كيف تذوب أدمغة الحشرات وتتجدد الأسلاك أثناء التحول

النسخة الأصلية ل هذه القصة ظهرت في مجلة كوانتا.

في ليالي الصيف الدافئة، ترفرف الأجنحة الخضراء حول الفوانيس الساطعة في الساحات الخلفية وفي المعسكرات. يمكن بسهولة تشتيت الحشرات، بأجنحتها الشبيهة بالحجاب، عن انشغالها الطبيعي باحتساء رحيق الزهور، وتجنب الخفافيش المفترسة، والتكاثر. تتدلى براثن صغيرة من البيض الذي تضعه من سيقان طويلة على الجانب السفلي من الأوراق وتتأرجح مثل الأضواء الخيالية في مهب الريح.

إن مجموعات البيض المتدلية جميلة ولكنها عملية أيضًا: فهي تمنع يرقات الفقس من أكل أشقائها الذين لم يفقسوا على الفور. وقال إن يرقات الأجنحة الدانتيلية “شرسة” بفضل فكوكها المنجلية التي تثقب الفريسة وتمتصها حتى تجف. جيمس ترومان، أستاذ فخري في التنمية والبيولوجيا الخلوية والجزيئية في جامعة واشنطن. “إنها مثل “الجميلة والوحش” في حيوان واحد.”

أصبح هذا الانقسام بين جيكل وهايد ممكنًا عن طريق التحول، وهي الظاهرة المعروفة بتحويل اليرقات إلى فراشات. في نسخته الأكثر تطرفًا، التحول الكامل، تبدو الأشكال اليافعة والبالغة وتتصرف مثل أنواع مختلفة تمامًا. التحول ليس استثناءً في مملكة الحيوان؛ إنها تقريبًا قاعدة. أكثر من 80 بالمئة تخضع أنواع الحيوانات المعروفة اليوم، وخاصة الحشرات والبرمائيات واللافقاريات البحرية، لشكل من أشكال التحول أو لها دورات حياة معقدة ومتعددة المراحل.

تقدم عملية التحول العديد من الألغاز، ولكن بعضًا من أكثرها إثارة للحيرة يتركز حول الجهاز العصبي. وفي قلب هذه الظاهرة يوجد الدماغ، الذي يجب أن يرمز ليس لهويات واحدة بل لعدة هويات مختلفة. ففي نهاية المطاف، تختلف حياة الحشرة الطائرة الباحثة عن رفيق تمامًا عن حياة اليرقة الجائعة. على مدى نصف القرن الماضي، بحث الباحثون في مسألة كيفية تحول شبكة من الخلايا العصبية التي تشفر هوية واحدة – تلك الخاصة باليرقات الجائعة أو اليرقة القاتلة – إلى تشفير هوية بالغة تشمل مجموعة مختلفة تمامًا من السلوكيات والاحتياجات. . .

لقد تعلم ترومان وفريقه الآن مقدار التحول الذي يعيد تشكيل أجزاء من الدماغ. في دراسة حديثة نشرت في المجلة eLifeلقد تتبعوا العشرات من الخلايا العصبية في أدمغة ذباب الفاكهة التي تمر بمرحلة التحول. ووجدوا أنه على عكس بطل الرواية المعذب في قصة فرانز كافكا القصيرة “التحول”، الذي استيقظ ذات يوم كحشرة وحشية، فمن المرجح أن الحشرات البالغة لا تستطيع تذكر الكثير من حياتها اليرقية. وعلى الرغم من أن العديد من الخلايا العصبية اليرقية التي شملتها الدراسة صمدت، إلا أن الجزء من دماغ الحشرة الذي فحصه فريق ترومان تم تجديده بشكل كبير. يعكس هذا الإصلاح الشامل للاتصالات العصبية تحولًا جذريًا مماثلاً في سلوك الحشرات عندما تحولت من يرقات زاحفة جائعة إلى حشرات بالغة طائرة تبحث عن رفيق.

وقال إن النتائج التي توصلوا إليها هي “المثال الأكثر تفصيلا حتى الآن” لما يحدث لدماغ حشرة تمر بعملية تحول. دنيز ارزيلماز، عالم أبحاث ما بعد الدكتوراه في مركز الدوائر العصبية والسلوك بجامعة أكسفورد والذي كان يعمل في مختبر ترومان ولكنه لم يشارك في هذا العمل. وأضافت أن النتائج قد تنطبق على العديد من الأنواع الأخرى على الأرض.