اكتشاف أول حيوان لا يحتاج إلى الأكسجين للبقاء على قيد الحياة

بعض الحقائق عن الكون وتجربتنا فيه تبدو ثابتة، مثل وجود السماء فوقنا وقوة الجاذبية، لا شيء يمكنه السفر أسرع من الضوء. الكائنات متعددة الخلايا تحتاج إلى الأكسجين لتعيش. لكن قد نحتاج إلى إعادة التفكير في هذه الحقيقة الأخيرة.

أول حيوان لا يتنفس: كيف يعيش طفيلي سمك السلمون بدون أكسجين؟

اكتشاف مذهل: طفيلي لا يتنفس الأكسجين:

في عام 2020، اكتشف العلماء طفيلاً يشبه قنديل البحر لا يحتوي على جينوم الميتوكوندريا – وهو أول كائن متعدد الخلايا يتم العثور عليه بدون هذا الجينوم. هذا يعني أنه لا يتنفس؛ في الواقع، يعيش حياته بالكامل بدون الاعتماد على الأكسجين.

كيف يمكن لهذا الاكتشاف أن يغير فهمنا للحياة؟

هذا الاكتشاف لا يغير فقط فهمنا لكيفية عمل الحياة على الأرض – بل يمكن أن يكون له آثار على البحث عن الحياة خارج كوكب الأرض. بدأت الحياة في تطوير القدرة على استقلاب الأكسجين – أي التنفس – قبل حوالي 1.45 مليار سنة. حيث قام أحد الأركيون الأكبر بحوي أحد البكتيريا الأصغر، وبطريقة ما كان المنزل الجديد للبكتيريا مفيداً للطرفين، وبقيا معاً.

العلاقة التكافلية: تطور الميتوكوندريا

أدت هذه العلاقة التكافلية إلى تطور الكائنين معاً، وفي النهاية أصبحت البكتيريا المحوية عضيات تسمى الميتوكوندريا. كل خلية في جسمك باستثناء خلايا الدم الحمراء تحتوي على أعداد كبيرة من الميتوكوندريا، وهي أساسية لعملية التنفس. تحطم الأكسجين لإنتاج جزيء يسمى الأدينوسين ثلاثي الفوسفات، والذي تستخدمه الكائنات متعددة الخلايا لتشغيل العمليات الخلوية.

أول حيوان لا يتنفس: كيف يعيش طفيلي سمك السلمون بدون أكسجين؟

التكيف مع البيئات قليلة الأكسجين

نعلم أن هناك تكييفات تسمح لبعض الكائنات بالازدهار في ظروف منخفضة الأكسجين، أو ما يسمى بالشروط ناقصة الأكسجين. بعض الكائنات أحادية الخلية طورت عضيات متعلقة بالميتوكوندريا لعملية التمثيل الغذائي اللاهوائي؛ ولكن احتمال وجود كائنات متعددة الخلايا لا هوائية بالكامل كان موضع نقاش علمي.

إعادة النظر في طفيلي سمك السلمون: Henneguya salminicola

قام فريق من الباحثين بقيادة دايانا ياهالومي من جامعة تل أبيب في إسرائيل بإعادة النظر في طفيلي سمك السلمون الشائع المسمى Henneguya salminicola. إنه كائن من شعبة اللاسعات، ينتمي إلى نفس الشعبة التي تضم الشعاب المرجانية، وقناديل البحر، وشقائق النعمان.

حياة طفيلي سمك السلمون في بيئة قليلة الأكسجين

على الرغم من أن الأكياس التي يخلقها في لحم السمك غير جميلة، إلا أن الطفيليات غير ضارة، وستعيش مع السلمون طوال دورة حياته. محتمية داخل مضيفها، يمكن لللاسعة الصغيرة أن تبقى في ظروف ناقصة الأكسجين. ولكن كيفية قيامها بذلك يصعب معرفتها بدون النظر إلى الحمض النووي للمخلوق – وهذا ما فعله الباحثون.

دراسة الحمض النووي للطفيلي مفاجأة غير متوقعة:

استخدم الباحثون التسلسل العميق والمجهر الفلوري لدراسة دقيقة لـ H. salminicola، ووجدوا أنه فقد جينوم الميتوكوندريا. بالإضافة إلى ذلك، فقد فقد القدرة على التنفس الهوائي، ومعظم الجينات النووية المرتبطة بنسخ الميتوكوندريا وتكرارها.

التطور الجيني: من قنديل بحر حر إلى طفيلي بسيط:

مثل الكائنات أحادية الخلية، تطور لديه عضيات متعلقة بالميتوكوندريا، لكن هذه العضيات غير عادية أيضاً – فهي تحتوي على طيات في الغشاء الداخلي غير المعتادة. تم استخدام نفس طرق التسلسل والمجهرية في طفيلي سمك قريب من اللاسعات، Myxobolus squamalis، كتحكم، وأظهرت بوضوح جينوم الميتوكوندريا.

كائن متعدد الخلايا لا يحتاج إلى الأكسجين

أظهرت هذه النتائج أنه هنا، أخيراً، كان هناك كائن متعدد الخلايا لا يحتاج إلى الأكسجين للبقاء على قيد الحياة. بينما لا يزال H. salminicola غامضاً إلى حد ما، فإن الفقدان يتماشى بشكل كبير مع اتجاه عام في هذه الكائنات – اتجاه التبسيط الجيني. على مدى سنوات عديدة، تدهورت أساساً من سلف قنديل بحر حر إلى الطفيلي الأكثر بساطة الذي نراه اليوم.