أبحاث الأعصاب: أكل الكعكة وإبقائها على قيد الحياة - دبور طفيلي يملي سلوك فريسته عن طريق حقن السم مباشرة في دماغه. لمحة رائعة عن العلاقة بين العمليات البيوكيميائية في الدماغ والسلوك
ياعيل لابان، جامعة بن غوريون في النقب
أمبولكس كومبريسا على طابع من ماليزيا
تحاول كل أم أن تقدم لأطفالها طعامًا طازجًا ونظيفًا، والدبور أمبولكس كومبريسا، الذي تتغذى يرقاته على الصراصير، ليس استثناءً. لكن الدبور الطفيلي الذي يعيش في المناطق الاستوائية لا يملك ثلاجة ويجب أن يحافظ على طعامه طازجا بطريقة أخرى. وفي الوقت نفسه يجب عليها التأكد من بقاء الطعام في مكانه منذ لحظة وضع البيضة وحتى انتهاء الوجبة وتجسيد اليرقة. كيف يتسبب دبور في أن يتبعه صرصور أمريكي، يبلغ حجمه ثلاثة أضعاف حجمه، إلى جحره وينتظر "بصبر" - وهو لا يزال على قيد الحياة - لمدة 8-7 أيام حتى تنتهي يرقة الدبور من أكله؟ الجواب مذهل: يستطيع الدبور أن يُملي على الخنفساء سلسلة من السلوكيات التي ترغب فيها عن طريق حقن السم مباشرة في دماغها.
ويقول البروفيسور فريدريك ليبرسات، الباحث في قسم علوم الحياة ومركز زالوتوفسكي لأبحاث الأعصاب في جامعة بن غوريون: "هذه هي الحالة الوحيدة المعروفة لدينا من حيث طبيعة الحقن المباشر للسم في الجهاز العصبي المركزي". ويستخدم علماء الأعصاب الصرصور كحيوان مختبري، تمامًا كما يستخدم علماء آخرون الفئران. الجهاز العصبي غير المكتمل بسيط نسبيًا، لكنه يشبه في كثير من النواحي - من الناحية الهيكلية والوظيفية - الجهاز العصبي للفقاريات، بما في ذلك البشر. يوفر ضغط الدبور أمفوليكس للباحثين فرصة لإجراء بحث رائع.
إن استخدام السم لتغيير السلوك أمر نادر في الطبيعة. هناك العديد من الحيوانات المفترسة السامة، لكن معظمها يستخدم السم لقتل فرائسه أو شل حركتها، من أجل تناولها على الفور. ويوضح ليبرسات: "في مثل هذه الحالات، يؤدي شلل الفريسة أيضًا إلى شل عضلات الجهاز التنفسي والأوعية الدموية، وتموت الفريسة بسرعة". ومن ناحية أخرى، يجب على الدبور أن يبقي الصرصور حيًا وطازجًا، لكن يمنعه من الهروب خلال الأسبوع الذي تتغذى فيه اليرقة عليه." ولتحقيق ذلك، يقوم الدبور بإدخال إبرته في رأس الصرصور ويتم حقن السم مباشرة في الدماغ. قام ليبرسات ومجموعته بوضع علامة على سم الدبور بمادة مشعة تسمح باكتشاف موقعه بعد اللدغة. ومن خلال الفحص المجهري للصراصير اللاذعة، يمكنك ملاحظة أن السم يتركز في منطقة معينة من الدماغ. وفي دراسة أخرى، تم العثور على مستقبلات عند طرف إبرة اللدغة، ويبدو أن الدبور يستشعر أو "يتذوق" الدماغ ويتأكد من أن اللدغة تتم في المكان الصحيح. نتيجة اللدغة مفاجئة: ينفتح الصرصور خلال ثلاثين دقيقة من التنظيف الذاتي المكثف، وبعد ذلك يتحول إلى نوع من "الزومبي".
التنظيف الذاتي (التنظيف) هو عمل شائع في الحيوانات، والغرض منه هو التخلص من الأوساخ والطفيليات والفطريات ونحوها. حتى في الحشرات، فهو سلوك معقد يشمل، من بين أمور أخرى، تنظيف الرأس والبطن بالأرجل الأمامية وتنظيف الأرجل والمخالب بالفم. كيف يؤدي حقن السم إلى ذلك؟ ووجد تحليل كيميائي أن سم الدبور يحتوي على الدوبامين، وهو ناقل عصبي نشط أيضًا في الدماغ البشري ويرتبط بالآليات المسؤولة، من بين أمور أخرى، عن الحركة والتحفيز. وقد وجد أن حقن الدوبامين بشكل مصطنع في دماغ الصرصور يؤدي إلى تنظيفه الذاتي، وإذا تم حقن الصرصور بمادة تتعارض مع عمل الدوبامين (مضاد الدوبامين) قبل لدغة الدبور، فإن التنظيف الذاتي ينخفض بشكل كبير. ومن هذا يبدو أن وجود الدوبامين في السم يجعل الصرصور ينظف نفسه بهذه القوة.
