اكتشف كيف تفوقت فراشات Heliconius على أقرانها بفضل تطور دماغها المذهل

فراشات Heliconius

مقدمة عن فراشات Heliconius وتطور دماغها

أظهرت فراشات Heliconius تطورا ملحوظا في الوظائف المعرفية من خلال بنية دماغية متخصصة، مما يوفر رؤى أعمق حول تطور أنظمة التعلم والذاكرة، يُعد هذا التطور نتيجة لزيادة في هيكل دماغي يُعرف بالجسم الفطري، والذي يلعب دورا حاسما في هذه الوظائف المعرفية.

تم نشر دراسة في مجلة Current Biology بتاريخ 18 أكتوبر 2024، تناقش الأساس العصبي للابتكار السلوكي لدى فراشات Heliconius، وهي الجنس الوحيد المعروف بتغذيته على الرحيق وحبوب اللقاح. هذا السلوك يعزز قدرة هذه الفراشات على تعلم وتذكر مواقع مصادر غذائها.

دراسة تطور الدوائر العصبية في فراشات Heliconius

قائد الدراسة، الدكتور ماكس فارنورث من كلية العلوم البيولوجية بجامعة بريستول، يوضح أن هناك اهتمامًا كبيرًا بفهم كيف تدعم الأدمغة الأكبر قدرات معرفية أعلى، ودقة سلوكية أكبر، ومع ذلك قد يكون من الصعب الفصل بين تأثيرات الزيادة في حجم الدماغ الكلي وبين التغييرات في التركيب الداخلي.

ركزت الدراسة على التغييرات التي حدثت في الدوائر العصبية التي تدعم التعلم والذاكرة لدى فراشات Heliconius. هذه الدوائر تشبه إلى حد ما الدوائر الكهربائية، حيث تتصل كل خلية بهدف محدد، وتُكوّن شبكة وظيفية من هذه الاتصالات.

تطور الدماغ الفسيفسائي في فراشات Heliconius

من خلال تحليل مفصل لدماغ الفراشة، اكتشف الباحثون أن مجموعات معينة من الخلايا، المعروفة بخلايا كينيون، تتوسع بمعدلات مختلفة، مما أدى إلى نمط تطور يُعرف بالدماغ الفسيفسائي، هذا يعني أن بعض أجزاء الدماغ تتوسع بينما تبقى أجزاء أخرى دون تغيير، وهو ما يشبه ترتيب الفسيفساء.

الدكتور فارنورث يوضح: "نتوقع أن تكون هذه الأنماط الفسيفسائية للتغيرات العصبية مرتبطة بتغيرات محددة في الأداء السلوكي، بما يتماشى مع التجارب التي أظهرت أن فراشات Heliconius تتفوق على أقربائها في سياقات محددة فقط، مثل الذاكرة البصرية طويلة المدى وتعلم الأنماط."

التكيفات العصبية لتغذية حبوب اللقاح

تتميز فراشات Heliconius بقدرتها الفريدة على التغذي على حبوب اللقاح، وهي سمة نادرة بين الفراشات. لتغذية حبوب اللقاح، تحتاج الفراشات إلى اتباع مسارات تغذية محددة، نظرا لندرة النباتات التي تنتج حبوب اللقاح.

المشرف على المشروع والمشارك في الدراسة، الدكتور ستيفن مونتغمري، يقول: "بدلاً من اتباع مسار عشوائي للتغذية، يبدو أن هذه الفراشات تختار مسارات ثابتة بين مصادر الزهور، مثل مسارات الحافلات. العمليات العقلية اللازمة لهذا السلوك يتم تحقيقها من خلال تجمعات الخلايا العصبية في الجسم الفطري، نتائجنا تشير إلى أن جوانب معينة من هذه الدوائر قد تم تعديلها لتعزيز القدرات المعرفية لدى فراشات Heliconius."

آفاق البحث المستقبلي في الدوائر العصبية

تساهم هذه الدراسة في فهم كيف تتغير الدوائر العصبية لتعكس الابتكار المعرفي. دراسة الدوائر العصبية في أنظمة نموذجية مثل الحشرات تَعِد بالكشف عن الآليات الجينية والخلوية المشتركة بين جميع الدوائر العصبية، مما قد يساعد في سد الفجوة على المستوى الآلي مع الكائنات الأخرى مثل البشر.

يتطلع الفريق إلى استكشاف الدوائر العصبية خارج مراكز التعلم والذاكرة في دماغ الفراشات. كما يهدفون إلى زيادة دقة خرائطهم الدماغية لرؤية كيفية اتصال الخلايا العصبية الفردية بمستوى أكثر دقة.

الدكتور فارنورث يقول: "لقد أثارت اهتمامي حقيقة أننا نرى درجة عالية من الحفاظ على تشريح الدماغ وتطوره، لكننا أيضا نرى تغييرات بارزة ومميزة."

وأضاف الدكتور مونتغمري: "هذا مثال جميل ورائع على طبقة من التنوع البيولوجي التي لا نراها عادة، تنوع أنظمة الدماغ والحواس، والطرق التي تستخدم بها الحيوانات المعلومات المتاحة في البيئة المحيطة بها."