus Geographus، لديه سم قاتل لدرجة أن بضعة أجزاء من المليون من الجرام منه تكفي لقتل شخص بالغ، أو إصابته بالشلل. تشير التقديرات إلى أن عشرات الأشخاص قد دفعوا حياتهم ثمناً للاتصال الإهمالي بهذا الحلزون والأنواع المرتبطة به. جذبت هذه القواقع القاتلة انتباه العالم الفلبيني الشاب بالدوميرو أوليفيرا، الذي حصل في الستينيات على درجة الدكتوراه في الفيزياء الحيوية من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. لقد درس لسنوات عديدة نشاط السموم المختلفة التي يتكون منها سم الحلزون - معظمها عبارة عن بروتينات صغيرة تشل بعض أنشطة الجهاز العصبي.
كان بحث أوليفيرا أيضًا الأساس لتطوير دواء مهم لتخفيف الآلام المزمنة. جزء كبير من السموم يدمر نشاط القنوات الأيونية. القنوات هي نوع من الثقوب الموجودة في الخلايا العصبية، والتي يمكن أن تفتح وتنغلق بسرعة كبيرة، وتسمح بمرور مواد معينة فقط، مثل البوتاسيوم أو الكلور أو الصوديوم أو الكالسيوم. هذه المواد عبارة عن أيونات، أي ذرات ذات شحنة كهربائية، والتغير السريع في كميتها يؤدي إلى تغير الجهد الكهربائي في الخلية العصبية، مما يسمح لها بنقل الإشارات إلى الخلايا الأخرى، أو - بدلا من ذلك - لمنع مرور إشارات. أحد البروتينات التي اكتشفها أوليفيرا يمنع نشاط قناة الكالسيوم هذه، مما يسبب الشلل في الأسماك. ومع ذلك، فقد أدرك أن حجب هذه القناة بالذات عند البشر قد يمنع إطلاق المواد التي تسبب الإحساس بالألم في الدماغ. في الواقع، تشكل نسخة من السم المنتجة صناعيًا في المختبر أساس عقار بريالت، الذي يستخدم لعلاج الألم المزمن الشديد، على سبيل المثال لدى مرضى السرطان. نظرًا لأن الدواء سم مميت للغاية، فلا يتم إعطاؤه إلا عن طريق الحقن المباشر في السائل الشوكي، مع الحرص الشديد على الجرعة الدقيقة (المرضى الذين تلقوا جرعة عالية جدًا في التجارب السريرية عانوا من هلوسة شديدة وضعف التوجه).
يشل الأنسولين
وقد انخرط أوليفيرا، وهو الآن أستاذ في جامعة يوتا، في دراسة سموم القواقع المخروطية لعدة عقود. وفي الدراسة الحالية، حاول التحقق مع الدكتورة هيلينا صفوي همامي، التي تقوم معه بتدريب ما بعد الدكتوراه، من كيفية عمل اللسان الطويل للقواقع. وللقيام بذلك، قاموا بفحص التسلسل الجيني لجميع البروتينات الموجودة في غدة سم الحلزون. أدى الفحص السريع للتسلسلات إلى ظهور قسمين يبدو أنه لم يكن من المفترض أن يكونا موجودين هناك. وأدرك الباحثون أن هذه الجينات لا تشفر أحد البروتينات السامة، بل بروتين أكثر شيوعًا وهو الأنسولين، والذي يستخدم لتنظيم مستوى السكر في العديد من الكائنات، بما في ذلك البشر بالطبع. وكشف الفحص الدقيق أن الأنسولين الذي تنتجه القواقع ليس هو نفسه الذي تستخدمه لتكسير السكر. وفي المقابل، فهو مطابق كيميائيا حيويا للأنسولين الموجود في الأسماك الصغيرة، والذي تأكله القواقع. وافترض الباحثون أن الحلزون يفرز الأنسولين في الماء مع مواد مشلولة، مما يسبب انخفاضا سريعا في مستوى السكر لدى الأسماك، ويضعف سرعة رد فعلها واتجاهها في البيئة، مما يصعب عليها بالطبع الهروب من البيئة. المفترس.
دوخ
ولاختبار هذه الفرضية، أجرى الباحثون بعض التجارب. أولاً، بحثوا عن جين الأنسولين في القواقع المخروطية الأخرى، ووجدوا نوعًا آخر، وهو Conus tulipa، الذي يحتوي سمه أيضًا على الأنسولين. في المقابل، لم يعثروا على هذا الجين في خمسة أنواع من القواقع آكلة الأسماك التي لا تفرز سما مشلولا، بل تحقن سما قاتلا في السمكة باستخدام عضو يشبه الجرس. كما أنهم لم يجدوا جين الأنسولين في بعض أنواع القواقع التي تتغذى على الرخويات والديدان، وليست أسماكًا مفترسة. وفي الخطوة التالية، تمكن الباحثون من إنتاج نسخة صناعية من الأنسولين من القواقع في المختبر. وقاموا بحقن هذه المادة في أسماك الحمار الوحشي، واكتشفوا أنها تسبب بالفعل انخفاضًا حادًا في مستوى السكر في دمائهم. علاوة على ذلك، أحدث انخفاض مستوى السكر تغيرًا سلوكيًا لدى الأسماك: فقد انخفض تكرار حركاتها بشكل كبير، كما انخفضت نسبة وقت السباحة (مقارنة بالوقت الذي تقضيه في المكان) بشكل كبير. ويفترض الباحثون أن إطلاق الأنسولين في الماء يضع الأسماك في نوع من صدمة نقص السكر في الدم، وهو ما نسميه "قطرة السكر". عند البشر، يمكن أن يسبب الانخفاض الحاد في نسبة السكر في الدم الدوخة وعدم وضوح الحواس وحتى الإغماء، وتبين أن الأسماك تتفاعل بطريقة مماثلة، ويعتقد الباحثون أن الأنسولين هو عنصر رئيسي في الشلل الذي يمسك الأسماك، مما يسمح القواقع لالتهامهم.
غذاء للفكر
الدراسة التي نشرت في مجلة الأكاديمية الأمريكية للعلوم (PNAS)، هي أول دراسة تثبت استخدام الأنسولين كعامل مشلل لأغراض الصيد. ومن المحتمل جدًا أن يكون هناك المزيد من الأمثلة التي لا علم لنا بها في الوقت الحالي. توضح هذه النتيجة أيضًا مرة أخرى عجائب التطور: حيث يتمكن حيوان معين من إنتاج نسخة طبق الأصل من مادة موجودة في حيوان آخر، واستخدامها لغرض مختلف تمامًا. كما أن البحث قد يلقي ضوءا جديدا على وظائف الأنسولين، وقد يساعد العلماء على تطوير بدائل أنسولين أكثر فعالية وأرخص وأبسط، والتي ستكون بالتأكيد مفيدة في مكافحة وباء مرض السكري الحاد. علاوة على ذلك، كما هو الحال في حالة البرياليت المستخدم لتخفيف الآلام، فإن أي بحث جديد حول المواد التي تفرزها القواقع والحيوانات الأخرى، قد يمهد طريقنا لاكتشاف مواد جديدة يمكن للإنسان الاستفادة منها.
روابط إضافية:
תגובה אחת
مقالة ممتازة ومفيدة
في شبابي، لعبت في إيلات مع مثل هذا الحلزون، بالطبع دون أن أعرف ما يمكن أن يفعله نوح
نأمل أن نرى المزيد من المقالات حول الحيوانات حتى يتم إنشاء قائمة طعام لهم
نوريل