ما الفائدة التي يجنيها الدبور من التنظيف الذاتي؟ إحدى الفرضيات التي طرحها البروفيسور ليبرسات هي أنه بهذه الطريقة ستأكل اليرقة طعامًا نظيفًا قدر الإمكان من الفطريات والطفيليات الأخرى، تمامًا كما نغسل أيدينا قبل الأكل.
بعد انتهاء الوجبة من تنظيف نفسها، يمسك الدبور بمجسات الصرصور ويسحب الأسير خلفه إلى الجحر الذي أعده مسبقًا. الصرصور ليس مشلولا: فهو يمشي على قدميه، ولا تتضرر عضلاته، وفي التجارب وجد أنه قادر أيضا على الطيران والسباحة. ومع ذلك فهو لا يقاوم ولا يهرب! يشرح ليبرسات: "يتم التحكم في عضلات الساق بشكل انعكاسي من خلال العقد المحلية، وهي النظام المعادل لدى الصرصور للحبل الشوكي للفقاريات. من ناحية أخرى، كما هو الحال في البشر، فإن الدماغ هو الذي يقرر متى يمشي، وأين يتجه، وأي أرجل يجب أن يتحرك. يتولى الدبور آلية التحكم في الدماغ في الجهاز العصبي."
يقود الدبور الصرصور مثل الكلب إلى الجحر ويضع بيضة واحدة عليه. ثم تغلق الجحر بالأوراق والأوراق الجافة. وفي دراسة أخرى، وجدت مجموعة ليبرسات البحثية أن الصراصير التي لدغها دبور تمكنت من البقاء بدون ماء وطعام أفضل من الصراصير التي لم يتم لدغها أو حقنها بمادة سامة مشلولة مشتقة من دبور سام آخر. وتبين أن لدغة الدبور تؤثر أيضًا على عملية التمثيل الغذائي للأسير واستهلاك الأكسجين، وذلك بهدف إبقائه "طازجًا" لفترة أطول.
تفقس اليرقة من البيضة بعد يومين من وضعها، وتثقب ثقبًا في جسم الصرصور وتتغذى على الدملمف (سائل "الدم" في الحشرات) لمدة ثلاثة أيام أخرى. ثم تخترق اليرقة جسد الصرصور وتأكل أعضائه الداخلية (وبالتالي تقتله في النهاية) وتتجسد بداخله. وبعد ثلاثة أسابيع، يخرج دبور ناضج من الشرنقة، مستعدًا للبحث عن ضحية جديدة.
يعد بحث Libersat بحثًا أساسيًا، لكن ربما كان له آثار تطبيقية. كما أن عدم القدرة على التحكم في الحركة وإنتاج حركات إرادية هو ما يميز بعض الأمراض عند الإنسان، مثل مرض باركنسون. ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه لدى مرضى باركنسون يحدث تغير كبير في كميات الدوبامين في الدماغ. إن الفهم الأفضل للعمليات التي تحدث في دماغ الصرصور الملدغ قد يؤدي إلى تقدم البحث في هذا المجال. تعد التغيرات في كمية الدوبامين في الدماغ أو قدرته على الامتصاص من سمات الاضطرابات العقلية المختلفة - الاكتئاب والفصام وإدمان المخدرات وما إلى ذلك. قد يساعد سم الدبور Ampolex Compressa في العثور على الأدوات الدوائية التي من شأنها التأثير على نظام الدوبامين.
وفي مجال مختلف تمامًا، تمثل الحشرات ذات الأرجل الستة، وخاصة الصرصور، نموذجًا ممتازًا لبناء الروبوتات المتنقلة لأنها تتمتع بقدرة مذهلة على المشي في ظروف التضاريس المتنوعة. يجب أن يتعلم المهندسون كيفية التحكم في حركة الأرجل الستة وتنسيقها والتكيف مع السطح. إن الخبرة المكتسبة على مدى ملايين السنين من التطور ستكون تحت تصرفهم، إذا عرفوا كيفية الوصول إليها.
